МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ УНІВЕРСИТЕТ
Геолого-географічний факультет
Контрольна робота
За курсом «Петрологія»
Природні джерела підвищення радіаційного фону
Виконала студентка
3 курсу ГГФ
Тимофєєва Ю.І.
Томськ 2008
Зміст
Введення
Космічне випромінювання
Космогенние радіонукліди
Зовнішнє опромінення від радіонуклідів земного походження
Внутрішнє опромінення від радіонуклідів земного походження
Список літератури
Введення
Уникнути опромінення іонізуючим випромінюванням неможливо. Життя на Землі виникло і продовжує розвиватися в умовах постійного опромінення. Радіаційний фон Землі складається з трьох компонентів:
1. космічне випромінювання;
2. випромінювання від розсіяних у земній корі, повітрі та інших об'єктах зовнішнього середовища природних радіонуклідів;
3. випромінювання від штучних (техногенних) радіонуклідів.
Опромінення за критерієм місця розташування джерел випромінювання поділяється на зовнішнє і внутрішнє. Зовнішнє опромінення обумовлено джерелами, розташованими поза тілом людини. Джерелами зовнішнього опромінення є космічне випромінювання і наземні джерела. Джерелом внутрішнього опромінення є радіонукліди, які перебували в організмі людини.
Космічне випромінювання
Космічне випромінювання складається з частинок, захоплених магнітним полем Землі, галактичного космічного випромінювання і корпускулярного випромінювання Сонця. У його склад входять в основному електрони, протони і альфа-частинки. Це так зване первинне космічне випромінювання, взаємодіючи з атмосферою Землі, породжує вторинне випромінювання. У результаті на рівні моря випромінювання складається майже повністю з мюонів (переважна частина) і нейтронів.
Поглинена потужність дози космічного випромінювання в повітрі на рівні моря дорівнює 32 нгр / годину і формується в основному мюонами. Для нейтронів на рівні моря потужність поглиненої дози становить 0,8 нгр / годину і потужність еквівалентної дози становить 2,4 нЗв / год. За рахунок космічного випромінювання більшість населення отримує дозу, рівну близько 0,35 мЗв на рік.
Космічному зовнішньому опроміненню піддається вся поверхня Землі. Проте опромінення це нерівномірно. Інтенсивність космічного випромінювання залежить від сонячної активності, географічного положення об'єкта і зростає з висотою над рівнем моря. Найбільш інтенсивно воно на Північному і Південному полюсах, менш інтенсивно в екваторіальних областях. Причина цього - магнітне поле Землі, що відхиляють заряджені частинки космічного випромінювання. Найбільший ефект дії космічного зовнішнього опромінення пов'язаний із залежністю космічного випромінювання від висоти (мал. 1).
Рис. 1. Величина сонячного випромінювання під час максимальної і мінімальної активності сонячного циклу в залежності від висоти місцевості над рівнем моря і географічної широти.
Сонячні спалахи представляють собою радіаційну небезпеку під час космічних польотів. Космічні промені, що йдуть від Сонця, в основному складаються з протонів широкого енергетичного спектру (енергія протонів до 100 мЗв), заряджені частинки Сонця здатні досягати Землі через 15-20 хв після того, як спалах на його поверхні ставати видимою. Тривалість спалаху може досягати декількох годин.
Величина дози радіоактивного опромінення, одержувана людиною, залежить від географічного розташування, способу життя і характеру праці. Наприклад на висоті 8 км потужність ефективної дози становить 2 мrЗв / год, що призводить до додаткового опромінення при авіаперевезеннях.
При трансконтинентальному перельоті на звичайному турбогвинтовому літаку, що летить зі швидкістю нижче швидкості звуку (Т польоту QUOTE
), Індивідуальна доза, отримувана пасажиром (50 мкЗв), на 20% більше, ніж доза, отримана пасажиром надзвукового літака (Т польоту QUOTE 
) (40 мкЗв), хоча останній піддається більш інтенсивному опроміненню через більшої висоти польоту. Колективна ефективна доза від глобальних авіаперевезень досягає 10 4 чол-Зв, що складає на душу населення у світі в середньому близько 1 мкЗв за рік, а в Північній Америці близько 10 мкЗв.
Космогенние радіонукліди
У результаті ядерних реакцій, що йдуть в атмосфері (а частково і в літосфері) під впливом космічних променів, утворюються радіоактивні ядра - космогенние радіонукліди. Наприклад, QUOTE
HC, p.
У створення дози найбільший внесок вносять 3 Н, 7 Ве, 14 С, і 22 Na які надходять разом з їжею в організм людини (табл. 1).
Таблиця 1.
Доросла людина споживає з їжею 95 кг вуглецю на рік при середній активності на одиницю маси вуглецю 230 Бк / кг. Сумарний внесок космогенних радіонуклідів в індивідуальну дозу складає близько 15 мкЗв / год.
Зовнішнє опромінення від радіонуклідів земного походження
В даний час на Землі збереглося 23 довгоживучих радіоактивних елементи з періодами напіврозпаду від 10 7 років і вище. Фізичні характеристики деяких з них представлені в табл. 2.
Таблиця 2.
У трьох радіоактивних сімействах: урану (238 U), торію (232 Th) і актинія (235 Ac) у процесах радіоактивного розпаду постійно утворюється 40 радіоактивних ізотопів. Середня ефективна еквівалентна доза зовнішнього опромінення, яку людина отримує за рік від земних джерел, становить близько 0,35 мЗв, тобто трохи більше середньої індивідуальної дози, обумовленої опроміненням через космічне фону на рівні моря.
Рівень земної радіації неоднаковий у різних районах. У 200 кілометрах на північ від Сан-Пауло (Бразилія) є невелика височина, де рівень радіації в 800 разів перевершує середній і досягає 260 мЗв на рік. На південному заході Індії 70000 чоловік живуть на вузькій прибережній смузі, уздовж якої тягнуться піски, багаті торієм. Ця група осіб одержує в середньому 3,8 мЗв на рік на людину. Як показали дослідження, у Франції, ФРН, Італії, Японії та США близько 95% населення живуть у місцях з дозою опромінення від 0,3 до 0,6 мЗв на рік. Близько 3% одержує в середньому 1 мЗв на рік і близько 1,5% більше 1,4 мЗв на рік.
Якщо людина перебуває в приміщенні, доза зовнішнього опромінення змінюється за рахунок двох протилежно діючих факторів:
1. екранування зовнішнього випромінювання будівлею;
2. опромінення за рахунок природних радіонуклідів, що знаходяться в матеріалах, з якого побудована будівля.
Залежно від концентрації ізотопів 40 К, 226 Ra та 232 Th в різних будівельних матеріалах потужність дози в будинках змінюється від 4 * 10 -8 до 12 * 10 -8 Гр / год У середньому в цегляних, кам'яних і бетонних будинках потужність дози в 2-3 рази вище, ніж у дерев'яних. У табл. 3 наведені дані про фоновому опроміненні в деяких містах.
Таблиця 3.
Внутрішнє опромінення від радіонуклідів земного походження
В організмі людини постійно присутні радіонукліди земного походження, які надходять через органи дихання і травлення. найбільший внесок у формування дози внутрішнього опромінення вносять 40 К, 87 Rb, і нукліди рядів розпаду 238 U і 232 Th (табл. 4).
Середня доза внутрішнього опромінення за рахунок радіонуклідів земного походження становить 1,35 мЗв / рік. Найбільший внесок (близько ѕ річної дози) дають не має смаку і запаху важкий газ радон і продукти його розпаду. Поступивши в організм при вході, він викликає опромінення слизових тканин легень. Радон вивільняється із земної кори повсюдно, але його концентрація в зовнішньому повітрі суттєво відрізняється для різних точок Земної кулі. Однак більшу частину дози опромінення від радону людина одержує, перебуваючи в закритому непровітрюваному приміщенні. У зонах зі сприятливим кліматом концентрації для радону в закритих приміщеннях в середньому приблизно в 8 разів вище, ніж у зовнішньому повітрі. Джерелами радону є також будівельні матеріали. Так, наприклад, великою питомою радіоактивністю володіють граніт і пемза, кальцій-сілікатрій, шлак і ряд інших матеріалів. Радон проникає в приміщення з Землі і через різні тріщини в міжповерхових перекриттях, через вентиляційні канали і т.д. Джерелами надходження радону в житлові приміщення є також природний газ і вода (табл. 5).
Таблиця 4.
Таблиця 5.
Частка будинків, всередині яких концентрація радону і його ядерних продуктів дорівнює від 10 3 до 10 4 Бк / см 3, становить від 0,01 до 0,1% у різних країнах. Це означає, що значна кількість людей піддаються помітного опроміненню з-за високої концентрації радону всередині будинків, де вони живуть.
Як добрив щорічно використовуються кілька десятків млн. тонн фосфатів. Більшість розроблюваних в даний час фосфатних родовищ містять уран, присутній у досить високій концентрації. Вміщені в добривах радіоізотопи проникають із грунту в харчові продукти, призводять до підвищення радіоактивності молока та інших продуктів харчування.
Таким чином, ефективна доза від внутрішнього опромінення за рахунок природних джерел (1,35 мЗв / рік) у середньому приблизно в два рази перевищує дозу зовнішнього опромінення від них (0,65 мЗв / рік). Отже, сумарна доза зовнішнього і внутрішнього опромінення від природних джерел радіації в середньому дорівнює 2 мЗв / рік. Для окремих континентів населення вона може бути вищою. Причому максимальне перевищення над середнім рівнем може досягати одного порядку.
Список літератури
1. Допустимі викиди радіоактивних і шкідливих хімічних речовин в приземний шар атмосфери / Артемова Н.Є., Бондарєв А.А., Карпов В.І., Курдюмов Б.С., Романов Г.Н., Руженцова І.М., Семова Р . В., Теверовскій Є.М., Тернівський І.А.; під заг. ред. Е.Н. Теверовского і І.А. Тернівського. - М.: Атоміздат.1980. 240 с.
2. Дозиметрія і захист від іонізуючих випромінювань / Под ред. Є.Л. Столяровой.-4-е вид., Перераб. І доп.-М.: Вища школа, 1986.-464 с.
3. Дозиметричний і радіометричний контроль при роботі з радіоактивними речовинами та джерелами іонізуючих випромінювань. (Методичний посібник). Т.1. організація і методи контролю. - М.: Атоміздат, 1980, 272 с.
4. В.І. Бойко, Ф.П. Кошелєв. Аргументи і проблеми атомної енергетики. Безпека, економіка і екологія ядерних технологій. Навчальний посібник.-Томськ: Вид-во ТОВ «Компанія Янсон», 2001. - 80 с.
Геолого-географічний факультет
Контрольна робота
За курсом «Петрологія»
Природні джерела підвищення радіаційного фону
Виконала студентка
3 курсу ГГФ
Тимофєєва Ю.І.
Томськ 2008
Зміст
Введення
Космічне випромінювання
Космогенние радіонукліди
Зовнішнє опромінення від радіонуклідів земного походження
Внутрішнє опромінення від радіонуклідів земного походження
Список літератури
Введення
Уникнути опромінення іонізуючим випромінюванням неможливо. Життя на Землі виникло і продовжує розвиватися в умовах постійного опромінення. Радіаційний фон Землі складається з трьох компонентів:
1. космічне випромінювання;
2. випромінювання від розсіяних у земній корі, повітрі та інших об'єктах зовнішнього середовища природних радіонуклідів;
3. випромінювання від штучних (техногенних) радіонуклідів.
Опромінення за критерієм місця розташування джерел випромінювання поділяється на зовнішнє і внутрішнє. Зовнішнє опромінення обумовлено джерелами, розташованими поза тілом людини. Джерелами зовнішнього опромінення є космічне випромінювання і наземні джерела. Джерелом внутрішнього опромінення є радіонукліди, які перебували в організмі людини.
Космічне випромінювання
Космічне випромінювання складається з частинок, захоплених магнітним полем Землі, галактичного космічного випромінювання і корпускулярного випромінювання Сонця. У його склад входять в основному електрони, протони і альфа-частинки. Це так зване первинне космічне випромінювання, взаємодіючи з атмосферою Землі, породжує вторинне випромінювання. У результаті на рівні моря випромінювання складається майже повністю з мюонів (переважна частина) і нейтронів.
Поглинена потужність дози космічного випромінювання в повітрі на рівні моря дорівнює 32 нгр / годину і формується в основному мюонами. Для нейтронів на рівні моря потужність поглиненої дози становить 0,8 нгр / годину і потужність еквівалентної дози становить 2,4 нЗв / год. За рахунок космічного випромінювання більшість населення отримує дозу, рівну близько 0,35 мЗв на рік.
Космічному зовнішньому опроміненню піддається вся поверхня Землі. Проте опромінення це нерівномірно. Інтенсивність космічного випромінювання залежить від сонячної активності, географічного положення об'єкта і зростає з висотою над рівнем моря. Найбільш інтенсивно воно на Північному і Південному полюсах, менш інтенсивно в екваторіальних областях. Причина цього - магнітне поле Землі, що відхиляють заряджені частинки космічного випромінювання. Найбільший ефект дії космічного зовнішнього опромінення пов'язаний із залежністю космічного випромінювання від висоти (мал. 1).
Рис. 1. Величина сонячного випромінювання під час максимальної і мінімальної активності сонячного циклу в залежності від висоти місцевості над рівнем моря і географічної широти.
Сонячні спалахи представляють собою радіаційну небезпеку під час космічних польотів. Космічні промені, що йдуть від Сонця, в основному складаються з протонів широкого енергетичного спектру (енергія протонів до 100 мЗв), заряджені частинки Сонця здатні досягати Землі через 15-20 хв після того, як спалах на його поверхні ставати видимою. Тривалість спалаху може досягати декількох годин.
Величина дози радіоактивного опромінення, одержувана людиною, залежить від географічного розташування, способу життя і характеру праці. Наприклад на висоті
При трансконтинентальному перельоті на звичайному турбогвинтовому літаку, що летить зі швидкістю нижче швидкості звуку (Т польоту QUOTE
Космогенние радіонукліди
У результаті ядерних реакцій, що йдуть в атмосфері (а частково і в літосфері) під впливом космічних променів, утворюються радіоактивні ядра - космогенние радіонукліди. Наприклад, QUOTE
У створення дози найбільший внесок вносять 3 Н, 7 Ве, 14 С, і 22 Na які надходять разом з їжею в організм людини (табл. 1).
Таблиця 1.
| Середнє річне надходження космогенних радіонуклідів в організм людини. | ||
| Радіонуклід | Надходження, Бк / рік | Річна ефективна доза, мкЗв |
| 3 Н | 250 | 0,004 |
| 7 Ве | 50 | 0,002 |
| 14 С | 20000 | 12 |
| 22 Na | 50 | 0,15 |
Зовнішнє опромінення від радіонуклідів земного походження
В даний час на Землі збереглося 23 довгоживучих радіоактивних елементи з періодами напіврозпаду від 10 7 років і вище. Фізичні характеристики деяких з них представлені в табл. 2.
Таблиця 2.
| Радіоактивні ізотопи, спочатку присутні на Землі. | |||
| Радіонуклід. | Вагове вміст в земній корі. | Період напіврозпаду, років: | Тип розпаду: |
| Уран-238 | 3 * 10 -6 | 4,5 * 10 9 | α-розпад |
| Торій-232 | 8 * 10 -6 | 1,4 * 10 10 | α-розпад, γ-розпад |
| Калій-40 | 3 * 10 -16 | 1,3 * 10 9 | β-розпад, γ-розпад |
| Ванадій-50 | 4,5 * 10 -7 | 5 * 10 14 | γраспад |
| Рубідій-87 | 8,4 * 10 -5 | 4,7 * 10 10 | β-розпад |
| Індій-115 | 1 * 10 -7 | 6 * 10 14 | β-розпад |
| Лантан-138 | 1,6 * 10 -8 | 1,1 * 10 11 | β-розпад, γ-розпад |
| Самарій-147 | 1,2 * 10 -6 | 1,2 * 10 11 | α-розпад |
| Лютецій-176 | 3 * 10 -8 | 2,1 * 10 10 | β-розпад, γ-розпад |
Рівень земної радіації неоднаковий у різних районах. У
Якщо людина перебуває в приміщенні, доза зовнішнього опромінення змінюється за рахунок двох протилежно діючих факторів:
1. екранування зовнішнього випромінювання будівлею;
2. опромінення за рахунок природних радіонуклідів, що знаходяться в матеріалах, з якого побудована будівля.
Залежно від концентрації ізотопів 40 К, 226 Ra та 232 Th в різних будівельних матеріалах потужність дози в будинках змінюється від 4 * 10 -8 до 12 * 10 -8 Гр / год У середньому в цегляних, кам'яних і бетонних будинках потужність дози в 2-3 рази вище, ніж у дерев'яних. У табл. 3 наведені дані про фоновому опроміненні в деяких містах.
Таблиця 3.
| Середньорічні дози зовнішнього фонового опромінення в деяких містах. | |
| Місто | Середньорічна доза, мкГр |
| Алма-Ата | 1600 ± 100 |
| Астрахань | 800 ± 60 |
| Вільнюс | 1000 ± 60 |
| Єреван | 750 ± 60 |
| Кишинів | 600 ± 20 |
| Москва | 900 ± 50 |
| Новосибірськ | 800 ± 30 |
| Рига | 1100 ± 110 |
| Санкт-Петербург | 1200 ± 80 |
| Талін | 900 ± 50 |
| Якутськ | 700 ± 60 |
В організмі людини постійно присутні радіонукліди земного походження, які надходять через органи дихання і травлення. найбільший внесок у формування дози внутрішнього опромінення вносять 40 К, 87 Rb, і нукліди рядів розпаду 238 U і 232 Th (табл. 4).
Середня доза внутрішнього опромінення за рахунок радіонуклідів земного походження становить 1,35 мЗв / рік. Найбільший внесок (близько ѕ річної дози) дають не має смаку і запаху важкий газ радон і продукти його розпаду. Поступивши в організм при вході, він викликає опромінення слизових тканин легень. Радон вивільняється із земної кори повсюдно, але його концентрація в зовнішньому повітрі суттєво відрізняється для різних точок Земної кулі. Однак більшу частину дози опромінення від радону людина одержує, перебуваючи в закритому непровітрюваному приміщенні. У зонах зі сприятливим кліматом концентрації для радону в закритих приміщеннях в середньому приблизно в 8 разів вище, ніж у зовнішньому повітрі. Джерелами радону є також будівельні матеріали. Так, наприклад, великою питомою радіоактивністю володіють граніт і пемза, кальцій-сілікатрій, шлак і ряд інших матеріалів. Радон проникає в приміщення з Землі і через різні тріщини в міжповерхових перекриттях, через вентиляційні канали і т.д. Джерелами надходження радону в житлові приміщення є також природний газ і вода (табл. 5).
Таблиця 4.
| Середньорічна ефективна еквівалентна доза внутрішнього опромінення. | ||
| Радіонуклід. | Напіврозпаду. | Середньорічна ефективна еквівалентна доза мкЗв. |
| 40 К | 1.4 * 10 9 років | 180 |
| 87 Rb | 4.8 * 10 10 років | 6 |
| 210 Po | 160 добу | 130 |
| 220 Rn | 54 з | 170-220 |
| 222 Rn | 3,8 добу | 800-1000 |
| 226 Ra | 1600 років | 13 |
| Потужність випромінювання різних джерел радону. | |
| Джерело радону. | Потужність випромінювання кБк / добу. |
| Природний газ | 3 |
| Вода | 4 |
| Зовнішнє повітря | 10 |
| Будматеріали та грунт під будівлею | 60 |
Як добрив щорічно використовуються кілька десятків млн. тонн фосфатів. Більшість розроблюваних в даний час фосфатних родовищ містять уран, присутній у досить високій концентрації. Вміщені в добривах радіоізотопи проникають із грунту в харчові продукти, призводять до підвищення радіоактивності молока та інших продуктів харчування.
Таким чином, ефективна доза від внутрішнього опромінення за рахунок природних джерел (1,35 мЗв / рік) у середньому приблизно в два рази перевищує дозу зовнішнього опромінення від них (0,65 мЗв / рік). Отже, сумарна доза зовнішнього і внутрішнього опромінення від природних джерел радіації в середньому дорівнює 2 мЗв / рік. Для окремих континентів населення вона може бути вищою. Причому максимальне перевищення над середнім рівнем може досягати одного порядку.
Список літератури
1. Допустимі викиди радіоактивних і шкідливих хімічних речовин в приземний шар атмосфери / Артемова Н.Є., Бондарєв А.А., Карпов В.І., Курдюмов Б.С., Романов Г.Н., Руженцова І.М., Семова Р . В., Теверовскій Є.М., Тернівський І.А.; під заг. ред. Е.Н. Теверовского і І.А. Тернівського. - М.: Атоміздат.1980. 240 с.
2. Дозиметрія і захист від іонізуючих випромінювань / Под ред. Є.Л. Столяровой.-4-е вид., Перераб. І доп.-М.: Вища школа, 1986.-464 с.
3. Дозиметричний і радіометричний контроль при роботі з радіоактивними речовинами та джерелами іонізуючих випромінювань. (Методичний посібник). Т.1. організація і методи контролю. - М.: Атоміздат, 1980, 272 с.
4. В.І. Бойко, Ф.П. Кошелєв. Аргументи і проблеми атомної енергетики. Безпека, економіка і екологія ядерних технологій. Навчальний посібник.-Томськ: Вид-во ТОВ «Компанія Янсон», 2001. - 80 с.