Основные характеристики ионизирующих излучений. Защита от действия ионизирующих излучений

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Автономное муниципальное  образовательное учреждение

высшего профессионального  образования

“Самарская  академия государственного и

муниципального  управления”

Экономический факультет

Кафедра Экономики и управления городским хозяйством

Контрольная работа

 по дисциплине:  Безопасность жизнедеятельности

на тему: Основные характеристики ионизирующих  излучений.    Защита от действия ионизирующих излучений.

Выполнил:

Студентка

заочной формы обучения

391-С группы

Авдеева И.В. (Ф.И.О.)

Проверил:

Доцент к. х. н.

Нестерова Н. В. (Ф.И.О.)

Самара  2011г. 

Содержание

Введение……………………………………………………………….. 3

1. Виды ионизирующих излучений и их характеристики…………. 4

2. Источники радиоактивного  облучения…………………………... 7

3. Методы обнаружения  ионизированных излучений……………..10

4. Биологическое действие  ионизирующих излучений

    и способы защиты  от них…………………………………………  11

Заключение……………………………………………………………14

Список использованной литературы………………………………..15

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.

        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.

1. Виды ионизирующих излучений и их характеристики

          Под ионизирующими излучениями понимают излучения, которые прямо или косвенно способны ионизировать среду. Ионизирующими называют излучения, взаимодействие которых со средой приводит к образованию электрических зарядов различных знаков.

       Существуют два вида ионизирующих излучений:

   - корпускулярное, состоящее из частиц с массой покоя, отличной от нуля (альфа- и бета-излучение и нейтронное излучение); 

  - электромагнитное (гамма(γ)-излучение и рентгеновское) с очень малой длиной волны.

Рассмотрим основные характеристики указанных излучений.

           Альфа(α)-излучение представляет собой поток ядер гелия, обладающих большой скоростью. Эти ядра имеют массу 4 и заряд +2. Они образуются при радиоактивном распаде ядер или при ядерных реакциях.

Длина пробега альфа-частиц в воздухе обычно менее 10 см. В  воде или в мягких тканях человеческого  тела, плотность которых более  чем в 700 раз превышает плотность  воздуха, длина пробега альфа-частиц составляет несколько десятков микрометров. За счет своей большой массы при  взаимодействии с веществом альфа-частицы  быстро теряют свою энергию. Это объясняет  их низкую проникающую способность  и высокую удельную ионизацию: при  движении в воздушной среде альфа-частица  на 1 см своего пути образует несколько  десятков тысяч пар заряженных частиц – ионов. Из-за высокой ионизирующей способности альфа-частицы крайне опасны при попадании внутрь организма. [6]

           Бета(β)-излучение представляет собой поток электронов или позитронов (β⁺-излучение), называемых β–частицами и возникающих при радиоактивном распаде. Масса бета-частиц в несколько десятков тысяч раз меньше массы альфа-частиц. В зависимости от природы источника бета-излучений скорость этих частиц может лежать в пределах 0,3 – 0,99 скорости света. Длина пробега в воздухе составляет приблизительно 1800 см, а в мягких тканях человеческого тела ~ 2,5 см. Проникающая способность бета-частиц выше, чем альфа-частиц (из-за меньших массы и заряда). Ионизирующая способность бета-излучения ниже, чем альфа-излучения: на 1 см пробега бета-частиц в среде образуется несколько десятков пар заряженных ионов.

           Нейтронное излучение представляет собой поток ядерных частиц, не имеющих электрического заряда. Масса нейтрона приблизительно в 4 раза меньше массы альфа-частиц. В зависимости от энергии различают медленные нейтроны (с энергией менее 1 КэВ¹), нейтроны промежуточных энергий (от 1 до 500 КэВ) и быстрые нейтроны (от 500 КэВ до 20 МэВ).

При неупругом взаимодействии нейтронов с ядрами атомов среды  возникает вторичное излучение, состоящее из заряженных частиц и  гамма-квантов (гамма-излучение). При упругих взаимодействиях нейтронов с ядрами может наблюдаться обычная ионизация вещества. Проникающая способность нейтронов зависит от их энергии, но она существенно выше, чем у альфа- или бета-частиц. Так, длина пробега нейтронов промежуточных энергий составляет около 15 м в воздушной среде и 3 см в биологической ткани. Таким образом, нейтронное излучение обладает высокой проникающей способностью и представляет для человека наибольшую опасность из всех видов корпускулярного излучения. [2]

             Гамма-излучение (γ-излучение) представляет собой электромагнитное излучение с высокой энергией и с малой длиной волны. Оно испускается при ядерных превращениях или взаимодействии частиц. Высокая энергия (0,01–3МэВ) и малая длина волны обусловливает большую проникающую способность гамма-излучения. Гамма-лучи не отклоняются в электрических и магнитных полях. Это излучение обладает меньшей ионизирующей способностью, чем альфа- и бета-излучение. Гамма излучение представляет основную опасность для людей. Гамма-излучение свободно проходит через тело человека и другие материалы без заметного ослабления и может создавать вторичное и рассеянное излучение в средах, через которые проходит. При радиоактивном заражении местности гамма-излучение действует в течение суток, недель и месяцев.

            Рентгеновское излучение может быть получено в специальных рентгеновских трубах, в ускорителях электронов, в среде, окружающей источник бета-излучения, и др. Рентгеновские лучи представляют собой один из видов электромагнитного излучения. Энергия его обычно не превышает 1 МэВ. Рентгеновское излучение, как и гамма-излучение, обладает малой ионизирующей способностью и большой глубиной проникновения.

2. Источники радиоактивного облучения

            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. Физическое явление радиоактивности сегодня широко применяется во многих областях. Несмотря на радиофобию, атомные электростанции играют важную роль в энергетике многих странах. Рентгеновское излучение используется в медицине для диагностики внутренних повреждений и заболеваний. Ряд радиоактивных веществ используется в виде меченых атомов для исследования функционирования внутренних органов и изучения процессов обмена веществ. Для лечения рака методами лучевой терапии используются гамма-излучение и другие виды ионизирующих излучений. Радиоактивные вещества широко используются в различных приборах контроля, а ионизирующие излучения (в первую очередь рентгеновское) – для целей промышленной дефектоскопии. Знаки «выход» в зданиях и самолетах благодаря содержанию радиоактивного трития светятся в темноте в случае внезапного отключения электричества. Многие приборы пожарной сигнализации в жилых домах и общественных зданиях содержат радиоактивный америций.

Все источники радиации можно  условно разделить на два вида:

         -Естественные источники радиации

         -Источники, созданные человеком

            Природное ионизирующее излучение присутствует повсюду. Оно поступает из космоса в виде космических лучей. Оно есть в воздухе в виде излучений радиоактивного радона и его вторичных частиц. Радиоактивные изотопы естественного происхождения проникают с пищей и водой во все живые организмы и остаются в них. Ионизирующего излучения невозможно избежать. Естественный радиоактивный фон существовал на Земле всегда, и жизнь зародилась в поле его излучений, а затем – много-много позже – появился и человек. Эта природная (естественная) радиация сопровождает нас в течение всей жизни.

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, 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. [1]

3. Методы обнаружения ионизированных излучений

            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 ионизированных излучений.   К основным относятся:

          -ионизационный, в котором используется эффект ионизации газовой среды, вызываемой воздействием на неё ИИ, и как следствие – 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. [3]

          -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.

4.Биологическое действие ионизирующих излучений и

способы защиты от них

            Различают два вида эффекта воздействия на организм ионизирующих излучений: соматический и генетический.

           При соматическом эффекте, негативные последствия проявляются непосредственно у облучаемого, при генетическом - у его потомства.

Соматические эффекты  могут быть ранними или отдалёнными. Ранние возникают в период от нескольких минут до 60 суток после облучения. К ним относят покраснение  и шелушение кожи, помутнение хрусталика глаза, поражение кроветворной системы, лучевая болезнь, летальный исход. Отдалённые соматические эффекты проявляются  через несколько месяцев или  лет после облучения в виде стойких изменений кожи, злокачественных  новообразований, снижения иммунитета, сокращения продолжительности жизни.

         При изучении действия излучения на организм были выявлены следующие особенности:

1. Высокая эффективность  поглощённой энергии, даже малые  её количества могут вызвать  глубокие биологические изменения  в организме.

2. Наличие скрытого (инкубационного) периода проявления действия  ионизирующих излучений. 

3. Действие от малых  доз может суммироваться или  накапливаться. 

4. Генетический эффект - воздействие  на потомство. 

5. Различные органы живого  организма имеют свою чувствительность  к облучению. 

6. Не каждый организм (человек)  в целом одинаково реагирует  на облучение. 

7. Облучение зависит от  частоты воздействия. При одной  и той же дозе облучения  вредные последствия будут тем  меньше, чем более дробно оно получено во времени.[4]

             Ионизирующее излучение может оказывать влияние на организм как при внешнем (особенно рентгеновское и гамма-излучение), так и при внутреннем (особенно альфа-частицы) облучении. Внутреннее облучение происходит при попадании внутрь организма через лёгкие, кожу и органы пищеварения источников ионизирующего излучения. Внутреннее облучение более опасно, чем внешнее, так как попавшие внутрь источники ИИ подвергают непрерывному облучению ничем не защищённые внутренние органы.[2]

         В зависимости от типа ионизирующего излучения могут быть разные меры защиты:

· уменьшение времени облучения;

· увеличение расстояния до источников ионизирующего излучения;

· ограждение или герметизация источников ионизирующего излучения

· оборудование и устройство защитных средств;

· организация дозиметрического контроля;

· применение мер гигиены  и санитарии.

Ниже предлагаются рекомендации общего характера по защите от ионизирующего  излучения разного типа.

От альфа-частиц можно защититься путём:

1) увеличения расстояния  до источников ионизирующих излучений,  т.к. альфа-частицы имеют небольшой  пробег;

2) использования спецодежды  и спецобуви, т.к. проникающая способность альфа-частиц невысока;

3) исключения попадания  источников альфа-частиц с пищей,  водой, воздухом и через слизистые  оболочки, т.е. применение противогазов, масок, очков и т.п. 

В качестве защиты от бета-частиц используют:

1) ограждения (экраны), с учётом  того, что лист алюминия толщиной  несколько миллиметров полностью  поглощает поток бета-частиц;

2) методы и способы,  исключающие попадание источников  бета-частиц внутрь организма. 

Защиту от рентгеновского и гамма-излучения необходимо организовывать с учётом того, что эти виды излучения отличаются большой проникающей способностью. Наиболее эффективны следующие мероприятия (как правило, используемые в комплексе):

1) увеличение расстояния  до источника излучения; 

2) сокращение времени  пребывания в опасной зоне;

3) экранирование источника  излучения материалами с большой  плотностью (свинец, бетон и др.);

4) использование защитных  сооружений (противорадиационных укрытий,  подвалов и т.п.) для населения;

5) использование индивидуальных  средств защиты органов дыхания,  кожных покровов и слизистых  оболочек;

6) дозиметрический контроль  внешней среды и продуктов питания.[5]

Заключение

           Ионизирующее излучение – поток заряженных или нейтральных частиц и квантов электромагнитного излучения, прохождение которых через вещество приводит к ионизации и возбуждению атомов или молекул среды.

          Источники излучений широко используются в технике, химии, медицине, сельском хозяйстве и других областях. Однако источники ионизирующего излучения представляют существенную угрозу здоровью и жизни использующих их людей.

        Проблемой в сфере  ионизирующего излучения является, прежде всего, защита населения, так как в основном не все установленные в данной сфере нормативы соблюдаются.

         В данной контрольной работе  были рассмотрены основные виды  ионизирующих излучений, их характеристики, выявлены источники радиоактивного  облучения. Были  предложены рекомендации  общего характера по защите  от ионизирующих излучений различного  типа и рассмотрены методы  обнаружения ионизирующих излучений.

Список используемой литературы

1. Денисов В.В., Денисова  И.А., Гутенев В.В., Монтвила О.И. Безопасность жизнедеятельности. Защита населения и территорий при чрезвычайных ситуациях: Учеб. пособие. - Москва: ИКЦ «МарТ», Ростов н/Д: Издательский центр «МарТ», 2007. - 608 с.

2. Круглов В.А. Защита  населения и хозяйственных объектов  в чрезвычайных ситуациях. Радиационная  безопасность / В.А. Круглов, С.П.  Бабовоз, В.Н. Пилипчук и др. / Под ред. В.А. Круглова. - Мн.: Амалфея, 2009. - 368 с.

3. Экология и безопасность  жизнедеятельности: Учеб. пособие для вузов / Д.А. Кривошеин, Л.А. Муравей, Н.Н. Роева и др.; Под ред. Л.А. Муравья. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2010. - 447 с.

4. Русак О.Н.   Безопасность жизнедеятельности: учебное пособие. / О.Н. Русак, К.Р. Малаян, Н.Г. Занько. – СПБ.: Издательство «Лань», 2008.

5. Безопасность жизнедеятельности/ Под ред. С. В. Белова.- 3-е изд., перераб.- М.: Высш. шк., 2007.-485с.

6. Арустамов Э.А., Безопасность жизнедеятельности / Э.А. Арустамов. - М.: Изд.центр Акад., 2009.