X射线源。 X 射线管是电离辐射源吗？

纵观地球生命的历史，有机体不断暴露于宇宙射线及其在大气中形成的放射性核素，以及自然界中普遍存在的物质的辐射。现代生活已经适应了环境的所有特征和限制，包括 X 射线的自然来源。

虽然高水平的辐射肯定对生物体有害，但某些类型的辐射对生命至关重要。例如，辐射背景有助于化学和生物进化的基本过程。同样显而易见的事实是，地核的热量是由原生天然放射性核素的衰变热提供和维持的。

宇宙射线

不断轰击地球的外星辐射被称为空格。

这种穿透性辐射从外太空到达我们的星球，而不是从地球，这一事实是在测量从海平面到9000米不同高度的电离的实验中发现的。发现电离辐射的强度下降到 700 m 的高度，然后随着爬升迅速增加。最初的减少可以解释为地球伽马射线强度的降低，以及宇宙射线作用的增加。

空间X射线源如下：

星系群；
赛弗特星系；
太阳;
星星；
类星体;
黑洞；
超新星遗迹；
白矮星；
暗星等

这种辐射的证据，例如，太阳耀斑后在地球上观测到的宇宙射线强度增加。但我们的恒星对总通量的贡献并不大，因为它的每日变化非常小。

两种光线

宇宙射线分为初级和次级。不与地球大气、岩石圈或水圈中的物质相互作用的辐射称为初级辐射。它由质子 (≈ 85%) 和 α 粒子 (≈ 14%) 组成，而较重的原子核的通量要小得多 (< 1%)。二次宇宙 X 射线，其辐射源是一次辐射和大气，由亚原子粒子组成，例如介子、介子和电子。在海平面，几乎所有观测到的辐射都由次级宇宙射线组成，其中 68% 是 μ 子，30% 是电子。海平面上不到 1% 的通量是由质子组成的。

初级宇宙射线，通常具有巨大的动能。它们带正电并通过在磁场中加速而获得能量。在外太空的真空中，带电粒子可以存在很长时间，并且可以传播数百万光年。在这次飞行中，它们获得了高动能，大约为 2-30 GeV（1 GeV=10⁹ eV）。单个粒子的能量高达10^{10 GeV.}

初级宇宙射线的高能量使它们在碰撞时能够真正分裂地球大气中的原子。除了中子、质子和亚原子粒子，还可以形成氢、氦和铍等轻元素。 μ子总是带电的，也会迅速衰变为电子或正电子。

磁屏蔽

宇宙射线的强度随着上升而急剧增加，直到在20公里左右的高度达到最大值。从 20 公里到大气边界（最多 50 公里）强度降低。

这种模式的解释是，由于空气密度的增加，二次辐射的产生增加。在20公里的高度，大部分一次辐射已经进入相互作用，从20公里到海平面强度的降低反映了二次射线的吸收。大气，相当于10米左右的水。

辐射强度也与纬度有关。在相同的高度，宇宙流从赤道增加到纬度 50-60°，并保持恒定直到两极。这可以通过地球磁场的形状和初级辐射的能量分布来解释。延伸到大气层之外的磁场线通常在赤道处平行于地球表面，在两极处垂直。带电粒子很容易沿着磁场线移动，但很难在横向上克服它。从两极到 60°，几乎所有初级辐射都到达地球大气层，在赤道，只有能量超过 15 GeV 的粒子才能穿透磁屏蔽层。

二次X射线源

由于宇宙射线与物质的相互作用，不断产生大量的放射性核素。它们大多是碎片，但也有一些是由中子或μ子激活稳定原子而形成的。大气中放射性核素的自然产生对应于宇宙辐射在高度和纬度上的强度。其中约70%来自平流层，30%来自对流层。

除了 H-3 和 C-14 外，放射性核素的浓度通常很低。氚被稀释并与水和 H-2 混合，C-14 与氧气结合形成 CO_{2，与大气中的二氧化碳混合。碳14通过光合作用进入植物。}

地球辐射

在与地球一起形成的众多放射性核素中，只有少数具有足够长的半衰期来解释它们目前的存在。如果我们的星球大约在 60 亿年前形成，它们将需要至少 1 亿年的半衰期才能保持可测量的数量。在迄今为止发现的主要放射性核素中，三种最为重要。 X 射线源是 K-40、U-238 和 Th-232。铀和钍各自形成一条衰变产物链，这些衰变产物几乎总是存在于原始同位素中。虽然许多子放射性核素是短寿命的，但它们在环境中很常见，因为它们是由长寿命的母体不断形成的。

其他原始长寿命X射线源，简而言之，浓度非常低。它们是 Rb-87、La-138、Ce-142、Sm-147、Lu-176 等。天然存在的中子会形成许多其他放射性核素，但它们的浓度通常很低。非洲加蓬的 Oklo 采石场包含发生核反应的“天然反应堆”的证据。 U-235的消耗和富铀矿床中裂变产物的存在表明，大约20亿年前这里发生了自发诱导的连锁反应。

虽然原始放射性核素无处不在，但它们的浓度因位置而异。主要的天然放射性的储存库是岩石圈。此外，它在岩石圈内也发生了显着变化。有时与某些类型的化合物和矿物有关，有时纯粹是区域性的，与岩石和矿物的类型关系不大。

自然生态系统中原生放射性核素及其后代衰变产物的分布取决于多种因素，包括核素的化学性质、生态系统的物理因素、动植物的生理生态属性等。岩石的风化是它们的主要储存库，为土壤提供 U、Th 和 K，Th 和 U 的衰变产物也参与了这种转移。从土壤中，K、Ra、少量的 U 和很少的 Th 被植物吸收。他们以与稳定 K 相同的方式使用 40 钾。植物使用 U-238 的衰变产物镭，不是因为它是同位素，而是因为它在化学上接近钙。植物对铀和钍的吸收通常可以忽略不计，因为这些放射性核素通常是不溶的。

氡

所有天然辐射源中最重要的是无味无味的元素，一种比空气重8倍的无形气体氡。它由两种主要同位素组成 - 氡 222（U-238 的衰变产物之一）和氡 220，在 Th-232 衰变过程中形成。

岩石、土壤、植物、动物向大气中排放氡。这种气体是镭的衰变产物，可以在任何材料中产生其中包含它。因为氡是一种惰性气体，它可以从与大气接触的表面释放出来。从给定质量的岩石中释放的氡量取决于镭的量和表面积。岩石越小，它可以释放的氡气就越多。靠近含镭材料的空气中 Rn 的浓度也取决于空气速度。在空气流通不畅的地下室、洞穴和矿井中，氡浓度会达到显着水平。

Rn 衰变很快并形成许多子放射性核素。一旦在大气中形成，氡衰变产物就会与沉积在土壤和植物上的细小尘粒结合，也会被动物吸入。降雨对清除空气中的放射性元素特别有效，但气溶胶颗粒的撞击和沉降也有助于它们的沉积。

在温带气候下，室内氡浓度平均比室外高5到10倍。

在过去的几十年里，人类“人工”生产了数百种放射性核素、相关的X射线、源、属性，在医学、军事、发电、仪器仪表和矿产勘探中都有应用。

人造辐射源的个体效应差异很大。大多数人接受的人工辐射剂量相对较小，但有些人接受的辐射是自然辐射的数千倍。人造资源更好控制比自然。

医学X射线源

在工业和医学中，通常只使用纯放射性核素，这简化了从储存地点识别泄漏路径和处置过程。

辐射在医学中的应用很普遍，并有可能产生重大影响。它包括用于医学的 X 射线源：

诊断；
疗法；
分析程序；
起搏。

对于诊断，使用密封源和各种放射性示踪剂。医疗机构一般将这些应用区分为放射学和核医学。

X射线管是电离辐射源吗？计算机断层扫描和荧光造影是在其帮助下执行的众所周知的诊断程序。此外，同位素源在医学射线照相术中有许多应用，包括伽马和贝塔源，以及用于 X 射线机不方便、不合适或可能有危险的情况下的实验中子源。从环境的角度来看，射线照相辐射不会构成风险，只要其来源保持负责并得到妥善处理。在这方面，镭元素、氡针和含镭发光化合物的历史并不令人鼓舞。

基于⁹⁰Sr的常用X射线源或¹⁴⁷下午。 ^{252Cf作为便携式中子发生器的出现使中子射线照相术广泛使用，尽管总的来说该技术仍然高度依赖于核反应堆的可用性。}

核医学

主要的环境危害是核医学和X射线源中的放射性同位素标签。不受欢迎的影响示例如下：

患者的照射；
医院工作人员的辐照；
放射性药品运输过程中的暴露；
生产过程中的影响；
接触放射性废物。

近年来，通过引入作用更窄、寿命更短的同位素和使用更高度局部化的药物，出现了减少患者暴露的趋势。

较短的半衰期减少了放射性废物的影响，因为大部分长寿命元素都通过肾脏排出。

下水道对环境的影响似乎并不取决于病人是住院病人还是门诊病人。虽然大部分释放的放射性元素可能是短暂的，但累积效应远远超过所有核电站的污染水平总和。

医学上最常用的放射性核素是X射线源：

^{99mTc – 颅脑扫描、脑血扫描、心脏、肝脏、肺、甲状腺扫描、胎盘定位；}
^{131I-血液、肝扫描、胎盘定位、甲状腺扫描及治疗；}
^{51Cr - 确定红细胞存在的持续时间或隔离，血容量；}
^{57Co-席林检验；}
^{32P – 骨转移瘤。}

放射免疫分析程序、尿液分析和其他使用标记有机化合物的研究方法的广泛使用显着增加了液体闪烁制剂的使用。通常基于甲苯或二甲苯的有机磷溶液构成了相当大体积的必须处理的液态有机废物。液体形式的加工具有潜在的危险性和环境不可接受性。因此，垃圾焚烧是首选。

由于长寿命的³H或^{14C容易溶解在环境中，它们的曝光在正常范围内。但累积效应可能很显着。}

放射性核素的另一个医疗用途是使用钚电池为起搏器供电。今天有成千上万的人活着，因为这些设备有助于他们的心脏功能。 ^{238Pu（150 GBq）的密封源通过手术植入患者体内。}

工业X射线：来源、特性、应用

医学并不是这部分电磁频谱得到应用的唯一领域。工业中使用的放射性同位素和 X 射线源是技术辐射情况的重要组成部分。应用实例：

工业射线照相；
辐射测量；
烟雾探测器；
自发光材料；
X射线晶体学；
用于检查行李和手提行李的扫描仪；
X射线激光；
同步加速器；
回旋加速器。

因为这些应用大多涉及使用封装同位素，因此在运输、转移、维护和处置过程中会发生辐射暴露。

X射线管是工业电离辐射源吗？是的，它用于机场无损检测系统、晶体、材料和结构的研究以及工业控制。在过去的几十年里，科学和工业中的辐射剂量已达到医学中该指标值的一半；因此贡献很大。

单独封装的X射线源影响不大。但是当它们丢失或被错误地倾倒在垃圾填埋场时，它们的运输和处置令人担忧。此类来源X 射线通常以双重密封的圆盘或圆柱体的形式提供和安装。胶囊由不锈钢制成，需要定期检查是否泄漏。他们的处置可能是一个问题。短寿命的来源可能会被储存和降解，但即便如此，它们也必须得到适当的核算，并且必须在获得许可的设施处处理剩余的活性物质。否则，应将胶囊送往专门机构。它们的功率决定了X射线源活动部分的材料和尺寸。

X射线源存放位置

一个日益严重的问题是过去储存放射性物质的工业场所的安全退役和净化。这些大多是较旧的核后处理设施，但需要涉及其他行业，例如生产自发光氚标志的工厂。

普遍存在的长期低级源是一个特殊问题。例如，^{241Am 用于烟雾探测器。除了氡之外，这些是日常生活中 X 射线辐射的主要来源。单独来说，它们不会造成任何危险，但其中很大一部分可能会在未来出现问题。}

核爆

在过去的 50 年里，每个人都暴露在核武器试验造成的放射性尘埃中。他们的巅峰在1954-1958 和 1961-1962.

1963年，三个国家（苏联、美国和英国）签署了一项关于部分禁止在大气层、海洋和外层空间进行核试验的协议。在接下来的二十年里，法国和中国进行了一系列规模小得多的测试，这些测试于 1980 年停止。地下测试仍在进行中，但它们通常不会产生降水。

大气测试产生的放射性污染落在爆炸现场附近。其中一些留在对流层中，并被风携带在同一纬度的世界各地。当它们移动时，它们会掉到地上，在空中停留大约一个月。但大部分都被推到了平流层，在那里污染会持续数月，然后慢慢下沉到整个地球。

放射性沉降物包括数百种不同的放射性核素，但能够影响人体的只有少数几种，所以它们的体积很小，衰减很快。最显着的是 C-14、Cs-137、Zr-95 和 Sr-90。

Zr-95的半衰期为64天，而Cs-137和Sr-90的半衰期约为30年。只有半衰期为 5730 的碳 14 会在很长一段时间内保持活跃。

核能

核能是所有人为辐射源中最具争议的，但它对人类健康的影响却很小。在正常运行期间，核设施向环境释放的辐射量可以忽略不计。 2016 年 2 月31 个国家有 442 座民用运行的核反应堆，还有 66 座在建。这只是核燃料生产周期的一部分。它从铀矿石的开采和研磨开始，然后是核燃料的制造。在用于发电厂后，燃料电池有时会进行再加工以回收铀和钚。最后，这个循环以核废料的处理结束。在这个周期的每个阶段，都会释放放射性物质。

全球铀矿石产量约有一半来自露天矿，另一半来自矿山。然后在附近的破碎机进行破碎，产生大量废物 - 数亿吨。这些废物在工厂停止运营后的数百万年内仍然具有放射性，尽管辐射只是自然背景的一小部分。

之后，铀在浓缩厂通过进一步加工和提纯变成燃料。这些过程会导致空气和水污染，但比燃料循环的其他阶段要少得多。