Проблемы и перспективы развития знаний о радиации в современных условиях

Содержание

Введение                

1. Характеристика радиоактивных излучений  

2. Источники радиационного  излучения   

3. Биологическое действие радиоактивных излучений    

4. Законодательство в области ГО и ЧС

Заключение  

Список использованной литературы

 

Введение

С давних времен человек  совершенствовал себя, как физически, так и умственно, постоянно создавая и совершенствуя орудия труда. Постоянная нехватка энергии заставляла человека искать и находить новые источники, внедрять их не заботясь о будущем. Таких примеров множество: паровой двигатель побудил человека к созданию огромных фабрик, что за собой повлекло мгновенное ухудшение экологи в городах. Другим примером служит создание каскадов гидроэлектростанций, затопивших огромные территории и изменившие до неузнаваемости экосистемы отдельных районов. В порыве за открытиями в конце XIX в. двумя учеными: Пьером Кюри и Марией Сладковской-Кюри было открыто явление радиоактивности. Именно это достижение поставило существование всей планеты под угрозу. За 100 с лишним лет человек наделал столько глупостей, сколько не делал за все свое существование. Давно уже прошла Холодная война, мы уже пережили Чернобыль и многие засекреченные аварии на полигонах, однако проблема радиационной угрозы никуда не ушла и посей день служит главной угрозой биосфере.

Радиация играет огромную роль в развитии цивилизации на данном историческом этапе. Благодаря явлению  радиоактивности был совершен существенный прорыв в области медицины и в  различных отраслях промышленности, включая энергетику. Но одновременно с этим стали всё отчётливее проявляться негативные стороны свойств радиоактивных элементов: выяснилось, что воздействие радиационного излучения на организм может иметь трагические последствия. Подобный факт не мог пройти мимо внимания общественности. И чем больше становилось известно о действии радиации на человеческий организм и окружающую среду, тем противоречивее становились мнения о том, насколько большую роль должна играть радиация в различных сферах человеческой деятельности.

К сожалению, отсутствие достоверной информации вызывает неадекватное восприятие данной проблемы. Газетные истории о шестиногих ягнятах  и двухголовых младенцах сеют панику в широких кругах. Проблема радиационного загрязнения стала  одной из наиболее актуальных. Поэтому необходимо прояснить обстановку и найти верный подход. Радиоактивность следует рассматривать как неотъемлемую часть нашей жизни, но без знания закономерностей процессов, связанных с радиационным излучением, невозможно реально оценить ситуацию.

Для этого создаются специальные международные организации,   занимающиеся проблемами радиации,  в их числе существующая с конца 1920-х годов Международная комиссия по радиационной защите (МКРЗ), а также созданный в 1955 году в рамках ООН Научный Комитет по действию атомной радиации (НКДАР).

Все вышеизложенное объясняет  актуальность работы.

Целью данной работы является рассмотрение проблем и перспектив развития знаний о радиации в современных условиях.

В соответствии с поставленной целью  были решены следующие задачи:

• Рассмотреть сущность и понятие радиоактивных излучений
• Изучить источники радиационного излучения
• Рассмотреть влияние радиации на организмы
• Выделить законодательство в области ГО и ЧС в РФ

 

1. Характеристика радиоактивных излучений

Радиоактивность – отнюдь не новое явление; новизна состоит лишь в том, как люди пытались ее использовать. Радиоактивность – самопроизвольное превращение атомов одного элемента в атомы других элементов, сопровождающееся испусканием частиц и жесткого электромагнитного излучения. И радиоактивность, и сопутствующие ей ионизирующие излучения существовали на Земле задолго до зарождения на ней жизни и присутствовали в космосе до возникновения самой Земли. Около 20 миллиардов лет назад радиация стала постоянно наполняет космическое пространство. Радиоактивные материалы вошли в состав Земли с самого ее рождения. Даже животные слегка радиоактивны, так как во всякой живой ткани присутствуют в следовых количествах радиоактивные вещества. Но с момента открытия этого универсального фундаментального явления не прошло еще и ста лет.¹

Излучение радиоактивных веществ. Естественные радиоактивные элементы испускают три вида излучений: альфа, бета и гамма. В 1899 Резерфорд идентифицировал альфа- и бета-излучение; спустя год П.Вийар открыл гамма-излучение.

Резерфорд и английский физик Ф. Содди указали, что испускание α-лучей сопровождается превращением химических элементов, например, превращением радия в радон. В 1913 американский учёный К. Фаянс и Содди независимо сформулировали т. н. правило смещения, характеризующее перемещение нуклида в периодической системе элементов при α- и β-распадах.

Альфа-излучение. В воздухе при атмосферном давлении альфа-излучение преодолевает лишь небольшое расстояние, как правило, от 2,5 до 7,5см. В условиях вакуума электрическое и магнитное поля заметно отклоняют его от первоначальной траектории. Направление и величина отклонений указывают на то, что альфа-излучение - это поток положительно заряженных частиц, для которых отношение заряда к массе (e/m) в точности соответствует дважды ионизированному атому гелия (He++). Эти данные и результаты спектроскопического исследования собранных альфа-частиц позволили Резерфорду сделать вывод о том, что они являются ядрами атома гелия.

Бета-излучение. Это излучение обладает большей проникающей способностью, чем альфа-излучение. Как и альфа-излучение, оно отклоняется в магнитном и электрическом полях, но в противоположную сторону и на большее расстояние. Это указывает на то, что бета-излучение является потоком отрицательно заряженных частиц малой массы. По отношению e/m Резерфорд идентифицировал бета-частицы как обычные электроны

Гамма-излучение. Гамма-излучение проникает в вещество гораздо глубже, чем альфа- и бета-излучения. Оно не отклоняется в магнитном поле и, следовательно, не имеет электрического заряда. Гамма-лучи были идентифицированы как жесткое (т.е. имеющее очень высокую энергию) электромагнитное излучение. Разделение радиоактивного излучения в магнитном поле на альфа-, бета- и гамма-лучи схематично показано на рисунке.

В 1934 французские физики И. и Ф. Жолио-Кюри открыли искусственную радиоактивность, т. е. радиоактивность ядер — продуктов ядерных реакций, которая впоследствии приобрела особенно важное значение. Из общего числа (~2000) известных радиоактивных нуклидов лишь около 300 — природные, а остальные получены в результате ядерных реакций. Между искусственной и естественной радиацией нет принципиального различия. Изучение искусственной радиации привело к открытию новых видов β–распада - позитронному β+-распаду и электронному захвату. В 1939 был обнаружен распад с испусканием запаздывающих нейтронов. В 1940 К. А. Петржак и Г. Н. Флёров открыли спонтанное деление ядер.

Во многих случаях продукты радиоактивного распада сами оказываются радиоактивными, и тогда образованию стабильных нуклидов предшествует цепочка из нескольких актов радиоактивного распада. Характерными примерами систем, в которых происходят сложные радиоактивные превращения, являются радиоактивные ряды изотопов тяжёлых элементов. Многие радиоактивные ядра могут распадаться по двум или нескольким из перечисленных выше основных типов радиации. В результате конкуренции разных путей распада возникают разветвления радиоактивных превращений. Для многих ядер с нечётными Z (число протонов) и чётными А ( массовое число) оказываются энергетически возможными два противоположных варианта β-распада: β -распад и электронный захват или β - и β +-распады.

Главным объектом исследования ученых был сам атом, вернее его строение. Мы знаем теперь, что атом похож  на Солнечную систему в миниатюре: вокруг крошечного ядра движутся по орбитам «планеты» – электроны. Размеры ядра в сто тысяч раз меньше размеров самого атома, но плотность его очень велика, поскольку масса ядра почти равна массе всего атома. Ядро, как правило, состоит из нескольких более мелких частиц, которые плотно сцеплены друг с другом (рис. 2).

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1-Схема ядра элемента

Некоторые из этих частиц имеют положительный  заряд и называются протонами. Число  протонов в ядре и определяет, к  какому химическому элементу относится данный атом: ядро атома водорода содержит всего один протон, атома кислорода -8, урана -92.

При каждом акте распада атома высвобождается энергия, которая и передается дальше в виде излучения. Можно сказать (хотя это и не совсем строго), что испускание ядром частицы, состоящей из двух протонов и двух нейтронов, – это альфа-излучение: испускание электрона, как в случае распада тория-234, – это бета-излучение. Часто нестабильный нуклид оказывается настолько возбужденным, что испускание частицы не приводит к полному снятию возбуждения; тогда он выбрасывает порцию чистой энергии, называемую гамма-излучением (гамма-квантом). Как и в случае рентгеновских лучей (во многом подобных гамма-излучению), при этом не происходит испускания каких-либо частиц.²

Весь процесс самопроизвольного распада нестабильного нуклида называется радиоактивным распадом, а сам такой нуклид – радионуклидом. Но хотя все радионуклиды нестабильны, одни из них более нестабильны, чем другие.

Время, за которое распадается в  среднем половина всех радионуклидов данного типа в любом радиоактивном источнике, называется периодом полураспада соответствующего изотопа. Разные виды излучений сопровождается высвобождением разного количества энергии и обладают разной проникающей способностью, поэтому они оказывают неодинаковое воздействие на ткани живого организма (рис.2). Альфа-излучение, которое представляет собой поток тяжелых частиц, состоящих из нейтронов и протонов, задерживается, например, листом бумаги и практически не способно проникнуть через наружный слой кожи, образованный отмершими клетками. Поэтому оно не представляет опасности до тех пор, пока радиоактивные вещества, испускающие α-частицы, не попадут внутрь организма через открытую рану, с пищей или с вдыхаемым воздухом; тогда они становятся чрезвычайно опасными. Бета-излучение обладает большей проникающей способностью: оно проходит в ткани организма на глубину один-два сантиметра. Проникающая способность гамма-излучения, которое распространяется со скоростью света, очень велика: его может задержать лишь толстая свинцовая или бетонная плита.

 
 
 
 

 

 

 

 

Рисунок 2-Проникающая способность  различного вида излучения

Повреждений, вызванных в живом  организме излучением, будет тем  больше, чем больше энергии оно  передаст тканям; количество такой  переданной организму энергии называется дозой (термин не слишком удачный, поскольку первоначально он относился к дозе лекарственного препарата, т.е. дозе, идущей на пользу, а не во вред организму). Дозу излучения организм может получить от любого радионуклида или их смеси независимо от того, находятся ли они вне организма или внутри его (в результат попадания с пищей, водой или воздухом). Дозы можно рассчитывать по-разному с учетом того, каков размер облученного участка и где он расположен, один ли человек подвергся облучению или группа людей и в течение какого времени это происходило.

Количество энергии излучения, поглощенное единицей массы облучаемого  тела (тканями организма), называется поглощенной дозой (рис. 3) и измеряется в системе СИ в грэях (Гр). Но эта величина не учитывает того, что при одинаково поглощенной дозе альфа-излучение гораздо опаснее бета- или гамма-излучений. Рисунок 3-Дозы радиационного излучения³

Если принять во внимание этот факт то дозу следует умножить на коэффициент, отражающий способность излучения данного вида повреждать ткани организм: альфа-излучение считается при этом в двадцать раз опаснее других видов излучений. Пересчитанную таким образом дозу называют эквивалентной дозой; ее измеряют в системе СИ в единицах, называемых зивертами (Зв).

Следует учитывать также, что одни части тела (органы, ткани) более  чувствительны, чем другие: например, при одинаковой эквивалентной дозе облучения возникновение рака в  легких более вероятно, чем в щитовидной железе, а облучение половых желез  особенно опасно из-за риска генетических повреждений.

Поэтому дозы облучения органов  и тканей также следует учитывать  с разными коэффициентами (рис. 4). Умножив эквивалентные дозы на соответствующие коэффициенты и просуммировав по всем органам и тканям, получим эффективную эквивалентную дозу, отражающую суммарный эффект облучения для организма; она также измеряется в зивертах.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 4-Коэффициенты радиационного  риска

Эти три понятия описывают только индивидуально получаемые дозы. Просуммировав индивидуальные эффективные эквивалентные дозы, полученные группой людей, мы придем кколлективной эффективной эквивалентной дозе, которая измеряется в человеко-зивертах (чел-Зв).

Следует ввести, однако, еще одно определение, поскольку многие радионуклиды распадаются очень медленно и останутся радиоактивными и в отдаленном будущем. Коллективную эффективную эквивалентную дозу, которую получат многие поколения людей от какого-либо радиоактивного источника за все время его дальнейшего существования, называют ожидаемой (полной) коллективной эффективной эквивалентной дозой.

Такая иерархия понятий на первый взгляд может показаться слишком  сложной, но тем не менее она представляет собой логически последовательную систему и позволяет рассчитывать согласующиеся или сопоставимые друг с другом дозы облучения. В последующих частях материал будет излагаться так, чтобы по возможности избежать употребления этих терминов, однако без них иногда не удается достичь необходимой точности и ясности изложения.

Таблица 1-Характеристика радиоактивных излучений⁴

Вид излучения	Состав	Проникающая способность	Ионизирующая  способность	Защита
альфа	поток ядер гелия	10 см в  воздухе	30000 пар  ионов на 1 см пути	лист  писчей бумаги
бета	Поток электронов	20 м в воздухе	70 пар  ионов на 1 см пути	летняя  одежда наполовину задерживает
гамма	Электромагнит ное излучение	сотни метров	несколько пар ионов на 1 смпути	не задерживается
нейтронное	Поток нейтронов	несколько километров	Несколько тысяч пар  ионов на 1 см пути, кроме того, вызывает наведенную активность	задерживается материалами из углеводородов