Вопрос  №1

    В какое ядро превратится ядро цезия  , испустив ? Записать уравнение реакции. 

    Решение: обозначим неизвестное ядро символом . Так как при - распаде атомный номер изменяется на -2, а массовое число на -4, то =98-2=96. А=235-4=231. Следовательно, ядро превратиться в ядро . Уравнение реакции имеет вид: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Вопрос  №11

    За 10 дней распалось 75% начального количества радионуклидов. Определить период полураспада  радионуклида.

    Решение:

      Закон радиоактивного распада: 

       где N₀ - число ядер в начальный момент времени (t=0)

       N - число ядер, оставшихся к моменту времени t.

       dN - число ядер, распавшихся за малый интервал времени dt,

        - постоянная радиоактивного  распада (вероятность распада  ядра в единицу времени).

    Определим период полураспада: 

T_1\2=2 дня.

Ответ: Период полураспада T_1\2=2 дня. 
 
 
 
 
 
 
 

    Задание №21

    Найти толщину слоя половинного ослабления узкого пучка  – квантов для воды, если линейный коэффициент ослабления µ=0,047см^-1 

    Решение:

    Закон ослабления узкого пучка  – квантов слоем вещества толщиной Х:  
 
 

    где: – поток – квантов в веществе на глубине , - поток – квантов, падающих на вещество.

    . Следовательно:  
 

Ответ :  
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Вопрос  №31

    Определить  массу , имеющую активность А = 10 кБк. Период полураспада считать извесным. 

    Решение:  
 

    Число атомов радиоактивного изотопа равно:

    N=N_A*m\M

    A=m*ln2*N_A/M*

    где: – постоянная радиоактивного распада.

    Для определения массы перепишем формулу: 

    где: - период полураспада. 

    Ответ:  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Вопрос  №41

    Доза  излучения, поглощенного человеком, составила 1мГн, причем 80% поглощенной энергии  пришлось на долю – квантов , а 20% на долю α-излучения. Определить полученную человеком эквивалентную дозу. 

    Эквивалентная доза – поглощенная доза в органе или ткани, умноженная на взвешивающий коэффициент для данного излучения.

    Н = Зв, 

    Ответ: 4,8 Зв. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Задание №51.

     Какое из радиоактивных излучений  (a-,b-,g-) представляет наибольшую опасность в случае: а) внутреннего б) внешнего облучения ?

       Основными процессами взаимодействия заряженных частиц сравнительно малых энергий (≤20МэВ) с веществом являются упругое и неупругое рассеяния, тормозное излучение. Упругое рассеяние происходит в результате электромагнитного взаимодействия заряженных частиц с кулоновским полем ядра. При этом изменяется направление движения частицы, а ее энергия практически остается такой же, как и до взаимодействия.

       Неупругое рассеяние происходит при взаимодействии заряженной частицы с электронами  атома. При этом часть энергии  частицы передается электрону, который  в результате либо переходит в  более высокое энергетическое состояние, либо вылетает за пределы атома. В  первом случае говорят о возбуждении, во втором — об ионизации атома. Одновременно с уменьшением энергии  налетающая частица изменяет направление  первоначального движения. Электроны, выбитые из атомов среды, способны производить  вторичную ионизацию атомов. Другой неупругий электромагнитный процесс  — тормозное (радиационное) излучение  — возникает при торможении заряженной частицы в электрическом поле атомного ядра.

       Важнейшие физические характеристики заряженных частиц — удельная потеря энергии (количество энергии, теряемой частицей на единице  пути) и пробег. Удельная потеря энергии  на ионизацию не зависит от массы  частицы, пропорциональна квадрату ее заряда и концентрации электронов в среде и обратно пропорциональна  квадрату скорости частицы. Обычно процессы ионизации играют доминирующую роль в потерях энергии заряженными  частицами. Так, для электронов с  энергией 1 МэВ потери энергии из-за упругого взаимодействия меньше ионизационных  потерь примерно в 20 раз, а в случае α-частиц вклад упругого рассеяния в замедление вообще не заметен. Радиационные потери энергии существенны только для быстрых электронов, если их энергия превышает несколько мегаэлектрон-вольт. Для остальных частиц радиационные потери не важны: они обратно пропорциональны квадрату массы частицы.

  В таблице 1 приведены пробеги α- и β-частиц в воздухе и биологической ткани. Как видно из таблицы, пробеги, особенно α-частиц, очень малы. Слой воздуха толщиной 10см, тонкая фольга, резиновые перчатки, одежда полностью экранируют ос-частицы. 

Таблица 1.

Пробеги α и β-частиц в воздухе и биологической ткани, см

* Для β-частиц приведена максимальная энергия в спектре.

  Хотя  пробег β-частиц значительно больше, чем α-частиц, защита от β-излучения не вызывает проблем. Несколько миллиметров алюминия или стекла обычно полностью экранируют поток β-частиц. Однако для высокоактивных источников β-частиц с энергией, превышающей 1 МэВ, приходится учитывать, что часть энергии уносится высокоэнергетическими γ-квантами, возникающими при торможении β-частиц и обладающими большой проникающей способностью.

       Взаимодействие  γ-излучения с веществом. В области энергии γ-квантов от 20 кэВ до 10 МэВ, к которой относятся γ-кванты реакторных источников излучений и встречающихся в природе радионуклидов, основными процессами взаимодействия с веществом являются фотоэффект, комптоновское рассеяние (комптон-эффект) и образование электронно-позитронных пар.

       Остановимся крайне бегло на физике перечисленных  процессов. При фотоэффекте падающий γ-квант поглощается, передает всю свою энергию одному из атомных электронов, в результате чего последний покидает атом. Сечение фотоэффекта для различных сред лежит в пределах от 100 до 10 000 б (барнов) и пропорционально Z⁵/Е_γ^7/2, где Z, — заряд ядра атома поглощающей среды; Е_γ — энергия γ-кванта. Поэтому фотоэффект играет особо существенную роль лишь в случае g-квантов небольших энергий и тяжелых веществ, т. е. материалов с большим Z.

       В отличие от фотоэффекта комптоновское  рассеяние не приводит к полному  поглощению γ-кванта. Этот процесс состоит в следующем: γ-квант в результате упругого взаимодействия передает часть энергии электрону и при этом рассеивается, а электрон начинает двигаться. Комптоновское рассеяние преобладает над другими процессами взаимодействия γ-квантов в довольно широком диапазоне энергий: от 0,5 до 5 МэВ в свинце; от 1 до 10 МэВ в железе, и от 0,02 до 23 МэВ в воздухе.

       Образование электронно-позитронных пар происходит в электромагнитном поле ядра или  атомного электрона. При этом γ-квант рождает пару электрон — позитрон, которой и передает всю свою энергию (по законам сохранения распасться на электрон — позитрон в отсутствие дополнительного тела γ-квант не может). Для того чтобы рождение пары произошло, энергия γ-квантов должна превышать 1,02 МэВ.

       Таким образом, в результате всех процессов  замедления и захвата γ-квантов происходит ионизация вещества. Это крайне важный момент: если речь идет о ткани человеческого тела, то ионизация и обусловливает вредное биологическое воздействие излучения на живой организм

       В таблице 2 приводятся значения линейного коэффициента ослабления γ-излучения для железа, бетона и свинца. В ядерной энергетике железо (в виде стали тех или иных марок) применяется для баков реакторов; из бетона делается защита; свинец же, как тяжелый элемент, может специально применяться в качестве защиты от γ-квантов. 

Таблица 2.  

Линейный  коэффициент ослабления γ-излучеиия для железа, бетона и свинца и линейный коэффициент поглощения в свинце, см ^–1

       Обращает  на себя внимание следующее. Во-первых, только для свинца в рассматриваемом  диапазоне энергий наблюдается  увеличение коэффициента линейного ослабления γ-излучения с ростом энергии, обусловленное процессами рождения пар. Во-вторых, свинец существенно сильнее поглощает γ-кванты, чем железо или бетон. Дополнительно к данным табл. 3 полезно иметь в виду следующие цифры: интенсивность потока γ-квантов с энергией, равной 2 МэВ, падает в 10 раз при прохождении 47 см воды, или 22 см бетона, или 6,9 см железа, или 4,5 см свинца.

       Коэффициент ослабления характеризует суммарную  вероятность взаимодействия с веществом, приводящего как к поглощению, так и к рассеянию γ-квантов. Для характеристики степени поглощения γ-квантов используют другую величину — коэффициент истинного поглощения (или просто коэффициент поглощения) энергии. Коэффициент поглощения μ_п отражает факт частичной передачи энергии γ-квантов среде при комптоновском рассеянии и численно равен коэффициенту ослабления минус коэффициент рассеяния при комптоновском взаимодействии. Линейные коэффициенты поглощения γ-излучения в свинце приведены в последнем столбце табл. 3. Сравнение показывает, что в результате рассеяния γ-излучения коэффициенты поглощения примерно на 40 % меньше соответствующих коэффициентов ослабления. Это обстоятельство указывает на крайне важную роль многократного рассеяния γ-излучения в поглощающей среде.

       В результате многократного рассеяния  изменение плотности потока γ-квантов (или создаваемой ими дозы) при прохождении поглощающего слоя толщиной x уже не может быть описано простым уравнением типа (6). Вклад рассеянного излучения обычно учитывают введением в закон ослабления сомножителя В — фактора накопления γ-излучения:   

                                              Ф (x) = ВФ (0) ехр (— μx).    (7)  

       Ясно, что фактор накопления больше единицы  или равен ей, когда рассеянием можно пренебречь. Фактор накопления зависит от многих переменных: регистрируемого  эффекта (что именно измеряется или  рассчитывается — плотность потока, доза или другие характеристики излучения), энергии γ-квантов, атомного номера и толщины материала защиты, геометрии и компоновки защиты и т.д. Значения факторов накопления измеряют экспериментально или специально рассчитывают. Чтобы дать количественное представление о факторах накопления, отметим, что при энергии γ-квантов 2,5 МэВ для слоя воды толщиной 50 см дозовый фактор накопления примерно равен 2,5, а для слоя толщиной 1 м достигает 4,5. При энергии γ-квантов в 10 раз меньших (Е = 0,25 МэВ) и толщине слоя воды 50 см дозовый фактор весьма велик и равен примерно 50. Таким образом, слой воды толщиной 50 см уменьшает дозу не в 500 раз, как это следует из выражения (6) [если учитывать только не рассеянное излучение, то ехр(—μx) =500], а примерно в 10 раз. Другими словами, рассчитывая защиту, обязательно нужно учитывать многократное рассеяние. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Задание №52.

     Охарактеризуйте радиоактивную  обстановку в Вашем районе  и в вашей области.

       После аварии на ЧАЭС наиболее загрязненной территорией Республики Беларусь является юг Гомельской области, где наблюдались особенно большие дозы гамма - облучения людей в первые дни после аварии. Сюда относятся территории Хойникского, Брагинского и Наровлянского районов. Плотность загрязнения почвы в данных районах достигала 43 - 63 Кu/км². В северных районах Гомельской области (Добрушский, Ветковский, Чечерский, Буда - Кошелевский) степень загрязнения радионуклидами составляла 60 - 72 Кu/км².

       В Минской области - от 5 до 15 Кu/км². Это 5 населенных пунктов Воложинского и 3 - Солигорского районов. От 1 до 5 Кu/км² зарегистрирована плотность загрязнения в некоторых населенных пунктах и территориях Борисовского, Березинского, Логойского, Молодечненского и Вилейского районов Минской области.

       Загрязнение территории республики стронцием - 90 носит  более локальный характер. Максимальный уровень содержания его в почве  обнаружен в пределах 30 - километровой зоны ЧАЭС - 50 Кu/км². На остальной загрязненной территории он колеблется в пределах 0,7 - 0,9 Кu/км².

На основе данных по радиационному контролю установлено, что границы зон с плотностью загрязнения выше 15 Кu/км² по цезию – 137, 3 Кu/км² по стронцию – 90 и 0,1 Кu/км² по плутонию практически не изменились. Это говорит об отсутствии заметной пространственной магистрали миграции долгоживущих радионуклидов. Динамика данных по гамма – фону указывает на его практическое постоянство, что свидетельствует о стабилизации радиационной обстановки в республике.

       Контроль  за радиационной обстановкой в республике проводится специалистами Главгидромета, Национальной Академии наук, Минсельхозпрода, Минлесхоза. Общую оценку радиационной обстановки осуществляет Главгидромет, он же составляет карты радиационной обстановки на территории республики. В таблице 1 указано количество населенных пунктов, расположенных на территориях радиоактивного загрязнения Республики Беларусь с различными плотностями, по областям.

       Таблица 1.

    Количество  населенных пунктов, расположенных в  зонах радиоактивного загрязнения  

Задание №53. 

     Сформулируйте практические рекомендации, соблюдение которых при нахождении  на загрязненных радионуклидами  территориях позволяет существенно  уменьшить риск неблагоприятных  радиационных последствий.

       Сложной задачей является защита населения  от внутреннего облучения радионуклидами. Изотопы, поступающие в организм, накапливаются в отдельных органах  и тканях. Поэтому предварительное  применение радиопротекторов, даже наиболее длительно действующих, неэффективно. Существующая химическая профилактика преследует цель: не допускать всасывания изотопов внутрь организма.

       Рекомендуемые лечебно – профилактические и  санитарно – гигиенические мероприятия  по уменьшению поступления радионуклидов  в организм человека с загрязненными  продуктами питания сводятся к следующему:

       - проведение по возможности радиационной  кулинарной обработки пищевых  продуктов, предусматривающей, в  частности, приготовление не жаренных  или тушенных, а отварных продуктов;

       - приготовление «вторичных» бульонов  и отвара, т. е. мясо или рыбу  в течение 2 – 3 часов сначала  вымачивают в холодной воде, затем  вода сливается, продукты заливают  новой порцией воды, доводят до  кипения и воду опять сливают, варку заканчивают новой порцией воды;

       - полное очищение корнеплодов  и овощей от частиц земли,  тщательная их промывка и снятие  кожуры, широкое использование засолки  или маринования овощей и фруктов;

       - ограничение употребления грибов;

       - увеличение употребления таких  минеральных веществ, как калий,  кальций, фосфор. Это достигается включением в рацион таких богатых калием и "чистых" от радионуклидов продуктов, как фасоль, горох, картофель, крупа овсяная и пшеничная, редька, капуста и др. К продуктам, богатым фосфором, относятся крупа гречневая, яйца, хлеб ржаной, молочные продукты и др.

       Уменьшение  содержания радионуклидов в продуктах  питания уменьшается в процессе кулинарной обработки. Наличие в  организме достаточных количеств стабильного калия, кальция и фосфора приводит к уменьшению накопления организмом человека радионуклидов; круглогодичное насыщение организма витаминами.

       Перечень  упомянутых выше рекомендаций сводится к тому, чтобы питание было регулярным, полноценным, достаточным по калорийности, составу белков, жиров, витаминов  и минеральных веществ.

       В соответствии с НРБ-2000 для населения, учитывая радиационную обстановку на территории Республики Беларусь, рекомендуется  перечень мероприятий, уменьшающих  поступление радионуклидов в  организм с зараженными продуктами питания.

       При работе на огороде и садовом участке, при выращивании овощей и фруктов, необходимо руководствоваться определенными  правилами и рекомендациями, соблюдение которых уменьшает накопление радионуклидов.

       На  высокоплодородных почвах, характеризующихся  оптимальными значениями агрохимических свойств (кислотность, содержание гумуса, макро- и микроэлементов), резко уменьшается  переход радионуклидов в сельскохозяйственную продукцию. Поэтому эффективными способами  снижения поступления радионуклидов  в растениеводческую продукцию  являются такие мероприятия, как  внесение минеральных и органических удобрений, известкование кислых почв.

       На  огороде и садовом участке  рекомендуется проводить следующие  мероприятия:

• вносить один раз в 4-5 лет доломитовую муку в дозах 40-50 кг на 100 м²;
• ежегодно вносить минеральные удобрения (особенно на вновь осваеваемых участках): под зеленные культуры, тыкву, кабачки, патиссоны — до 40 г огородной удобрительной смеси (ОУС) на м²; под капусту — 60 г ОУС на м²; под огурцы — 90 г ОУС на м²; под столовые корнеплоды — 100 г ОУС или 60 г нитрофоски на м²; для лука на репку, чеснока — 50 г ОУС на м²; под томаты — 70 г ОУС или 50 г нитрофоски на ведро компоста (в борозды или лунки); под картофель — 1-1.5 кг карбамида, 2-3 кг простого суперфосфата, 2-3 кг хлористого калия на 100 м².
• органические удобрения (навоз, перегной, компосты) вносятся в дозах 500-600 кг на 100 м².

       В качестве органического удобрения  можно вносить торф. Не следует  применять высокие дозы азотных  удобрений и свежего навоза. Это  может привести к повышенному  содержанию нитратов и способствовать накоплению радиоактивных веществ  в урожае.

       Применение  золы, получаемой из местных видов  топлива, в качестве удобрения на территориях с плотностью загрязнения  радиоцезием свыше 5 Кu/ км² и радиостронцием более 0,15 Кu/ км² запрещается, так как она вызывает дополнительное загрязнение почвы. На этих территориях зола подлежит сбору и захоронению на глубину не менее 0,5 м в специально отведенных местах.

       На  землях с плотностью загрязнения  радиоцезием до 20 Ки/ км² производство овощей, плодов и ягод ведется без существенных ограничений.

       Возделывание  щавеля следует исключить при  загрязнении почв радиоцезием свыше 5 Кu/км².

       На  участках с плотностью загрязнения  радиоцезием более 20 Кu/км² необходимо исключить выращивание бобовых культур (горох, бобы, фасоль), столовой свеклы, лука, томатов, моркови, чеснока и зеленных культур. Здесь требуется проводить омолаживание посадок ягодных кустарников.

       На  переход радиоактивных веществ  в растения существенно влияет механический состав почв. По мере увеличения перехода радионуклидов в растениеводческую  продукцию почвы располагаются  в следующем порядке: суглинки, супеси, пески, торфяники.

       По  уровню накопления радионуклидов огородные  культуры можно расположить в  следующем порядке (по убывающей), щавель, фасоль, бобы, горох, редис, морковь, свекла столовая, картофель, чеснок, перец  сладкий, лук, томаты, кабачки, огурцы, капуста.

       Разные  сорта одних и тех же растений могут отличаться по степени поглощения радиоактивных веществ из почвы  в 2-3 раза. По уровню накопления радиоцезия сорта различных овощных культур можно расположить следующим образом (по убывающей): огурцы - Изящный, Родничок, Либелла, Гибрид-25, Гелиос, Дальневосточный, Декан; томаты - Перамога, Доходный, Раница, Белый налив, Отрадный; капуста - кольраби, цветная, ранняя, краснокочанная. При возделывании картофеля наименьшее загрязнение клубней наблюдается у сортов Аксамит, Альтаир, Сантэ и Синтез.

       Подбор  культур и сортов с минимальным  накоплением радионуклидов является наиболее доступным средством снижения поступления радионуклидов из почвы  в урожай. Среди плодово-ягодных культур больше накапливают радионуклиды, в силу своих биологических особенностей, ягоды красной и черной смородины, крыжовника, меньше - земляники садовой, золотистой (белой) смородины, клубники, малины, плоды яблони, груши, вишни, сливы, черешни.

       Более подробно рекомендации по ведению сельского  хозяйства на загрязненных территориях  изложены в «Руководстве по ведению  агропромышленного производства в  условиях радиоактивного загрязнения  земель Республики Беларусь на 1997-2000 гг.

       Снижение  поступления радионуклидов в  организм человека во многом зависит  от правильной переработки продуктов  питания.