Министерство профессионального и высшего образования РФ
ОАТТ
РАДИАЦИЯ
И ЕЕ
ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ЖИВОЙ ОРГАНИЗМ
Реферат выполнил:
студент 15 группы Муратов М.В.
Научный руководитель:
Оренбург
1999
- 2 -
СОДЕРЖАНИЕ:
стр.
1. Введение............................................................................................................................................. 3
2. Единицы измерения......................................................................................................................... 3
3. Строение атома и радиоактивность.............................................................................................. 5
4. Источники внешнего облучения.................................................................................................. 6
5. Воздействие ионизирующего излучения на
биологические объекты.................................................................................................................. 8
6. Радиационные проблемы в Оренбургской области................................................................. 10
7. Список использованной литературы.......................................................................................... 13
.
- 3 -
Введение.
В связи с приближением Третьего тысячелетия, двадцать первого века - века атомной энергетики и новейших технологии, вопросы о воздействий излучения на биологические организмы, а также вопросы защиты от радиации стоит выделить в отдельную группу.
Мы поставили перед собой задачу изучить материалы по воздействию радиации на человека, т.к. в последнее время окружающая среда довольно сильно загрязнена радиоактивными веществами, при этом усиливается радиационный фон, создаваемый Солнцем.
Открытие Анри Беккерелем невидимого излучения, испускаемого ураном и его соединениями, а также классические работы Марии Склодовской-Кюри и Пьера Кюри, установившие природу этих невидимых лучей, положили конец представлению о неделимости атома и явились началом проникновения человека в тайны его строения.
Опыты Резерфорда и его учеников неопровержимо доказали, что атом
имеет сложное строение.
Как действует радиация на человека и окружающую среду? Как он возникает? Это одни из многих сегодняшних проблем, которые приковывают к себе внимание 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, наибольшую дозу человек получает от естественных источников - от применения рентгеновских лучей в медицине, во время полет на самолете, от каменного угля, сжигаемого в бесчисленном количестве различными котельными и т.д.
Радиация существовала на Земле задолго до зарождения жизни. Человек в чрезвычайно малой степени тоже радиоактивен.
Человек подвергается двум видам облучения : внешнему и внутреннему. Дозы облучения сильно различаются и зависят от того, где люди живут.
Единицы измерения.
В качестве единицы гамма-излучения принят рентген (р), т.е. такая
- 4 -
доза излучения, при которой в 1 см 53 0 сухого воздуха при нормальных условиях образуется приблизительно 2 млрд. пар ионов, несущих одну электростатическую единицу заряда каждого знака.
За единицу активности принято одно ядерное превращение в секунду. В целях сокращения обозначения пользуется термин "распад в секунду" (расп./с.). В системе СИ эта единица получила название беккерель (Бк). В практике радиационного контроля широко применялась внесистемная единица - кюри (Ки). Одни кюри - это 3,7 5 . 010 510 0 ядерных превращений в
секунду.
Концентрация радиоактивных веществ обычно характеризуется концентрацией его активности. Она выражается в единицах активности на единицу массы: Ки/т, мКи/кг и т.п. (удельная активность), на единицу объема - Ки/м, мКи/л, Бк/см и т.п. (объемная концентрация) или на единицу площади - Ки/км 52 0, мКи/см 52 0, ПБк/м 52 0 и т.п.
Доза излучения (поглощенная доза) - это энергия радиоактивного излучения, поглощенная единицей массы облучаемого вещества или человеком. С увеличением времени облучения она растет. При одинаковых условиях облучения зависит от состава вещества. Поглощенная доза нарушает физиологически процессы и приводит к лучевой болезни различной степени тяжести. В системе СИ обозначается единицей - грей (Гр). 1 грей - величина, при которой 1 кг облучаемого вещества поглощает энергию в 1 Дж (джоуль), следовательно 1 Гр = 1 Дж/кг.
Поглощенная доза излучения является основной физической величиной, определяющей степень радиационного воздействия. Мощность дозы (мощность поглощенной дозы) - приращение дозы в единицу времени. Она характеризуется скоростью накопления дозы и может увеличиваться или уменьшаться во времени. Ее единица в системе СИ - грей в секунду, за одну секунду в веществе создается доза излучения 1 грей.
На практике для оценки поглощенной дозы излучения до сих пор широко используется внесистемная единица мощности поглощенной дозы - рад в час(рад/ч) или рад в секунду (рад/с).
Эквивалентная доза. Это понятие введено для количественного учета неблагоприятного биологического воздействия различных видов излучения. В системе СИ эквивалентная доза измеряется в зивертах (Зв).
Зиверт равен одному грею, деленному на коэффициент качества. При Q=1 получаем:
- 5 -
1 Гр 1 Дж/кг 100 рад
1 Зв = ---- = ------- = -------- = 100 бэр.
Q Q Q
Бэр (биологический эквивалент рентгена) - это внесистемная единица зквивалентной дозы. Бэр - такая поглощенная доза любого излучения, которая вызывает то же биологический эффект, что и один рентген гамма-излучения. Поскольку коэффициент качества бета- гамма-излучений равен 1, то на местности, загрязненной радиоактивными
веществами при внешнем облучении
1 Зв = 1 Гр; 1 бэр = 1 рад; 1 рад = 1 Р.
Строение атома и радиоактивность.
Как замечено выше атом имеет сложное строение и состоит из положительно заряженного ядра, где сосредоточено 99,95% массы атома, и вращающихся вокруг него электронов.
Дальнейшие исследование показали, что ядро атома также имеет сложное строение и состоит из протонов (ядер водорода) и нейтронов.
Протон обладает единицей положительного заряда, а атомный вес его примерно равен единице. Нейтрон является нейтральной частицей, масса которого примерно равна массе протона.
Массовым числом называется целое число, ближайшее к атомному весу изотопа данного химического элемента. Массовое число равно общему числу частиц (протонов и нейтронов), входящих в состав ядра. Элементы, обладающие одинаковыми химическими свойствами, но разными массовыми числами (или соответственно разными атомными
весами), называются изотопами. Очевидно, что ядра изотопов одного и тоже элемента состоят из одинакового числа протонов и разного числа нейтронов.
Между частицами, входящими в состав ядра, т.е. между протонами и
протонами, нейтронами и нейтронами, протонами и нейтронами действуют ядерные силы притяжения. Особенность этих сил состоит в том, что они чрезвычайно велики на расстояниях порядка размера ядра (10 5-13 0 см) и резко уменьшаются с увеличением расстояния между частицами. Помимо ядерных сил притяжения между одноименно заряженными частицами ядра - протонами действуют кулоновские силы отталкивания. У большинства химических элементов ядерные силы притяжения превосходят кулоновские силы отталкивания, чем и обусловливается устойчивость ядер этих элементов.
- 6 -
Однако у тяжелых элементов, ядра которых состоят из большого числа частиц, ядерные силы притяжения уже не способны скомпенсировать кулоновские силы отталкивания. В этом случае начинаются процессы самопроизвольного перехода ядер из менее устойчивого состояния в более устойчивое. Это явление получило название радиоактивность.
В процессе радиоактивного распада ядра атомов испускают либо альфа-частицу, либо Бетта-частицу, причем, как правило, все ядра данного радиоактивного изотопа испускают частицы одного рода. Альфа-частицы - поток ядер гелия - состоят из двух протонов и
двух нейтронов. Таким образом , альфа-частица обладает двумя единицами положительного заряда, а ее атомный вес равен 4. Все ядра данного радиоактивного изотопа испускают альфа-частицы вполне определенной энергии. Энергия альфа-частицы, испускаемых известными в настоящее время радиоактивными изотопами, лежит примерно в пределах 3-9 Мэв.
Бета-частицы - поток электронов или позитронов. Максимальная энергия бетта-спектра у известных в настоящее время радиоактивных изотопов лежит в пределах от нескольких десятков килоэлектронвольт до 3-3,5 Мэв.
В некоторых случаях дочернее ядро, образующееся в результате радиоактивного распада, может оказаться в возбужденном состоянии. Переход ядра из возбужденного состояния в невозбужденное сопровождается испусканием гамма-излучения. Энергия гамма-квантов, испускаемых в процессе радиоактивного распада, лежит в пределах от нескольких десятков килоэлектронвольт до 3-4 Мэв.
Источники внешнего облучения.
Радиационный фон, создаваемый космическими лучами, дает чуть меньше половины всего внешнего облучения (0,65 мЗв/год), получаемого населением. Земная радиация, дающая ориентировочно 0,35 мЗв/год внешнего облучения, исходит в основном от тех пород, 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.
Внутреннее облучение населения от естественных источников на две
- 7 -
трети происходит от попадания радиоактивных веществ в организм с пищей, водой и воздухом. В среднем человек получает около 180 мЗв/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