Види іонізуючих елементів і їх властивості

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Реферат на тему:

«Види іонізуючого ЕЛЕМЕНТІВ ТА ЇХ ВЛАСТИВОСТІ»

Іонізуючим випромінюванням називається виділення енергії, що викликає іонізацію середовища (утворення заряджених атомів або молекул - іонів).

Джерелами іонізації є космічні промені, природні матеріали на Землі, що містять радіоактивні речовини; штучні джерела: ядерні реактори, прискорювачі часток, рентгенівські установки, контрольно-вимірювальна техніка (використовує принципи діагностики за рахунок радіаційного розпаду речовин - дефектоскопія металів, геологічна розвідка і т.д .)

век оказался не готовым к решению сырьевых и энергетических проблем планеты. ХХ I століття виявився не готовим до вирішення сировинних і енергетичних проблем планети. Аварія на Чорнобильській АЕС з небувалою гостротою оголила небезпеку, пов'язану з використанням «мирного» атома, із загрозою можливості руйнування ядерних реакторів, ядерної небезпеки при військових конфліктах, викликала необхідність нового мислення. Аварія підтвердила небезпеку загибелі людства від радіації, висловлену вченими Бертрам Расселом і Альбертом Ейнштейном на зорі освоєння атома. Радіофобія в ряді країн, в тому числі, в Україні стала національним лихом. Мирне використання атома накладає величезну відповідальність на державних діячів, вчених, вимагає найвищого дотримання заходів безпеки.

Радіоактивність - це здатність деяких природних елементів (уран, радій, та ін), штучних радіоактивних ізотопів мимовільно розпадатися, випускаючи при цьому невидимі і невідчутне людиною випромінювання. , 235 U , 238 U , 40 K и др.). Такі елементи називаються радіоактивними (234 U, 235 U, 238 U, 40 K та ін.)

Іонізуюче випромінювання буває корпускулярним і електромагнітним (фотоновини). Корпускулярне випромінювання представляє собою потік часток з масою потоку відмінною від нуля (альфа і бета - частинок, протонів, нейтронів і ін.) До електромагнітного випромінювання належать гамма-випромінювання і рентгенівське випромінювання.

За фізичну природу випромінювання це потоки елементарних, швидко рухомих частинок атомних ядер, їх хвильове електромагнітне випромінювання, володіючи великою енергією, іонізує речовина, середовище, в яких поширюються. Іонізація речовини супроводжується розпадом молекул, атомів і появою заражених частинок-іонів, які змінюють фізико-хімічні властивості речовин, а в біологічній тканині порушують процеси життєдіяльності, вражаючи живий організм. На освіту іонів витрачається енергія випромінювання, тому, чим більше утворюється іонів, тим менший шлях у речовині, при інших рівних умовах, пройде випромінювання, до повної втрати енергії.

Тому, чим більше іонізуюча здатність випромінювання (кількість утворюваних іонів по довжині в 1см - питома іонізація), тим менше його проникаюча здатність.

До основних видів (ріс.2.6.1.) Радіоактивних випромінювань відносяться:

альфа (a), бета (b); нейтронні (група корпускулярних випромінювань), рентгенівські і гамма (g) випромінювання.

Альфа - частки (ядра гелію) рухаються зі швидкістю 20 000 км / с, мають величезну іонізаційну здатність і малу проникаючу здатність. Довжина пробігу в повітрі 3-11 см, в рідких і твердих середовищах до 0,099 мм. Одяг людини надійно захищає його від альфа-випромінювання, однак дуже небезпечне потрапляння частинок всередину організму.

Бета-частинки в залежності від енергії випромінювання можуть рухатися зі швидкістю, близькою до швидкості світла (300 000 км / с). Заряд бета-частинок менше, а швидкість більше, ніж у альфа-частинок, тому вони мають меншу іонізуючу, але більшу проникаючу здатність. Довжина пробігу бета-частинок (з високою енергією) в повітрі до 20 м, в воді і живих тканинах - до 3 см, металі - 1 см. Одяг поглинає 50% бета-частинок. Безпосередньо небезпечне потрапляння бета-частинок на шкіру, очі або всередину організму.

Нейтронне випромінювання - це потік нейтронів, що поширюються зі швидкістю 20 000 км / с. Нейтрони, не маючи електричного заряду, легко проникають в живу тканину і захоплюються ядрами атомів, надаючи сильний нищівну силу при випромінюванні. Добрими захисними властивостями володіють легкі водовмісні матеріали: поліетилен, парафін, вода та ін

Гамма-випромінювання - це електромагнітне випромінювання, з довжиною хвилі 10 -8 - 10 -11 см, що випускається ядрами атомів, супроводжується альфа - бета - розпадом. Випромінювання випускається окремими порціями (квантами) і поширюється зі швидкістю світла. Іонізуюча здатність його значно менше, ніж у альфа, бета - частинок, але володіє найбільшою проникаючою здатністю. Проникаюча здатність гамма-випромінювання в повітрі досягає сотні метрів, у воді 23 см, в сталі - 3 см, у бетоні - 10 см, в дереві - 30 см (шар половинного ослаблення). Доброю захистом від гамма-випромінювання є екрани з важких металів (свинець).

Рентгенівське випромінювання - електромагнітне випромінювання, але на відміну від гамма-випромінювань, має внеядерное походження. Радіоактивні речовини розпадаються з певною швидкістю, вимірюваною періодом напіврозпаду, тобто часом, протягом якого розпадається половина всіх атомів. Радіоактивний розпад не може бути зупинено або прискорений яким-небудь чином. Це природна властивість радіоактивних речовин непідвладне людині. Так, наприклад, період напіврозпаду йоду - 131 становить 8.04 діб, а урану-235 -703, 8 млн. років.

Ріс.2.6.1. Основні види радіоактивного випромінювання.

Основними показниками радіоактивних випромінювань, є радіоактивність і експозиційна, поглинута, еквівалентна дози. Сама радіоактивність безпосередньо залежить від виду й енергії випромінювання, фізичних властивостей середовища, що опромінюється та інших факторів. Ступінь іонізації характеризується дозою опромінення: чим вона більша, тим більше іонізація речовини.

Якщо радіоактивні речовини потрапляють в навколишнє середовище, то це середовище характеризується ступенем забруднення (питома щільність) вимірюється кількістю радіоактивних розпадів атомів в одиницю часу на одиницю поверхні, або в одиниці маси або об'єму (Кі / кг, Бк / кг, Ки / л, Бк / л, Кі / км 2, Бк / км 2). Знання основ радіації дозволяє оцінити радіоактивну обстановку у виробництві, у побуті, життя, вжити своєчасних ефективних заходів і забезпечити безпеку життєдіяльності людини.

Для кількісної оцінки іонізуючого дії рентгенівського та гамма-випромінювання в сухому атмосферному повітрі використовується поняття експозиційна доза. Експозиційна доза - відношення повного заряду іонів одного знака до маси повітря в цьому обсязі:

,

– полный заряд ионов одного знака, m – масса воздуха. де Q - повний заряд іонів одного знака, m - маса повітря.

Експозиційна доза характеризує джерело і радіоактивне поле, яке це джерело створює. Людина може увійти в це поле і опромінитися. Одиниці співвідношення традиційних (позасистемних) одиниць з одиницями міжнародною системою (СІ) приведені в таблиці 6.1.

Кулон на кілограм (Кл / кг) - експозиційна доза рентгенівського або гамма-випромінювань, при якій сполучена корпускулярна емісія на 1 кг сухого атмосферного повітря виробляє в повітрі іони, що несуть заряд в 1 Кл електрики кожного знака (основна одиниця експозиційної дози в системі СІ) . До позасистемних одиниць відносяться рентген (Р) і Ампер (А). Рентген (Р) - доза (кількість енергії) гамма випромінювання, при поглинанні якої в 1 см 3 сухого повітря (при t пов .= 0 0 С, Ро = 760 мм.рт.ст.) утворюється 2083 млн пар іонів, кожен з яких має заряд, рівний заряду електрона. 1Р = 2,58 х 10 -4 Кл / кг. Ампер на кілограм (А / кг) - експозиційна доза, при якій за час, що дорівнює одній секунді, сухому атмосферному повітрю передається експозиційна доза в Кл / кг.

Поглинена доза випромінювання Д - це фізична величина рівна відношенню середньої енергії, переданої випромінюванням речовині в деякому замкнутому об'ємі до маси речовини в цьому об'ємі:

, (2.6.1.)

- энергия, m – масса вещества. де E - енергія, m - маса речовини.

Одиницею поглинутої дози є Грей (Гр): 1 Гр = 1Дж/кг.

Дія іонізуючих випромінювань на організм залежить не тільки від поглиненої дози і часу дії, але і від лінійної передачі енергії заряджених частинок у середовищі (від виду випромінювання).

Для врахування впливу різних джерел іонізація на людину введено поняття коефіцієнт якості К.

Коефіцієнт якості (К) - коефіцієнт для обліку біологічної ефективності різних видів іонізуючого випромінювання у визначенні еквівалентної дози (см).

Середні значення коефіцієнта якості К для різних видів випромінювань:

рентгенівське і g-випромінювання 1

електрони й позитрони, b-випромінювання 1

протони з енергією менше 10 МеВ 10

нейтрони з енергією менше 20 КеВ 3

нейтрони з енергією 0,1-10 МеВ 10

a-випромінювання з енергією менше 10 МеВ 20

важкі ядра віддачі 20

Для оцінки радіаційної небезпеки дії випромінювань введено поняття еквівалентна доза опромінення Н, яка визначається як добуток поглиненої дози на середній коефіцієнт якості випромінювання у цій точці тканини.

(2.6.2.)

В якості одиниці вимірювання еквівалентної дози прийнятий Зіверт (Зв): 1 Зв = 1Дж/кг. Зіверт дорівнює еквівалентній дозі випромінювання, при якій поглинена доза дорівнює 1гр і коефіцієнт якості випромінювання дорівнює одиниці. Застосовується також одиниця Бер (біологічний еквівалент рентгена): 1 Бер = 1Р = 0,01 Зв.

Рівень радіації - швидкість накопичення дози, характеризує величину (потужність) дози створюваної в одиницю часу (Р / год; Р / с).

Ефективна доза (Е) - це величина, використовувана як міра ризику виникнення віддалених наслідків опромінення всього тіла людини та окремих його органів з урахуванням різної чутливості.

,т) на соответствующий взвешивающий коэффициент для данного органа или ткани ( W т): Вона дорівнює добутку еквівалентної дози в органі (Н t, т) на відповідний ваговий коефіцієнт для даного органу або тканини (W т):

, (2.6.3.)

де ,т – эквивалентная доза ткани Т за время t , Н t, т - еквівалентна доза тканини Т за час t,

т – взвешивающий коэффициент ткани Т, который принимается для: W т - ваговий коефіцієнт тканини Т, який приймається для:

гонад - 0,20;

червоного кісткового мозку, легенів, шлунка - 0,12;

печінки, грудної та щитовидної залози, сечового міхура - 0,05;

шкіри, клітин і кісткових поверхонь - 0,05;

інших органів і тканин - 0,05

Ефективна доза вимірюється в Зв.

Джерела природного та штучного (антропогенного) РАДІАЦІЇ

Протягом всього свого життя організм людини на Землі піддається впливу радіоактивного випромінювання. Це радіоактивне випромінювання, якому піддається людина, умовно можна розділити на дві великі групи (рис. 2.6.2.):

а) природне випромінювання або випромінювання природного фону;

б) антропогенний випромінювання, тобто радіоактивне випромінювання, пов'язане з життєдіяльністю людства.

Природний фон створюється космічним випромінюванням, випромінюванням природно розподілених радіонуклідів в поверхневих шарах Землі, приземної атмосфері, продуктах харчування, воді та організмі людини. З точки зору впливу на людину, радіоактивне випромінювання можна розділити на дві категорії: зовнішнє і внутрішнє.

Зовнішнє опромінення - опромінення тіла від знаходяться поза його джерел іонізуючого випромінювання. До зовнішніх джерел (рис. 5.2.) Відносяться космічне (галактичне) випромінювання; сонячна радіація, випромінювання порід земної кори і повітря. Організм людини опромінюється також будівельними матеріалами, з яких складені будівлі та споруди.

Внутрішнє опромінення людини, обумовлено речовинами (джерелами іонізуючого випромінювання), які потрапляють всередину організму з повітрям, водою, продуктами харчування. До 1982 року середньорічна доза природного опромінення була рівна 100 мБер / рік (рис. 2.6.2).

У 1982 році Науковим комітетом ООН по дії атомної радіації рекомендована величина середньорічної дози природного опромінення, з урахуванням техногенного посиленого фону, в 200 мБер / рік. Залежно від джерел, величину ефективної граничної середньорічний дози можна розподілити таким чином (рис. 2.6.2).

На частку позаземного (космічного) випромінювання припадає 30 + 1 мБер / рік, на частку земного випромінювання (зовнішнє + внутрішнє) - 154 мБер / рік, а з іншими, неврахованими джерелами до - 173 мБер / рік. Якщо прийняти земне випромінювання за 100% (173 мБер / рік), то частка опромінення в будинку, з урахуванням інгаляції в будинку, склала 71% (123 мБер / рік). Такий великий відсоток опромінення в будинку вказує на те, що матеріали для будівництва будинків і споруд вибиралися неправильно, а вірніше без урахування радіаційного захисту. У приміщенні людина повинна бути захищена від фонового опромінення.

Цей захист оцінюється коефіцієнтом (Кз) захисту (коефіцієнтом ослаблення).

, (2.6.4.)

де Зу - опромінення людини на відкритій місцевості;

Зп - опромінення людини в приміщенні

Наприклад, у сонячний день, на вулиці чоловік за рахунок фонового опромінення отримав 60 мкР / год, а в приміщенні - 30 мкР / год, тоді буде дорівнює: .

У даному випадку приміщення послаблює зовнішнє опромінення в два рази. Однак при сучасному будівництві це положення ніяк не підтверджується, якщо провести оцінку за середньорічним доз опромінення. Виходить, що в приміщенні (рис. 2.6.2.) Опромінення без урахування інгаляції в 4,8, а з урахуванням інгаляції в 8,2 рази більше, ніж на вулиці. Мабуть, такий стан сприяє тому, що природна фонова річна доза опромінення у великих містах у 1,5-2 рази більше, ніж у сільській місцевості.

В результаті антропогенної діяльності людини відбувається радіоактивне забруднення навколишнього середовища. Основними джерелами забруднення є уранова промисловість, ядерні реактори, місця переробки та захоронення радіоактивних відходів, використання радіонуклідів у народному господарстві, ядерні вибухи, роботи з дослідженням і поховання радіоактивних відходів, використання радіонуклідів у народному господарстві, ядерні вибухи, роботи з дослідженням і освоєнням космосу і т.д.

.2. Таблиця 2. Червня .2.

Співвідношення одиниць виміру

Параметри іонізуючого

Позасистемні

Одиниці СІ

Співвідношення

випромінювання

одиниці


позасистемних одиниць з




одиницями СІ

1. Радіоактивність, Кюрі - к-сть

Ки = 3:7 х10 10 р / з

Бк = 1 рас / с

1Кі = 3,7 х10 10 Бк

радіоактивної речовини, в




якому відбувається 37 млрд




розпадів атомів в секунду




2. Доза опромінення -

(Р) рентген

(Кл / кг)

1Р = 2,58 х10 -4 Кл / кг

енергія випромінювання,


Кулон / кг

1Кл/кг = 3876Р

поглинена одиниці об'єму



1Р = 8,8 х10 -3 Дж / ​​кг (повітря)

або маси речовини за все



Дж / кг (біотк.) (Д3 Дж / ​​кг (біотканини) (біотканини)

час впливу випромінювання




а) Експозиційна доза,



1Р = 2,58 х10 -4 Кл / кг

характеризує іонізаційний




Ефект рентгенівського та




гамма-випромінювань у повітрі




б) Поглинена доза

Радий (Дж / кг)

Гр (Грей)

1рад = 1х10 -2 Дж / ​​кг = 0,01 Гр

опромінення - кількість енергії



= 1 Бер = 0,01 3в

різних видів




іонізуючих випромінювань,




поглинене одиницею маси




Даною середовища




в) Еквівалентна доза

Бер

Зв (Зіверт)

= 0,01 Зв 1 Бер = IP = 0,01 Зв

опромінення - враховує, що

(Біологічний



різні види випромінювань

еквівалент



створюють різний

рентгена)



біологічний вражаючий




ефект при одній і тій же




дозі опромінення




3. Рівень радіації -

Р / год


1Р / с = 2,58 х10 -4 А / кг

характеризує величину



1Р / ч = 7,167 x10 -8 А / кг

(Потужність) дози створюваної



1А/кг = 3876 Р / р

в одиницю часу, тобто швидкість




накопичення дози




МЕХАНІЗМ БІОЛОГІЧНОГО ВПЛИВУ ВИПРОМІНЮВАННЯ НА ОРГАНІЗМ ЛЮДИНИ

Біологічний вплив іонізуючого випромінювання проявляється у вигляді первинних фізико-хімічних процесів, що виникають в молекулах живих клітин та прилеглої до них субстрату, і як порушення функцій цілого організму як наслідку первинних процесів.

У результаті опромінення в живій тканині, як і в будь-якому середовищі, поглинається енергія, виникають збудження, іонізація атомів речовини, що опромінюється. Оскільки у людини і ссавців основну частину маси тіла становить вода (75%), первинні процеси багато в чому визначаються поглинанням випромінювання водою клітин, іонізацією молекул води з утворенням високоактивних в хімічному відношенні вільних радикалів типу ОН або Н і наступними ланцюговими каталітичними реакціями (в основному окисленням цими радикалами молекул білка). Це і є непряме (непряме) дія випромінювання через продукти радіолізу води.

Прямий вплив іонізуючого випромінювання може викликати розщеплення молекул білка, розрив найменш міцних зв'язків, відрив радикалів і інші процеси.

Пряма іонізація і безпосередня передача енергії тканинам тіла не пояснюють ушкоджуючої дії випромінювання. Так, при абсолютно смертельній дозі, що дорівнює 6 Гр на все тіло, в 1 см 3 тканини утворюються жовтня 1915 іонів, що становить одну іонізаційну молекулу води з 10 млн. молекул. Надалі під дією первинних процесів в клітинах виникають функціональні зміни, що підкоряються вже біологічним законам життя клітин. Найбільш важливі зміни в клітинах: пошкодження механізму мітозу (розподілу) і хромосомного апарату опроміненої клітини; блокування процесів оновлення і диференціювання клітин; блокування процесів проліферації і подальшої фізіологічної регенерації тканин.

Особливо радіочутливим є клітини постійно оновлюються (дифференцирующихся) тканин і органів (кістковий мозок, статеві залози, селезінка і т.д.) Зміна на клітинному рівні, загибель клітин призводять до порушень функцій окремих органів та міжорганні, взаємопов'язаних процесів в організмі, а це викликає різного роду наслідки для організму або його загибель.

Медична практика показує, що опромінення організму людини в цілому і окремих органів призводить до різного рівня ураження. Тому для забезпечення безпеки людей вводиться поняття критичний орган - частина тіла, тканина, орган, при опроміненні із завданням найбільшої шкоди людині.

, II или III группам: У порядку зменшення радіочутливості органи відносять до I, II та III груп:

– все тело, красный костный мозг, гонады; I - все тіло, червоний кістковий мозок, гонади;

– мышцы, щитовидная железа, жировая ткань, печень, почки, селезенка; II - м'язи, щитовидна залоза, жирова тканина, печінка, нирки, селезінка;

– кожный покров, костная ткань, кисти, предплечья, голени, стопы. III - шкірний покрив, кісткова тканина, кисті, передпліччя, гомілки, стопи.

Усі наслідки, які обумовлюються опроміненням організму, класифікуються за такими групами:

соматичні ефекти - ступінь ураження і тяжкість зростає в міру збільшення дози опромінення;

-Стохастичні ефекти - ефекти ймовірності виникнення пухлин органів, тканин, злоякісних змін кровотворних клітин (поріг по цим ефектам відсутній);

генетичні ефекти - вроджені каліцтва в результаті мутацій і інших порушень, пов'язаних зі спадковістю (порогу опромінення не мають і можливі при дії малих доз).

Для виникнення соматичних ефектів існує дозовий поріг.


Рис. 2.6.2. Радіоактивне забруднення навколишнього середовища

При опроміненні людини незначними дозами радіації змін у здоров'ї не спостерігається. Так на Землі природний радіаційний фон на рівні моря складає 0,5 мГр / рік. На висоті 1 500 м він вже в 2 рази вище, на висоті 6 000 м (політ літака) в 5 разів вище.

При одноразовому опроміненні всього тіла людини можливі такі біологічні порушення залежно від сумарної поглиненої дози випромінювання:

до 0,25 Гр (25 Бер) - видимих ​​порушень немає;

0,25 - 0,50 Гр (25-50 Бер) - можливі зміни в крові;

0,50-1,00 Гр (50-100 Бер)-зміни в крові, порушується нормальний стан, працездатність;

1,00-2,00 Гр (100-200 Бер)-легка форма променевої хвороби, прихований період до 1 місяця, слабкість, головний біль, нудота, відновлення крові через 4 місяці;

2,00-3,00 Гр (200-300 Бер)-середня форма променевої хвороби, через 2-3 години ознаки легкої форми променевої хвороби, розлад шлунка, депресія, порушення сну, підвищення температури, кровотеча з ясен, кольки, крововилив, відновлення через 6 місяців. Можливий смертельний випадок;

3,00-5,00 (300-500 Бер) - важка форма променевої хвороби, через годину неприборкана блювота, всі ознаки променевої хвороби виявляються різко: озноб, відмова від їжі. Смерть протягом місяця становить 50-60% від опромінених.

більше 5,00 Гр (більше 500 Бер) - вкрай важка форма променевої хвороби, через 15 хв. неприборкана блювота з кров'ю, втрата свідомості, пронос, непрохідність кишечника. Смерть настає протягом 10 діб (100% від загального числа постраждалих).

При опроміненні в 100-1 000 разів перевищує смертельну, людина загине під час опромінення: «смерть під променем».

Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Безпека життєдіяльності та охорона праці | Реферат
70.7кб. | скачати


Схожі роботи:
Властивості іонізуючих випромінювань
Види іонізуючих випромінювань
Хіміко-аналітичні властивості іонів s-елементів
Хіміко-аналітичні властивості іонів p-елементів
Хіміко-аналітичні властивості іонів d-елементів
Розвиток періодичного закону Залежність властивості елементів від ядра його атома
Види і властивості інформації 2
Види і властивості інформації
Поняття і властивості інформації її види
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru