Источники и уровни негативных факторов внешней среды: ионизирующие излучения. 3

Петербургский

Гуманитарный университет Профсоюзов»

Заочный факультет

Контрольная работа

По дисциплине: БЖД

Тема: источники и уровни негативных факторов внешней среды: ионизирующие излучения.

Выполнила: Студентка II курса

Факультета  культуры

Группа  СКД 6-07

Давыдова  Надежда Вячеславовна

Т.8-963-360-37-54

Проверил:

Мурманск 2008

Содержание

Введение .........................................................................................................…3

1.Виды  ионизирующих излучений...................................................................4

2.Действие  радиации на человека…………………………………………… 8

3.воздействие  ИИ на живые клетки…………………………………………..11

4.Источники  радиоактивного облучения…………………………………….12

5.Выписка  из норм радиационной безопасности............................................14

Вывод..................................................................................................................16

Список  использованной литературы................................................................17

ВВЕДЕНИЕ

С ионизирующим излучением и его особенностями  человечество познакомилось совсем недавно: в 1895 году немецкий физик В.К. Рентген обнаружил лучи высокой  проникающей способности, возникающие  при бомбардировке металлов энергетическими  электронами (Нобелевская премия, 1901 г.), а в 1896 г. А.А. Беккерель обнаружил  естественную радиоактивность солей  урана.

Нет необходимости говорить о том  положительном, что внесло в нашу жизнь проникновение в структуру  ядра, высвобождение таившихся там  сил. Но как всякое сильнодействующее  средство, особенно такого масштаба, радиоактивность  внесла в среду обитания человека вклад, который к благотворным, никак не отнесёшь.

Появилось также число пострадавших от ионизирующей радиации, а сама она начала осознаваться как опасность, способная привести среду обитания человека в состояние, не пригодное для дальнейшего  существования.

Причина не только в тех разрушениях, которые  производит ионизирующее излучение. Хуже то, что оно не воспринимается нами органолептически: ни один из органов чувств человека не предупредит его о приближении или сближением с источником радиации. Человек может находиться в поле смертельно опасного для него излучения и не иметь об этом ни малейшего представления.

Такими  опасными элементами, в которых соотношение  числа протонов и нейтронов превышает 1…1,6, т.е. Р > 1…1,6. В настоящее время из всех элементов таблицы Д.И. Менделеева известно более 1500 изотопов. Из этого количества изотопов лишь около 300 стабильных и около 90 являются естественными радиоактивными элементами.

Продукты  ядерного взрыва содержат более 100 нестабильных первичных изотопов. Большое количество радиоактивных изотопов содержится в продуктах деления ядерного горючего в ядерных реакторах  АЭС.

Таким образом, источниками ионизирующего  излучения являются искусственные  радиоактивные вещества, изготовленные  на их основе медицинские и научные  препараты, продукты ядерных взрывов  при применении ядерного оружия, отходы атомных электростанций при авариях  на них.

В своей работе я хотела бы раскрыть всю важность и необходимость  изучения ионизирующих.

1.Виды ионизирующих излучений

Ионизирующее  излучение - поток заряженных или  нейтральных частиц и квантов  электромагнитного излучения, прохождение  которых через вещество приводит к ионизации и возбуждению  атомов или молекул среды. Они  возникают в результате естественных или искусственных радиоактивных  распадов веществ, ядерных реакций  деления в реакторах, ядерных  взрывов и некоторых физических процессов в космосе.

Ионизирующие  излучения состоят из прямо или  косвенно ионизирующих частиц или смеси  тех и других. К прямо ионизирующим частицам относятся частицы (электроны, протоны и др.), которые обладают достаточной кинетической энергией, чтобы осуществить ионизацию  атомов путём непосредственного  столкновения. К косвенно ионизирующим частицам относятся незаряженные частицы (нейтроны, кванты и т.д.), которые  вызывают ионизацию через вторичные  объекты.

В настоящее время известно около 40 естественных и более 200 искусственных  активных ядер.

Все ионизирующие излучения по своей  природе делятся на фотонные (квантовые) и корпускулярные. К фотонному (квантовому) ионизирующему излучению относятся гамма-излучение, возникающее при изменении энергетического состояния атомных ядер или аннигиляции частиц, тормозное излучение, возникающее при уменьшении кинетической энергии заряженных частиц, характеристическое излучение с дискретным энергетическим спектром, возникающее при изменении энергетического состояния электронов атома и рентгеновское излучение, состоящее из тормозного и/или характеристического излучений. К корпускулярному ионизирующему излучению относят электронное, протонное, нейтронное и мезонное излучения. Корпускулярное излучение, состоящее из потока заряженных частиц (протонов, электронов), кинетическая энергия которых достаточна для ионизации атомов при столкновении, относится к классу непосредственно ионизирующего излучения. Нейтроны и другие элементарные частицы непосредственно не производят ионизацию, но в процессе взаимодействия со средой высвобождают заряженные частицы (электроны, протоны), способные ионизировать атомы и молекулы среды, через которую проходят. Соответственно, корпускулярное излучение, состоящее из потока незаряженных частиц, называют косвенно ионизирующим излучением.

Нейтронное  и гамма излучение принято  называть проникающеё радиацией  или проникающим излучением.

Ионизирующие  излучения по своему энергетическому  составу делятся на моноэнергетические (монохроматические) и немоноэнергетические (немонохроматические). Моноэнергетическое (однородное) излучение - это излучение, состоящее из частиц одного вида с одинаковой кинетической энергией или из квантов одинаковой энергии.

Немоноэнергетическое(неоднородное) излучение - это излучение, состоящее из частиц одного вида с разной кинетической энергией или из квантов различной энергии. Ионизирующее излучение, состоящее из частиц различного вида или частиц и квантов, называется смешанным излучением.

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 (-излучения, нейтронов, (-, (+-, (-- 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, косинусоидальное, мононаправленное. Иногда встречаются угловые распределения, которые можно записать в виде комбинаций изотропных и косинусоидальных 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. Изменение свойств материалов и элементов радиоэлектронной аппаратуры под действием ионизирующих излучений.

Радиоэлектронная  аппаратура, находящаяся в зоне действия ионизирующих излучений, может существенно  изменять свои параметры и выходить из строя. Эти повреждения происходят в результате изменения физических и химических свойств радиотехнических (полупроводниковых, изоляционных, металлических  и др.) материалов, параметров приборов и элементов электронной техники, изделий электротехники и радиоэлектронных схемных устройств.

Способности изделий выполнять свои функции  и сохранять характеристики и  параметры в пределах установленных  норм во время и после воздействия  ионизирующих излучений называют радиационной стойкостью.

Степень радиационных повреждений в облучаемой системе зависит как от количества энергии, передаваемой при облучении, так и от скорости передачи этой энергии. Количество поглощённой энергии  и скорость передачи её в свою очередь  зависят от вида и параметров излучения  и ядерно-физических характеристик  веществ, из которых изготовлен облучаемый объект.

Дефекты, образующиеся в материалах при воздействии  на них ионизирующих излучений.

Все виды электронного и корпускулярного  излучений, проходя через вещество, взаимодействуют либо с ядрами атомов, либо с орбитальными электронами, приводя  к изменению свойств облучаемого  вещества.

Обычно  различают первичную и вторичную  стадии этого процесса.

Первичная стадия, или прямой эффект, состоит  в возбуждении электронов, в смещении атомов из узлов решётки, в возбуждении  атомов и молекул и в ядерных  превращениях.

Вторичные процессы состоят в дальнейшем возбуждении  и нарушении структуры выбитыми (смещёнными) из «своих мест» атомами, ионами и элементарными частицами  в результате первичных процессов. Законы, которым они подчиняются, такие же, как законы, управляющие  первичными стадиями процесса. Таким  образом, частицы или кванты высокой  энергии могут вызвать каскадный  процесс с образованием большого числа смещённых атомов, вакансий, ионизированных атомов, электронов и  т.д.

2. Действие радиации на человека

В результате воздействия ионизирующего  излучения на организм человека в  тканях могут происходить сложные  физические, химические и биохимические  процессы.

Радиация по самой своей природе  вредна для жизни. Малые дозы облучения  могут «запустить» не до конца  еще изученную цепь событий, приводящих к раку или генетическим повреждениям. При больших дозах радиация может  разрушать клетки, повреждать ткани  органов и явиться причиной скорой гибели организма.

Повреждения, вызываемые большими дозами облучения, обыкновенно проявляются  в течение нескольких часов или  дней. Раковые заболевания, однако, проявляются спустя много лет  после облучения, -- как правило, не ранее чем через одно-два десятилетия. А врожденные пороки развития и другие наследственные болезни, вызываемые повреждением генетического аппарата, по определению проявляются лишь в следующем или последующих поколениях: это дети, внуки и более отдаленные потомки индивидуума, подвергшегося облучению.

В то время как идентификация  быстро проявляющихся («острых») последствий  от действия больших доз облучения  не составляет труда, обнаружить отдаленные последствия от малых доз облучения  почти всегда оказывается очень  трудно. Частично это объясняется  тем, что для их проявления должно пройти очень много времени. Но даже и обнаружив какие-то эффекты, требуется еще и доказать, что они объясняются действием радиации, поскольку и рак, и повреждения генетического аппарата могут быть вызваны не только радиацией, но и множеством других причин.

Чтобы вызвать острое поражение  организма, дозы облучения должны превышать  определенный уровень, но нет никаких  оснований считать, что это правило  действует в случае таких последствий, как рак или повреждение генетического  аппарата. По крайней мере, теоретически для этого достаточно самой малой  дозы. Однако, в то же время, никакая  доза облучения не приводит к этим последствиям во всех случаях. Даже при  относительно больших дозах облучения  далеко не все люди обречены на эти  болезни: действующие в организме  человека репарационные механизмы  обычно ликвидируют все повреждения. Точно так же любой человек, подвергшийся действию радиации, совсем не обязательно  должен заболеть раком или стать  носителем наследственных болезней; однако вероятность или риск наступления  таких последствий у него больше, чем у человека, который не был  облучен. И риск этот тем больше, чем больше доза облучения.

Острое поражение организма  человека происходит при больших  дозах облучения. Вообще говоря, радиация оказывает подобное действие, лишь начиная с некоторой минимальной, или «пороговой», дозы облучения.

Реакция тканей и органов человека на облучение неодинакова, причем различия очень велики. Величина же дозы, определяющая тяжесть поражения организма, зависит  от того, получает ли ее организм сразу  или в несколько приемов. Большинство  органов успевает в той или  иной степени залечить радиационные повреждения и поэтому лучше  переносит серию мелких доз, нежели ту же суммарную дозу облучения, полученную за один прием.

Возможные последствия облучения людей  при длительном хроническом облучении, зависимость эффектов от дозы однократного облучения приведены на рис. 1.

Таблица 1.

Последствия облучения людей.

Радиационные эффекты облучения

Чтобы избежать ужасных последствий  ИИ, необходимо производить строгий  контроль служб радиационной безопасности с применением приборов и различных  методик. Для принятия мер защиты от воздействия ИИ их необходимо своевременно обнаружить и количественно оценить. Воздействуя на различные среды  ИИ вызывают в них определенные физико-химические изменения, которые можно зарегистрировать. На этом основаны различные методы обнаружения ИИ.

К основным относятся:

-ионизационный,  в котором используется эффект ионизации газовой среды, вызываемой воздействием на неё ИИ, и как следствме - изменение ее электропроводности;

-сцинтилляционный, заключающийся в том, что в  некоторых веществах под воздействием  ИИ образуются вспышки света,  регистрируемые непосредственным  наблюдением или с помощью  фотоумножителей;

-химический, в котором ИИ обнаруживаются с помощью химических реакций, изменения кислотности и проводимости, происходящих при облучении жидкостных химических систем;

-фотографический,  заключающийся в том, что при  воздействии ИИ на фотопленку  на ней в фотослое происходит  выделение зерен серебра вдоль  траектории частиц.

-метод,  основанный на проводимости кристаллов, т.е. когда под воздействием  ИИ возникает ток в кристаллах, изготовленных из диэлектрических материалов и изменяется проводимость кристаллов из полупроводников и др.

Зависимость эффектов от дозы однократного (кратковременного) облучения человека.

3.Воздействие ионизирующего излучения  на живые клетки

4.Источники радиоактивного облучения

Все источники радиации можно условно  разделить на два вида:

1. 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.

2. 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.

3. 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.

4. 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

5. 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.

6. 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.

5.Выписка из Норм радиационной  безопасности

7. Требования к ограничению облучения  населения

7.1. Общие положения

7.1.2. Радиационная безопасность населения  достигается путем ограничения  облучения от всех основных  источников. Свойства основных источников  и возможности регулирования  облучения населения их излучением  различны. В связи с этим облучение  населения излучением природных,  техногенных и медицинских источников  регламентируется раздельно с  применением разных методологических  подходов и технических способов.

7.1.3. В отношении всех источников  облучения населения следует  принимать меры как по снижению  дозы излучения у отдельных  лиц, так и по уменьшению  числа лиц, подвергающихся облучению.

7.1.4. Следует различать техногенные  источники, находящиеся под контролем  или в процессе нормальной  эксплуатации, и источники, находящиеся  вне контроля (утерянные, рассеянные  в окружающей среде в результате  радиационной аварии и др.).

7.2. Ограничение облучения техногенными  источниками

7.2.1. Годовая доза облучения у населения  от всех техногенных источников  в условиях их нормальной эксплуатации  не должна превышать основные  дозовые пределы.

Указанные пределы дозы относятся к средней  дозе у «критической группы» населения, рассматриваемой как сумма дозы внешнего излучения за текущий год  и ожидаемой дозы за 70 лет вследствие поступления радионуклидов в  организм за текущий год.

7.2.3. Облучение населения техногенными  источниками при их нормальной  эксплуатации ограничивается путем  обеспечения сохранности источников  ионизирующего излучения, контроля  технологических процессов и  ограничения выброса (сброса) радионуклидов  в окружающую среду, другими  мероприятиями на стадии проектирования, эксплуатации и прекращения использования источников ионизирующего излучения.