1. зміст Вступ
2. 1. Радіоактивний розпад
3. 2. Основні одиниці виміру в радіації
4. 3. Радіаційна обстановка в Донецькій області
5. 4. Природний радіаційний фон області
6. 5. Оцінка радіологічної безпеки в смт. Донське
7. Висновки
8. список джерел

зміст

Вступ

Підвищення рівня радіоактивності навколишнього природного середовища обумовлено, перш за все, розвитком атомної енергетики, активним використанням джерел іонізуючого випромінювання в медицині і промисловості, а також радіоактивних речовин в техніці, наукових і військових дослідженнях. Внаслідок руйнування людиною озонового шару атмосфери також посилюється згубну дію ультрафіолетових променів.

Радіоактивне забруднення навколишнього середовища досягло глобальних катастрофічних масштабів. Воно відбувається в результаті випробувань ядерної зброї, аварій на об'єктах атомної енергетики, під час видобутку і переробки ядерного палива і т.п. Найтяжчими для екосистем світу, а особливо для здоров'я людини стали екологічні наслідки найбільших техногенних катастроф на Чорнобильській атомній електростанції та Фукусімі. Отже, людство вже сьогодні має вчитися запобігати та протидіяти негативному впливу радіації на екосистеми [ 1 ].

1. Радіоактивний розпад

Більшість атомних ядер нестабільно. Рано чи пізно вони мимовільно (або, як кажуть фізики, спонтанно) розпадаються на більш дрібні ядра і елементарні частинки, які прийнято називати продуктами розпаду або дочірніми елементами. Розпадаються частинки прийнято називати вихідними матеріалами або батьками. У всіх нас добре знайомих хімічних речовин (залізо, кисень, кальцій) є хоча б один стабільний ізотоп. Той факт, що ці речовини нам добре відомі, свідчить про їх стабільності - значить, вони живуть досить довго, щоб в значних кількостях накопичуватися в природних умовах, що не розпадаючись на складові. Але у кожного з природних елементів є й нестабільні ізотопи - їх ядра можна отримати в процесі ядерних реакцій, але довго вони не живуть, оскільки швидко розпадаються [ 2 ].

При бета-розпаді (β-) випускаються електрони з енергією в широкому (від нуля до максимуму) діапазоні. Втрачаючи електрон, ядро ​​атома при незмінному масовому числі набуває наступний (більш високий) атомний номер. Багато ізотопи розпадаються з випусканням позитронів (β +) або шляхом захоплення електрона (е). В цьому випадку атомний номер зменшується на одиницю. Енергія позитронів також розподіляється від нуля до максимуму. Іонізуючу дію позитронів мало відрізняється від дії електронів. При зустрічі електрона з позитроном вони анігілюють з випусканням γ- квантів певної енергії.

β- розпад і захоплення електронів звичайно супроводжуються γ- випромінюванням (при захопленні електронів спостерігається характерне рентгенівське випромінювання). α- випромінювання характерне для розпаду найважчих нуклідів, зокрема для природних ізотопів урану. Торію радію і радону і штучно одержуваних плутонію та інших трансуранових ізотопів. При α- розпаді атомний номер зменшується на 2, а масове число - на 4 одиниці. Це випромінювання зазвичай супроводжується випусканням γ- квантів [ 3 ].

α- випромінювання являє собою потік α- частинок, що поширюються з початковою швидкістю близько 20 тис. км / с. Їх іонізуюча здатність величезна, а так як на кожен акт іонізації витрачається певна енергія, то їх проникаюча здатність незначна: довжина пробігу в повітрі становить 3-11 см, а в рідких і твердих середовищах - соті частки міліметра. Лист щільного паперу повністю затримує їх. Надійним захистом від α- частинок є також одяг людини.

Оскільки α- випромінювання має найбільшу іонізуючу, але найменшу проникаючу здатність, зовнішнє опромінення α- частинками практично нешкідливий, але потрапляння їх усередину організму досить небезпечно [ 4 ].

Розподіл ядер, що спостерігається лише у найважчих ізотопів, може бути мимовільним і індукованим. Останнє викликається тепловими або швидкими нейтронами і широко використовується в атомній техніці. Ядра діляться на приблизно рівні частини - осколки, при цьому випускаються γ- кванти і нейтрони. Осколки ядерного ділення розлітаються з великою енергією і в більшості випадків радіоактивні [ 3 ].

Малюнок 1 - Розпад ядра (анімація, тривалість 9 с, число кадрів 11, число повторів 7, розмір 321 × 326)

У таблиці 1.1 наведено класифікацію радіонуклідів за ступенем біологічного впливу [ 5 ].

Таблиця 1.1 - Класифікація радіонуклідів за ступенем біологічного впливу

Група Клас радіонуклідів за ступенем біологічного впливу Радіонукліди А З особливо високою радіотоксичністю 210Pb, 210Po, 226Ra, 232U, 238Pu Б З високою радіотоксичністю 106Ru, 131I, 144Ce, 210Bi, 234Th В Із середньою радіотоксичністю 22Na, 32P, 35S, 137Cs Г З низькою радіотоксичністю 7Be, 14C, 51Cr, 64Cu Д С очено низькою радіотоксичністю Тритій і його з'єднання

2. Основні одиниці виміру в радіації

Основна фізична величина, яка характеризує радіоактивне джерело, це число відбуваються в ньому розпадів в одиницю часу. Така величина була названа активністю. Активність того чи іншого речовини, наприклад, радіоактивного ізотопу, визначається кількістю атомів, що розпадаються в одиницю часу і, отже, число випускаються речовиною радіоактивних частинок прямо пропорційно його активності.

В якості одиниці активності в Міжнародній системі одиниць СІ обраний бекерель (Бк, Bq). Активність в 1 Бк відповідає одному розпаду в секунду. Однак у практичній дозиметрії та радіаційної фізики частіше використовується інша одиниця - кюрі (позначається Кі, Ci). Кюрі в 37 мільярдів разів більше одного Беккереля (1 Ки = 3,7 1010 Бк), тобто відповідає 37 мільярдам радіоактивних розпадів в секунду, що відповідає числу розпадів, що відбуваються в одному грамі радію-226 - історично першого речовини, в якому були вивчені закони радіоактивного розпаду. Оскільки активність одного грама чистого радію близька до 1 Кі, то її часто висловлюють в грамах. У цьому (і тільки в цьому) випадку одиниця маси речовини має одиничною активністю.

Завдяки розпаду кількість радіоактивних атомів у первісній масі речовини зменшується з плином часу. Відповідно знижується, і активність. Це зменшення активності підкоряється експонентному закону:

Ct = C0 exp (- [0,693 / T] t), (2.1)

де Ct - активність речовини з часом t, C0 - активність в початковий момент.

Як видно з формули (2.1), яка описує розпад, величина T служить найважливішою характеристикою радіоактивності - вона показує той час, після закінчення якого активність речовини (або число радіоактивних атомів) зменшується вдвічі. Це час T називається періодом напіврозпаду [ 6 ].

Під дією випромінювань, що випускаються радіоактивними ізотопами, в опромінюється об'єкті накопичуються різні порушення. Прийнято вважати (хоча це сьогодні все частіше піддається сумніву), що зміни, що відбуваються в опромінюється речовині, повністю визначаються поглиненої енергією радіоактивного випромінювання. Це положення, строго кажучи, не доведено, і його можна назвати енергетичним постулатом. У всякому разі, поглинена енергія випромінювання служить найзручнішою фізичною величиною, що характеризує дію радіації на організми.

На VII Міжнародному конгресі радіологів, який відбувся в 1953 році в Копенгагені, енергію будь-якого виду випромінювання, поглинену в одному грамі речовини, було рекомендовано називати поглиненою дозою. В якості одиниці поглиненої дози був обраний rad, за першими літерами англійського словосполучення radiation absorbed dose, - поглинена доза випромінювання). Один радий відповідає такий поглиненої дози, при якій кількість енергії, яка виділяється в одному грамі будь-якої речовини, дорівнює 100 ерг незалежно від виду та енергії іонізуючого випромінювання. Таким чином, для будь-якого матеріалу справедливий вираз:

1 рад = 100 ерг / г = 10-2 Дж / кг = 6,25 • 107 МеВ / г

Поглинена доза, що утворюється в речовині в одиницю часу, називається потужністю поглиненої дози.

Радий, так само як і кюрі (1 Кі = 3,7 гігабеккерелей, ГБК), - це так звані позасистемні одиниці, і з точки зору ортодоксальних прихильників системи СІ на їх використання повинен бути накладена сувора заборона. Однак життєва практика виявилася сильнішою формальних приписів, і незаконна одиниця поглиненої дози - радий - використовується набагато частіше, ніж відповідна одиниця системи СІ - грей.

Варто звернути увагу на ту обставину, що радий (або грей) - одиниця чисто фізичної величини. По суті, це енергетична одиниця, що не враховує ті біологічні ефекти, які виробляє проникаюча радіація при взаємодії з речовиною. Однак те, що дійсно цікавить фахівців з дозиметрії та радіаційної фізики, - це зміни в організмі, що виникають при опроміненні людини. Виявилося, що тяжкість усіляких порушень сильно різниться в залежності від типу випромінювання.

З міркувань простоти і зручності біологічні ефекти, викликані будь-якими іонізуючими агентами, прийнято порівнювати з впливом на живий організм рентгенівського або гамма-випромінювання. Зручність тут полягає в тому, що для рентгенівського випромінювання задані дози і їх потужності порівняно просто виходять (наприклад, за допомогою каліброваних рентгенівських джерел), добре відтворюються і надійно вимірюються. Всі ці процедури стають помітно складніше для інших типів випромінювань. Щоб можна було порівнювати вплив останніх з біологічними ефектами від рентгенівського і гамма-випромінювання, вводиться так звана еквівалентна доза, яка визначається як добуток поглиненої дози на деякий коефіцієнт, що залежить від виду випромінювання.

Цей коефіцієнт, званий фактором якості Q, приблизно дорівнює одиниці для гамма-променів і протонів високої енергії; для теплових нейтронів Q ≈ 3, а для швидких нейтронів значення Q досягає десяти. При опроміненні α- частинками і важкими іонами Q ≈ 20, а це значить, що навіть порівняно малі поглинені дози можуть викликати серйозні біологічні наслідки. Еквівалентна доза вимірюється в берах (бер - біологічний еквівалент рентгена). Іноді вживається також найменування рем (від англійської абревіатури rem - roentgen equivalent for man, еквівалент рентгена для людини). Коефіцієнт якості випромінювання Q встановлюється на основі радіобіологічних експериментів і приводиться в спеціальних таблицях. Для рентгенівського випромінювання (Q = 1) один радий поглиненої дози відповідає одному беру.

В принципі особливої ​​необхідності в спеціальній одиниці еквівалентної дози немає, вона може вимірюватися в тих же одиницях, що і поглинена доза, оскільки коефіцієнт Q - безрозмірний. Проте, з огляду на важливість проблеми біологічної дії іонізуючих випромінювань, в радіаційній фізиці і при розрахунку захисту від ядерних випромінювань стали використовувати одиницю еквівалентної дози. В системі СІ ця одиниця встановлена ​​зовсім недавно і називається зіверт (позначається Зв, Sv). Еквівалентна доза в 4-5 зіверт (приблизно 400-500 бер), отримана за короткий час, викликає важке променеве ураження і може привести до смертельного результату [ 6 ].

Отримана людиною еквівалентна доза є основним Радіобіологічним критерієм небезпеки впливу на нього будь-якого радіаційного випромінювання. Слід враховувати також, що одні частини тіла (органи, тканини) більш чутливі, ніж інші. Тому дози опромінення органів і тканин також слід враховувати з різними коефіцієнтами k. Це так звані тканинні зважені фактори, які можна знайти у відповідних таблицях [ 7 ].

3. Радіаційна обстановка в Донецькій області

На території Донецької області 80 підприємств експлуатують джерела іонізуючого випромінювання. В основному це підприємства вугільної та металургійної промисловості. Підрозділами по радіаційній гігієні санітарно-епідеміологічної служби області проводиться велика робота на підприємствах і в організаціях, які експлуатують джерела іонізуючого випромінювання. В першу чергу вся діяльність з цього питання направлено на зменшення кількості джерел випромінювання, що експлуатуються на підприємстві, створення чіткої системи обліку джерел і служб радіаційного контролю на підприємствах, зниження дозового навантаження на персонал, що працює з джерелами радіації.

У лікувально-профілактичних установах Донецької області експлуатується 723 рентгенівських кабінету, в яких працює тисяча шістьдесят чотири рентгенівських апарату (дані на 2002 рік). З метою зниження дозового навантаження на персонал і пацієнтів все рентгенівські апарати підлягають обов'язковому дозиметричному контролю не рідше 1 разу в 1,5 року, діють системи радіаційної безпеки у всіх кабінетах: модернізуються рентгенівські апарати, контролюється обов'язкове застосування засобів індивідуального захисту. Велика увага приділяється індивідуальному дозиметричному контролю персоналу.

У Донецькій області працює 134 підприємства будіндустрії і 2265 підприємств (на 2006 рік), що використовують промислові відходи, шлами, шлаки і т. Д. Контроль за радіаційною безпекою будматеріалів здійснюється на всіх етапах виробництва. Кінцевим етапом контролю є вимір рівня гамма-фону в побудованих будинках. В області створена і постійно оновлюється комп'ютерна база даних підприємств будіндустрії.

У 11 санітарно-епідеміологіческіч службах області є необхідна апаратура для проведення лабораторного контролю за будматеріалами, харчовими продуктами і об'єктами навколишнього середовища. Все санітарно-епідеміологічні служби забезпечені дозиметричної апаратурою для щоденного вимірювання гамма-фону і експрес контролю радіаційного забруднення. Крім санітарно-епідеміологічних служб в області радіаційний контроль проводить маріупольський радіологічний центр CТАКС і його філії. Дані про проведені дослідження регулярно передаються в відділ радіаційної гігієни обласної санітарно-епідеміологічної служби [ 3 ].

Згідно чинного законодавства всі харчові продукти і сировину, вироблені на території області і завозяться з інших регіонів, підлягають постійному радіаційному контролю. Особлива увага приділяється продуктам харчування, що ввозяться з територій постраждалих після аварії на ЧАЕС.

4. Природний радіаційний фон області

На всій території області проведена радіометричну зйомка по мережі 2 × 2 км і 3 × 3 км у районах промислових вузлів і інша частина території по мережі 4 × 4 км. Проводився відбір проб на гамма-спектро-метричний аналіз. Всього вироблено близько 3 тис. Вимірювань.

Роботи виконувалися з 1989 по 1996 роки включно. Виміри проводилися безпосередньо в полі одночасно з відбором геохімічних проб. Для цих цілей був задіяний пошуковий сцинтиляційний радіометр СРП-68-01, який призначений для вимірювання потоку і потужності експозиційної дози гамма-випромінювання.

Виміри проводилися відповідно до технічним описом та інструкцією по експлуатації радіометра.

Вимірювання проводились з установкою детектора на рівні 0,7 метра від поверхні землі.

На більшій частині території області, за винятком східної, рівні радіації становлять не більше 20 мкР / год, в середньому 13-15 мкР / год, що менше гранично допустимого рівня, встановленого відповідно до Норм радіаційної безпеки України і становить 30 мкР / год. Є ділянки, особливо південніше і на південний схід від міста Волновахи, де рівні радіоактивності перевищують 20 мкР / год, а в окремих точках перевищують більше 28 мкР / год. Це, можливо, пов'язано з виходом на денну поверхню кристалічних порід архею і протерозою з підвищеним природним радіаційним фоном.

Найвищі рівні радіоактивності зафіксовані в східній частині області, в містах Дебальцеве, Єнакієве, Макіївка, Харцизьк, Шахтарськ, Торез, Сніжне, Моспине, Іловайськ, Старобешеве. Виділяється смуга шириною на півдні до 25 км, в центральній - до 50 км, яка в північній частині виходить за межі області. Ця смуга довжиною до 100 км на території області (за межами області невідомо) розташовується в субмеридіальному напрямку з північного сходу на південний захід, перпендикулярно перетинаючи Головну антиклиналь. Рівні радіації тут становлять понад 20 мкР / год, особливо в центральній частині смуги. Рівні радіоактивності тут досягають до 40 мкР / год і більше (50-57 мкР / год). На більшій частині території смуги рівні радіації становлять 25-30 мкР / год. До країв смуги вони поступово знижуються і досягають фонових значень. Необхідно відзначити, що для цих рівнів характерна підвищена концентрація штучних і в меншій мірі природних радіонуклідів. В геологічну будову цієї ділянки беруть участь, в основному, породи середнього і верхнього карбону, що не характеризуються підвищеним радіаційним фоном.

Найнижчі рівні радіації (до 10 мкР / год) зустрічаються в північній частині області, приурочені до піщаних порід річкових терас басейну ріки Сіверський Донець, а також невелику ділянку на північному сході м Красноармійськ.

Низькі рівні радіації періодично зустрічаються по всій території, крім східної частини, де рівні набагато перевищують природний фон [ 3 ].

5. Оцінка радіологічної безпеки в смт. Донське

Вимірювання потужності експозиційної дози, подібні описаним вище, часом не проводяться для невеликих населених пунктів, поблизу яких немає великого підприємства. Подібна ситуація характерна для невеликих селищ Волноваського району, зокрема для смт. Донське.

Основним містоутворюючим об'єктом в смт. Донське є хіміко-металургійна фабрика ВАТ ММК ім. Ілліча.

Малюнок 2 - Донська хіміко-металургійна фабрика.

Дане підприємство відноситься до металургійного комплексу, на території якого є обов'язковим проведення радіологічного контролю. Воно полягає в регулярному вимірі потужності експозиційної дози в строго визначених місцях два рази на місяць. На малюнку 2 представлена ​​динаміка зміни потужності за період з 2007 по 2012 рік.

Малюнок 3 - Динаміка зміни потужності експозиційної дози на Донськой хіміко-металургійної фабриці за 2007-2012 роки

Як випливає з графіка, значення потужності коливається незначно від 13,9 мкР / год в 2008 році до 16,04 мкР / год в 2011 році.

У той же час для повноцінної оцінки радіологічного стану виникає необхідність проведення замірів і на території населеного пункту. Нами проводилися вимірювання потужності експозиційної дози, з використанням дозиметра ДРГ-01Т. Отримані значення потужності експозиційної дози в 15 точках на місцевості були нанесені на карту смт. Донське, яка представлена ​​на малюнку 3.

Малюнок 4 - Карта-схема розподілу потужності експозиційної дози в смт. Донське

Як видно з малюнка, на території населеного пункту потужність експозиційної дози, в середньому, коливається в тих же межах, що і на території хіміко-металургійної фабрики, а саме в межах 13-16 мкР / год. Однак в результаті вимірів були отримані дві точки, в яких значення потужності склало 20 і 36 мкР / год. Останнє значення перевищує допустимий рівень радіаційного фону в 30 мкР / год, що може бути викликано випадковими факторами або специфікою забудови території, що вимагає подальшого проведення досліджень.

Висновки

В цілому в процесі виконання роботи було проведено літературний огляд матеріалів, що стосуються питань радіологічної безпеки та радіологічної екології. Було проаналізовано радіологічна обстановка в Донецькій області, а також були проведені вимірювання потужності експозиційної дози в смт. Донське. Отримані результати показали наявність підвищеного радіаційного фону, що вимагає подальшого дослідження.

При написанні даного реферату магістерська робота не була завершена. Повний текст роботи можна отримати у автора після грудня 2012 року, відправивши запит на адресу: [email protected]

список джерел

1. Радіоекологічні дослідження [Електронний ресурс] - Режим доступу: http: //www.franko.lviv.ua/faculty ... .
2. Радіоактивний розпад. Матеріали науково-популярного проекту Елементи [Електронний ресурс] - Режим доступу: http://elementy.ru/trefil/21197 .
3. Гусєва Л.В. Практичний посібник з радіаційного контрль / Л.В. Гусєва. - Донецьк: Арт-Родник, 2003. - 124 с.
4. Основні властивості, види і джерела радіоактивних випромінювань. Матеріали науково-популярного проекту Елементи [Електронний ресурс] - Режим доступу: http://elementy.ru/trefil/21197
5. Радіоактивні елементи. Матеріали науково виробничого підприємства МР-КВАНТ [Електронний ресурс] - Режим доступу: http://www.mrkvant.com.ua/radiation/4/ .
6. С. Панкратов Одиниці виміру в радіаційній фізиці. Матеріали наукового журналу Наука і життя [Електронний ресурс] - Режим доступу: http://nt.ru/nj/nz/1986/0903.htm .
7. Дерябіна Г.Н. Радіація і людина / Г.Н. Дерябіна - Маріуполь: СТАКС, 2001. - 250 с.