Радиоактивность. Природные и искусственные источники

Государственное образовательное  учреждение

высшего профессионального  образования

«Омский государственный  технический университет»

Кафедра «Автоматизированные  системы обработки информации и  управления»

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

 

на тему «Радиоактивность. Природные и искусственные источники»

 

по дисциплине «Экология»

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил: студент группы АС-111

Небритов Валерий Иванович

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Омск  2011

Содержание

1 Основные источники радиоэкологической опасности.................................................3

1.1 Космическая  радиация и космические радионуклиды....................................3

1.2 Земная радиация..................................................................................................3

1.3 Искусственные  источники.................................................................................4

1.3.1 Атмосферные испытания ядерного оружия.......................................5

1.3.2 Удобрения..............................................................................................5

1.3.3 Другие источники .................................................................................5

2 Воздействие радиации на человека.............................................................................11

3 Биологические аспекты радиационной безопасности...............................................15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 ОСНОВНЫЕ ИСТОЧНИКИ РАДИОЭКОЛОГИЧЕСКОЙ  ОПАСНОСТИ

 

Источники радиации разделяют на естественные и искусственные (техногенные), созданные человеком. Ниже описываются основные источники ионизирующего излучения (ИИИ), а также тот вклад, который они вносят, в среднем, в облучение населения.

 

1.1 Космическая радиация и космические радионуклиды

Космическое пространство пронизывается ионизирующим излучением различного происхождения и энергии. Первичная космическая радиация солнечного или галактического происхождения состоит, в основном, из протонов с энергией, изменяющейся в очень широком диапазоне. Вторичная космическая радиация включает продукты взаимодействия первичной радиации и атмосферы Земли. Глобальная годовая эффективная доза от космической радиации на одного человека составляет около 0,38 мЗв (38 мбэр), однако сильно зависит от абсолютной высоты (например, около 0,27мЗв (27 мбэр) на уровне моря (г. Мехико) и около 2 мЗв (200 мбэр) на высоте 3,9 км над уровнем моря (Ла-Пас, Боливия)). Космическое излучение в результате взаимодействия с элементами в атмосфере образует разнообразные радионуклиды. Наиболее значимым является углерод-74, который, попадая в организм, приводит к образованию годовой индивидуальной эффективной дозы около 0,012мЗв (1,2мбэр).

 

1.2 Земная радиация

Только долгоживущие радионуклиды с периодом полураспада, соизмеримым с возрастом Земли, до сих пор существуют в её веществе. Воздействие земной радиации может осуществляться тремя путями:

- прямое воздействие внешнего облучения;

- внутреннее облучение при потреблении пищи;

- внутреннее облучение при вдыхании воздуха.

Годовая индивидуальная эффективная доза от внешнего облучения составляет около 0,46 мЗв (46 мбэр), хотя эта величина может значительно изменяться в зависимости от местных геологических условий; в некоторых регионах доза может оказаться больше в 10 раз, а для ряда ограниченных территорий – в 100 раз. Доза, вызванная поступлением естественных радионуклидов из воздуха, продуктов питания и воды (исключая вдыхания радона), составляет около 0,23 мЗв (23 мбэр); калий-40 вместе с радионуклидами уранового и ториевого рядов составляет около 75% от этой дозы. Доза от калия-40 варьируется обычно незначительно, тогда как доза от урана и тория может изменяться значительно.

Радон представляет собой наиболее опасный природный  источник радиации. Он является инертным газом и представлен двумя изотопами: радоном-222, радиологически наиболее значимым (продукт распада радия-226), и радоном-226, который часто называют тороном (продукт распада радия-225). Уровень концентрации радона в помещениях зависит от скорости его образования, определяемой концентрацией радия-226 в почве и других материалах, а также от интенсивности, с которой он переносится в воздух помещений и удаляется из них. На эти процессы влияют многие факторы (местные геологические условия, характеристики почвы, строительные материалы, тип постройки, тип вентиляционной системы и т.д.). В зависимости от этих факторов эффективная доза от вдыхания радона-222 и его дочерних продуктов оценивается в 1,2 мЗв (120 мбэр) и примерно в 0,07 мЗв (7 мбэр) – от вдыхания торона. Однако в некоторых географических районах индивидуальная доза может в 10 раз превышать среднюю. Особенности геологического строения земной коры в регионе, а также тип постройки могут оказаться причиной увеличения дозы внутри помещения в несколько сот раз по сравнению со средними значениями. Поэтому снижение поступления радона в помещение является одной из главных задач в области радиационной экологии.

Основным путём решения этой задачи является оценка потенциальной радоноопасности территорий застройки с целью определения требуемой радонозащиты зданий и сооружений. Концептуально подход к оценке потенциальной радоноопасности очевиден. Он должен быть основан на анализе фактических значений объёмной активности (OA) радона в воздухе помещений, изучении зависимости между плотностью потока радона с поверхности грунта и OA радона в помещениях и, наконец, установлении закономерностей процесса выделения радона с поверхности земли.

 

1.3 Искусственные источники

Определение групп населения, подвергающихся воздействию облучения от искусственных источников, и оценка степени этого облучения производятся исходя из сведений о способе производства этих источников и характере их использования. Персонал, непосредственно связанный с производством и применением источников радиации, подвергается воздействию облучения в процессе работы. Население подвергается как прямому (например, в медицине), так и косвенному (например, в результате выброса радиоактивных материалов в окружающую среду при штатной работе ядерных установок или в аварийных ситуациях) воздействию.

В медицине ионизирующее излучение широко применяется как для диагностики, так и при лечении травм и заболеваний. Индивидуальная годовая эффективная доза в Европе при диагностике (рентгеновское излучение при медицинских обследованиях) составляет около 1,1 мЗв (ПО мбэр). Средние дозы в европейских странах сильно меняются (от 0,4 до 1,6 мЗв, или 40-160 мбэр). Индивидуальная эффективность терапии составляет около 0,7 мЗв (70 мбэр) (исключая воздействие на органы или ткани, специально подвергшиеся терапии) и значительно меняется по странам.

 

1.3.1 Атмосферные испытания ядерного оружия

Атмосферные испытания ядерного оружия начались в 1945 г. и продолжались до 80-х гг.; более интенсивные периоды испытаний приходились на 50-е годы и начало 60-х годов. В результате таких испытаний в атмосферу были выброшены огромные количества радиоактивных продуктов. Прежде чем выпасть на земную поверхность, они равномерно рассеялись в стратосфере в глобальном масштабе. Во время испытаний ядерного оружия в атмосферу выбрасывались самые разнообразные продукты деления, образовавшиеся при взрыве, но современное глобальное загрязнение представлено наиболее долгоживущими радионуклидами. В основном это цезий-737 и стронций-90, имеющие период полураспада около 30 лет. Наиболее значительное облучение происходило в периоды испытаний ядерного оружия; с прекращением испытаний в 60-х гг. оно сильно уменьшилось. Индивидуальная годовая эффективная доза в 1996 г. на 40-50° северной широты (где уровни глобального загрязнения самые высокие) составляет около 0,009 мЗв (0,9 мбэр); при этом основной вклад вносит цезий-757.

 

1.3.2 Удобрения

Большинство разрабатываемых  фосфатных месторождений содержат уран в довольно высокой концентрации. В процессе добычи и переработки  руды выделяется радон. Удобрения также радиоактивны и содержащиеся в них радиоизотопы проникают из почвы в пищевые культуры. Радиоактивное загрязнение в этом случае обычно незначительно, но возрастает, если удобрения вносят в землю в жидком виде или содержащие фосфаты вещества скармливают скоту. 

 

1.3.3 Другие источники

К другим источникам облучения относится производство атомной энергии в мирных и военных целях, исключая топливный цикл (добыча урана, его обогащение, изготовление топлива, работа реактора, регенерация топлива и т.д.), производство ядерного оружия и радиоизотопов, падение спутников с ядерными двигателями, использование промышленных источников радиации (например, промышленная радиография, стерилизация, скважинный каротаж) и т.д. В целом, за исключением крупных аварий (таких как Чернобыльская), влияние этих источников на формирование полной индивидуальной дозы по сравнению с другими источниками облучения невелико. По состоянию на конец 80-х - начало 90-х гг. годовая индивидуальная эффективная доза, вызванная производством атомной энергии, оценивается в 0,1 мкЗв, а вызванная производством радиоизотопов – в 0,02 мкЗв. Несколько более высокие дозы получают люди, проживающие вблизи ядерных установок. Так, проживающие вблизи работающих ядерных реакторов, могут получить дозу до 1-20 мкЗв, проживающие вблизи крупных регенерационных установок – до нескольких сот мкЗв (несколько десятков мбэр). Источником облучения являются и многие общеупотребительные предметы, содержащие радиоактивные вещества. Едва ли не самый распространённый – часы со светящимся циферблатом. Они дают годовую дозу, в 4 раза превышающую обусловленную утечками на АЭС. Обычно при изготовлении таких часов используют радий, что приводит к облучению всего организма, хотя на расстоянии 1 мот циферблата излучение в 10 ООО слабее, чем на расстоянии 7 см. Сейчас пытаются заменить радий тритием, облучение от которого меньше. Радиоактивные изотопы используют также в светящихся указателях входа-выхода, компасах, телефонных дисках, прицелах и т.д.

При изготовлении особо тонких оптических линз применяют  торий, который может привести к  существенному облучению хрусталика глаза. Для придания блеска искусственным зубам широко используется уран, который может служить источником облучения тканей полости рта.

Источниками рентгеновского излучения являются цветные телевизоры, однако при правильной настройке и эксплуатации дозы облучения от современных их моделей ничтожны. При ежедневном просмотре передач по 4 ч доза за год составит 7 мбэр. Рентгеновские аппараты для проверки багажа пассажиров в аэропортах также практически не вызывают облучения пассажиров.

В результате реализации в послевоенные десятилетия широкомасштабных программ использования атомной энергии в целях развития военной техники и мирных технологий существенно возросло влияние антропогенных источников радиоактивных загрязнений окружающей среды.

Так, только на Центральном (Новая Земля) и Семипалатинском  испытательных полигонах за это время было произведено 586 ядерных взрывов (атмосферных, подводных и подземных). Общее же количество ядерных испытаний и взрывов за период с 1949 по 1990 годы составило 715.

По данным Госатомнадзора России, в настоящее время на территории России расположено свыше 60 радиационно-опасных для населения и окружающей среды промышленных объектов, главным образом, предприятий ядерно-топливного и ядерно-оружейного циклов. К концу 1993 года на территории России работало 9 атомных электростанций с 29 энергоблоками и реакторами различных типов. На Европейской части России атомными электростанциями вырабатывается около 25% всей электроэнергии. Поскольку более эффективной альтернативы атомной энергетике в настоящее время нет, в ближайшей перспективе предусматривается увеличение доли атомных электростанций в выработке электроэнергии до 35-37 %.

С ростом количества ядерных реакторов и взаимодействующих  с ними обогатительных комбинатов повышается опасность того, что число стран, владеющих ядерным оружием, увеличивается. Именно по этой причине была создана международная организация под эгидой ООН – МАГАТЭ (Международное Агентство по Атомной Энергии). Потенциал разрушающего военного применения ядерных технологий привёл общественность к учреждению дорогого и сложного органа контроля.

Вместе с тем, атомные электростанции являются потенциальными источниками катастрофической радиоэкологической опасности - особенно в случае запроектных аварий с разрушением активной зоны реакторов (6-7-й класс по шкале МАГАТЭ). Примером такой аварии является авария на Чернобыльской АЭС (1986 г.), приведшая к крупномасштабным загрязнениям окружающей среды в 12 областях с населением более 5 млн. человек только на территории Российской Федерации, большим материальным потерям, серьёзным медико-биологическим и социально-экономическим последствиям. Суммарная активность всего радиоактивного материала, выбросы которого произошли во время аварии, в настоящее время составляет, согласно оценкам, около 12*10¹⁸ Бк, включая около 6-7*10¹⁸ Бк активности инертных газов (количество конкретного радионуклида выражается количественной величиной «активность», которая соответствует числу спонтанных ядерных превращений, испускающих излучение в единицу времени). В выбросах содержалось около 3-4% топлива, находившегося в реакторе во время аварии, а также до 100% инертных газов и 20-60% летучих радионуклидов. Эта современная оценка активности содержащегося в выбросах материала превышает оценку активности, предложенную СССР, которая была сделана на основе суммирования активности материала, выпавшего на территории стран бывшего СССР. Тридцатикилометровая зона повышенного риска вокруг Чернобыля обрекла город на неопределённое будущее без каких-либо надежд на восстановление внутри десятикилометровой зоны. По подсчётам советского правительства, ущерб от катастрофы составил более 14 миллиардов долларов. Западные источники называют более высокие цифры. По официальным данным, к апрелю 2000 года количество погибших в результате Чернобыльской катастрофы составило порядка 55000 человек. По масштабам воздействия на окружающую среду, здоровье и экономику Чернобыль также остаётся самой большой аварией в истории атомной индустрии.