Застосування сучасних досягнень ядерної фізики в тваринництві та ветеринарії

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

скачати

Міністерство сільського господарства Р. Ф.
Уральська Державна сільськогосподарська академія.
Контрольна робота
З дисципліни: Основи ветеринарії.
Виконавець: студентка 3курса
заочного Ф. Т. Ж.
Керівник:
Єкатеринбург 2006

Питання 30. Застосування іонізуючих випромінювань у сільському господарстві, ветеринарії та тваринництві.
Застосування сучасних досягнень ядерної фізики в тваринництві та ветеринарії, а також в інших галузях сільського господарства розвивається в наступних основних напрямках:
1) радіонукліди застосовуються як індикатори (мічені атоми) в дослідницьких роботах в області фізіології і біохімії тварин і рослин, а також у розробці методів діагностики та лікування хворих тварин;
2) радіонукліди і іонізуючі випромінювання використовуються в селекційно-генетичних дослідженнях у галузі рослинництва, тваринництва, мікробіології та вірусології;
3) безпосереднє застосування іонізуючих випромінювань як процесу радіаційно-біологічної технології (РБТ) для: - стерилізації, консервування, збільшення термінів зберігання та знезараження харчових продуктів і фуражу, сировини тваринного походження (вовна, шкіра, хутро і т. д.), біологічних і фармакологічних препаратів (вакцини, сироватки, живильні середовища, вітаміни і т. д.), хірургічного шовного і перев'язувального матеріалів, приладів, пристроїв та інструментарію, які не підлягають температурної та хімічної обробки;
-Стимуляції росту та розвитку тварин і рослин з метою підвищення господарсько корисних якостей;
- Боротьби з шкідливими комахами і оздоровлення навколишнього середовища;
- Стерилізації тваринницьких стоків та ін
Використання іонізуючих випромінювань для діагностики хвороб і лікування тварин.
Радіонукліди та іонізуюче випромінювання для діагностичних і лікувальних цілей успішно і широко застосовуються в медицині. У ветеринарії ці способи поки ще малодоступні для практичного використання, хоча і є ряд розробок, що показують високу їх ефективність і перспективність. Лікувальне застосування радіоізотопів і випромінювань засноване на їх біологічну дію. Оскільки найбільш радіопоражаеми молоді, енергійно розмножуються клітини, то радіотерапія виявилася ефективна при злоякісних новоутвореннях. Як показали дослідження та клінічні спостереження, нейтрони та інші плотноіонізірующіе частки більш ефективні в радіотерапії пухлин, так як вони діють однаково як на гіпоксичні, так і оксигенированной пухлинні клітини. Крім того, при дії нейтронів відсутні відмінності в радіочутливості клітин на різних фазах клітинного циклу, що є перевагою цього виду впливу з точки зору ефективності променевої терапії. Але головною перевагою нейтронів є їх висока біохімічна ефективність по відношенню до гіпоксичних клітин, підвищує надійність променевої терапії внаслідок радикальнішого знищення пухлинних клітин.
Все сказане свідчить про перспективність використання нейтронів поряд з іншими тяжкими зарядженими частинками для лікування пухлин.
Проводяться широкі клінічні дослідження з джерелами нейтронного випромінювання каліфорнію-252, який більш доступний, а головне дешевший для практичного використання в порівнянні з прискорювальну і реакторними установками. При цьому при невеликих розмірах джерела можна отримувати потужність дози нейтронного потоку, відповідну вимогам імплантаційної і аплікаційної терапії.
Перспективний, але поки ще мало розроблений метод лікування пухлин нейтронами (нейтронзахватная терапія), що дозволяє «обстріляти» пухлину зсередини α-частинками. Сутність його полягає у створенні альфа-джерела в товщі самої пухлини. Для цього попередньо в організм вводять тумотропний нейтрон - захоплюючий агент у вигляді стабільного ізотопу бору-10 або літію-6. Потім піддають пухлина багатопільної нейтронного опромінення. Зазначені ізотопи, захопивши нейтрони, набувають радіоактивні властивості, випускають α-частинки. Володіючи великою щільністю іонізації, але коротким пробігом (не більше 15 мкм), α-частинки не вилітають за межі пухлинних клітин, впливають на них, не пошкоджуючи навколишні здорові тканини. Гідність методу полягає ще в тому, що альфа-випромінювання можна дозувати, так як воно припиняється одночасно з припиненням нейтронного опромінення.
Використання іонізуючих випромінювань у сільському господарстві.
Дослідження дії іонізуючої радіації на біологічні об'єкти залежно від дози, потужності опромінення і стану об'єкта, що опромінюється послужили основою розробки і впровадження в сільське господарство радіаційно-біологічної технології. Як джерела випромінювання обрані кобальт-60 і цезій-137. Вони мають тривалий період напіврозпаду; порівняно високу проникаючу здатність гамма-випромінювання, яка не дає наведеної радіоактивності в опромінюваних об'єктах; фізико-механічні властивості, що дозволяють тривало експлуатувати елементи в радіаційно-біологічних установках.
У Росії для потреб сільського господарства та наукових досліджень у галузі радіаційно-біологічної технології створений цілий ряд пересувної стаціонарної техніки. Пересувні гамма-установки типу «Колос», «Стебло», «Стерилізатор» змонтовані на автомашинах або автопричепах. Вони призначені для передпосівного опромінення насіння зернових, зернобобових, технічних та інших культур в умовах колгоспів і радгоспів.
Стаціонарна дослідно-промислова гамма-установка «Стерилізатор» - для стерилізації в промислових масштабах ниток, що використовуються у хірургії (кетгут, шовк, нейлон тощо), перев'язувальних матеріалів та інструментів, виробів з пластмаси (шприци, катетери, системи збору та переливання крові ), лікарських препаратів (вітаміни, антибіотики, сульфаніламіди, вакцини, сироватки і т. д.); гамма-установка типу МРХ - для мікробіологічних та радіаційно-хімічних досліджень.
У Росії отримані господарсько цінні мутанти сої, кукурудзи, люпину, гречки, гороху, квасолі, бавовнику (АН-402 і АН-40), ранньостиглі томати, ранньостиглий і стійкий до фітофтори картопля, морозостійкі мутанти яблуні і вишні і багато інших.
У США впроваджено стійкий до хвороб сорт арахісу, в Японії - скоростиглий сорт сої (Райден) і високоврожайний сорт рису (Рей-Мей), в Аргентині - великоплідний сорт персиків, в Індії та Швеції - сорти пшениці з підвищеним вмістом протеїнів, в Угорщині - скоростиглий мутант рису.
За допомогою радіомутаціі вдалося вивести новий різновид шовковичного шовкопряда з більш високою продукцією шовкового волокна (за рахунок відбору самців).
Опроміненням культур дріжджів виведені їх раси, що виробляють в 2 рази більше ергостерину, ніж вихідні. Таке спадково закріплене зміна обміну речовин має велике значення для вітамінної промисловості.
Комбінованим впливом радіації і хімічних мутагенів виведено багато штамів високоактивних цвілевих грибів-продуцентів пеніциліну, стрептоміцину, ауреоміціна, еритроміцину і альбоміціна, якими тепер має в своєму розпорядженні промисловість. Деякі штами дають вихід стрептоміцину в 20, а пеніциліну в 50 разів більше вихідних рас. Це дозволило організувати промислове виробництво антибіотиків і зробило їх широко доступними препаратами.
Значний інтерес представляють зміни вірулентності мікроорганізмів і їх здатність утворювати токсини під дією іонізуючих випромінювань. Дані зміни можуть бути стійкими, закріпленими спадково. Такі авірулентние мутанти використовуються для розробки вакцин.
У певному діапазоні доз ядерні випромінювання мають стимулюючу дію. Така стимуляція виявляється в усіх біологічних об'єктів, починаючи з одноклітинних і кінчаючи високоорганізованими рослинами і тваринами. Найбільш широко стимулюючий ефект використовується у рослинництві з метою: підвищення вегетації у насіння труднопрорастаемих або із зниженою схожістю; прискорення розвитку рослин і підвищення врожайності сільськогосподарських культур при культивуванні у відкритому і закритому грунтах; поліпшення прівіваемості і подальшого розвитку живців у виноградарстві та плодівництві.
Багаторічні виробничі випробування передпосівного опромінення насіння кукурудзи, картоплі, буряків, зернових та інших культур в різних республіках нашої країни показали можливість підвищення врожаю насіння і зеленої маси на 15-20%. Отже, тільки за рахунок впровадження цього агроприйоми можна отримати в масштабах країни великий економічний ефект без розширення посівних площ.
Стимулююча дія іонізуючого випромінювання використовують при розведенні лікарських рослин для прискорення росту і збільшення виходу лікарсько-цінної речовини (алкалоїдів та ін.)
Радіостімуляцію вивчають у скотарстві, свинарстві, зерноводства та птахівництві. Однак найбільш широкі дослідження були проведені в птахівництві. А. Д. Бєлов, В. В. Пак (1983) встановили стимулюючий ефект радіаційної обробки яєць дозою 5 Р до інкубації і на 10-й день інкубації. Зазначалося скорочення терміну інкубації на добу, збільшувалася виводимість курчат на 7%, прискорювалися постембріональний ріст і розвиток курчат на 9%. Опромінення курчат в одноденному, триденному і дванадцятиденні віці в дозі 20 і 100 Р за допомогою дози 5 Р / хв показало, що через 30 днів після опромінення маса курчат була вищою, ніж у неопромінених, в середньому на 12 і 8% відповідно. Стимулююча дія випромінювання було встановлено і у курей-несучок. Так, після опромінення їх у віці 14 міс. дозою 5 Р яйценосність збільшувалася вже в перший місяць у середньому на 18%. Несучки ж, які добре неслися до опромінення, не змінили яйценосність. Доза 20 Р виявилася менш сприятливою.
Під впливом рентгенових променів у дозі 25 Р. зазначалося стимулюючий вплив не тільки на ріст і розвиток курчат після опромінення їх в першу добу життя, але і на більш раннє їх дозрівання. Курочки дослідної групи починали яйцекладку в середньому на 7 днів раніше птахів контрольної групи; у них була трохи вищою середня маса тіла. А. М. Кузін та ін (1963) при опроміненні яєць в прединкубаціонний період дозою 1,4 Р відзначали збільшення відсотка виведення курчат за рахунок зниження кількості загиблих ембріонів. Ці курчата були більш життєздатні в порівнянні з контрольними. Молодички дослідної групи починали нестися на 10 днів раніше.
Одноразове опромінення дозами 4-200 радий статевонезрілих курей у віці 112 днів призводило до збільшення несучості на 119% в порівнянні з контролем. ) Виявлено, що прединкубаціонное опромінення яєць гамма-променями в дозі 100 ± 15 Р або курчат у день виведення дозою 40 ± 5 Р викликає ряд позитивних змін у загальному стані бройлерів в період їх вирощування - вони більш активно проявляють групові та індивідуальні рефлекси, краще, ніж контрольні, поїдають корм.
Гамма-опромінення добових поросят великої білої породи дозами 10-25 Р викликало у них виражений стимулюючий ефект. У перші 3 міс. життя маса тіла у тварин збільшувалася на 10-15%, до 6-місячного віку маса тіла і середня довжина тулуба перевищували на 6-8% масу контрольних однолітків. Радіостімуляція не чинила негативного впливу на органолептичні та біохімічні показники м'яса. Є дані, що променева дія дозами 10-30 Р підвищує виживаність та інтенсивність росту норок, покращує якість хутра. При цьому зазначено, що у самців ефект виражений сильніше.
Радіаційна (холодна) стерилізація матеріалів та препаратів медичного та ветеринарного призначення, що не витримують термічної або хімічної обробки або втрачають при цьому свої функціональні властивості, має велике значення. Широке використання сульфаніламідів та антибіотиків у медицині та ветеринарії обумовлює особливий інтерес до стерильності цих препаратів і способів стерилізації їх. Сульфаніламіди, володіючи високою радіорезистентність, без особливих труднощів зазнають радіаційної стерилізації. При дозі 2,5 Мрад і вище не виникає жодних змін у цих лікарських речовин; незначні фізико-хімічні зміни були відзначені лише при опроміненні дозою 25 Мрад. Антибіотики, простерилізовані радіаційним способом у сухому вигляді, з терапевтичної ефективності, біологічним і основними фізико-хімічними показниками відповідають вимогам, передбаченим для неопромінених препаратів.
Випробовувалася можливість стерилізації радіаційним способом гормонів, ферментів, вітамінів. Виявилося, що гормони володіють вищою радіорезистентність в порівнянні з вітамінами. Опромінення гормонів (кортизон, преднізолон, прогестерон, АКТГ та ін) в дозах, які значно перевищують стерилізуючі дози (6-8 Мрад), не викликало змін їх хімічних і біологічних властивостей. З ферментів найбільш радіорезистентність були протеолітичні (трипсин, пепсин, інвертаза та ін.) Висока радіочутливість мають вітаміни групи В, особливо якщо їх опромінюють в розчинах. Дози опромінення від 0,5 до 2,5 Мрад змінюють колір препарату і знижують його біологічну активність. Проте опромінення таблеток полівітамінних препаратів, що містять фолієву і нікотинову кислоти, тіамін, рибофлавін, пантотенат кальцію дозами в межах 2 Мрад, не змінювало властивостей препарату та не знижувало його активності протягом 4 років в умовах зберігання при кімнатній температурі.
Вивчається можливість радіаційної стерилізації крові і препаратів, виготовлених з неї. Отримано обнадійливі результати, які дозволяють застосувати іонізуючі випромінювання для стерилізації крові і білкових розчинів.
Незважаючи на відносно високу радіорезистентність мікроорганізмів, виявилося можливим використовувати іонізуючі випромінювання для отримання принципово нових препаратів - радіовакцін і радіоантігенов, а також для променевої стерилізації вже готових вакцин, бактеріальних антигенів і поживних середовищ.
Накопичено великий досвід з інактивації багатьох відомих вірусів і є дані про дози опромінення, що вбивають їх. Встановлено можливість використання радіації для стерилізації вакцин і приготування анатоксинів.
Перспективними виявилися спроби використання живих радіовакцін при гельмінтозах - імунізація телят і ягнят проти нематод шляхом зараження тварин личинками, ослабленими рентгено-або гамма-опроміненням. Проводять роботи по створенню радіовакцін проти протозойних захворювань сільськогосподарських тварин.
Є дані, що вказують на те, що радіаційна стерилізація поживних середовищ не тільки не знижує поживних властивостей, але навіть у тій чи іншій мірі підвищує їх якість для деяких видів мікроорганізмів.
Дослідження останніх років показали економічну доцільність застосування іонізуючих випромінювань для знезараження сировини тваринного походження - вовни, хутрової, шкіряної та іншої сировини, неблагополучного з інфекційних хвороб.
Розроблено режими радіаційного знезараження сировини при сибірці, лістеріозі, трихофітії та мікроспорії, чумі м'ясоїдних, ящура. Визначено параметри гамма-установки для радіаційного знезаражування вовни, шкіряної та пушно-хутряної сировини, волосся, пуху і пера.
Всесвітня організація охорони здоров'я (ВООЗ) і Комісія ООН з питань їжі і сільського господарства схвалили використання іонізуючого випромінювання для обробки харчових продуктів з метою стерилізації і променевого консервування, а також знезараження м'ясних туш при паразитарних ураженнях (трихінельозі та ін.)
Проведені дослідження променевої стерилізації харчових продуктів і з продовження термінів їх зберігання показують, що цей прийом буде застосовуватися, хоча він і супроводжується деякими біохімічними змінами продуктів, частковою втратою вітамінів і змінами органолептичних властивостей. В даний час іонізуючі випромінювання рекомендують застосовувати при зберіганні м'яса, напівфабрикатів і кулінарних виробів з них, риби та інших продуктів моря, харчового картоплі, цибулі та інших коренеплодів у весняно-літні місяці, швидкопсувних ягід і фруктів на терміни їх транспортування від виробника до споживача, концентратів фруктових соків і т.д.
Радіаційна технологія обробки та зберігання продуктів заснована на придушенні микробиальной обсіменіння (радурізація) або радіаційної стерилізації (радаппертізація). Однією зі складних і недостатньо вирішених проблем на тваринницьких комплексах є знезараження гною і гнойових стоків. Проведені дослідження підтвердили перспективність методу знезараження їх за допомогою гамма-випромінювання і прискорених електронів.
Найбільш ефективним і економічно вигідним виявилося комбіноване вплив іонізуючого випромінювання та фізичних (тепло, тиск) або хімічних факторів, тому що при цьому вдається значно знизити знезаражувальних дозу для яєць гельмінтів і мікроорганізмів. Розроблено технологію знезараження гнойових стоків на основі використання іонізуючого випромінювання (гамма-випромінювання або електронів), тиску і температури.
Відомо, що боротьба з шкідниками сільськогосподарських рослин і зібраного врожаю - справа виняткової важливості, оскільки дає можливість зберегти дуже велика кількість продукції (близько 20% валового збору). Для боротьби з комахами-шкідниками запропоновано використовувати іонізуюче випромінювання в трьох основних напрямках:
а) радіаційної статевої стерилізації самців комах, спеціально відловлених або розведених і потім випущених в природні умови, де даний вид комах поширений; стерильні самці злучаються з самками, ті відкладають стерильні (незапліднені) яйця; личинки з таких кладок не виводяться, що призводить до знищення популяції;
б) радіаційної селекції хвороботворних для комах-шкідників мікроорганізмів, грибів та ін; на полях, оброблених такими препаратами, багато комахи-шкідники захворювали і гинули;
в) радіаційної дезінсекції, тобто знищення комах-шкідників сільськогосподарської продукції опроміненням. Для цих цілей створена пересувна гамма-установка «Дезінсектор», а в умовах елеваторів функціонують промислові стаціонарні пристрої.
Питання 11. Джерела радіоактивного забруднення зовнішнього середовища.
Всі живі істоти на землі постійно зазнають впливу іонізуючої радіації шляхом зовнішнього і внутрішнього опромінення за рахунок природних (космічне випромінювання і природні радіоактивні речовини) і штучних (відходи атомної промисловості, радіоактивні ізотопи, що використовуються в біології, медицині та сільському господарстві, та ін) джерел іонізуючих випромінювань.
Природні джерела іонізуючих випромінювань.
Космічне випромінювання - це іонізуюче випромінювання, безперервно падаюче на поверхню землі із світового простору (первинне космічне випромінювання) і що утворюється в земній атмосфері в результаті взаємодії первинного космічного випромінювання з атомами повітря (вторинне космічне випромінювання).
Первинний компонент космічних променів утворюється внаслідок виверження і випаровування матерії з поверхні зірок і туманностей космічного простору. Він складається в основному з ядер легких атомів: водню - протонів (79%), гелію - α-частинок (20%), літію, Беріл, бору, вуглецю, азоту, кисню і інших елементів, більшість з яких мають дуже високу енергію. Такі великі енергії первинні космічні частки набувають за рахунок прискорення їх у змінних електромагнітних полях зірок, багаторазового прискорення в магнітних полях хмар космічного пилу міжзоряного простору і у розширення оболонках нових і наднових зірок. Однак лише деякі частинки досягають поверхні землі, так як вони взаємодіють з атомами повітря, народжуючи потоки частинок вторинного космічного випромінювання. Тому основну масу космічних променів, що досягають поверхні землі, складає вторинне космічне випромінювання.
Вторинне космічне випромінювання дуже складно і складається з усіх відомих у даний час елементарних частинок і випромінювань. Для оцінки біологічної дії (розрахунку дози космічного випромінювання) вторинне космічне випромінювання можна розділити за рівнем енергії та складом на чотири компоненти:
1) м'який, або малопронікающій, компонент об'єднує електрони, позитрони, γ-кванти і частково швидкі протони з енергіями близько 100 МеВ;
2) жорсткий, або сільнопронікающій, - складається в основному з μ ±-мезонів з енергіями близько 600 МеВ, невеликої кількості надшвидких протонів, з енергією понад 400 МеВ, α-частинок і незначної кількості π ±-мезонів;
3) сільноіонізірующій - містить продукти ядерних розщеплень: протони, α-частинки, дейтронів, тритони і важчі осколки ядер з енергією 10-15 МеВ;
4) нейтронний компонент - нейтрони різних енергій.
На рівні моря космічне випромінювання складається в основному, як правило, з м'якого і жорсткого компонентів.
М'який компонент поглинається шарами свинцю товщиною 8-10 см і заліза-15-20 см; жорсткий - проходить через свинець товщиною більше метра, його можна знайти під землею й під водою на глибині декількох кілометрів.
Частинки м'якого і жорсткого компонентів, володіючи великими енергіями в речовині, створюють найменшу щільність іонізації. Тому їх відносна біологічна ефективність (ОБЕ) прирівнюється до 1.
Частинки сільноіонізірующего компонента володіють великою щільністю іонізації. Їх ОБЕ прирівнюють до ОБЕ протонів, нейтронів і а-частинок з енергією 10-15 МеВ, тобто вона дорівнює 10.
На рівні моря сільноіонізірующіе частки становлять 0,5%, а слабоіонізірующіе - 99,5%. Оскільки важко врахувати щільність іонізації осколків ядер з ОБЕ більше 10, то цей показник косми чеського випромінювання вважається приблизно рівним 2.
Проведені виміри показали, що на рівні моря за рахунок космічних променів утворюються 2,74 пари іонів в 1 см 3 повітря за 1 с. Це відповідає потужності дози 1,15 '10 ~ 9 рад / с.
Тканинна доза космічних променів на 11% більше, ніж у повітрі, так як надшвидкі нейтрони, стикаючись з ядрами атомів С, N і О біологічної тканини, викликають їх розщеплення з утворенням швидких нейтронів, які створюють у тканинах додаткову іонізацію.
Виходячи з цього, встановлено, що доза в тканині за добу становить 0,11 мрад, за рік - 40 мрад.
Природні радіоактивні речовини можна розбити на три групи. У першу групу входять II і Тh з продуктами їх розпаду, а також 40 До і 87 Rb. До другої групи відносять малопоширені ізотопи та ізотопи з великим періодом напіврозпаду: 48 Са, 96 Zг, 113 In, 124 Sn, 130 Ті, 138 Lа, 150 Nd, 152 Sm, 176 Lu, 180 W, 187 Rе, 209 Вi До третьої групи належать радіоактивні ізотопи 14С, 3 Н, 7 Ве, 10 Ве, що утворюються безперервно під дією космічного випромінювання.
Найбільш поширеним радіоактивним ізотопом земної кори є 87 Rb, зміст якого значно вище урану, торію і особливо 40 К. Однак радіоактивність До в земній корі перевищує радіоактивність суми всіх інших природних радіоактивних елементів: 87 Rb характеризується м'яким бета-випромінюванням і має великий період напіврозпаду, а розпад 40 К супроводжується відносно жорстким бета - і гамма-випромінюванням. Калій-40 широко розсіяли в грунтах і міцно утримують глинами внаслідок процесів сорбції. Глинисті грунти майже скрізь багатшими радіоактивними елементами, ніж піщані та вапняки.
Радіоактивні важкі елементи (уран, торій, радій) містяться переважно в гірських гранітних породах. У різних районах земної кулі доза гама-випромінювання різних земних порід біля поверхні землі коливається в значних межах -26-1150 мрад / рік. Проте є райони (на приклад, в Бразилії, Індії та ін), де внаслідок виходу на поверхню землі радіоактивних руд і порід, а також значною домішки в грунті урану і радію доза природного фону становить 12 - 70 рад / рік, що в 100 -500 разів вище середньосвітового фону. У мешкають в цих районах тварин (наприклад, самців полівок) виявлені зміни хромосомних аберацій, дегенерація в зародковому епітелії статевих залоз (особливо у молодих особин), загальмований статеве дозрівання і стерильність статевозрілих самців в 58,3% випадків.
Так як земні породи використовують як будівельний матеріал, то від останнього залежить гамма-радіація всередині будівель. Найбільші значення гамма-радіації встановлені в будинках з залізо-л бетону з глиноземом-171 мрад / рік, найменше - у дерев'яних будинках - 50 мрад / рік.
Радіоактивність воді надають в основному уран, торій і радій, що утворюють розчинні, комплексні сполуки, які вимиваються грунтовими водами, а також газоподібні продукти їх радіоактивних перетворень - радону і торону. Концентрація радіоактивних елементів у річках менше, ніж у морях і озерах, а зміст їх в прісноводних джерелах залежить від типу гірських порід, кліматичних факторів, рельєфу місцевості і т. д. Так, наявність радону в водах кислих магматичних порід у кілька разів вище, ніж осадових порід. Концентрація урану в річках, що протікають на півдні, зазвичай вище, ніж у північних річках.
Радіоактивність атмосфери обумовлена ​​наявністю в ній радіоактивних речовин у газоподібному стані (радон, торону, вуглець-14, тритій) або у вигляді аерозолів (калій-40, уран, радій та ін.) Радону і торону надходить із земних порід, а вуглець і тритій утворюються з атомів азоту і водню в результаті впливу на їх ядра нейтронів вторинного космічного випромінювання.
Сумарна радіоактивність атмосферного повітря коливається в широких межах (2-10 ˉ 14 - 4,4 * 10 ˉ 13 Кі / л) і залежить від місця, часу року, погодних умов і від стану магнітного поля Землі.
З природних радіоактивних речовин найбільшу питому активність в рослинах становить 40 К, особливо у бобових рослинах: горосі, бобах, квасолі, сої. Вміст у рослинах урану, радію, торію і вуглецю-14 мізерно мало.
У тварин організмах зазвичай міститься 40 До менше, ніж у рослинах.
Уран, торій і вуглець-14 зустрічаються в біологічних об'єктах в дуже незначних концентраціях у порівнянні з 40 К.
Таким чином, на організм тварин впливають зовнішні джерела природного радіоактивного фону - космічна радіація і випромінювання природних радіонуклідів, розсіяних в грунті, воді, повітрі, будівельних та інших матеріалах, а також джерела природної радіації 40 К, 226 Ка, 14 С, 3 Н , що містяться в самому організмі і надходять у нього в складі їжі, води і повітря.
Ці зовнішні та внутрішні джерела, діючи безперервно, повідомляють організму певну поглинену дозу.
Середньорічна доза для людини становить близько 0,12 радий на гонади і 0,13 радий на Скелет і вважається безпечною.
Штучні джерела іонізуючих випромінювань.
При ядерних вибухах здійснюється реакція поділу ядер важких елементів (235 У, 39 Рі, 233 й, 238 У), що виникає в результаті дії на них нейтронів. У принципі реакція поділу може бути викликана при бомбардуванні важких елементів та іншими елементарними частинками (а, p, d), але найбільший практичний інтерес представляє реакція поділу ядра під дією нейтронів.
Механізм цієї реакції можна схематично представити наступним чином: нейтрон потрапляє в ядро розщеплюється елемента, наприклад, ізотопу 235 U, і призводить до утворення сильно порушеної ядра - 236 U. Нуклони в результаті порушення ядерного зчеплення під дією сил відштовхування розходяться до протилежних полюсів, ядро ​​деформується, приймає видовжену форму. У центральній частині ядра утворюється перетяжка, ядерні сили вже не можуть протистояти дії сил відштовхування між протонами, і ядро ​​розщеплюється на два або три асиметричних ядра - уламки. Весь цей процес відбувається миттєво. Під час кожного акта розподілу звільняється енергія близько 200 МеВ і вилітають 2-3 вільні нейтрони. Якщо нейтрони на своєму шляху зустрінуть інші важкі ядра, здатні до поділу, то виникає ланцюговий процес поділу.
При достатній кількості подільного матеріалу виникає миттєва некерована ланцюгова реакція вибухового характеру.
Процес поділу може бути самопідтримуваним, регульованим, з безперервним виділенням певної кількості енергії. Це здійснено в ядерних реакторах, в яких щільність нейтронного потоку регулюється особливими стрижнями - поглиначами нейтронів.
При ядерних вибухах утворюється близько 250 ізотопів 35 елементів (з них 225 радіоактивних) як безпосередніх осколків поділу ядер важких елементів (235 U, 239 Рu, 233 U, 238 U), так і продуктів їх розпаду. Кількість радіоактивних продуктів розподілу (РПД) зростає відповідно потужності ядерного заряду. Частина утворилися РПД розпадається в найближчі секунди і хвилини після вибуху, інша частина має період напіврозпаду близько декількох годин. Більшість утворюються радіонуклідів є бета - та гама - випромінювачами, інші випускають або тільки β або α-частинки (144 Мс1, 147 5т).
Додатковим джерелом радіоактивного забруднення місцевості в районі вибуху служить наведена радіоактивність, що виникає в результаті дії потоку нейтронів, що утворюються при ланцюговій реакції розподілу урану або плутонію, на ядра атомів різних речовин навколишнього середовища (реакція активації). Захоплення нейтронів ядрами багатьох хімічних елементів приводить до появи радіоізотопів (продуктів активації) в атмосферному повітрі, воді грунті, в матеріалах споруд і т. п. Велика частина їх розпадається з випусканням β-частинок і гамма-випромінювання з порівняно малим періодом напіврозпаду (за винятком 14 С).
Сумарна активність залишків ядерного заряду і радіонуклідів, що утворилися в результаті реакції активації, набагато менше загальної активності радіоактивних продуктів поділу. Останні є основним джерелом радіоактивного забруднення зовнішнього середовища.
При термоядерних вибухах в момент реакції синтезу (злиття ядер легких елементів - дейтерію і тритію і освіта вища важкого ядра - гелію, що відбувається при десятках мільйонів градусів) виникає інтенсивний потік нейтронів, що викликає утворення значної кількості продуктів активації (наведеної радіоактивності), зокрема тритію, Беріл, вуглецю-14.
Ядерні пристрої, засновані на принципі розподіл - синтез - поділ, забруднюють навколишнє середовище радіоактивними осколками розподілу 238 U і 239 РW, а також тритієм і радиоуглероду. На 1 мегатонну ядерного вибуху утворюється 7,4 кг радиоуглероду -14, що кількісно в середньому дорівнює утворенню цього ізотопу в атмосфері під дією космічних променів протягом року.
Забруднення місцевості залежить від характеру ядерного вибуху (наземний, повітряний і т.д.), калібру ядерного пристрою, атмосферних умов (швидкість вітру, вологість, випадання опадів, розподіл температури по висоті, яке впливає на переміщення мас повітря), географічних зон і широт та ін
Наземні вибухи створюють сильне забруднення РПД безпосередньо в районі вибуху, а також на прилеглій території, над якою проходило радіоактивна хмара.
При повітряному вибуху не відбувається значного локального забруднення місцевості РПД, так як вони розпорошуються на дуже великій площі.
Однак під впливом атмосферних опадів, що випали в момент проходження радіоактивної хмари, може підвищитися забруднення у тому чи іншому районі.
Середні і малі вибухи до декількох кілотонн тротилового еквівалента забруднюють в основному тропосферу (до висоти 18 км ). Великі вибухи кілька мегатонн забруднюють головним чином стратосферу (до висоти 80 км ). Завдяки наявності повітряних течій частки РПД здатні здійснювати дуже великий шлях, аж до декількох обертів навколо земної кулі, тому радіоактивне забруднення може виникнути в будь-якій точці земної кулі, тобто настає глобальне забруднення.
За даними американських авторів В. Ленгхем та Є. Андерсена (1959), при вибухах зарядів великої потужності (декілька мегатонн) продукти вибухів розподіляються наступним чином: під час вибуху на великій висоті 99% їх затримується в стратосфері, локальних забруднень немає; при наземному вибуху 20 % з них потрапляє в стратосферу, а 80% випадає в районі вибуху; при вибухах у поверхні моря 30% залишається в стратосфері, а 70% випадає локально.
Швидкість випадання радіоактивних опадів залежить від пори року і від широти місцевості: вона більше в північній півкулі, ніж у південній. У межах невеликих районів швидкість випадання може коливатися також залежно від випадання дощу або снігу протягом року.
РПД можуть перебувати в тропосфері близько 2-3 міс., В стратосфері - 3-9 років. Внаслідок цього при повітряних вибухах на землю в основному випадають тільки довгоживучі радіоактивні продукти, так як короткоживучі ізотопи розпадаються, перебуваючи в стратосфері.
За даними деяких дослідників, щорічно з наявних у стратосфері РПД осідають 10% 90 Sr та 137 Сs.
У зв'язку з широким використанням атомної енергії в мирних цілях все більшого значення набувають радіоактивні відходи промислових підприємств і установок (атомних електростанцій, підприємств з переробки ядерного матеріалу, реакторів), лабораторій та науково-дослідних інститутів, які працюють з РР високої активності, як потенційний, а в окремих випадках і як реальний фактор локального (на обмеженій території) забруднення зовнішнього середовища.
В даний час людина стикається також зі штучними джерелами радіації, не пов'язаними з забрудненням довкілля. До них відносяться рентгенівські установки, прискорювачі елементарних частинок, закриті джерела радіоактивних ізотопів, які використовуються в медицині, промисловості та науково-дослідній роботі.
Питання 10. Методи радіометрії препаратів.
Основні методи вимірювання радіоактивності. Радіоактивність препаратів можна визначити абсолютним, розрахунковим і відносним (порівняльним) методами. Найбільш широке практичне застосування має останній.
Абсолютний метод заснований на застосуванні прямого рахунку повного числа частинок розпадаються ядер в умовах 4π-геометрії (четирехпійной). У цьому випадку активність препаратів виражається не в імпульсах за хвилину, а в одиницях радіоактивності - Кі, мки, мкКі. Для цих цілей використовують 4π-лічильники, конструкція яких дозволяє помістити вимірюваний зразок всередину лічильника (газопроточний лічильник типу СА-4БФЛ, сцинтиляційний лічильник з розчиненням проби в рідкому сцинтилятор або приміщенням проби всередину його та ін.)
Розрахунковий метод визначення абсолютної активності альфа - і бета - випромінюючих ізотопів полягає в тому, що вимірювання здійснюється за допомогою звичайних газорозрядних або сцинтиляційних лічильників.
Щоб зіставити швидкість рахунку, виражену в імпульсах за хвилину, з активністю в одиницях кюрі вводять в результати вимірювання ряд поправочних коефіцієнтів, що враховують втрати випромінювання при радіометрії.

Загальна формула для визначення абсолютної активності (А) розрахунковим методом має наступний вигляд:
де N - швидкість рахунку в імп / хв за вирахуванням фону; ώ - поправка на геометричні умови вимірювання (тілесний кут); ε - поправка на дозволяюче час лічильної установки; - поправка на поглинання випромінювання в шарі повітря і вікні (стінці) лічильника; ρ - поправка на самопоглощеніе в товщі препарату; q-поправка на зворотне розсіювання від підкладки; r - Поправка на схему розпаду; γ - поправка на гамма-випромінювання при змішаному бета -, гамма-випромінюванні; т - навішування вимірюваного препарату в мг, 2,22 * 10 12 - перевідний коефіцієнт від числа розпадів за хвилину до кюрі (1 Кі = 2,22 * 12 жовтня роз / хв).

Для визначення питомої активності зазначена формула приймає такий вираз:
де 1 * 10 6 - перекладної коефіцієнт на 1 кг при вимірюванні m в мг.
Відносний (порівняльний) метод визначення радіоактивності заснований на порівнянні активності досліджуваного препарату з активністю стандартного препарату (еталона), що містить певну кількість ізотопу. Гідність відносних вимірювань в їх простоті, оперативності і задовільною достовірності.
Завдяки цьому відносний метод знайшов широке застосування у практичній радіометрії і в наукових дослідженнях з використанням радіоактивних ізотопів.
Для правильного проведення вимірювань відносної активності досліджуваних препаратів необхідно, щоб схема розпаду, вид і енергія випромінювання еталона істотно не відрізнялися від досліджуваного радіонукліда. Ідеальним еталоном був би радіоізотопи, однойменний з ізотопом, що містяться у вимірюваному препараті.
Бажано мати для еталона довгоживучий радіоактивний ізотоп, так як його можна використовувати тривалий час без внесення поправок на розпад. При визначенні сумарної бета - активності в об'єктах ветнагляду як еталон застосовують 40 К, 90 Sr, 90 Y, 23 Th та ін
Еталон і досліджувані препарати повинні мати однакову форму, площу та товщину активного шару, їх однаково мають у своєму розпорядженні щодо лічильника. Підкладки, на які нанесені вимірювані препарати і еталон, повинні бути виконані з однакового матеріалу і мати, однакову товщину. Всі вимірювання треба проводити на одній установці з одним і тим же лічильником. Слід прагнути до того, щоб вимірювання всіх препаратів були виконані з однаковою статистичної точністю.
Вимірявши, швидкість рахунку N е. від еталона та препарату Nпр, розраховують активність препарату А пр в розпадах за хвилину за формулою:


Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Медицина | Контрольна робота
76.2кб. | скачати


Схожі роботи:
Елементи ядерної фізики
Система моніторингових досліджень навчальних досягнень учнів на уроках фізики
ДНК-діагностика та її застосування у ветеринарії
Бойове застосування ядерної зброї
Застосування світловода на уроках фізики
Безпечне застосування в тваринництві мінеральних солей преміксів і білково-вітамінно-мінеральних
Похідна та її застосування в алгебрі геометрії фізики
Характер ядерної зброї Ядерна ніч і ядерна зима як наслідки ядерної війни
Застосування комп`ютерних технологій при навчанні учнів фізики
© Усі права захищені
написати до нас