Номер 864, страница 128 - гдз по физике 9 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Биологическое действие радиации. Термоядерная реакция. Строение атома и атомного ядра. Использование энергии атомных ядер - номер 864, страница 128.

864. Какое излучение даёт наибольший биологический эффект при одной и той же поглощённой дозе излучения — быстрых нейтронов или $ \gamma $-излучение?

Решение

Биологический эффект ионизирующего излучения на живой организм определяется не только поглощённой дозой, но и видом и энергией излучения. Для сравнения биологического действия различных видов излучения введена величина, называемая эквивалентной дозой ($H$). Она связана с поглощённой дозой ($D$) через коэффициент качества ($Q$) данного вида излучения.

Эквивалентная доза рассчитывается по формуле:

$H = D \cdot Q$

где $D$ — поглощённая доза (в Греях, Гр), а $Q$ — безразмерный коэффициент качества, который показывает, во сколько раз радиационная опасность данного вида излучения больше, чем у рентгеновского или γ-излучения при той же поглощённой дозе.

Для разных видов излучения установлены следующие значения коэффициента качества:

• Для γ-излучения (а также рентгеновского и бета-излучения) коэффициент качества принят за единицу: $Q_{\gamma} = 1$.
• Для быстрых нейтронов коэффициент качества значительно выше и в зависимости от их энергии составляет от 5 до 20. В среднем можно принять $Q_{n} \approx 10$.

По условию задачи поглощённая доза $D$ для обоих видов излучения одинакова. Тогда эквивалентные дозы будут равны:

Для γ-излучения: $H_{\gamma} = D \cdot 1 = D$.

Для быстрых нейтронов: $H_{n} = D \cdot Q_{n} \approx 10 \cdot D$.

Сравнивая полученные значения, видим, что $H_{n}$ примерно в 10 раз больше, чем $H_{\gamma}$. Это означает, что при одинаковой поглощённой дозе быстрые нейтроны вызывают значительно больший биологический эффект. Это связано с тем, что нейтроны, взаимодействуя с ядрами атомов в тканях, создают вторичные тяжёлые заряженные частицы (протоны отдачи), которые вызывают очень высокую плотность ионизации на своём пути и наносят более серьёзные повреждения биологическим структурам, в частности, молекулам ДНК.

Ответ: Наибольший биологический эффект при одной и той же поглощённой дозе даёт излучение быстрых нейтронов.