Capitolul 12 accident de eliberare a substanțelor radioactive

12.1. Descoperirea radioactivității

La sfârșitul anului 1895 lumea științifică întregul a fost incantat publicat rapoarte cu privire la deschiderea de raze profesorul Vilgelmom Konradom Roentgen au proprietăți neobișnuite. Aceste raze sunt numite Roentgen razele X trec liber prin lemn, carton

și alte elemente care nu sunt transparente la lumina vizibilă. Mai târziu, au fost numite raze X - în onoarea de om de știință lor descoperitor. Aceasta descoperire a provocat o mare senzație în lumea științifică. Poate că pentru acest motiv, mulți oameni de știință nu au fost imecheno alte mari capăt deschis al secolului al XIX-lea - deschiderea savantul francez Anri Bekkerelem în 1896, fenomenul de radioactivitate. Becquerel în curând, la o reuniune a Academiei de Științe a raportat că au observat razele penetrate cum ar fi raze X prin opace la elementele de lumină și cauzele care înnegrire a plăcilor fotografice, în mod spontan, fără nici un amestec din afară, emise de anumite substanțe. Deoarece sa stabilit că noile razele sunt substanțe, care includ uraniu emise. Redeschis Becquerel raze numit uraniu. Istoria ulterioară a razelor nou descoperite este strâns legată de numele fizicianului polonez Marie Sklodowska și soțul ei - francezul Pierre Curie. Curies știință datorează un studiu aprofundat și cuprinzător al fenomenului nou descoperite, care, la propunerea Mariei KyuriSklodovskoy a fost numit radioactivitate.

Radioactivitatea - capacitatea unor elemente chimice de a se dezintegra în mod spontan și emit radiații invizibile.

Un studiu aprofundat al proprietăților elementelor radioactive a condus la crearea așa-numitul model planetar al atomului (englez fizicianul Ernest Rutherford, 1911), apoi a fost îmbunătățită de savantul danez Niels Bohr. Acest model folosim în ziua de azi.

Atom ca un sistem solar în miniatură în jurul unui nucleu minuscul (dimensiuni atom sunt foarte mici - diametrul unui atom este de aproximativ 10 -8 cm, deci 1 cm pot fi plasate la 100 de milioane de atomi.) Deplasarea în orbite mici „Planet“ - electroni. Dimensiunile 100 de mii de nucleu. Ori mai mici decât dimensiunile atomului, dar densitatea sa este foarte mare, deoarece masa de bază este aproape egală cu raportul dintre greutatea atomică. Miezul este, de obicei, din mai multe particule mici care aderă strâns unele cu altele. Unele dintre aceste particule au o sarcină pozitivă sunt numite protoni. Numărul de protoni din nucleu determină la care elementul chimic activ se referă atom: un nucleu atom de hidrogen conține numai un proton, un atom de oxigen - 8, atom de uraniu - 92. Fiecare număr de atomi de electroni este exact egal cu numărul de protoni din nucleu; fiecare electron poartă o sarcină negativă egală ca mărime cu sarcina unui proton, astfel încât un atom neutru de ansamblu.

In nucleu, de obicei, sunt prezente și particulele de alt tip - neutroni. deoarece acestea sunt neutre electric. Nucleele atomilor de același element conțin întotdeauna același număr de protoni, numărul de neutroni, dar ele pot fi diferite. Atomii au nuclee cu același număr de protoni, dar care diferă prin numărul de neutroni sunt diferite soiuri de același element chimic, numit izotopi ai acestui element. Pentru a le deosebi unul de altul, simbolul elementului adăugat la numărul egal cu suma tuturor particulelor din nucleul izotopului. Astfel, uraniul-238 conține 92 protoni și neutroni 146; noroc în non-235 este, de asemenea, 92 de protoni, dar 143 neutroni. Nucleele tuturor izotopii elementelor chimice formează un grup

Unele nuclizi sunt stabile, adică, în absența unor influențe externe nu va suferi nici o transformare. Cele mai multe nuclizi sunt instabile, se transforma mereu în alte nuclide. Fiecare energie eveniment de degradare este eliberată, care este transmis sub formă de radiații.

Imediat după descoperirea de radioactivitate a științei a primit o serie de noi întrebări: Care sunt grinzile deschise, precum și natura și proprietățile lor, precum și substanțe radioactive găsite în natură, ce efect au asupra mediului uman și natural. A fost nevoie, cu toate acestea, câteva zeci de ani pentru a obține un răspuns la aceste întrebări.

În primul rând, în măsură să rezolve problema de natura razelor emise de atomi radioactivi. S-a descoperit că radiația - radiații este un complex, care este compus din trei tipuri de raze, diferite una de cealaltă putere de penetrare. mai rău

toate razele penetrante sunt numite alfa raze care patrund mai bine - beta raze, și în cele din urmă, razele având puterea cea mai mare de penetrare, - raze y.

Razele alfa au apărut flux de particule cu o masă egală cu patru, și o sarcină pozitivă dublă, adică nuclee de curgere ale atomilor de heliu. Aceste particule sunt emise din miez la o rată de 15 000-20 000 de km / s, un particule au o capacitate de penetrare foarte scăzută. În funcție de energia particulelor din aer poate trece calea cm 2-9, in tesutul biologic - .02-.06 mm; acestea sunt complet absorbite de o foaie de hârtie curată.

Beta-raze - un flux de beta-particule (electroni) emise de nuclee de viteza luminii. Numărul maxim de p-particule de energie ale izotopului radioactiv poate varia în limite largi

- de la câteva mii la câteva milioane de electroni - volți. Penetrarea acestor particule este semnificativ mai mare decât cea a alfa-particule. particule beta din aer pot trece până la 15 m, în apă și în țesutul biologic - până la 12 mm, și aluminiu până la 5 mm.

y raze sunt radiație electromagnetică cu o lungime de undă de 10 -10 -11 -8 cm Penetrare y raze este foarte mare. - considerabil mai mare decât cea a a- și p particule. Pentru a slăbi y radiația de cobalt radioactiv în jumătate, să fie protejate de stratul de plumb de grosime 1,6 cm sau un strat de grosime de beton de 10 cm. Lungime de undă este mai scurtă, cu atât mai mare putere de penetrare sunt raze gamma.

Astfel, sub radiația penetrantă să înțeleagă fluxul de raze gamma și neutroni. Coeficienții semiatenuare sunt prezentate în tabelul. 12.1.

Tabelul 12.1. Coeficienții de semiatenuare a materialelor, a se vedea

Acum, fiecare elev știe că radiația penetrantă distruge corpul uman, poate provoca boli de iradiere au grade diferite. Deteriorările cauzate de radiații în organism viu, va fi mai mare, cu atât mai mult energia pe care o va transmite țesuturi; cantitatea de energie transmisă organismului este numit doza. Per doză de raze X unitate primit (P) (1 R - este doza de y-radiație la care este format dintr-un 1 cm3 de aer uscat la o temperatură de 0 ° C și o presiune de 760 mm Hg perechi de ioni miliarde 2,08 (2,08 .. • 10 9).

Efecte asupra organismului nu sunt toate de energia radiației, dar numai energia absorbită. Doza absorbită descrie mai precis efectele razelor asupra țesuturilor biologice ionizată și se măsoară în unități non-SI, numit rad. Avantajele pe plac ca unitate dozimetric este că acesta poate fi utilizat pentru orice tip de radiație în orice mediu. Glad - este o astfel de doză când energia absorbită de 1 kg de substanță este egal cu 0,01 J sau 105 erg. echivalent biologic este real mulțumit.

Este necesar să se ia în considerare faptul că, la aceeași doză absorbită de alfa-radiatii este mult mai periculos decât β- și radiații gamma. Dacă luăm în considerare acest fapt, doza ar trebui să fie înmulțită cu un factor care reflectă capacitatea acestui tip de radiații distruge țesuturile organismului; radiații α- este luată în considerare în acest caz este de 20 de ori mai periculos decât alte tipuri de radiații. Recalculată așa numita doză doză echivalentă; se măsoară în unități SI numite sievert (Sv).

Acesta ar trebui, de asemenea, să ia în considerare faptul că anumite părți ale corpului (organe, țesut) este mai sensibilă decât altele: de exemplu, la aceeași doză de iradiere de echivalență puroi de apariție a cancerului in plamani sunt mult mai probabil decat in tiroida, iar gonadele de iradiere deosebit de periculos din cauza riscului genetic daune. Prin urmare, ar trebui luată în considerare doza de iradiere de organe și țesuturi, cu coeficienți diferiți.

Inmultind doza echivalentă cu coeficienții corespunzători și însumarea asupra tuturor organelor și țesuturilor obține un echivalent doză eficientă, reflectând efectul cumulativ al radiațiilor la corp - este măsurată în sievert.

Cantitățile și unitățile folosite în dozimetria radiațiilor ionizante sunt date în tabelul. 12.2.

Tabelul 12.2. Mărimi și unități folosite în dozimetria ionizantă

cantități fizice în SI

Off-sistem Raportul dintre ele

1NT = 1rasp / s = 2,7 * 10 -11 Cheie

Doza absorbită (D)

= 1rad 10 -2 Gy = 100erg / g

1ber = Sv = 10 -2 -2 10 Gy * Q * Q = 1rad

Activitatea unui radionuclid înseamnă numărul de dezintegrări pe secundă. Un becquerel este egal cu o dezintegrare pe secundă.

12.2. Sursele naturale de radioactivitate de pe Pământ

Toate speciile de floră și faună ale Pământului, inclusiv mamiferele au apărut și Evo-evolutiva a evoluat de peste sute de milioane de ani, cu expunere continuă la radiații de fond naturale.

Radiation - flux corpuscular (α-, β-, y raze, neutroni de flux) și / sau energie electromagnetică.

Radioactivitatea este necesară pentru existența vieții pe planeta noastră. Un studiu detaliat al efectului radiațiilor de fond la o doză de 1-10mZvvgod sau 100-1000 millirem un an, nu au evidențiat modificări ale stării de sănătate, boală și reducerea speranței de viață. Cu toate acestea, nivelurile ridicate de radioactivitate asociată cu riscul pentru sănătatea umană. Sursele naturale de radiații pot fi împărțite în spațiu și Pământ.

radiația cosmică este format din galactică și solară, din care oscilațiile sunt conectate la exploziile solare. radiația cosmică ajunge pe pământ în formă de particule nucleare, având o mare energie, din care o parte este cheltuită pe coliziune cu atmosfera nuclei de azot, oxigen, argon, rezultând o altitudine de 20 km apare radiația de înaltă energie secundară constând din mesonii, neutroni, protoni, electroni. polii nord și sud primesc radiatii mai mult decât regiunea ecuatorială, datorită prezenței câmpului magnetic la suprafață, deflecție particula încărcată (din care constau în principal și razele cosmice).

Compoziția surselor de radiații terestre 32 includ o radiu radionuclid, uraniu și toriu mii de familii, precum și 40 K, 87 Ru, și multe alte perioadă de înjumătățire îndelungată. nivelurile de radiație ale Pământului sunt diferite pentru diferite părți ale globului, în funcție de concentrația de radionuclizi într-o anumită zonă din scoarța terestră. Astfel, 95% din populația din Franța, Germania, Italia, Japonia, Statele Unite ale Americii trăiește în zonele în care rata de doză este, în medie, de la 0,3 la 0,6 mSv pe an. locuri cunoscute în cazul în care nivelurile de radiații ale pământului sunt mult mai mari.

O persoană este expusă la radiații în două moduri. Substanțele radioactive pot fi în afara corpului și se iradiază o afară. În acest caz, vorbim despre iradiere externă. Este conectat nuclides radiații sous conținute în lochvy stratul superior, în apă, în atmosfera inferioară. Expunerea internă este cauzată de radionuclizi Ingestie cu aer, apă, alimente. In zonele cu doza internă normală de radiație de fond aproape de două ori mai mari decât doza de radiații externe și sunt, respectiv, 1,35 mSv (135 mrem) și 0,65 mSv (65 mrem) din care 0,3 mSv (30 mrem) cade radiații cosmice.

Cea mai mare parte a elementelor radioactive ale Pământului conținut în roci care alcătuiesc scoarța terestră. Prin urmare, elementele radioactive merge în sol, apoi plantele și în cele din urmă, împreună cu plantele intra în corpul animalelor și oamenilor. Un rol major în acest ciclu aparține apelor subterane. Ei spele elemente radioactive de roca, le transporta de la un loc la altul - deci sunt schimbate între viață și natura neînsuflețită.

Un alt proces care conduce la răspândirea substanțelor radioactive din biosferă - dezagregare a rocilor. Cele mai mici particule formate prin distrugerea rocii sub acțiunea apei, gheața, variațiile de temperatură continuă și alți factori sunt transportate pe distanțe lungi de vânt.

seria formată produsele radioactive dezintegrare de uraniu-238 și toriu-232 (respectiv, radon-222 și-radon 220). Radon este eliberat din scoarța terestră peste tot.

Radon împreună cu produsele sale fiice dezintegrarii radioactive este responsabil pentru aproximativ 3/4 din radiații individuale anuale efective doză echivalentă primită de populația din surse terestre de radiații, și aproximativ jumătate din această doză din toate sursele de radiații. Cele mai multe din această doză o persoană primește de la radionuclizii care intră în corpul său, împreună cu aerul inhalat, în special în zonele închise.

Radon concentrat în aerul din interior numai atunci când acestea sunt suficient izolate din mediul extern. Procedînd în interiorul spațiilor sau în alt mod (curgând prin fundație și podeaua solului sau, mai rar, eliberarea din materiale folosite în construcția casei), radon se acumulează în ea. Sigilarea premisele în scopul izolării este doar agravează situația, deoarece împiedică gazul din cameră.

Cele mai frecvente materiale de construcție - lemn, cărămidă și beton - emit relativ puțin de radon. Mult mai mare radioactivitate specifică din granit au, piatra ponce folosite ca materiale de construcții.

Radioactivitatea plantelor și animalelor - cauza de radioactivitate a produselor alimentare. Împreună cu substanțe radioactive alimentare intră în organism (tab. 12.3).

T capabil 12.3. Cantitatea de potasiu consumata cu chelove alimentar com