|
|
|
|
 Far |
| WinNavigator |
| Frigate |
| Norton
Commander |
| WinNC |
| Dos
Navigator |
| Servant
Salamander |
| Turbo
Browser |
|
|
| Winamp,
Skins, Plugins |
| Необходимые
Утилиты |
| Текстовые
редакторы |
| Юмор |
|
|
|
File managers and best utilites |
Реферат: Ионизирующие излучения и их практическое использование. Бжд ионизирующее излучение реферат
Реферат Безопасность жизнедеятельности Ионизирующие излучения
Спасск-Дальний
2002 ВВЕДЕНИЕ.......................................................................3 Виды ионизирующих излучений....................................................4 Источники радиоактивного облучения.............................................6 Влияние ионизирующих излучений на живые организмы и защита от них..............7 Вывод.........................................................................10 Список использованной литературы..............................................11ИЛИ С ЧЕГО ВСЕ НАЧИНАЛОСЬ
Радиоактивность – отнюдь не новое явление; новизна состоит лишь в том, как люди пытались ее использовать. И радиоактивность, и сопутствующие ей ионизирующие излучения существовали на Земле задолго до зарождения на ней жизни и присутствовали в космосе до возникновения самой Земли. Ионизирующее излучение сопровождало и Большой взрыв, с которого, как мы сейчас полагаем, началось существование нашей Вселенной около 20 миллиардов лет назад. С того времени радиация наполняет космическое пространство. Радиоактивные материалы вошли в состав Земли с самого ее рождения. Даже человек слегка радиоактивен, так как во всякой живой ткани присутствует в следовых количествах радиоактивные вещества. Но с момента открытия этого универсального фундаментального открытия прошло лишь немногим более ста лет. В 1896 году французский ученый Анри Беккерель положил несколько фотографических пластинок в ящик стола, придавив их кусками какого-то материала, содержащего уран. Когда он проявил пластинки, то, к своему удивлению, обнаружил на них следы каких-то излучений, которые он приписал урану. Вскоре этим явлением заинтересовалась Мария Кюри, молодой химик, полька по происхождению, которая и ввела в обиход слова “радиоактивность”. В 1898 году она и ее муж Пьер Кюри обнаружили, что уран после излучения превращается в другие химические элементы. Один из этих элементов супруги назвали полонием в память о родине Марии Кюри, а еще один – радием, поскольку по-латыни это слово обозначает “испускающий лучи”. И открытие Беккереля, и исследования супругов Кюри были подготовлены более ранним, очень важным событием в научном мире – открытием в 1895 году рентгеновских лучей; эти лучи были названы так по имени открывшего их (тоже, в общем, случайно) немецкого физика Вильгельма Рентгена. Беккерель один из первых столкнулся с самым неприятным свойством радиоактивного излучения: речь идет о его воздействии на ткани живого организма. Ученый положил пробирку с радием в карман и получил в результате ожог кожи. Мария Кюри умерла, по всей видимости, от одного из злокачественных заболеваний крови, поскольку слишком часто подвергалась воздействию радиоактивного излучения. По крайней мере 336 человек, работавших с радиоактивными материалами в то время, умерли в результате облучения. Несмотря на это, небольшая группа талантливых и большей частью молодых ученых направила свои усилия на разгадку одной из самых волнующих загадок всех времен, стремясь проникнуть в самые сокровенные тайны материи. Главным объектом исследования ученых был сам атом, вернее – его строение. Мы знаем теперь, что атом похож на Солнечную систему в миниатюре: вокруг крошечного ядра движутся по орбитам “планеты” – электроны. Размеры ядра в сто тысяч раз меньше размеров самого атома, но плотность его очень велика, поскольку масса ядра почти равна массе самого атома. Ядро, как правило, состоит из нескольких более мелких частиц, которые плотно сцеплены друг с другом. Некоторые из этих частиц имеют положительный заряд и называются протонами . Число протонов в ядре и определяет, к какому химическому элементу относится данный атом: ядро атома водорода содержит всего один протон, атома кислорода – 8, урана – 92. В каждом атоме число электронов в точности равно числу протонов в ядре; каждый электрон несет отрицательный заряд, равный по абсолютной величине заряду протона, так что в целом атом нейтрален. В ядре, как правило, присутствуют и частицы другого типа, называемые нейтронами, поскольку они нейтральны. Ядра атомов одного и того же элемента всегда содержат одно и то же число протонов, но число нейтронов в них может быть различным. Атомы, имеющие ядра с одинаковым числом протонов, но различающиеся по числу нейтронов, относятся к разным разновидностям одного и того же химического элемента, называемым изотопами данного элемента. Чтобы отличить их друг от друга, к символу приписывают число, равное сумме всех частиц в ядре данного изотопа. Так, уран-238 содержит 92 протона, но 143 нейтрона; в уране-235 тоже 92 протона, но 143 нейтрона. Ядра всех изотопов химических элементов образуют группу нуклидов. Некоторые нуклиды стабильны, то есть в отсутствии внешнего воздействия никогда не претерпевают никаких превращений. Большинство же нуклидов нестабильны, они все время превращаются в другие нуклиды. В качестве примера возьмем хотя бы атом урана-238, в ядре которого протоны и нейтроны едва удерживаются вместе силами сцепления. Время от времени из него вырывается компактная группа из четырех частиц: двух протонов и двух нейтронов (α-излучение). Уран-238 превращается, таким образом, в торий-234, в ядре которого содержатся 90 протонов и 144 нейтрона. Далее следуют иные превращения (показанные ниже в таблице), сопровождаемые излучениями, и вся цепочка в конце концов оканчивается стабильным нуклидом свинца. Разумеется, существует много таких цепочек самопроизвольных превращений разных нуклидов по разным схемам превращений и их комбинациям.| Вид излучения | Нуклид | Период полураспада |
| α | Уран-238 | 4,47 млрд. лет |
| β | Торий-234 | 21,4 суток |
| β | Проактиний-234 | 1,17 минут |
| α | Уран-234 | 245000 лет |
| α | Торий-230 | 8000 лет |
| α | Радий-226 | 1600 лет |
| α | Радон-222 | 3,823 суток |
| α | Полоний-218 | 3,05 минут |
| β | Свинец-214 | 26,8 минут |
| β | Висмут-214 | 19,7 минут |
| α | Полоний-214 | 0,000164 секунды |
| β | Свинец-210 | 22,3 лет |
| β | Висмут-210 | 5,01 суток |
| α | Полоний-210 | 134,8 суток |
| Свинец-206 | стабильный |
 |
| |||||||||
 | |||||||||
При каждом акте распада нуклида высвобождается энергия, которая и передается дальше в виде излучения. Существуют три вида ионизирующих излучений: · α-излучение: Представляет собой поток ядер атомов гелия, называемых α–частицами. Начальная скорость альфа-частиц достигает 10000-20000 км./сек. Они обладают большой ионизирующей способностью. Длина пробега альфа-частиц в воздухе составляет всего 10 см., а в твердых телах еще меньше. Одежда, индивидуальные средства защиты полностью задерживают альфа-частицы. Внешнее их воздействие не опасно для человека. Из-за высокой ионизирующей способности альфа-частицы крайне опасны при попадании внутрь организма. · β-излучение: Это поток электронов, называемых β–частицами. Скорость бета-частиц может в некоторых случаях достигать скорости света. Проникающая способность их меньше, чем гамма-излучения. Одежда и индивидуальные средства защиты значительно ослабляют бета-излучение. Ионизирующее действие бета-излучения в сотни раз сильнее гамма-излучения. · γ-излучение: Это электромагнитные волны, аналогичные рентгеновским лучам и лучам света, распространяющиеся в воздухе со скоростью 300000км./сек. На сотни метров. Они способны проникнуть через толщи защитных материалов и через индивидуальные средства защиты. Гамма излучение представляет основную опасность для людей. При радиоактивном заражении местности гамма-излучение действует в течение суток, недель и месяцев. Все источники радиации можно условно разделить на два вида: · Естественные источники радиации; · Источники, созданные человеком;
Естественные источники радиации
· Космические лучи: Радиационный фон, создаваемый космическими лучами, дает чуть меньше половины внешнего облучения, получаемого населением от естественных источников радиации. Космические лучи в основном приходят к нам из глубин Вселенной, но некоторая их часть рождается на Солнце во время вспышек. Они взаимодействуют с атмосферой Земли, порождая вторичное излучение и приводя к образованию различных радионуклидов. · Земная радиация: Основные радиоактивные изотопы, встречающиеся в горных породах Земли, - это калий-40, рубидий-87 и члены двух радиоактивных семейств, берущих начало соответственно от урана-238 и тория-232 – долгоживущих изотопов, включившихся в состав Земли с самого ее рождения. Средняя эффективная эквивалентная доза, которую человек получает за год от земных источников радиации, составляет примерно 350 микрозивертов. · Внутреннее облучение: В среднем примерно 2/3 эффективной эквивалентной дозы облучения, которую человек получает от естественных источников радиации, поступает от радиоактивных веществ (калий-40, свинец-210, полоний-210 и пр.), попавших в организм с пищей, водой и воздухом. · Радон: Это невидимый, не имеющий вкуса и запаха тяжелый (в 7,5 раза тяжелее воздуха) газ. Радон вместе со своими дочерними продуктами распада ответствен примерно за 3/4 годовой индивидуальной эффективной эквивалентной дозы. Встречается в двух основных формах: радон-222 и радон-220. Он высвобождается из земной коры повсеместно, но основную часть дозы облучения человек получает, находясь в закрытом, непроветриваемом помещении. Источники, созданные человеком · Источники, использующиеся в медицине: Это: Рентген; Компьютерная томография; Радиотерапевтические установки для лечения рака; Радиоизотопы, использующиеся для исследования различных процессов в организме; Средняя индивидуальная доза за счет этого источника во всем мире составляет ~ 400 мкЗв на человека в год. Таким образом, коллективная эффективная эквивалентная доза для всего населения равна примерно 1600000 чел-Зв в год. · Ядерные взрывы: Наиболее опасны воздушные взрывы. Часть радиоактивного материала выпадает неподалеку от места испытания, какая-то часть задерживается тропосфере (самом нижнем слое атмосферы), подхватывается ветром и перемещается на большие расстояния, оставаясь примерно на одной и той же широте. Находясь в воздухе в среднем около месяца, радиоактивные вещества во время этих перемещений постепенно выпадают на землю. Однако большая часть радиоактивного материала выбрасывается в стратосферу – следующий слой атмосферы, лежащий на высоте 10- 50 км., где он остается многие месяцы, медленно опускаясь и рассеиваясь по всей поверхности земного шара. · АЭС: Вносят весьма незначительный вклад в суммарное облучение населения. При нормальной работе ядерных установок выбросы радиоактивных материалов очень невелики. Влияние ионизирующих излучений на живые организмы и защита от них Приведем ниже поэтапное воздействие всех видов ионизирующих излучений на любой живой организм. Заряженные частицы:
Проникающие в ткани организма альфа- и бета-частицы теряют энергию вследствие электрических взаимодействий с электронами тех атомов, близ которых они проходят. Гамма-излучение и рентгеновские лучи передают свою энергию веществу несколько иными способами, которые, в конечном счете, также приводят к электрическим взаимодействиям. Электрические взаимодействия: 
За время порядка десяти триллионных секунды после того, как проникающее излучение достигнет соответствующего атома в ткани организма, от этого атома отрывается электрон. Последний заряжен отрицательно, поэтому остальная часть исходно нейтрального атома становится положительно заряженной. Этот процесс называется ионизацией. Оторвавшийся электрон может далее ионизировать другие атомы. Физико-химические изменения: 
И свободный электрон, и ионизированный атом обычно не могут долго пребывать в таком состоянии и в течение следующих десяти миллиардных долей секунды участвуют в сложной цепи реакций, в результате которых образуются новые молекулы, включая и такие чрезвычайно реакционно-способные, как свободные радикалы. Химические изменения: 
В течение следующих миллионных долей секунды образовавшиеся свободные радикалы реагируют как друг с другом, так и с другими молекулами и через цепочку реакций , еще не изученных до конца, могут вызвать химическую модификацию важных в биологическом отношении молекул, необходимых для нормального функционирования клетки. Биологические эффекты: Биохимические изменения могут произойти как через несколько секунд, так и через десятилетия после облучения и явиться причиной немедленной гибели клеток или таких изменений в них, которые могут привести к раку. Еще ниже приведем разновидности доз радиоактивного облучения. Поглощенная доза – энергия ионизирующего излучения, поглощенная облучаемым телом, в пересчете на единицу массы. Эквивалентная доза – поглощенная доза, умноженная на коэффициент, отражающий способность данного излучения повреждать ткани организма. Коллективная эквивалентная доза – эффективная эквивалентная доза, полученная группой людей от какого-либо источника радиации. Полная коллективная эффективная эквивалентеая доза – коллективная эффективная эквивалентная доза, которую получат поколения людей, от какого-либо источника за все время его дальнейшего существования. Приведем некоторые внесистемные, но широко распространенные единицы. Беккерель (Бк, Bq) – единица активности нуклида в радиоактивном источнике (в системе СИ). Один беккерель соответствует одному распаду в секунду для любого радионуклида. Грей (Гр, Gy) – единица поглощенной дозы в системе СИ. Представляет собой количество энергии ионизирующего излучения, поглощенной единицей массы какого-либо физического тела, например, тканями организма. Зиверт (Зв,Sv) – единица эквивалентной дозы в системе СИ. Представляет собой единицу поглощенной дозы, умноженную на коэффициент, учитывающий неодинаковую радиационную опасность разных видов ионизирующих излучений. Один зиверт соответствует поглощенной дозе в 1 Дж/кг (для рентгеновского, b- и g- излучений). Стоит также привести некоторые широко распространенные внесистемные единицы и их связь с единицами СИ: Кюри (Ки, Сu) – единица активности изотопа: 1 Ки = 3,700*1010 Бк; рад (рад, rad) – единица поглощенной дозы излучения: 1 рад = 0,01 Гр; бэр (бэр, rem) – единица эквивалентной дозы: 1 бэр = 0,01 Зв. Защита от ионизирующих излучений · Защита от a- и b-излучения: Для защиты от данных видов излучений достаточно слоя воздуха в 10 см, тонкой фольги. Одежда, как было сказано выше, тоже полностью ослабляет a–частицы, а экран из алюминия, плексигласа, стекла толщиной несколько миллиметров полностью экранирует поток b–частиц. Однако при энергии b–частиц ε>2 МэВ существенную роль начинает играть тормозное излучение, которое требует более усиленной защиты. · Защита от нейтронного излучения: При проектировании защиты от нейтронного излучения необходимо учитывать, что процесс поглощения эффективен для тепловых, медленных и резонансных нейтронов, поэтому быстрые нейтроны должны быть предварительно замедленны. Тяжелые материалы хорошо ослабляют быстрые нейтроны. Промежуточные нейтроны эффективнее ослаблять водородосодержащими веществами. Это означает, что следует искать такую комбинацию тяжелых водосодержащих веществ, которые давали бы наибольшую эффективность (например, используют комбинации h3 O+Fe,h30+Pb). Поражение людей и животных проникающей радиацией. При воздействии проникающей радиации у людей и животных может возникнуть лучевая болезнь. Степень поражения зависит от экспозиционной дозы излучения, времени, в течение которого эта доза получена, площади облучения тела, общего состояния организма. Также учитывают, что облучение может быть однократным и многократным. Однократным считается облучение, полученное за первые четверо суток. Облучение, полученное за время, превышающее четверо суток, является многократным. При однократном облучении организма человека в зависимости от полученной экспозиционной дозы различают 4 степени лучевой болезни. Лучевая болезнь первой (легкой) степени возникает при общей экспозиционной дозе излучения 100-200 Р. Скрытый период может продолжаться 2-3 недели, после чего появляется недомогание, общая слабость, чувство тяжести в голове, стеснение в груди, повышение потливости, может наблюдаться периодическое повышение температуры. В крови уменьшается содержание лейкоцитов. Лучевая болезнь первой степени излечима. Лучевая болезнь второй (средней) степени возникает при общей экспозиционной дозе излучения 200-400 Р. Скрытый период длится около недели. Лучевая болезнь проявляется в более тяжелом недомогании, расстройстве функций нервной системы, головных болях, головокружениях, вначале часто бывает рвота, возможно повышение температуры тела; количество лейкоцитов в крови, особенно лимфоцитов, уменьшается более чем наполовину. При активном лечении выздоровление наступает через 1,5-2 месяца. Возможны смертельные исходы (до 20%). Лучевая болезнь третьей (тяжелой) степени возникает при общей экспозиционной дозе 400-600 Р. Скрытый период- до нескольких часов. Отмечают тяжелое общее состояние, сильные головные боли, рвоту, иногда потерю сознания или резкое возбуждение, кровоизлияния в слизистые оболочки и кожу, некроз слизистых оболочек в области десен. Количество лейкоцитов, а затем эритроцитов и тромбоцитов резко уменьшается. Ввиду ослабления защитных сил организма появляются различные инфекционные осложнения. Без лечения болезнь в 20-70% случаев заканчивается смертью, чаще от инфекционных осложнений или от кровотечений. При облучении экспозиционной дозой более 600 Р. развивается крайне тяжелая четвертая степень лучевой болезни, которая без лечения обычно заканчивается смертью в течение двух недель. Летальные дозы при их измерении в греях:  | |||
| |||
3-5 Гр Самые опасные с точки зрения общественности факторы, угрожающие здоровью и жизни людей, далеко не всегда являются таковыми на самом деле. Трем группам граждан США – членам лиги Женщин-избирательниц, студентам высших учебных заведений и представителям деловых и промышленных кругов – было предложено расположить 30 всевозможных источников, приводящих к преждевременной гибели людей, в порядке убывания их опасности для человека. Эти три последовательности, представленные ниже в трех столбцах, сравниваются с результатами статистических оценок числа людей в США, погибших за год от соответствующего источника. Можно делать выводы.
|
Таблица
|
tarefer.ru
Реферат по безопасности жизнедеятельности "Ионизирующее излучение" страница 3
Материал см.
Проникающая радиация
γ-лучи
нейтроны
Свинец
1,8
8,7
Сталь
2,8
4,7
Бетон
10
12
Грунт, кирпич, песок
14
12
Дерево
30
10
Вода
23
3
Картина влияния ионизирующего излучения на живой организм будет не полной если не знать какое количество энергии оно передаст тканям; количество переданной организму энергии называется дозой. За единицу дозы считают доза γ-излучения при которой в 1см³ сухого воздуха при температуре 0 ºС и давлении 760 мм рт.ст. образуется 2.08 млрд пар ионов называется рентген (Р). На организм воздействует не вся энергия, а только та которую он поглотил. Более точно поглощённая доза характеризует воздействие ионизирующих лучей на ткани организма и измеряется в единицах называемых рад. Рад – это такая доза при которой 1 кг облучаемого вещества получает энергию в 0,01 Дж. Биологическим эквивалентом рада является бэр. В системе СИ в качестве поглощённой дозы используется специальная единица которая называется грей (Гр). Поглощённая доза , при которой 1 кг облучаемого вещества получает энергию 1Дж равняется 1 грей.
Если посмотреть по одинаковой поглощающей дозе α-излучение более опасно чем β- и γ-излучений, так как способность повреждать ткани организма α-излучение в 20 раз опаснее других видов излучений. Таким образом пересчитанную дозу называют эквивалентной дозой измеряемых в единицах, называемых зивертами (Зв).
Беккерель показывает активность радионуклида и означает количество распадов в секунду. Один беккерель равен одному распаду в секунду.
Далее в таблице приведены величины и единицы, используемые в дозиметрии ионизирующих излучений
1Бк =1 расп./с =2,7*10‾¹¹1Ки = 3,7*10¹º Бк
Поглощённая доза (Д)
Грей (Гр)
Рад (рад)
1Гр = 100 рад = 1Дж/кг
1 рад = 10‾² Гр = 100 эрг/г
Эквивалентная доза(Н)
Зиверт (Зв)
Бэр (бэр)
1Зв = 100 бэр =1Гр*Q = 1Дж/кг*Q
1бэр = 10‾² Зв = 10‾²Гр* Q =
1Дж/кг*Q
Для оценки радиационной обстановки на местности и в помещении, подвергшихся воздействию рентгеновскому или γ-излучению, используют экспозиционную дозу облучения измеряющуюся в рентгенах (Р). Экпозиционной дозе 1 Р соответствует поглощённая доза равная 0.95 рад и более надёжно характеризует степень облучения человека.
Влияние ионизирующего излучения на живые организмы
Любой организм живущий на Земле независимо от того к кому он относится: растение, животное или человек, находится в постоянной связи со всей живой и неживой природой , с биосферой. Попадание в организм радиоактивных веществ происходит по следующей цепочке; растения усваивают и накапливают радиоактивные вещества листьями из атмосферы, корнями из почвы, тем самым концентрация в них выше чем в окружающей среде. Сельскохозяйственные животные получают радиационные вещества поедая растительность, с водой и из атмосферы. В организм человека радиационные вещества попадают с растительной пищей, с продуктами животного происхождения и с воздухом при дыхании. Попадая в организм радиационные вещества накапливаются в костных тканях и мышцах и продолжают облучать организм из нутри, повреждений будет больше, чем больше их будет накапливаться и передавать больше энергии тканям. Особо опасными являются стронций-90 и цезий-137 так как они считаются долгоживущими. Следует учитывать что не все части тела одинаково чувствительны воздействию ионизирующего излучения и коэффициент радиационного риска при одинаковой эквивалентной дозе облучении различен например:
infourok.ru
Реферат - Ионизирующие излучения и их практическое использование
--PAGE_BREAK--2.4.Электроны и позитроны.Представление о содержащихся в веществах электрических частицах было высказано в качестве гипотезы английским ученым Г. Джонстоном Стонеем. Стоней знал, что вещества можно разложить электрическим током, – например, воду можно разложить таким способом на водород и кислород. Ему было известно также о работах Майкла Фарадея, установившего, что для получения некоторого количества элемента из того или иного его соединения требуется определенное количество электричества. Обдумывая эти явления, Стоней в 1874г. пришел к выводу о том, что они указывают на существование электричества в виде дискретных единичных зарядов, причем эти единичные заряды связаны с атомами. В 1891г. Стоней предложил название электрон для постулированной им единицы электричества. Экспериментально электрон был открыт в 1897г Дж. Дж. Томсоном (1856-1940) в Кембриджском университете <img width=«22» height=«21» src=«ref-2_1407336599-180.coolpic» hspace=«13» alt=«www.bestreferat.ru/images/ref/83/373883.gif» v:shapes=«Рисунок_x0020_2»>[2, 5].
Электрон представляет собой частицу с отрицательным зарядом величиной <img width=«27» height=«27» src=«ref-2_1407336779-184.coolpic» hspace=«13» alt=«www.bestreferat.ru/images/ref/83/373883.gif» v:shapes=«Рисунок_x0020_3»>–0,1602 10-18 Кл.
Масса электрона равна 0,9108 10-30кг, что составляет 1/1873 массы атома водорода.
Электрон имеет очень небольшие размеры. Радиус электрона точно не определен, но известно, что он значительно меньше 1·10-15м.
В 1925г. было установлено, что электрон вращается вокруг собственной оси и что он имеет магнитный момент. [3, 5]
Число электронов в электронейтральном атоме закономерно повышается при переходе элемента от Z к Z + 1. Эта закономерность подчиняется квантовой теории строения атома.
Максимальная устойчивость атома, как системы электрических частиц, отвечает минимуму его полной энергии. Потому электроны при заполнении энергетических уровней в электромагнитном поле ядра будут занимать (застраивать) в первую очередь наиболее низкий из них (К – уровень; n=1). В электронейтральном невозбужденном атоме электрон в этих условиях имеет наименьшую энергию (и, соответственно, наибольшую связь с ядром). Когда К – уровень будет заполнен (1s2 – состояние, характерное для атома гелия), электроны начнут застраивать уровень L (n = 2), затем M – уровень (n=3). При данном n электроны должны застраивать сначала s-, затем p-, d- и т. д. подуровни.
Однако, энергетические уровни в атоме элемента не имеют ясных грани. Более того, здесь наблюдается даже взаимное перекрывание энергий отдельных подуровней. Так, например, энергетическое состояние электронов в подуровнях 4s и 3d, а так же 5s и 4d очень близки между собой, а 4s1 и 4s2 – подуровни отвечают более низким значениям энергии, чем 3d. Поэтому электроны, застраивающие, M- и N- уровни, в первую очередь попадут на 4s – оболочку, которая относится к внешнему электронному слою N (n=4), и лишь по ее заполнении (т. е. после завершения построения оболочки 4s2) будут размещаться в 3d – оболочке, относящейся к предвнешнему слою M (n=3). Аналогичное наблюдается и в отношении электронов 5s- и 4d – оболочек. Еще более своеобразно идет заполнение электронами f – оболочек: они при наличии электронов на внешнем уровне n (при n, равном 6 или 7) застраивают уровень n=2, т. е. предпревнешний слой, — пополняют оболочку 4f (при n=6) или соответственно оболочку 5f (при n=7).
Обобщая, можно высказать следующие положения, уровни ns, (n-1)d и (n-2)f близки по энергии и лежат ниже уровня np.
С увеличением числа электронов в атоме (по мере повышения величины Z) d – электроны «запаздывают» в построении электронной оболочки атома на один уровень (застраивают предвнешний слой, т. е. уровень n-1), а f – электроны запаздывают на два уровня: достраивают второй снаружи (т. е. предвнешний) слой n – 2. Появляющиеся f – электроны часто как бы вклиниваются между (n-1)d1 и (n-1)d2¸10 – электронами.
Во всех указанных случаях n – номер внешнего уровня, на котором уже содержатся два электрона (ns2 – электроны), причем n одновременно и номер того периода по таблице Менделеева, который включает данный элемент.
Элементы, в атомах которых при наличии электронов во внешнем слое n (ns2 – электроны) идет достройка одного из подуровней (3d, 4d, 4f, 5d или 5f), находящихся на предвнешних слоях (n-1) или (n-2), называются переходными.
В показателе степени при s-, p-, d- и f – обозначениях в строке (а) указано возможное число электронов в данной оболочке. Например, в оболочке s может содержаться либо один, либо два электрона, но не больше; в оболочке f – от 1 до 14 электронов и т. д.
Известно, что минимальное значение коэффициента при обозначении d – электронов равно трем. Следовательно, d-электроны могут в атомной структуре появится не ранее четырем. В связи с этим указанные электроны могут появиться в атомах не ранее как в элементах шестого периода (т. е. при n-2=4; n=4+2=6). Это обстоятельство и отмечено во второй строке.
Позитрон является античастицей электрона. В отличие от электрона позитрон имеет положительный элементарный электрический заряд и считается недолговечной частицей. Обозначается позитрон символами е+ или β+.
2.5. Гамма-излучение
Гамма-излучение – это коротковолновое электромагнитное излучение. На шкале электромагнитных волн оно граничит с жестким рентгеновским излучением, занимая область более высоких частот. Гамма-излучение обладает чрезвычайно малой длинной волны (λ<10 -8 см) и вследствие этого ярко выраженными корпускулярными свойствами, т.е. ведет себя подобно потоку частиц – гамма квантов, или фотонов, с энергией hν (ν – частота излучения, h – Планка постоянная).
Гамма- излучение возникает при распадах радиоактивных ядер, элементарных частиц, при аннигиляции пар частицы-античастица, а также при прохождении быстрых заряженных частиц через вещество.
Гамма-излучение, сопровождающее распад радиоактивных ядер, испускается при переходах ядра из более возбужденного энергетического состояния в менее возбужденное или в основное. Энергия γ – кванта равна разности энергий Δε состояний, между которыми происходит переход.
Возбужденное состояние
<img width=«211» height=«2» src=«ref-2_1407336963-949.coolpic» hspace=«13» alt=«www.bestreferat.ru/images/ref/84/373884.gif» v:shapes=«Рисунок_x0020_4»><img width=«9» height=«131» src=«ref-2_1407337912-1081.coolpic» hspace=«13» alt=«www.bestreferat.ru/images/ref/85/373885.gif» v:shapes=«Рисунок_x0020_5»>Е2 <img width=«152» height=«32» src=«ref-2_1407338993-1381.coolpic» hspace=«13» alt=«www.bestreferat.ru/images/ref/86/373886.gif» v:shapes=«Рисунок_x0020_6»>
<img width=«31» height=«9» src=«ref-2_1407340374-971.coolpic» hspace=«13» alt=«www.bestreferat.ru/images/ref/87/373887.gif» v:shapes=«Рисунок_x0020_7»>hν <img width=«211» height=«2» src=«ref-2_1407336963-949.coolpic» hspace=«13» alt=«www.bestreferat.ru/images/ref/84/373884.gif» v:shapes=«Рисунок_x0020_8»>Основное состояние ядра Е1
Испускание ядром γ-кванта не влечет за собой изменения атомного номера или массового числа, в отличие от других видов радиоактивных превращений. Ширина линий гамма-излучений чрезвычайно мала (~10-2 эв). Поскольку расстояние между уровнями во много раз больше ширины линий, спектр гамма-излучения является линейчатым, т.е. состоит из ряда дискретных линий. Изучение спектров гамма-излучения позволяет установить энергии возбужденных состояний ядер. Гамма-кванты с большими энергиями испускаются при распадах некоторых элементарных частиц. Так, при распаде покоящегося π0 — мезона возникает гамма-излучение с энергией ~70Мэв. Гамма-излучение от распада элементарных частиц также образует линейчатый спектр. Однако испытывающие распад элементарные частицы часто движутся со скоростями, сравнимыми с скоростью света. Вследствие этого возникает доплеровское уширение линии и спектр гамма-излучения оказывается размытым в широком интервале энергий. Гамма-излучение, образующееся при прохождении быстрых заряженных частиц через вещество, вызывается их торможением к кулоновском поле атомных ядер вещества. Тормозное гамма –излучение, также как и тормозное рентгеноовское излучение, характерезуется сплошным спектром, верхняя граница которого совпадает с энергией заряженной частицы, например электрона. В ускорителях заряженных частиц получают тормозное гамма- излучение с максимальной энергией до нескольких десятков Гэв.
В межзвёзном пространстве гамма-излучение может возникать в результате соударений квантов более мягкого длинноволнового, электромагнитного излучения, например света, с электронами, ускоренными магнитными полями космических объектов. При этом быстрый электрон передает свою энергию электромагнитному излучению и видимый свет превращается в более жесткое гамма-излучение.
Аналогичное явление может иметь место в земных условиях при столновении электронов большой энергии, получаемых на ускорителях, с фотонами видимого света в интенсивных пучках света, создаваемых лазерами. Электрон передает энергию световому фотону, который превращается в γ-квант. Таким образом, можно на практике превращать отдельные фотоны света в кванты гамма-излучения высокой энергии.
Гамма-излучение обладает большой проникающей способностью, т.е. может проникать сквозь большие толщи вещества без заметного ослабления. Основные процессы, происходящие при взаимодействии гамма-излучения с веществом, — фотоэлектрическое поглощение (фотоэффект), комптоновское рассеяние (комптон-эффект) и образавание пар электрон-позитрон. При фотоэффекте происходит поглощение γ-кванта одним из электронов атома, причём энергия γ-кванта преобразуется ( за вычетом энергии связи электрона в атоме ) в кинетическую энергию электрона, вылетающего за пределы атома. Вероятность фотоэффекта прямо пропорциональна пятой степени атомного номера элемента и обратно пропорциональна 3-й степени энергии гамма-излучения. Таким образом, фотоэффект преобладает в области малых энергии γ-квантов ( £100 кэв ) на тяжелых элементах ( Pb, U).
При комптон-эффекте происходит рассеяние γ-кванта на одном из электронов, слабо связанных в атоме. В отличие от фотоэффекта, при комптон-эффекте γ-квант не исчезает, а лишь изменяет энергию ( длину волны ) и направление распространения. Узкий пучок гамма-лучей в результате комптон-эффекта становится более широким, а само излучение — более мягким (длинноволновым). Интенсивность комптоновского рассеяния пропорциональна числу электронов в 1см3 вещества, и поэтому вероятность этого процесса пропорциональна атомному номеру вещества. Комптон-эффект становится заметным в веществах с малым атомным номером и при энергиях гамма-излучения, превышают энергию связи электронов в атомах. Так, в случае Pb вероятность комптоновского рассеяния сравнима с вероятностью фотоэлектрического поглощения при энергии ~ 0,5 Мэв. В случае Al комптон-эффект преобладает при гораздо меньших энергиях.
Если энергия γ-кванта превышает 1,02 Мэв, становится возможным процесс образования электрон — позитронных пар в электрическом поле ядер. Вероятность образования пар пропорциональна квадрату атомного номера и увеличивается с ростом hν. Поэтому при hν ~10 Мэв основным процессом в любом веществе оказывается образование пар.
Обратный процесс аннигиляция электрон-позитронной пары является источником гамма-излучения.
Для характеристики ослабления гамма-излучения в веществе обычно пользуются коэффициентом поглощения, который показывает, на какой толщине Х поглотителя интенсивность I0 падающего пучка гамма-излучение ослабляется в е раз:
I=I0e-μ0x
Здесь μ0 – линейный коэффициент поглощения гамма-излучения. Иногда вводят массовый коэффициент поглощения, равный отношению μ0к плотности поглотителя.
Экспоненциальный закон ослабления гамма-излучения справедлив для узкого направления пучка гамма-лучей, когда любой процесс, как поглощения, так и рассеяния, выводит гамма-излучение из состава первичного пучка. Однако при высоких энергиях процесс прохождения гамма-излучения через вещество значительно усложняется. Вторичные электроны и позитроны обладают большой энергией и поэтому могут, в свою очередь, создавать гамма-излучение благодаря процессам торможения и аннигиляциии. Таким образом в веществе возникает ряд чередующихся поколений вторичного гамма-излучения, электронов и позитронов, то есть происходит развитие каскадного ливня. Число вторичных частиц в таком ливне сначала возрастает с толщиной, достигая максимума. Однако затем процессы поглощения начинают преобладать над процессами размножения частиц и ливень затухает. Способность гамма-излучения развивать ливни зависит от соотношения между его энергией и так называемой критической энергией, после которой ливень в данном веществе практически теряет способность развиваться.
Для изменения энергии гамма-излучения в эксперементальной физике применяются гамма-спектрометры различных типов, основанные большей частью на измерении энергии вторичных электронов. Основные типы спектрометров гамма-излучения: магнитные, сцинтиляционные, полупроводниковые, кристал-дифракционные.
Изучение спектров ядерных гамма-излучений дает важную информацию о структуре ядер. Наблюдение эффектов, связанных с влиянием внешней среды на свойства ядерного гамма-излучения, используется для изучения свойств твёрдых тел.
Гамма-излучение находит применение в технике, например для обнаружения дефектов в металлических деталях – гамма-дефектоскопия. В радиационной химии гамма-излучение применяется для инициирования химических превращений, например процессов полимеризации. Гамма-излучение используется в пищевой промышленности для стерилизации продуктов питания. Основными источниками гамма-излучения служат естественные и искусственные радиоактивные изотопы, а также электронные ускорители.
Действие на организм гамма-излучения подобно действию других видов ионизирующих излучений. Гамма-излучение может вызывать лучевое поражение организма, вплоть до его гибели. Характер влияния гамма-излучения зависит от энергии γ-квантов и пространственных особенностей облучения, например, внешнее или внутреннее. Относительная биологическая эффективность гамма-излучения составляет 0,7-0,9. В производственных условиях (хроническое воздействие в малых дозах) относительная биологическая эффективность гамма-излучения принята равной 1. Гамма-излучение используется в медицине для лечения опухолей, для стерилизации помещений, аппаратуры и лекарственных препаратов. Гамма-излучение применяют также для получения мутаций с последующим отбором хозяйственно-полезных форм. Так выводят высокопродуктивные сорта микроорганизмов (например, для получения антибиотиков ) и растений.
Современные возможности лучевой терапии расширились в первую очередь за счёт средств и методов дистанционной гамма — терапии. Успехи дистанционной гамма — терапии достигнуты в результате большой работы в области использования мощных искусственных радиоактивных источников гамма-излучения (кобальт-60, цезий-137), а также новых гамма — препаратов.
Большое значение дистанционной гамма — терапии объясняется также сравнительной доступностью и удобствами использования гамма — аппаратов. Гамма — аппараты так же как и рентгеновские, конструируют для статистического и подвижного облучения. С помощью подвижного облучения стремятся создать большую дозу в опухоли при рассредоточенном облучении здоровых тканей. Осуществлены конструктивные усовершенствования гамма — аппаратов, направленные на уменьшение полутени, улучшение гомогенизации полей, использование фильтров жалюзи и поиски дополнительных возможностей защиты.
Использование ядерных излучений в растениеводстве открыло новые, широкие возможности для изменения обмена веществ у сельскохозяйственных растений, повышение их урожайности, ускорения развития и улучшения качества.
В результате первых исследований радиобиологов было установлено, что ионизирующая радиация – мощный фактор воздействия на рост, развитие и обмен веществ живых организмов. Под влиянием гамма-облучения у растений, животных или микроорганизмов меняется слаженный обмен веществ, ускоряется или замедляется (в зависимости от дозы) течение физиологических процессов, наблюдаются сдвиги в росте, развитии, формировании урожая.
Следует особо отметить, что при гамма — облучении в семена не попадают радиоактивные вещества. Облученные семена, как и выращенный из них урожай, нерадиоактивны. Оптимальные дозы облучения только ускоряют нормальные процессы, происходящие в растении, и поэтому совершенно необоснованны какие-либо опасения и предостережения против использования в пищу урожая, полученного из семян, подвергавшихся предпосевному облучению.
Ионизирующие излучения стали использовать для повышения сроков хранения сельскохозяйственных продуктов и для уничтожения различных насекомых-вредителей. Например, если зерно перед загрузкой в элеватор пропустить через бункер, где установлен мощный источник радиации, то возможность размножения насекомых-вредителей будет исключена и зерно сможет храниться длительное время без каких-либо потерь. Само зерно как питательный продукт не меняется при таких дозах облучения. Употребление его для корма четырех поколений экспериментальных животных не вызвало каких бы то ни было отклонений в росте, способности к размножению и других патологических отклонений от нормы.
3. Источники ионизирующих излучений.
Источником ионизирующего излучения называют объект, содержащий радиоактивный материал, или техническое устройство, испускающее или способное (при определенных условиях) испускать ионизирующее излучение.
Современные ядерно-технические установки обычно представляют собой сложные источники излучений. Например, источниками излучений действующего ядерного реактора, кроме активной зоны, являются система охлаждения, конструкционные материалы, оборудование и др. Поле излучения таких реальных сложных источников обычно представляется как суперпозиция полей излучения отдельных, более элементарных источников.
Любой источник излучения характеризуется:
1. Видом излучения – основное внимание уделяется наиболее часто встречающимся на практике источникам g-излучения, нейтронов, a-, b+-, b--частиц.
2. Геометрией источника (формой и размерами) – геометрически источники могут быть точечными и протяженными. Протяженные источники представляют суперпозицию точечных источников и могут быть линейными, поверхностными или объемными с ограниченными, полубесконечными или бесконечными размерами. Физически точечным можно считать такой источник, максимальные размеры которого много меньше расстояния до точки детектирования и длины свободного пробега в материале источника (ослаблением излучения в источнике можно пренебречь). Поверхностные источники имеют толщину много меньшую, чем расстояние до точки детектирования и длина свободного пробега в материале источника. В объемном источнике излучатели распределены в трехмерной области пространства.
3. Мощностью и ее распределением по источнику – источники излучения наиболее часто распределяются по протяженному излучателю равномерно, экспоненциально, линейно или по косинусоидальному закону.
4. Энергетическим составом – энергетический спектр источников может быть моноэнергетическим (испускаются частицы одной фиксированной энергии), дискретным (испускаются моноэнергетические частицы нескольких энергий) или непрерывным (испускаются частицы разных энергий в пределах некоторого энергетического диапазона).
5. Угловым распределением излучения – среди многообразия угловых распределений излучений источников для решения большинства практических задач достаточно рассматривать следующие: изотропное, косинусоидное, мононаправленное. Иногда встречаются угловые распределения, которые можно записать в виде комбинаций изотропных и косинусоидных угловых распределений излучений.
Источниками ионизирующих излучений являются радиоактивных элементы и их изотопы, ядерные реакторы, ускорители заряженными частиц и др. рентгеновские установки и высоковольтные источники постоянного тока относятся к источникам рентгеновского излучения.
Здесь следует отметить, что при нормальном режиме их эксплуатации радиационная опасность незначительна. Она наступает при возникновении аварийного режима и может долго проявлять себя при радиоактивном заражении местности.
Радиоактивный фон, создаваемый космическими лучами (0,3 мЭв/год), дает чуть меньше половины всего внешнего облучения (0,65 мЭв/год), получаемого населением. Нет такого места на Земле, куда бы ни проникали космические лучи. При этом надо отметить, что Северный и Южный полюса получают больше радиации, чем экваториальные районы. Происходит это из-за наличия у Земли магнитного поля, силовые линии которого входят и выходят у полюсов.
Однако более существенную роль играет место нахождения человека. Чем выше поднимается он над уровнем моря, тем сильнее становится облучение, ибо толщина воздушной прослойки и ее плотность по мере подъема уменьшается, а следовательно, падают защитные свойства.
Те, кто живет на уровне моря, в год получают дозу внешнего облучения приблизительно 0,3 мЭв, на высоте 4000 метров – уже 1,7 мЭв. На высоте 12 км доза облучения за счет космических лучей возрастает приблизительно в 25 раз по сравнению с земной. Экипажи и пассажиры самолетов при перелете на расстояние 2400 км получают дозу облучения 10 мкЗв (0,01 мЭв или 1 мбэр), при полете из Москвы в Хабаровск эта цифра уже составит 40 – 50 мкЭв. Здесь играет роль не только продолжительность, но и высота полета.
Земная радиация, дающая ориентировочно 0,35 мЭв/год внешнего облучения, исходит в основном от тех пород полезных ископаемых, которые содержат калий – 40, рубидий – 87, уран – 238, торий – 232. Естественно, уровни земной радиации на нашей планете неодинаковы и колеблются большей частью от 0,3 до 0,6 мЭв/год. Есть такие места, где эти показатели во много раз выше.
Внутренне облучение населения от естественных источников на две трети происходит от попадания радиоактивных веществ в организм с пищей, водой и воздухом. В среднем человек получает около 180 мкЭв/год за счет калия – 40, который усваивается организмом вместе с нерадиоактивным калием, необходимым для жизнедеятельности. Нуклиды свинца – 210, полония – 210 концентрируются в рыбе и моллюсках. Поэтому люди, потребляющие много рыбы и других даров моря, получают относительно высокие дозы внутреннего облучения.
Жители северных районов, питающиеся мясом оленя, тоже подвергаются более высокому облучению, потому что лишайник, который употребляют олени в пищу зимой, концентрирует в себе значительные количества радиоактивных изотопов полония и свинца.
Недавно ученые установили, что наиболее весомым из всех естественных источников радиации является радиоактивный газ радон — это невидимый, не имеющий ни вкуса, ни запаха газ, который в 7,5 раз тяжелее воздуха. В природе радон встречается в двух основных видах: радон – 222 и радон – 220. Основная часть радиации исходит не от самого радона, а от дочерних продуктов распада, поэтому значительную часть дозы облучения человек получает от радионуклидов радона, попадающих в организм вместе с вдыхаемым воздухом.
Радон высвобождается из земной коры повсеместно, поэтому максимальную часть облучения от него человек получает, находясь в закрытом, непроветриваемом помещении нижних этажей зданий, куда газ просачивается через фундамент и пол. Концентрация его в закрытых помещениях обычно в 8 раз выше, чем на улице, а на верхних этажах ниже, чем на первом. Дерево, кирпич, бетон выделяют небольшое количество газа, а вот гранит и железо — значительно больше. Очень радиоактивны глиноземы. Относительно высокой радиоактивностью обладают некоторые отходы промышленности, используемые в строительстве, например, кирпич из красной глины (отходы производства алюминия), доменный шлак (в черной металлургии), зольная пыль (образуется при сжигании угля).
За последние десятилетия человек усиленно занимался проблемами ядерной физики. Он создал сотни искусственных радионуклидов, научился использовать возможности атома в самых различных отраслях — в медицине, при производстве электро- и тепловой энергии, изготовлении светящихся циферблатов часов, множества приборов, при поиске полезных ископаемых и в военном деле. Все это, естественно, приводит к дополнительному облучению людей. В большинстве случаев дозы невелики, но иногда техногенные источники оказываются во много тысяч раз интенсивнее, чем естественные. продолжение --PAGE_BREAK--
www.ronl.ru
Доклад - Ионизирующие излучения - Безопасность жизнедеятельности
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИНСТИТУТ МЕНЕДЖМЕНТА И БИЗНЕСА
КАФЕДРА БЕЗОПАСТНОСТИ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ГО
ИОНИЗИРУЮЩИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ. ВНЕШНЕЕ И ВНУТРЕННЕЕ ОБЛУЧЕНИЕ . ДЕЙСТВИЕ НА ОРГАНИЗМ . ПРОФИЛАКТИКА .
Реферат студента 23 гр.
Журавлева В. М.
Спасск-Дальний
2002
Оглавление
ВВЕДЕНИЕ… 3
Виды ионизирующих излучений… 4
Источники радиоактивного облучения… 6
Влияние ионизирующих излучений на живые организмы и защита от них… 7
Вывод… 10
Список использованной литературы… 11
ВВЕДЕНИЕ
ИЛИ С ЧЕГО ВСЕ НАЧИНАЛОСЬ
Радиоактивность – отнюдь не новое явление; новизна состоит лишь в том, как люди пытались ее использовать. И радиоактивность, и сопутствующие ей ионизирующие излучения существовали на Земле задолго до зарождения на ней жизни и присутствовали в космосе до возникновения самой Земли.
Ионизирующее излучение сопровождало и Большой взрыв, с которого, как мы сейчас полагаем, началось существование нашей Вселенной около 20 миллиардов лет назад. С того времени радиация наполняет космическое пространство. Радиоактивные материалы вошли в состав Земли с самого ее рождения. Даже человек слегка радиоактивен, так как во всякой живой ткани присутствует в следовых количествах радиоактивные вещества. Но с момента открытия этого универсального фундаментального открытия прошло лишь немногим более ста лет.
В 1896 году французский ученый Анри Беккерель положил несколько фотографических пластинок в ящик стола, придавив их кусками какого-то материала, содержащего уран. Когда он проявил пластинки, то, к своему удивлению, обнаружил на них следы каких-то излучений, которые он приписал урану. Вскоре этим явлением заинтересовалась Мария Кюри, молодой химик, полька по происхождению, которая и ввела в обиход слова “радиоактивность”. В 1898 году она и ее муж Пьер Кюри обнаружили, что уран после излучения превращается в другие химические элементы. Один из этих элементов супруги назвали полонием в память о родине Марии Кюри, а еще один – радием, поскольку по-латыни это слово обозначает “испускающий лучи”. И открытие Беккереля, и исследования супругов Кюри были подготовлены более ранним, очень важным событием в научном мире – открытием в 1895 году рентгеновских лучей; эти лучи были названы так по имени открывшего их (тоже, в общем, случайно) немецкого физика Вильгельма Рентгена.
Беккерель один из первых столкнулся с самым неприятным свойством радиоактивного излучения: речь идет о его воздействии на ткани живого организма. Ученый положил пробирку с радием в карман и получил в результате ожог кожи. Мария Кюри умерла, по всей видимости, от одного из злокачественных заболеваний крови, поскольку слишком часто подвергалась воздействию радиоактивного излучения. По крайней мере 336 человек, работавших с радиоактивными материалами в то время, умерли в результате облучения.
Несмотря на это, небольшая группа талантливых и большей частью молодых ученых направила свои усилия на разгадку одной из самых волнующих загадок всех времен, стремясь проникнуть в самые сокровенные тайны материи.
Виды ионизирующих излучений
Главным объектом исследования ученых был сам атом, вернее – его строение. Мы знаем теперь, что атом похож на Солнечную систему в миниатюре: вокруг крошечного ядра движутся по орбитам “планеты” – электроны. Размеры ядра в сто тысяч раз меньше размеров самого атома, но плотность его очень велика, поскольку масса ядра почти равна массе самого атома. Ядро, как правило, состоит из нескольких более мелких частиц, которые плотно сцеплены друг с другом.
Некоторые из этих частиц имеют положительный заряд и называются протонами. Число протонов в ядре и определяет, к какому химическому элементу относится данный атом: ядро атома водорода содержит всего один протон, атома кислорода – 8, урана – 92. В каждом атоме число электронов в точности равно числу протонов в ядре; каждый электрон несет отрицательный заряд, равный по абсолютной величине заряду протона, так что в целом атом нейтрален.
В ядре, как правило, присутствуют и частицы другого типа, называемые нейтронами, поскольку они нейтральны. Ядра атомов одного и того же элемента всегда содержат одно и то же число протонов, но число нейтронов в них может быть различным. Атомы, имеющие ядра с одинаковым числом протонов, но различающиеся по числу нейтронов, относятся к разным разновидностям одного и того же химического элемента, называемым изотопами данного элемента. Чтобы отличить их друг от друга, к символу приписывают число, равное сумме всех частиц в ядре данного изотопа. Так, уран-238 содержит 92 протона, но 143 нейтрона; в уране-235 тоже 92 протона, но 143 нейтрона. Ядра всех изотопов химических элементов образуют группу нуклидов .
Некоторые нуклиды стабильны, то есть в отсутствии внешнего воздействия никогда не претерпевают никаких превращений.
Большинство же нуклидов нестабильны, они все время превращаются в другие нуклиды. В качестве примера возьмем хотя бы атом урана-238, в ядре которого протоны и нейтроны едва удерживаются вместе силами сцепления. Время от времени из него вырывается компактная группа из четырех частиц: двух протонов и двух нейтронов (α-излучение). Уран-238 превращается, таким образом, в торий-234, в ядре которого содержатся 90 протонов и 144 нейтрона… Далее следуют иные превращения (показанные ниже в таблице), сопровождаемые излучениями, и вся цепочка в конце концов оканчивается стабильным нуклидом свинца. Разумеется, существует много таких цепочек самопроизвольных превращений разных нуклидов по разным схемам превращений и их комбинациям.
Вид излучения | Нуклид | Период полураспада |
α | Уран-238 | 4,47 млрд. лет |
β | Торий-234 | 21,4 суток |
β | Проактиний-234 | 1,17 минут |
α | Уран-234 | 245000 лет |
α | Торий-230 | 8000 лет |
α | Радий-226 | 1600 лет |
α | Радон-222 | 3,823 суток |
α | Полоний-218 | 3,05 минут |
β | Свинец-214 | 26,8 минут |
β | Висмут-214 | 19,7 минут |
α | Полоний-214 | 0,000164 секунды |
β | Свинец-210 | 22,3 лет |
β | Висмут-210 | 5,01 суток |
α | Полоний-210 | 134,8 суток |
Свинец-206 | стабильный |
| ||
При каждом акте распада нуклида высвобождается энергия, которая и передается дальше в виде излучения.
Существуют три вида ионизирующих излучений:
· α-излучение :
Представляет собой поток ядер атомов гелия, называемых α–частицами. Начальная скорость альфа-частиц достигает 10000-20000 км./сек. Они обладают большой ионизирующей способностью. Длина пробега альфа-частиц в воздухе составляет всего 10 см., а в твердых телах еще меньше.
Одежда, индивидуальные средства защиты полностью задерживают альфа-частицы. Внешнее их воздействие не опасно для человека. Из-за высокой ионизирующей способности альфа-частицы крайне опасны при попадании внутрь организма.
· β-излучение :
Это поток электронов, называемых β–частицами. Скорость бета-частиц может в некоторых случаях достигать скорости света.
Проникающая способность их меньше, чем гамма-излучения. Одежда и индивидуальные средства защиты значительно ослабляют бета-излучение.
Ионизирующее действие бета-излучения в сотни раз сильнее гамма-излучения.
· γ-излучение :
Это электромагнитные волны, аналогичные рентгеновским лучам и лучам света, распространяющиеся в воздухе со скоростью 300000км./сек. На сотни метров.
Они способны проникнуть через толщи защитных материалов и через индивидуальные средства защиты.
Гамма излучение представляет основную опасность для людей. При радиоактивном заражении местности гамма-излучение действует в течение суток, недель и месяцев.
Источники радиоактивного облучения
Все источники радиации можно условно разделить на два вида:
· Естественные источники радиации;
· Источники, созданные человеком;Естественные источники радиации
· Космические лучи:
Радиационный фон, создаваемый космическими лучами, дает чуть меньше половины внешнего облучения, получаемого населением от естественных источников радиации. Космические лучи в основном приходят к нам из глубин Вселенной, но некоторая их часть рождается на Солнце во время вспышек. Они взаимодействуют с атмосферой Земли, порождая вторичное излучение и приводя к образованию различных радионуклидов.
· Земная радиация:
Основные радиоактивные изотопы, встречающиеся в горных породах Земли, — это калий-40, рубидий-87 и члены двух радиоактивных семейств, берущих начало соответственно от урана-238 и тория-232 – долгоживущих изотопов, включившихся в состав Земли с самого ее рождения.
Средняя эффективная эквивалентная доза, которую человек получает за год от земных источников радиации, составляет примерно 350 микрозивертов.
· Внутреннее облучение:
В среднем примерно 2/3 эффективной эквивалентной дозы облучения, которую человек получает от естественных источников радиации, поступает от радиоактивных веществ (калий-40, свинец-210, полоний-210 и пр.), попавших в организм с пищей, водой и воздухом.
· Радон:
Это невидимый, не имеющий вкуса и запаха тяжелый (в 7,5 раза тяжелее воздуха) газ. Радон вместе со своими дочерними продуктами распада ответствен примерно за 3/4 годовой индивидуальной эффективной эквивалентной дозы. Встречается в двух основных формах: радон-222 и радон-220.
Он высвобождается из земной коры повсеместно, но основную часть дозы облучения человек получает, находясь в закрытом, непроветриваемом помещении.
Источники , созданные человеком
· Источники, использующиеся в медицине:
Это:
Рентген; Компьютерная томография; Радиотерапевтические установки для лечения рака; Радиоизотопы, использующиеся для исследования различных процессов в организме;
Средняя индивидуальная доза за счет этого источника во всем мире составляет ~ 400 мкЗв на человека в год. Таким образом, коллективная эффективная эквивалентная доза для всего населения равна примерно 1600000 чел-Зв в год.
· Ядерные взрывы:
Наиболее опасны воздушные взрывы. Часть радиоактивного материала выпадает неподалеку от места испытания, какая-то часть задерживается тропосфере (самом нижнем слое атмосферы), подхватывается ветром и перемещается на большие расстояния, оставаясь примерно на одной и той же широте. Находясь в воздухе в среднем около месяца, радиоактивные вещества во время этих перемещений постепенно выпадают на землю. Однако большая часть радиоактивного материала выбрасывается в стратосферу – следующий слой атмосферы, лежащий на высоте 10-50 км., где он остается многие месяцы, медленно опускаясь и рассеиваясь по всей поверхности земного шара.
· АЭС:
Вносят весьма незначительный вклад в суммарное облучение населения. При нормальной работе ядерных установок выбросы радиоактивных материалов очень невелики.
Влияние ионизирующих излучений на живые организмы и защита от них
Приведем ниже поэтапное воздействие всех видов ионизирующих излучений на любой живой организм.
Заряженные частицы :
Проникающие в ткани организма альфа- и бета-частицы теряют энергию вследствие электрических взаимодействий с электронами тех атомов, близ которых они проходят. Гамма-излучение и рентгеновские лучи передают свою энергию веществу несколько иными способами, которые, в конечном счете, также приводят к электрическим взаимодействиям.
Электрические взаимодействия :
За время порядка десяти триллионных секунды после того, как проникающее излучение достигнет соответствующего атома в ткани организма, от этого атома отрывается электрон. Последний заряжен отрицательно, поэтому остальная часть исходно нейтрального атома становится положительно заряженной. Этот процесс называется ионизацией. Оторвавшийся электрон может далее ионизировать другие атомы.
Физико-химические изменения :
И свободный электрон, и ионизированный атом обычно не могут долго пребывать в таком состоянии и в течение следующих десяти миллиардных долей секунды участвуют в сложной цепи реакций, в результате которых образуются новые молекулы, включая и такие чрезвычайно реакционно-способные, как свободные радикалы.
Химические изменения :
В течение следующих миллионных долей секунды образовавшиеся свободные радикалы реагируют как друг с другом, так и с другими молекулами и через цепочку реакций, еще не изученных до конца, могут вызвать химическую модификацию важных в биологическом отношении молекул, необходимых для нормального функционирования клетки.
Биологические эффекты :
Биохимические изменения могут произойти как через несколько секунд, так и через десятилетия после облучения и явиться причиной немедленной гибели клеток или таких изменений в них, которые могут привести к раку.
Еще ниже приведем разновидности доз радиоактивного облучения.
Поглощенная доза – энергия ионизирующего излучения, поглощенная облучаемым телом, в пересчете на единицу массы.
Эквивалентная доза – поглощенная доза, умноженная на коэффициент, отражающий способность данного излучения повреждать ткани организма.
Коллективная эквивалентная доза – эффективная эквивалентная доза, полученная группой людей от какого-либо источника радиации.
Полная коллективная эффективная эквивалентеая доза – коллективная эффективная эквивалентная доза, которую получат поколения людей, от какого-либо источника за все время его дальнейшего существования.
Приведем некоторые внесистемные, но широко распространенные единицы.
Беккерель (Бк , Bq ) – единица активности нуклида в радиоактивном источнике (в системе СИ). Один беккерель соответствует одному распаду в секунду для любого радионуклида.
Грей (Гр , Gy ) – единица поглощенной дозы в системе СИ. Представляет собой количество энергии ионизирующего излучения, поглощенной единицей массы какого-либо физического тела, например, тканями организма.
Зиверт (Зв ,Sv ) – единица эквивалентной дозы в системе СИ. Представляет собой единицу поглощенной дозы, умноженную на коэффициент, учитывающий неодинаковую радиационную опасность разных видов ионизирующих излучений. Один зиверт соответствует поглощенной дозе в 1 Дж/кг (для рентгеновского, b- и g- излучений).
Стоит также привести некоторые широко распространенные внесистемные единицы и их связь с единицами СИ:
Кюри (Ки, С u) – единица активности изотопа:
1 Ки = 3 , 700*1010 Бк ;
рад (рад , rad ) – единица поглощенной дозы излучения:
1 рад = 0 ,01 Гр ;
бэр (бэр, rem) – единица эквивалентной дозы :
1 бэр = 0,01 Зв .
Защита от ионизирующих излучений
· Защита от a- и b-излучения:
Для защиты от данных видов излучений достаточно слоя воздуха в 10 см, тонкой фольги. Одежда, как было сказано выше, тоже полностью ослабляет a–частицы, а экран из алюминия, плексигласа, стекла толщиной несколько миллиметров полностью экранирует поток b–частиц.
Однако при энергии b–частиц ε>2 МэВ существенную роль начинает играть тормозное излучение, которое требует более усиленной защиты.
· Защита от нейтронного излучения:
При проектировании защиты от нейтронного излучения необходимо учитывать, что процесс поглощения эффективен для тепловых, медленных и резонансных нейтронов, поэтому быстрые нейтроны должны быть предварительно замедленны. Тяжелые материалы хорошо ослабляют быстрые нейтроны. Промежуточные нейтроны эффективнее ослаблять водородосодержащими веществами. Это означает, что следует искать такую комбинацию тяжелых водосодержащих веществ, которые давали бы наибольшую эффективность (например, используют комбинации h3 O+Fe,h3 0+Pb).
Поражение людей и животных проникающей радиацией . При воздействии проникающей радиации у людей и животных может возникнуть лучевая болезнь. Степень поражения зависит от экспозиционной дозы излучения, времени, в течение которого эта доза получена, площади облучения тела, общего состояния организма. Также учитывают, что облучение может быть однократным и многократным. Однократным считается облучение, полученное за первые четверо суток. Облучение, полученное за время, превышающее четверо суток, является многократным. При однократном облучении организма человека в зависимости от полученной экспозиционной дозы различают 4 степени лучевой болезни.
Лучевая болезнь первой (легкой) степени возникает при общей экспозиционной дозе излучения 100-2 00 Р. Скрытый период может продолжаться 2-3 недели, после чего появляется недомогание, общая слабость, чувство тяжести в голове, стеснение в груди, повышение потливости, может наблюдаться периодическое повышение температуры. В крови уменьшается содержание лейкоцитов. Лучевая болезнь первой степени излечима.
Лучевая болезнь второй (средней) степени возникает при общей экспозиционной дозе излучения 200-400 Р. Скрытый период длится около недели. Лучевая болезнь проявляется в более тяжелом недомогании, расстройстве функций нервной системы, головных болях, головокружениях, вначале часто бывает рвота, возможно повышение температуры тела; количество лейкоцитов в крови, особенно лимфоцитов, уменьшается более чем наполовину. При активном лечении выздоровление наступает через 1,5-2 месяца. Возможны смертельные исходы (до 20%).
Лучевая болезнь третьей (тяжелой) степени возникает при общей экспозиционной дозе 400-600 Р. Скрытый период- до нескольких часов. Отмечают тяжелое общее состояние, сильные головные боли, рвоту, иногда потерю сознания или резкое возбуждение, кровоизлияния в слизистые оболочки и кожу, некроз слизистых оболочек в области десен. Количество лейкоцитов, а затем эритроцитов и тромбоцитов резко уменьшается. Ввиду ослабления защитных сил организма появляются различные инфекционные осложнения. Без лечения болезнь в 20-70% случаев заканчивается смертью, чаще от инфекционных осложнений или от кровотечений.
При облучении экспозиционной дозой более 600 Р. развивается крайне тяжелая четвертая степень лучевой болезни, которая без лечения обычно заканчивается смертью в течение двух недель.
Летальные дозы при их измерении в греях :
3-5 Гр
Вывод
Самые опасные с точки зрения общественности факторы, угрожающие здоровью и жизни людей, далеко не всегда являются таковыми на самом деле. Трем группам граждан США – членам лиги Женщин-избирательниц, студентам высших учебных заведений и представителям деловых и промышленных кругов – было предложено расположить 30 всевозможных источников, приводящих к преждевременной гибели людей, в порядке убывания их опасности для человека. Эти три последовательности, представленные ниже в трех столбцах, сравниваются с результатами статистических оценок числа людей в США, погибших за год от соответствующего источника. Можно делать выводы.
|
|
Список использованной литературы
1. Безопасность жизнедеятельности/ Под ред. С. В. Белова.- 3-е изд., перераб.- М.: Высш. шк., 2001.-485с.
2. Гражданская оборона/ Под ред. П. Г. Якубовского.- 5-е изд., испр.- М.: Просвещение, 1972.-224c.
3. Радиация. Дозы, эффекты, риск: Пер. с англ.- М.: Мир,-79c., ил.
www.ronl.ru
|
|
..:::Счетчики:::.. |
|
|
|
|
|
|
|
|