Материал:

Радиоактивные вещества и источники ионизирующего излучения широко используются в производстве, научных исследованиях, медицине и, к сожалению, при создании оружия. Около 3 тыс. предприятий на территории Украины используют радиоактивные вещества.

Катастрофы, связанные с радиоактивными веществами и применения ядерного оружия, являются наиболее опасными чрезвычайными ситуациями. Ведь их последствия имеют самый трудный и самый длинный негативное влияние на людей.

Радиоактивные вещества и источники ионизирующих излучений широко используются в производстве, научных исследованиях, медицине и, к сожалению, при создании оружия. Статистика свидетельствует, что около 3 тыс. предприятий на территории Украины используют радиоактивные вещества.

Ионизирующие излучения - квантовое (электромагнитное и корпускулярное излучения, под действием которого из нейтральных атомов образуются ионы (рис 2.1.)

Ионизация живой ткани приводит к разрыву молекулярных связей и изменению химической структуры различных соединений. Изменения в химическом составе значительного количества молекул вызывают гибель клеток.

Природа ионизирующего излучения

Термин "ионизирующее излучение" объединяет различные по своей физической природе виды излучений, обладают способностью ионизировать вещество. Человеческий организм не имеет органа, который мог бы воспринимать ионизирующее излучение.

Электромагнитное излучение включает часть спектра, что начинается с жесткого ультрафиолета, переходит в рентгеновское излучение и заканчивается гамма-излучением. В практике для обозначения всех видов электромагнитного ионизирующего излучения пользуются термином гамма-излучения, потому что как чаще всего его доля в общем потоке наибольшая. Жесткое ультрафиолетовое излучение - это самая коротковолновая часть ультрафиолетового излучения, оно, как и рентгеновское, генерируется атомами или молекулами вследствие изменения состояния электронов на внешних оболочках.

Альфа-излучение (а) - поток положительно заряженных частиц, состоящие из двух протонов и двух нейтронов и по структуре відповідють ядрам атомов гелия, которые называются а-частицами и имеют высокую ионизирующую и малую проникающую способность. Известно около 40 естественных и более 200 искусственных альфа-активных изотопов. В воздухе альфа-частицы пролетают несколько сантиметров, хорошо задерживаются веществами, в кожу проникают на глубину до 0,1 мм. Наибольшую опасность а-излучения составляет при внутреннем облучении организма и аппликации на кожу.

Бета-излучения (в) - поток электронов или позитронов, которые называются в-частицами. Испускаемые атомными ядрами при бета-распаде радиоактивных изотопов. При взаимодействии в-частиц с веществом образуется рентгеновское излучение. Ионизирующая способность бета-излучения меньше, чем у альфа-излучения, а проникающая способность выше. Наиболее энергетические в-частицы могут проникнуть через слой алюминия до 5 см.

Гамма-излучение (в) - электромагнитные волны с частотой 3-10¹⁹ Гц и более, имеют высокую проникающую способность. Гамма-излучение возникает при ядерных взрывах, розпадах радиоактивных ядер, элементарных частиц, а также при прохождении быстрых заряженных частиц через вещество. Используется в медицине (лучевая терапия), для стерилизации помещений, аппаратуры, лекарств, продуктов питания. Наиболее эффективно ослабляется материалами с высокой плотностью.

Потоки нейтронов, протонов возникают при ядерных реакциях их действие зависит от энергии частиц. Обычно, потоки нейтронов делятся на медленные (холодные), быстрые и сверхбыстрые.

Для измерения радиоактивности используется целый ряд единиц. В практике радиационных исследований до сих пор используются старые внесистемные единицы (система СГС) и единицы системы СИ, что затрудняет восприятие информации. В таблице 3.1 приведены единицы радиоактивности в обеих системах и переводе их из одной системы в другую.

Таблица 3.1

Единицы измерения радиоактивности, перевод единиц системы СГС в систему СИ

Обозначение	Название и определение единиц
X	Экспозиционная доза характеризует ионизирующую способность излучения
Кл/кг (система СИ)	Кулон на килограмм - экспозиционная доза фотонного излучения, при которой корпускулярная эмиссия в сухом атмосферном воздухе массой 1 кг создает ионы, несущие заряд каждого знака, равный 1 Кл
Г (система СГС)	Рентген - доза фотонного излучения (87,3 эргов энергии), при которой корпускулярная эмиссия, возникающая в 1 см³ воздух, создает 1 СГСЭ количества электричества каждого знака (возникает 2,08 млрд. пар ионов)
Соотношение	1 Кл/кг=3,88 10³Р 1Р=2,5810^-4Кл/кг
D	Поглощенная доза характеризует энергию, которая поглощенная единицей массы вещества
Гр (система СИ)	Грей - поглощенная доза излучения, что соответствует поглощению излучения 1 Дж на 1 кг массы
советы (система СГС)	Советы соответствует поглощенной энергии 100 эрг на 1 г вещества

Продолжение табл. 3.1

Соотношение	1Гр=100рад; 1рад=110^-2Гр
н	Эквивалентная доза характеризует биологическое воздействие излучения
Зв (система СИ)	Зиверт - эквивалентная доза любого вида излучения, поглощенная 1 кг биологической ткани, создающая такой же эффект, как и поглощенная доза в 1 Гр фотонного излучения
Бер (система СГС)	Март - эквивалентная доза любого вида излучения, поглощенная в 1 г биологической ткани, которое создает такой же эффект, как и поглощенная доза в 1 рад фотонного излучения
Соотношение	1 Зв=100 бэр
Соотношение доз
Соотношение	1рад = 1бер = 113Р; 1Р = 0,87рад = 0,87бер

А	Активность
Бк (система СИ)	1Беккерель = 1 распад в секунду
Ки (система СГС)	1 Кюри = 3,710¹⁰ распадов за секунду
Соотношение	1Бк=2,703 10^-11 Ки 1ки=3,710¹⁰ Бк

Количественной характеристикой источника излучения является активность. Для измерения активности (мера количества радиоактивного вещества, выражаемая числом радиоактивных распадов в единицу времени) применяется единица беккерель (Бк) (фр. becquerel - по имени фр. физика А. Беккереля (А. Becquerel), которая численно равен одному ядерному превращению в секунду (распад/с). Внесистемной единицей активности является Кюри (Ки), что соответствует активности 1 г радия или 3,7-10¹⁰ розпадам за секунду.

Экспозиционная доза характеризует ионизирующую способность излучения в воздухе, то есть потенциальные возможности ионизирующего излучения. За единицу дозы в системе СИ принят Кулон деленный на килограмм (Кл/кг) - это такая доза излучения, при которой в 1 кг сухого воздуха возникает такое количество ионов, имеющих заряд 1 кулон электричества каждого знака. Внесистемной единицей экспозиционной дозы является рентген (Р) - одна из самых распространенных единиц измерения радиоактивности.

Поглощенная доза характеризует энергию ионизирующего излучения (независимо от вида излучения), поглощенная единицей массы облученного среды. Единица измерения поглощенной дозы в системе СИ - грей (Гр), внесистемная единица - рад. При подсчетах экспозиционную дозу приравнивают к поглощенной 1Р=1рад, однако для точных расчетов необходимо учитывать, что 1 Р соответствует поглощенная доза в воздухе - 0,87 советов, в воде и живой ткани - 0,93 советов.

Биологический эффект ионизирующего излучения чрезвычайно силен и не может быть сопоставим с действием любого другого вида энергии. Однократная смертельная доза ионизирующего излучения для человека составляет 5 Гр, т.е. соответствует поглощенной энергии излучения 5 Дж/кг. Такое количество тепловой энергии расходуется на нагревание стакана воды до 100⁰С или на нагрев тела человека не более, чем на 0,001⁰С.

Поглощенная доза не отражает биологическое действие радиации, а только свидетельствует о количестве поглощенной энергии. Для оценки биологического воздействия различных видов ионизирующих излучений на организм человека используется эквивалентная доза в системе СИ измеряется в зівертах (3в), в системе СГС - берах (биологический эквивалент рентгена, БЭР). Эквивалентная доза служит для оценки радиационной опасности различных видов излучений.

Эквивалентная доза характеризует биологический эффект любого ионизирующего излучения, приведенный к влиянию, которое вызывают гамма-лучи:

Д=К-Гп,

где: Д - эквивалентная доза; Дп - поглощенная доза; К - коэффициент качества излучения, который указывает, во сколько раз биологический эффект данного вида излучения отличается от такого же действия гамма-излучения. Для рентгеновского излучения К = 1, для нейтронов - К=10, для альфа-излучения - К=20.

При приближенных расчетах, связанных только с в-о-мінюванням (для случаев внешнего облучения человека без загрязнения радиоактивной пылью) можно считать, что экспозиционная, поглощенная и эквивалентная дозы практически уровне: 1 бэр = 1 рад = 1 рентген.

Планируя мероприятия гражданской защиты, пользуются показателем коллективной эквивалентной дозы, т.е. дозы, полученной группой людей (измеряется в человеко-зівертах). Коллективную эффективную эквивалентную дозу, которую получают многие поколения людей от какого-либо радиоактивного источника за время его существования, называют ожидаемой (полной) коллективной эффективной эквивалентной дозой.

Поглощенная и экспозиционная дозы излучения, отнесенные к единице времени, определяют мощность дозы (уровень радиации).

Уровень радиации характеризует, например, степень загрязнения местности и указывает, какую дозу может получить человек, находясь на зараженной местности, за определенное время. Уровень радиации измеряется в рентген/часах, советов/часах, бэр/ часах.

Уровень радиации уменьшается в геометрической прогрессии из-за распада радиоактивных элементов. Скорость уменьшения зависит от периода полураспада изотопов, загрязнили территорию.

Период полураспада - время, за которое распадается половина атомов радиоактивного элемента (Т1/2).

Так, если заражение произошло радиоактивным йодом с периодом полураспада 8 суток, уменьшение уровня радиации на местности будет идти быстро, а при заражении цезием и стронцием с периодами полураспада 28 и 30 лет - долго.

Пример задачи. В результате аварии возникло загрязнение местности Л¹³¹. Естественный фон местности до загрязнения составлял 15 мкР/ч, а в результате загрязнения возрос до 115 мкР/ч. Составить график снижения радиационного фона на местности.

Количество радиоактивного йода, которые обеспечивают уровень излучения на уровне 100 мкР/ч, принимаем за 100%. Зная период полураспада радиоактивного йода, можно высчитать его количество на любой момент времени по формуле

где Тк - масса конечная, Мп - масса начальная, п - количество периодов полураспада, который высчитывается делением заданного времени на период полураспада ізотопа.

Результаты расчетов показывают, что уровень радиации при загрязнении радиоактивным йодом уменьшается практически до естественного фонового уровня примерно через 50 суток.

При загрязнении местности несколькими изотопами с различными периодами полураспада необходимо провести расчеты отдельно по каждому из них и определить средние значения с учетом их удельного содержания в общем загрязнении.

Во время Чернобыльской катастрофы основными радиоактивными элементами, которые привели к загрязнению были, йод-131 (<Р³¹), цезий-137 (Откр¹³⁷) и стронций-90 (Бг⁹⁰) с периодами полураспада соответственно 8 суток, 29,7 года и 28 лет, которые являются наиболее опасными для организма человека.

Источник: https://studbooks.net/50807/bzhd/bezopasnost_zhiznedeyatelnosti

Смотрите также:






ЦЕНОВАЯ ПОЛИТИКА ПРЕДПРИЯТИЯ НА ПРИМЕРЕ ООО «ДНС РИТЕЙЛ»
_archivetempпротивовоспалительные
_Роджерс Карл, Брак и его альтернативы
- Обратный порядок следования фаз 4
- Сопротивление изоляции 25