ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОУ  ВПО БЕЛГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ ФАКУЛЬТЕТ БИЗНЕСА  И СЕРВИСА

КАФЕДРА ЭКОНОМИКИ И УПРАВЛЕНИЯ НА ПРЕДПРИЯТИИ 

(В ГОРОДСКОМ  ХОЗЯЙСТВЕ) 
 
 
 
 

Курсовая  работа

По дисциплине «Теоретические основы прогрессивных технологий»

на  тему: «Использование радиоактивных элементов  в сфере производства» 
 
 

Выполнила

студентка группы 170801      Ю.А. Наконечная 
 
 

Руководитель      к.ф-м. н.,доцент Г.И. Ткаченко 
 
 
 
 

Белгород, 2009 г.

Содержание 
 

стр.

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

1. Некоторые аспекты  производства и  применения радиоактивных  нуклидов………………………………………………………………………….5

1.1. Основные  области использования радионуклидов………………………...5

1.2. Современные  тенденции и перспективы разработки  радиофармацевтических препаратов…………………………………………....8

2. Промышленное применение  радиоактивных индикаторов…………....8

2.1. Метод радиоизотопных  индикаторов……………………………………..10

2.2. Использование  радиоизотопных индикаторов в  промышленности……..15

3. Инновации в производстве  ионизирующих излучений и радиоактивности………………………………………………………………..25

Заключение……...................................................................................................30

Список  использованных источников………………………………………..32

Приложения……………………………………………………………………..35 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

Нуклиды — разновидности  атомов с данными массовым числом и атомным номером.

Изотопы — это  атомы одного и того же элемента, имеющие разные массовые числа.

Радиоактивность — самопроизвольное превращение  неустойчивого изотопа одного химического элемента из основного или возбужденного состояния в изотоп другого элемента, сопровождающегося испусканием элементарных частиц или ядер. Такие превращения ядер называют радиоактивными превращениями, а такие ядра или соответствующие атомы называются радиоактивными.

     Со  времени открытия радиоактивности прошло более 90 лет. За последние десятилетия одним из перспективных методов исследования стал метод радиоактивных индикаторов (МРИ). Он основан на предположении об идентичности химических свойств изотопов одного и того же элемента и постоянстве изотопного состава при различных физико-химических превращениях. При добавлении радиоактивных изотопов к обычным атомам элемента или введении их в состав соединения радиоактивная добавка будет претерпевать те же изменения, что и основная масса атомов. В результате можно, проследив за поведением радиоактивной метки, судить о ходе различных процессов и контролировать изменение свойств веществ.

     К главным преимуществам МРИ относятся его высокая чувствительность, специфичность и точность определений, простота и доступность измерительной аппаратуры. Эти достоинства способствовали широкому внедрению радионуклидов как в многие области научных исследований, так и в самые различные отрасли производственной деятельности.

     Широкое использование радиоактивных изотопов стало возможным только после  создания мощных ядерных установок — ядерных реакторов и ускорителей заряженных частиц. Эти источники искусственных радионуклидов в настоящее время вполне покрывают потребности науки и промышленности в радиоактивных изотопах [15].

     В настоящее время радиоактивные  нуклиды и радиопрепараты на их основе широко применяются в различных  отраслях науки и техники. Трудно найти область научных исследований или производства, где бы не использовались методы радиоактивных индикаторов и источники ионизирующего излучения. Количество проблем, для реализации которых применяются эти методы, постоянно увеличивается, что обусловливает необходимость расширения и углубления исследований в области ядерной физики и радиохимии, направленных на развитие методов получения и выделения радионуклидов и радиоактивных меченых соединений широкой номенклатуры.

     Цель  курсовой работы выявить роль радиоактивных  элементов в сфере производства.

     Для реализации поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Показать основные области использования радионуклидов;
2. Изучить современные тенденции и перспективы разработки радиофармацевтических препаратов;
3. Рассмотреть метод радиоизотопных индикаторов;
4. Раскрыть использование радиоизотопных индикаторов в промышленности.

     Объект  курсовой работы - радиоактивные элементы.

     Предмет курсовой работы – принципы построения радиоактивных элементов.

     Курсовая  работа состоит из введения, двух глав, заключении, списка использованных источников, заключения и приложения.  
 
 

1. Некоторые аспекты  производства и  применения радиоактивных  нуклидов

1.1. Основные области использования радионуклидов 

     Наша  страна по производству и применению радиоактивных нуклидов стоит на одном из первых мест и производит изотопную продукцию на основе — 170 радионуклидов 85 элементов периодической  системы.

     Основными областями использования радионуклидов являются [13]:

     радиоизотопная (малая) энергетика,

     радиационная  технология и телетерапия,

     радиоизотопное  приборостроение,

     радиофармацевтика и молекулярная биология,

     радиоактивные индикаторы («меченые» атомы), используемые в технике, в научных исследованиях  и метрологии.

     Необходимо  отметить, что для первых трех областей, решающее значение имеют ядерно-физические характеристики нуклидов: вид излучения, энергия излучаемых частиц или квантов, их спектральные характеристики и др. и второстепенное — химические свойства, поскольку нуклиды используются в виде закрытых источников. Иное дело — радиофармацевтика, молекулярная биология и радиоактивные индикаторы; в этих случаях наряду с ядерно-физическими характеристиками нуклидов большую роль играют и их химические свойства. Круг радионуклидов, используемых в радиоизотопной энергетике, в настоящее время достаточно четко определился. Наиболее важными из них являются стронций-90 и плутоний-238, за ними следуют полоний-210, проме-тий-147 и кюрий-244[4].

     В радиационной технологии и телетерапии  используются лишь кобальт-60 и цезий-137.

     Жесткие требования к радионуклидным источникам, вытекающие из условий и методик их применения, налагают строгие ограничения по периодам полураспада используемых радионуклидов— пределы для выбора — от нескольких месяцев до 500 лет [20] .

     Как известно, в состав живого организма входят, помимо пяти основных элементов (кислорода, водорода, углерода, азота и кальция), еще 67 элементов периодической системы. Этим, очевидно, и объясняется тот факт, что уже сейчас медицина и молекулярная биология используют сотни меченых соединений и препаратов различных классов. Однако номенклатура радиоактивных нуклидов, применяемых для этих целей, насчитывает всего 50 радионуклидов 29 химических элементов и, как об этом будет сказано ниже, далеко не исчерпывает существующей в них потребности. Число применяемых радионуклидов постоянно растет, причем все чаще используются радионуклиды с небольшими периодами полураспада. Это позволяет медикам повысить чувствительность методики и максимально снизить дозовую нагрузку на пациента при лучевой диагностике [9] .

     Одним из важнейших свойств радионуклида является его период полураспада. Когда он велик, удельная активность радиоактивного вещества мала, а следовательно, низка чувствительность радиоизотопной методики. С другой стороны, малый период полураспада существенно усложняет своевременную доставку радиоактивного материала потребителю, синтез нужного меченого соединения или изготовление источника ионизирующего излучения, а также методику проведения самого эксперимента.

Открытие явления  радиоактивности сыграло огромную роль в развитии научно-технического прогресса, производстве радиоактивных изотопов (радионуклидов) и создании атомной энергетики. В биологии и медицине радиоактивность имеет очень большое значение для изучения процессов проницаемости, обмена веществ, в диагностике и терапии заболеваний. Радиоактивные вещества распадаются со строго определенной скоростью, измеряемой периодом полураспада, т.е. временем, в течение которого распадается половина всех атомов. Радиоактивный распад не может быть остановленным или ускорен каким-либо способом. Имеется три вида излучения радиоактивных элементов — альфа-, бета- и гамма-излучение, которые от источника в магнитном поле (альфа- и бета-) откланяются в разные стороны. Гамма-излучение, не имея электрического заряда, не претерпевает отклонения (рис. 1.1).

          

Рис. 1.1. Схема ионизирующего излучения в магнитном поле 

      Ионизирующие  излучения находятся в постоянном взаимодействии с веществом и  при этом, проходя через вещество, теряют свою энергию, т.е. происходят радиационные потери. Часть энергии заряженных частиц (альфа- и бета-) в результате торможения в электрическом поле ядер атомов превращается в тормозное рентгеновское излучение. Альфа- и бета- частицы также непосредственно взаимодействуют с атомами вещества и вызывают их переход, на более высокий энергетический уровень (Рис. 3), т.е. возбуждают электроны.                                                                                                             Бета-излучение — поток отрицательно заряженных частиц (электронов), движущихся со скоростью, приближающейся к скорости света. Гамма-излучение представляет собой коротковолновое, электромагнитное излучение, по свойствам близкое к рентгеновскому излучению, но обладает большей энергией и распространяется со скоростью света (300 ООО км/с). Ионизирующие излучения имеют ряд общих свойств, два из которых это способность проникать через материалы различной толщины и ионизировать воздух и живые клетки организма — заслуживают особенно пристальное внимание. Кроме естественных (природных) радиоактивных изотопов имеются также искусственные, получаемые в результате ядерных реакций. Из общего числа (около 2 ООО) известных ныне радиоактивных изотопов лишь около 300 являются природными, а остальные получены искусственным путем. Самопроизвольные превращения радиоактивных ядер приводят к непрерывному уменьшению числа атомов (ядер) исходного радиоактивного изотопа и к образованию дочерних продуктов. Отметим достоинство короткоживуших радионуклидов— невысокую токсичность, благодаря которой при их использовании существенно снижаются требования по технике безопасности и радиационной безопасности, упрощается методика проведения работ, не требуется специального оборудования. Такие радионуклиды можно применять даже в тех случаях, когда их пользователи находятся вдали от реакторов и ускорителей заряженных частиц и даже в удаленных районах, куда затруднена регулярная доставка изотопной продукции. Однако в этих случаях необходимы генераторы радиоактивных изотопов, с помощью которых могут быть решены многие важные проблемы [22].

     В статье рассмотрены лишь некоторые  аспекты производства и  применения  радиоактивных  нуклидов—этой  большой,  важной и интересной проблемы, решение которой зависит от успешного развития отдельных направлений радиохимии и ядерной физики [3].