Радиация - (реферат)

Радиация - (реферат)

Дата добавления: март 2006г.

    Радиация
    1. Основные понятия, термины и определения

Радиация, проникающая радиация, радиационная защита, защита от ионизирующих и рентгеновских излучений, нуклиды, радионуклиды и т. п.

Многообразие этих терминов, которые в какой-то степени повторяют друг друга, нередко приводит к неоднозначному пониманию и толкованию.

С некоторым допущением можно сказать, что радиация - это явление, происходящее в радиоактивных элементах, ядерных реакторах, при ядерных взрывах, сопровождающееся испусканием частиц и различными излучениями, в результате чего возникают вредные и опасные факторы, воздействующие на людей. Следовательно, термин “ионизирующие излучения” есть одна из сторон проявления физико-химических процессов, протекающих в радиоактивных элементах. Термин “проникающая радиация” следует понимать как поражающий фактор ионизирующих излучений, возникающих, например, при взрыве атомного реактора. Ионизирующее излучение - это любое излучение, вызывающее ионизацию среды, т. е. протекание электрических токов в этой среде, в том числе и в организме человека, что часто приводит к разрушению клеток, изменению состава крови, ожогам и другим тяжелым последствиям.

    2. Источники и виды ионизирующих 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. Ионизирующие излучения разделяются на два вида: электромагнитное (гамма-излучение и рентгеновское излучение) и корпускулярное, представляющее собойa- и b-частицы, нейтроны и др.

По своим свойствам a-частицы обладают малой проникающей способностью и не представляют опасности до тех пор, пока радиоактивные вещества, испускающиеa-частицы, не попадут внутрь организма через рану, с пищей или вдыхаемым воздухом; тогда они становятся чрезвычайно опасными.

b-частицы могут проникать в ткани организма на глубину один – два сантиметра. Большой проникающей способностью обладает g-излучение, которое распространяется со скоростью света; его может задержать лишь толстая свинцовая или бетонная плита.

    3. Понятие о нуклидах и радионуклидах

Ядра всех изотопов химических элементов образуют группу “нуклидов”. Большинство нуклидов нестабильны, т. е. они все время превращаются в другие нуклиды. Например, атом урана-238 время от времени испускает два протона и два нейтрона (a-частицы). Уран превращается в торий-234, но торий также нестабилен. В конечном итоге эта цепочка превращений оканчивается стабильным нуклидом свинца. Самопроизвольный распад нестабильного нуклида называется радиоактивным распадом, а сам такой нуклид - радионуклидом. При каждом распаде высвобождается энергия, которая и передается дальше в виде излучения. Поэтому можно сказать, что в определенной степени испускание ядром частицы, состоящей из двух протонов и двух нейтронов, - этоa-излучение, испускание электрона - b-излучение, и, в некоторых случаях, возникает g-излучение. Образование и рассеивание радионуклидов приводит к радиоактивному заражению воздуха, почвы, воды, что требует постоянного контроля их содержания и принятия мер по нейтрализации.

    4. Радиация вокруг нас

Как все-таки действует радиация на человека и окружающую среду? Это одна из многих сегодняшних проблем, которая приковывает к себе внимание огромного количества людей.

Радиация действительно опасна: в больших дозах она приводит к поражению тканей, живой клетки, в малых - вызывает раковые явления и способствует генетическим изменениям.

Однако опасность представляют вовсе не те источники радиации, о которых больше всего говорят. Радиация, связанная с развитием атомной энергетики, составляет лишь малую долю, существенную часть облучения население получает от естественных источников радиации: из космоса и от радиоактивных веществ, находящихся в земной коре, от применения рентгеновских лучей в медицине, во время полета на самолете, от каменного угля, сжигаемого в бесчисленном количестве различными котельными и т. д.

Сама по себе радиоактивность - явление не новое, как считают некоторые, связывая ее возникновение со строительством АЭС и появлением ядерных боеприпасов. Она существовала на Земле задолго до зарождения жизни. С тех пор как образовалась наша Вселенная (порядка 20 миллиардов лет назад), радиация постоянно наполняет космическое пространство.

Многие удивляются, узнав, что человек, хотя в чрезвычайно малой мере, но тоже радиоактивен. В его мышцах, костях и других тканях присутствуют мизерные количества радиоактивных веществ.

Однако с момента открытия радиации как явления не прошло и ста лет. Так как основную часть дозы облучения население получает от естественных источников, то большинства из них избежать просто невозможно. Человек подвергается двум видам облучения: внешнему и внутреннему. Дозы облучения сильно различаются и зависят, главным образом, от того, где люди живут.

    4. 1. Источники внешнего облучения

Радиоактивный фон, создаваемый космическими лучами (0, 3 мЗв/год), дает чуть меньше половины всего внешнего облучения (0, 65 мЗв/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 мЗв, на высоте 4000 метров–уже 1, 7 мЗв. 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 мкЗм (0, 01 мЗв или 1 мбэр), при полете из Москвы в Хабаровск эта цифра уже составит 40– 50 мкЗв. Здесь играет роль не только продолжительность, но и высота полета. Земная радиация, дающая ориентировочно 0, 35 мЗв/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 мЗв/год. Есть такие места, где эти показатели во много раз выше.

    4. 2. Внутреннее облучение населения

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 мкЗв/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).

Другими источниками поступления радона в жилые помещения являются вода и природный газ. Надо помнить, что в сырой воде его намного больше, а при кипячении радон улетучивается, поэтому основную опасность представляет собой его попадание в легкие с парами воды. Чаще всего это происходит в ванной комнате при приеме горячего душа.

Точно такую же опасность радон представляет, смешиваясь под землей с природным газом, который при сжигании в кухонных плитах, отопительных и других нагревательных приборах попадает в помещение. Концентрация его сильно увеличивается при отсутствии хороших вытяжных систем.

Также нельзя забывать, что при сжигании угля значительная часть его компонентов спекается в шлак или золу, где концентрируются радиоактивные вещества. Более легкая из них часть - зольная пыль - уносится в воздух, что также приводит к дополнительному облучению людей.

Из печек и каминов всего мира вылетает в атмосферу зольной пыли не меньше, чем из труб электростанции.

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.

Медицинские процедуры и методы лечения, связанные с применением радиоактивности, вносят основной вклад в дозу, получаемую человеком от техногенных источников. Так, при рентгенографии зубов человек получает местное разовое облучение 0, 03 Зв (3 бэр), при при рентгенографии желудка - 0, 3 Зв (30 бэр), при флюорографии– 3, 7 мЗв (370 мбэр).

Ядерные взрывы тоже вносят свою лепту в увеличение дозы облучения человека. Радиоактивные осадки от испытаний в атмосфере разносятся по всей планете, повышая общий уровень загрязненности. Испытания эти проходили в два периода:

первый (1954 – 1958 гг. ), когда взрывы проводили Великобритания, США и СССР; второй (1961 – 1962 гг. ) – более значительный, когда взрывы проводили в основном США и СССР.

Всего ядерных испытаний в атмосфере произведено: Китаем – 193, СССР – 142, Францией – 45, США – 22, Великобританией –21. После 1980 года взрывы в атмосфере практически прекратились. Подземные же испытания продолжаются до сих пор.

Атомная энергетика, хотя и вносит в суммарное облучение населения незначительный вклад, является предметом интенсивных споров. Если ядерные установки работают нормально, то и выбросы радиоактивных материалов в окружающую среду очень малы.

Каждому понятно, что доза облучения от ядерного реактора зависит от времени и расстояния. Чем дальше человек живет от АЭС, тем меньшую дозу он получает. Дело в том, что большинство радионуклидов, выбрасываемых в атмосферу, быстро распадаются, и поэтому они имеют только местное значение. Конечно, есть и долгоживущие, которые могут распространяться по всему земному шару и оставаться в окружающей среде практически бесконечно.

Другим источником загрязнения радиоактивными веществами служат рудники и обогатительные фабрики. В процессе переработки урановой руды образуется огромное количество отходов - “хвостов”, которые остаются радиоактивными в течение миллионов лет. Они - главный долгоживущий источник облучения населения. Подводя итог, надо сказать, что средние дозы облучения от атомной энергетики весьма малы по сравнению с дозами, получаемыми от естественных источников (более 1%).

В промышленности и в быту из-за применения различных технических средств люди тоже получают дополнительное, хотя и небольшое, облучение. Например, работники, которые участвуют в производстве люминофоров с использованием радиоактивных материалов, на заводах стройиндустрии и промплощадках, где используются установки промышленной дефектоскопии. Под землей повышенные дозы получают шахтеры, рудокопы, золотодобытчики. Достается и персоналу курортов с радоновыми источниками.

Самым распространенным бытовым облучателем являются часы со светящимся циферблатом. Они дают годовую дозу, в 4 раза превышающую ту, что обусловлена утечкой на АЭС. На расстоянии 1 метра от циферблата излучение, как правило, в 10000 раз слабее, чем в 1 сантиметре.

Источник рентгеновского излучения - цветной телевизор. При просмотре, например, одного хоккейного матча человек получает облучение 0, 1мкЗв (1мкбэр). Если смотреть передачи в течении года ежедневно по 3 часа, то доза облучения составит 5 мкЗв.

Таким образом, в современных условиях при наличии высокого естественного радиационного фона, при действующих технологических процессах каждый житель Земли ежегодно получает дозу облучения в среднем 2– 3 мЗв (200 – 300 мбэр).

    5. Воздействие и критерии опасности ионизирующих излучений
    5. 1. Воздействие ионизирующих излучений

Любой вид ионизирующих излучений вызывает биологические изменения в организме как при внешнем (источник находится вне организма), так и при внутреннем облучении (радиоактивные вещества, т. е. частицы, попадают внутрь организма с пищей, через органы дыхания).

Однократное облучение вызывает биологические нарушения, которые зависят от суммарной поглощенной дозы. Так при дозе до 0, 25 Гр видимых нарушений нет, но уже при 4–5 Гр смертельные случаи составляют 50% от общего числа пострадавших, а при 6 Гр и более - 100% пострадавших. (Здесь: Гр– грей).

Основной механизм действия связан с процессами ионизации атомов и молекул живой материи, в частности молекул воды, содержащихся в клетках. Они-то как раз и подвергаются интенсивному разрушению. Вызванные изменения могут быть обратимыми или необратимыми и протекать в хронической форме лучевой болезни.

    5. 2. Критерии опасности ионизирующих излучений

Степень воздействия ионизирующих излучений на живой организм зависит от мощности дозы облучения, продолжительности этого воздействия и вида излучения и радионуклида, попавшего внутрь организма.

Для количественной оценки ионизирующего действия рентгеновского и g-излучения в сухом атмосферном воздухе используется понятие экспозиционной дозы. За единицу экспозиционной дозы принимают кулон на килограмм (Кл/кг). Применяется также внесистемная единица - рентген (Р): 1Р = 2, 58*10-4 Кл/кг. Количество энергии излучения, поглощенное единицей массы облучаемого тела (тканями организма), называется поглощенной дозой и измеряется в системе СИ в греях (1 Гр = 1 Дж/кг). Применяется также прежняя единица–рад (1 рад = 0, 01 Гр). Но этот критерий не учитывает того, что при одинаковой поглощенной дозеa-частицы гораздо опаснее b-частиц и g-излучения. Поэтому введена величина эквивалентной дозы, измеряемая в зивертах (1 Зв = 1 Дж/кг). Зиверт представляет собой единицу поглощенной дозы, умноженную на коэффициент, учитывающий неодинаковую радиоактивную опасность для организма разных видов ионизирующего излучения.

Для оценки эквивалентной дозы применяется также единица БЭР (биологический эквивалент рада): 1БЭР = 0, 01 Зв.

Эффективная эквивалентная доза –эквивалентная доза, умноженная на коэффициент, учитывающий разную чувствительность различных тканей к облучению; она также измеряется в зивертах.

В 1996 году, в соответствии с Законом РФ “О радиационной безопасности населения”, введены дозовые пределы: для персонала–20мЗв (миллизиверт) в год при производственной деятельности с источниками ионизирующих излучений и 1 мЗв для населения.

    6. Методы и средства защиты от ионизирующих излучений

Включают в себя организационные. Гигиенические, технические и лечебно-профилактические мероприятия, а именно:

    увеличение расстояния между оператором и источником;
    сокращение продолжительности работы в поле излучения;
    экранирование источника излучения;
    дистанционное управление;
    использование манипуляторов и роботов;
    полная автоматизация технологического процесса;

использование средств индивидуальной защиты и предупреждение знаком радиационной опасности;

постоянный контроль за уровнем излучения и за дозами облучения персонала. Защита от внутреннего облучения заключается в устранении непосредственного контакта работающих с радиоактивными и предотвращение попадания их в воздух рабочей зоны.

Необходимо руководствоваться нормами радиационной безопасности, в которых приведены категории облучаемых лиц, дозовые пределы и мероприятия по защите, и санитарными правилами, которые регламентируют размещение помещений и установок, место работ, порядок получения, учета и хранения источников излучения, требования к вентиляции, пылегазоочистке, обезвреживанию радиоактивных отходов идр.

7. Краткий комментарий закона РФ “О радиационной безопасности населения”

С начала 1996 года в РФ действует Закон “О радиоактивной безопасности населения”.

Принципиальная основа Закона РФ заключается в новой стратегии радиационной защиты, предусматривающей в качестве основного показателя оценки уровня радиационного благополучия населения среднюю эффективную дозу, получаемую им от всех источников ионизирующего излучения.

Предусмотрено возмещение ущерба здоровью граждан, проживающих вблизи радиационно-опасных предприятий и на территории, где могут быть превышения дозовых пределов.

В Законе указываются конкретные значения основных дозовых пределов, которые снижены для работающих с излучением в 2, 5 раза, а для населения– в 5 раз по сравнению с ранее действовавшими нормами. Проведение мероприятий, связанных с введением в действие новых основных дозовых пределов, предусматривается за счет собственных средств предприятий. Кроме того, за счет средств предприятий и средств экологических фондов будет внедряться государственная система социально-экономической компенсации граждан за повышенный риск, связанный с проживанием в районах расположения радиационно-опасных объектов. За счет средств федерального бюджета осуществлять разработка единой государственной системы учета и контроля доз облучения персонала, работающего с радиоактивными источниками, и населения, подвергшегося воздействию источников излучения естественного и искусственного происхождения, а также составление карт-схем, атласов радиоактивного загрязнения и создание банка данных.