МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

     Федеральное агентство по образованию

ФГАОУ ВПО “Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина” 

     Кафедра «Автоматизированные электрические  системы» 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Реферат

     Радиоактивность окружающей среды

     по  дисциплине: «Экология и развитие энергетики»  
 
 
 
 
 
 
 

 Студент:                        П.В. Тощаков       

 Группа                                                                                    ЭМ-190105

 Преподаватель проф., д-р техн. наук:                 А.Л. Мызин 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Екатеринбург  2010

     Содержание

     Введение

     Экологическая  катастрофа...   Данное  словосочетание страшное даже для  обывательского  сознания.  И  все же специалисты оказываются или наиболее чувствительными,  или наиболее толстокожими, оперирующими   цифрами   о   катастрофах   и катаклизмах с таким спокойствием  в языковых  средствах,  что начинаешь и их подозревать в антиэкологическом сознании. Известно,   что экологические проблемы возникают из-за  антиэкологического  характера общества, а, в конечном счете -  всего человечества.  Вспомним  Ф.Ницше: «Безумие единиц - исключение,  а безумие  групп, партий,  народов, времен – правила». Остается  одно  -  закон.  И  здесь нужен закон,  провозглашающий  природу, окружающую  среду,  высшим  по  отношению к  человеку субъектом права. Только при такой постановке вопроса  можно говорить  о спасение человечества, спасая  природу.  Только  при таком подходе к решению экологических проблем можно надеяться, что безумие времен  и народов станет исключением.                                               

     В результате катастрофы на Чернобыльской  АЭС было эвакуировано около  96   тысяч  человек   из  Припяти,   Чернобыля,  более 70 населенных пунктов  тридцатикилометровой  зоны,  а  также  за   ее  пределами: в Полесском  районе Киевской  области. В  1 990  и 1991  годах принимались меры по дальнейшему   отселению   людей   с    загрязненных   территорий Киевской и Житомирской   областей,   семей   с   детьми    и   беременными женщинами, прежде   всего,   особенно   из   уже   названного  Полесского и Народичей Житомирской области.  Всего   за  эти   годы  эвакуировано около 130 тысяч человек,   но   на  радиационно-загрязненных  территориях, не считая Киева (хотя  он  относится  к   зонам  загрязнения),   живет  около 1.8 миллиона человек,  удельный  вес  здоровых  в  данных  районах уменьшился за эти годы с  50  до  20  процентов.   И  хотя   неблагоприятные  тенденции нарастают, государственные программы отселения практически свернуты.   Общая    площадь    Украины,    загрязненная   цезием-137 (по стронцию и плутонию результатов как не было,  так и  нет) более  1 Ки/кв.км, составляют 36  миллионов  гектаров,  более  5  Ки/ кв.км -  470 тысяч гектаров, более15 Ки/ кв.км - 75 тысяч гектаров.                         

            Радионуклиды, естественно, попали в моря и реки, просочились в  грунтовые  воды...  Невозможно  говорить  даже  об  относительной чистоте Десны  и  Днепра.  Невозможно  говорить  о  безопасности.   Растет   общая  смертность   населения  Украины   -  ежегодно на 7-8-9 процентов. До   шестидесятипятилетнего   возраста  не доживают более 38  процентов  мужчин  и  почти 19  процентов женщин  (в среднем в Украине мужчины живут на 10 лет меньше, чем женщины). Детская  смертность,   имея  все   же  тенденцию   к  снижению, остается очень  высокой:  более  12  на  тысячу новорожденных  в 1990 году в США (9, в Швеции - 6). А  за последние  десять лет  - до  1990 года - в возрасте до  одного  года  умерло  116433  ребенка.  И  сегодня смертность в Украине выше, чем рождаемость. Причин много, и по сей день многие остаются без должного внимания.

     1 Радиоактивность и радиация

     Радиоактивность - неустойчивость ядер некоторых атомов, проявляющаяся в их способности к самопроизвольным превращениям (распаду), сопровождающимся испусканием ионизирующего излучения или радиацией. Радиация, или ионизирующее излучение - это частицы и гамма-кванты, энергия которых достаточно велика, чтобы при воздействии на вещество создавать ионы разных знаков. Радиацию нельзя вызвать с помощью химических реакций.

     Радиоактивность подразделяют на естественную (наблюдается  у неустойчивых изотопов, существующих в природе) и искусственную (наблюдается у изотопов, полученных посредством ядерных реакций).

     Явление радиоактивности было открыто в 1896 г. французским физиком Анри Беккерелем. Он обнаружил, что содержащие уран вещества испускают невидимые лучи, вызывающие потемнение фотопластинки и способные проникать через бумагу, дерево и другие плотные среды. Некоторое время спустя знаменитые французские физики Мария Склодовская-Кюри и Пьер Кюри установили, что способностью испускать такие лучи обладают, кроме урана, еще торий и полоний. Немного позднее (1898) ими был открыт радий. Супруги Кюри выделили радий в чистом виде, который представлял собой мягкий серебристо-белый металл, похожий по своим свойствам на барий. Исследования показали, что интенсивность излучения, испускаемого радием, в миллионы раз больше, чем у урана. Беккерель и супруги Кюри показали сильное действие излучения радия на человеческий организм.

     Способность некоторых элементов испускать  открытые Беккерелем лучи супруги Кюри назвали радиоактивностью, а вещества, обладающие этой способностью, — радиоактивными веществами.

     В настоящее время излучения, возникающие  при радиоактивном распаде, называют ионизирующими или ядерными, излучениями. Первое из этих названий связано с одним из главных свойств данных излучений — способностью производить ионизацию в окружающей среде. Однако этой способностью обладают также и рентгеновские лучи и отчасти ультрафиолетовые. Поэтому более точным является название «ядерные излучения».

     В данный момент оно широко используется в науке, технике, медицине, промышленности. Радиоактивные элементы естественного происхождения присутствуют повсюду в окружающей человека среде. В больших объемах образуются искусственные радионуклиды, главным образом в качестве побочного продукта на предприятиях оборонной промышленности и атомной энергетики. Попадая в окружающую среду, они оказывают воздействия на живые организмы, в чем и заключается их опасность. Для правильной оценки этой опасности необходимо четкое представление о масштабах загрязнения окружающей среды, о выгодах, которые приносят производства, основным или побочным продуктом которых являются радионуклиды, и потерях, связанных с отказом от этих производств, о реальных механизмах действия радиации, последствиях и существующих мерах защиты.

     2 Основные термины и понятия радиоактивности

     2.1 Виды радиоактивных  излучений

     Радиоактивное излучение бывает трех типов: альфа-, бета- и гамма-излучение.

     Альфа-частицы: относительно тяжелые, положительно заряженные частицы, представляющие собой ядра гелия. Альфа-излучение отклоняется электрическим и магнитным полями, обладает высокой ионизирующей и малой проникающей способностью (например, поглощается слоем алюминия толщиной примерно 0,05 мм.). Эта поток ядер гелия.

     Бета-частицы - это просто электроны. Бета-излучение отклоняется электрическим и магнитным полями. Его ионизирующая способность значительно меньше (примерно на два порядка), а поглощающая, гораздо больше (поглощается слоем алюминия толщиной примерно 2 мм), чем у альфа-частиц. Это поток электронов или позитронов. Коэффициент поглощения бета-излучения, которое сильно рассеивается в веществе, зависит не только от свойств вещества, но и от размеров и формы тела, на которое падает бета-излучение.

     Гамма-излучение имеет ту же электромагнитную природу, что и видимый свет, однако обладает гораздо большей проникающей способностью. Гамма-излучение не отклоняется электрическим и магнитным полями, обладает относительно слабой ионизирующей способностью и очень большой проникающей способностью (например, проходит через слой свинца толщиной 5 см). При прохождении через кристаллическое вещество наблюдается дифракция гамма-излучения. Гамма-излучение — это коротковолновое электромагнитное излучение с чрезвычайно малой длиной волны — меньше 10^-10 м. Многие радиоактивные процессы сопровождаются излучением гамма-квантов.

     Нейтроны - электрически нейтральные частицы, возникают главным образом непосредственно вблизи работающего атомного реактора, куда доступ, естественно, регламентирован. Рентгеновское излучение подобно гамма-излучению, но имеет меньшую энергию. Кстати, наше Солнце - один из естественных источников рентгеновского излучения, но земная атмосфера обеспечивает от него надежную защиту.

     В начальный период исследования радиоактивного излучения приходилось иметь дело с проникающим рентгеновским излучением, распространяющимся в воздухе. Поэтому в качестве количественной меры излучения многие годы применяли результат измерений ионизации воздуха вблизи рентгеновских трубок и аппаратов. Позднее была установлена экспозиционная доза — количественная характеристика ионизирующею излучения. Единица экспозиционной дозы — рентген (Р), 1Р == 2'109 пар ионов в 1 см3 воздуха при атмосферном давлении. В практической дозиметрии часто применяется мощность экспозиционной дозы, равная экспозиционной дозе в единицу времени.

     Изучение  последствий облучения живого организма  привело к заключению, что радиобиологический 'эффект зависит не только от поглощенной  дозы, т. е. энергии, переданной облученному  веществу, но и от других факторов. При одной и той же поглощенной дозе радиобиологический эффект тем выше, чем мощнее ионизация, создаваемая излучением. Для количественной оценки такого влияния вводится понятие эквивалентной дозы. Единица эквивалентной дозы — зиверт (Зв), названная в честь известного шведского радиобиолога Г.Р, Зиверта. Иногда используется другая единица эквивалентной дозы — бэр (13в =100бэр).

     Заряженные  частицы очень сильно взаимодействуют  с веществом, поэтому, с одной  стороны, даже одна альфа-частица при попадании в живой организм может уничтожить или повредить очень много клеток, но, с другой стороны, по той же причине, достаточной защитой от альфа- и бета-излучения является любой, даже очень тонкий слой твердого или жидкого вещества - например, обычная одежда (если, конечно, источник излучения находится снаружи).

     Следует различать радиоактивность и  радиацию. Источники радиации - радиоактивные вещества или ядерно-технические установки (реакторы, ускорители, рентгеновское оборудование и т.п.) – могут существовать значительное время, а радиация существует лишь до момента своего поглощения в каком-либо веществе.

     2.2 Единицы измерения  радиоактивности

     Мерой радиоактивности служит активность. Измеряется в Беккерелях (Бк), что соответствует 1 распаду в секунду. Содержание активности в веществе часто оценивают на единицу веса вещества (Бк/кг) или объема (Бк/куб.м). Также встречается еще такая единица активности, как Кюри (Ки). Это - огромная величина: 1 Ки = 37000000000 Бк. Активность радиоактивного источника характеризует его мощность. Так, в источнике активностью 1 Кюри происходит 37000000000 распадов в секунду. 
Как было сказано выше, при этих распадах источник испускает ионизирующее излучения. Мерой ионизационного воздействия этого излучения на вещество является экспозиционная доза. Часто измеряется в Рентгенах (Р). Поскольку 1 Рентген - довольно большая величина, на практике удобнее пользоваться миллионной (мкР) или тысячной (мР) долями Рентгена.

     Действие  распространенных бытовых дозиметров основано на измерении ионизации за определенное время, то есть мощности экспозиционной дозы. Единица измерения мощности экспозиционной дозы - микроРентген/час. Мощность дозы, умноженная на время, называется дозой. Мощность дозы и доза соотносятся так же как скорость автомобиля и пройденное этим автомобилем расстояние (путь). Для оценки воздействия на организм человека используются понятия эквивалентная доза и мощность эквивалентной дозы. Измеряются, соответственно, в Зивертах (Зв) и Зивертах/час. В быту можно считать, что 1 Зиверт = 100 Рентген. Необходимо указывать на какой орган, часть или все тело пришлась данная доза. 
 Можно показать, что упомянутый выше точечный источник активностью 1 Кюри (для определенности рассматриваем источник цезий-137) на расстоянии 1 метр от себя создает мощность экспозиционной дозы приблизительно 0,3 Рентгена/час, а на расстоянии 10 метров - приблизительно 0,003 Рентгена/час. Уменьшение мощности дозы с увеличением расстояния от источника происходит всегда и обусловлено законами распространения излучения.

     2.3 Изотопы и период  полураспада

     В таблице Менделеева более 100 химических элементов. Почти каждый из них представлен  смесью стабильных и радиоактивных  атомов, которые называют изотопами данного элемента. Известно около 2000 изотопов, из которых около 300 - стабильные. Например, у первого элемента таблицы Менделеева - водорода - существуют следующие изотопы: 
водород Н-1 (стабильный), дейтерий Н-2 (стабильный), тритий Н-3 (радиоактивный, период полураспада 12 лет). Радиоактивные изотопы обычно называют радионуклидами.                  

     Период  полураспада Т1/2 – время, за которое  исходное число радиоактивных ядер в среднем уменьшается вдвое.