19912

Естественные источники радиации

Лекция

Физика

PAGE 6 Тема 4. Естественные источники радиации Вопросы: 1.Космические лучи 2.Земная радиация 3.Внутреннее облучение 4.Радон 5.Другие источники радиации Вступление Основную часть облучения население земного шара получает от естественн

Русский

2013-07-18

59.5 KB

6 чел.

PAGE  6

Тема 4. Естественные источники радиации

Вопросы:

1.Космические лучи

2.Земная радиация

3.Внутреннее облучение

4.Радон

5.Другие источники радиации

Вступление

Основную часть облучения население земного шара получает от естественных источников радиации (в пять раз больше, чем от естественных). Среднегодовые эффективные эквивалентные дозы облучения в мЗв:

А. естественные в сумме – 2мЗв.

Б. искусственные в сумме -0,43мЗв, в том числе:

- Источники, использующиеся в медицине – 0,4мЗв;

- Радиоактивные осадки – 0,02мЗв;

- атомная энергетика – 0,001мЗв.

Избежать облучения практически невозможно. Земные источники радиации в сумме ответственны за бльшую часть облучения, которому подвергается человек за счет естественной радиации (обеспечивают 5/6годовой эффективной эквивалентной дозы, получаемой населением).

Человек подвергается облучению 2-мя способами:

- внешнее (радиоактивные вещества находятся вне организма);

- внутреннее (р.в. поступают внутрь перорально – с пищей, водой или через органы дыхания – с воздухом).

Эффективная эквивалентная доза, получаемых от естественных источников радиации (мЗв/год):

- земного происхождения внутреннего облучения – 1,325;

- земного происхождения внешнего облучения – 0,35;

- космическое внешнее облучения – 0,3;

- космическое внутренне облучение – 0,025.

Радиационным фоном принято называть уровень дозы, создаваемый совокупностью всех ионизирующих излучений от различных источников естественного и искусственного происхождения.

Радиационный фон Земли складывается из естесвенного радиационного фона (ЕРФ), технологически измененного естественного радиационного фона (ТИЕРФ) и искусственного радиационного фона (ИРФ).

4.1.Космические лучи

Радиационный фон, создаваемый космическими лучами, дает чуть меньше половины внешнего облучения, получаемого населением от естественных источников радиации.

Космические лучи приходят к нам из глубин вселенной и от солнца во время солнечных вспышек.

К.л. достигают поверхности Земли, либо взаимодействуя с ее атмосферой порождают вторичное излучение и приводят к образованию различных радионуклидов.

Северный и Южный полюс получают больше радиации, чем экваториальные области из-за наличия у Земли магнитного поля, отклоняющего заряженные частицы (из которых во основном и состоят космические лучи).

Важно: Уровень облучения растет с высотой, поскольку при этом под нами остается все меньше воздуха, играющего роль защитного экрана. Пример: Эфф.экв.доза  для людей живущих:

- на 0-вой отметке (берег Каспийского моря) – 300мкЗв/г=0,3мЗв/г.;

- в горах в несколько раз больше – 800-1000мкЗв/г=10мЗв/г.

Экипажи пассажирских самолетов и пассажиры получают 30-50мкЗв за 3,5часа полета. Величина дозы зависит от высоты полета и скорости самолета (продолжительности  полета) – на высоте 20000м – 13мкЗв/ч.

Всего за счет использования воздушного транспорта человечество получает в год: Колл.эфф.экв. дозу -2000чел.-Зв.

В момент вспышки на Солнце: 4000-40000мкГр/ч (мкЗв/ч).

4.2. Земная радиация

Основные радиоактивные изотопы, встречающиеся в горных породах Земли – это:

- К-40 (калий -40); - Ru- 87 (рубидий);

- изотопы двух основных радионуклидов – U-238 (уран); - Th-232 (торий), которые являются долгоживущими, входящими в состав Земли с момента ее рождения.

В разных местах Земли разный уровень радиации и зависит от концентрации радионуклидов в том или ином участке Земной коры.

Но, в местах основного проживания примерно одинаков:

_ США, Европа - 95% населения этих стран живет в местах с уровнем радиации (облучения, мощность дозы , фон) – 0,3-0,6мЗв/г.

Однако: Некоторые группы населения получают больше:

- около 3% - в среднем 1мЗв/г;

Около 1,5% 1,4мЗв/г.

В некоторых местах планеты уровень естественной земной радиации в несколько раз выше:

- г.Посус-ди-Калдас (Бразилия) недалеко от него возвышенность – здесь 250мЗв/г (в 800раз выше);

Гуарамари – 175 мЗв/г;

- Юго-Запад Индии – 4-8мЗв/г – 17мзв/г.  (в 50 раз выше нормы).

- другие места : во Франции, в Нигерии, на Мадагаскаре , в России (Забайкалье).

По подсчетам НКДАР (научный комитет по действию атомной радиации в ООН) средняя эффективная экв. Доза внешнего облучения, которую получает человек за год от земных источников естественной радиации составляет примерно 0,35мЗв (350мкЗв), т.е. чуть больше средней индивидуальной дозы облучения из-за радиационного фона, создаваемого космическими лучами на уровне моря.

4.3. Внутреннее облучение

В среднем примерно 2/3 эффективной эквивалентной дозы облучения, которую человек получает от естественных источников радиации, поступает от радиоактивных веществ (Р.В.), попавших в организм человека с пищей водой и воздухом. Совсем небольшая часть этой дозы приходится на радиоактивные изотопы типа:

С-14 (углерод) и тритий (Н3), которые образуются под воздействием космической радиации. Все остальные поступают от источников земного происхождения.

В среднем человек получает около 180мкЗв(0,18мЗв) за счет К-40, который усваивается организмом вместе нерадиоактивными изотопами калия, необходимыми для жизнедеятельности.

Однако: Значительно большую дозу внутреннего облучения человек получает от радионуклидов (и их изотопов) U-238, и чуть меньше Тh-232.

Некоторые из радионуклидов: Pb-210 (плюмбум), Po-210 (полоний) поступают в организм с пищей. Они концентрируются в рыбе и моллюсках, поэтому люди потребляющие много рыбы и морепродуктов могут получить относительно высокую дозу облучения.

Чукчи питаются олениной в которой высокое содержание Pb-210 (плюмбум), Po-210, поэтому у них дозы внутреннего содержания Pb-210 (плюмбум), Po-210 в 35 раз превышают средний уровень.

А в Австралии аборигены едят мясо кенгуру и требуху овец – уровень в 75 раз выше.

Прежде чем попасть в организм человека, Р.В. как и в рассмотренных выше случаях (чукчи, аборигены Австралии) проходят по сложным маршрутам в окружающей среде и это приходится учитывать при оценке доз облучения, полученных от какого-либо источника.

Распространение в окружающей среде Р.В:

радионуклиды

4.4.Радон

Ученые установили: Наиболее весомым естественным источникам радиации является невидимый, не имеющий вкуса и запаха тяжелый газ (в 7,5раз тяжелее воздуха) – Радон ().

Радон вместе со своими продуктами радиоактивного распада ответственен примерно за ¾ годовой индивидуальной эффективной эквивалентной дозы облучения, получаемой населением от земных источников радиации.

Большую часть этой дозы человек получает от радионуклидов. попадающих в его организм вместе с выдыхаемым воздухом, особенно в непроветриваемых помещениях.

В природе радон встречается в двух основных формах:

- Радон -222 – член радиоактивного ряда, образуемого продуктами распада U-238

и

- Радон-220 – член радиоактивного ряда, образуемого продуктами распада Тh-232.

Радон-222 по количеству в 20 раз больше, чем Радон-220. (но не будем делить и рассмотрим вместе).

Радон высвобождается из земной коры повсеместно, но его концентрация в наружном воздухе существенно разделяется для разных точек земного шара.

В зонах с умеренным климатом концентрация радона в закрытых помещениях в среднем в 68 раз выше, чем в наружном воздухе. Радон концентрируется в воздухе внутри помещения лишь тогда, когда они в достаточной мере изолированы от внешней среды. Поступая внутрь помещения тем или иным путем (просачиваясь через фундамент и пол из грунта) или реже высвобождаясь из материалов, используемых в конструкции дома. Радон накапливается в нем. Поэтому в помещении могут возникать довольно высокие уровни радиации, особенно если дом стоит на грунте с относительно повышенным содержанием радионуклидов или построен из материала с повышенной радиоактивностью.

Самые распространенные стройматериалы выделяют относительно немного радона, Бк/кг:

Дерево- 1,1; кирпич – 126; бетон- 45.

Большая удельная радиоактивность у материалов. Бк/кг:

Гранит – 170; пемза – 341; шлак – 2140; глинозем 496-1367;

(Из глинозема в Швеции изготавливали бетон, успели построить около 700тыс. домов, пока не установили и прекратили).

фосфогипс -574 Бк/кг (применяется в ФРГ и Японии для изготовления штукатурки).

Фосфогипс намного более радиоактивен, чем гипс, согласно оценкам, люди, живущие в домах, оштукатуренных  фосфогипсом подвергаются облучению на 30% более интенсивному, чем жильцы других домов.

Согласно полученным оценкам в результате применения фосфогипса ожидаемая коллективная эффективная эквивалентная доза облучения -300000чел.-Зв/год.

Среди других промышленных отходов с высокой радиоактивностью, применявшихся в строительстве, следует назвать кирпич из красной глины, отходы производства алюминия, доменный шлак – отходы черной металлургии и зольную пыль, образующуюся при сжигании угля.

Однако: Главный источник содержания радона в закрытых помещениях (несмотря на вклад материалов) – это грунт, т.к. радон просачивается сквозь пол.

Концентрация радона в верхних этажах многоэтажных домов, как правило, ниже, чем на первом этаже.

Скорость проникновения исходящего из земли радона в помещениях фактически зависит от толщины и целостности (микротрещин) межэтажных перекрытий.

Эмиссия радона в квартире уменьшается в 10 раз если:

1) облицевать стены пластиковыми материалами;

2) 3 слоя масляной краски на эпоксидной основе.

Снизится на 30% - если просто поклеить обои.

Итак:

Откуда берется радон в зданиях:

Природный газ – 3кБк/сут;

Вода 4кБк/сут;

Наружный воздух – 10кБк/сут;

Стройматериалы и грунт под зданием – 60кБк/сут.

Однако: основная опасность потребления радона не от обычной питьевой воды, а от воды в пище и напитках (чай,кофе).

Много радона, улетучивавшегося из природного газа в процессе предварительной переработки, попадает в сжиженный газ → побочный продукт этой обработки.

Однако в целом (для всего населения), за счет природного газа в дома поступает значительно больше радиоактивного материала (в 10-100раз), чем от более радиоактивного сжиженного газа, поскольку потребление природного газа значительно выше.

Обратный эффект экономии эл. энергии – герметизация помещений → повышается уровень содержания радона, так в Швеции подсчитали, что на 1ГВт-год сэкономленной эл. энергии → дополнительная эффективная экв. доза облучения 5600чел.-Зв –год.

В Швеции и Финляндии провели исследования по определению концентрации радона в разных местах квартиры:

Ванная комната – 8,5кБк/м3;

Кухня – 3,0кБк/м3;

Жилая комната – 0,2кБк/м3.

При пользовании душем 8мин – концентрация возрастает до 3000кБк/м3.

После пользования с 9 по 30мин – 2700 -5500 (на 20мин) – 2700кБк/м3.

Доля домов, внутри которых концентрация радона и его дочерних продуктов составляет от 1000 до 10000Бк/м3 – от 0,01 до 0,1% в целом по всем странам мира (это не мало).

Однако в странах, где этот вопрос не стоит так остро как в Швеции, ¾ коллективной экв. Дозы, получаемой населением этих стран за счет радона складывается из доз облучения в домах с удельной радиоактивностью воздуха в помещениях менее 100Бк/м3..

Эффективная экв. доза от радона и его дочерних продуктов, составляет в среднем около 1мЗв/г, т.е. согласно текущим оценкам примерно ½ всей годовой дозы, получаемой человеком в среднем от всех естественных источников (и искусственных) радиации.

4.5.Другие естественные источники радиации

4.5.1.Уголь содержит небольшое количество радионуклидов, при сжигании они попадают в окружающую среду, облучая людей, в основном это радионуклиды, находящиеся в шлаке и золе. Большая их часть остаются на дне топки электросиловой станции. Однако, более легкая зольная пыль уносится тягой в трубу эл. станции (ТЭЦ) – количество пыли зависит от состояния очистных сооружений.

Подсчитано: Производство каждого 1ГВт-год Эл. энергии обходится человеку в 2чел.-Зв полной (ожидаемой коллективной эффективной эквивалентной Дполн) дозы.

В 1979 году Дполн от всех работающих в мире Эл. станций составила 2000чел.-Зв.год.

При обогреве жилья меньше радиоактивной пыли в топливе, однако, т.к. много домов в мире, поэтому в целом по всему миру в 1979г. Дполн=100000чел.-Зв год.

4.5.2. Термальные воды 

Некоторые страны используют подземные термальные воды:

Пр-во 1ГВт эл.энергии с помощью термальных вод – Дполн= 6чел.-Зв год.

(Это производство лишь 0,1% от мировой мощности).

4.5.3.Добыча фосфатов

- используются главным образом для производства удобрений.

Радиоактивное загрязнение незначительно при их добыче и производстве удобрений, однако резко возрастает при применении удобрений:

Дполн= 6000чел.-Зв год.

Для сравнения: Применение фосфогипса в целом по миру дает:

Дполн= 300.000чел.-Зв год.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

78959. Социальная оценка техники 29 KB
  Социальная оценка техники Введение Узкий смысл понятия техники: под техникой понимается техническое устройство артефакт созданное человеком из элементов природы для решения конкретных культурных задач. Широкий смысл понятия техники: искусственный или организованный прием усиливающий улучшающий или облегчающий действие техника письма техника плавания техника вопросов и т. При изучении вопроса о последствия техники и технологии следует иметь в виду двойственный характер техники. Общая часть Проблемы негативных социальных и других...
78960. Техника и этика. Этика и профессиональная ответственность инженера 41 KB
  Это относится не только к использованию техники для целенаправленного уничтожения людей но также к повседневной эксплуатации инженернотехнических устройств. Проблемы негативных социальных и других последствий техники проблемы этического самоопределения инженера возникли с самого момента появления инженерной профессии. Однако сегодня человечество находится в принципиально новой ситуации когда невнимание к проблемам последствий внедрения новой техники и технологии может привести к необратимым негативным результатам для всей цивилизации и...
78961. Сущность и перспективы современной техногенной цивилизации 36.5 KB
  Сущность и перспективы современной техногенной цивилизации Мировая общечеловеческая цивилизация в нашем представлении – не унифицированное о безличное сообщество людей сформировавшееся на базе западной экономической системы а многообразная общность сохраняющая самобытность и уникальность в составляющих ее рядах. Человечество обремененное духовным кризисом в конце второго тысячелетия оказалось перед лицом труднейшего выбора социокультурных ценностей которые должны составить ядро новой цивилизации. Чтобы ответить на эти вопросы...
78962. Особенности современного научно-технического прогресса 29.5 KB
  Возникновение машинного производства в конце 18 в. было подготовлено результатами предшествующего научно-технического творчества большой армии математиков, механиков, физиков, изобретателей, умельцев. Паровая машина Дж. Уатта явилась «плодом науки», а не только конструкторско-технической деятельности. Машинное производство, в свою очередь, открыло новые, практически неограниченные возможности для технологического применения науки
78963. Анализ форм правления и их роли в современном государстве 181 KB
  Узнать какой способ лежит в основе организации высших органов государственной власти; каким субъектом права осуществляется верховная власть; какова структура высших органов государственной власти; каким образом разграничена компетенция между высшими органами государственной власти...
78964. Естетичне виховання учнів у процесі вивчення іноземної мови 203.5 KB
  Актуалізації в змісті навчального предмета усвідомленого сприйняття і розуміння школярами естетичних цінностей (краса, мир, мистецтво, природа); впровадження у навчально-виховний процес активних форм і методів (театралізація, твір віршів, створення ілюстрованих словників, музичні імпровізації, та ін.) художньо-естетичної діяльності...
78965. Разработка базы данных отдела кадров строительно-монтажного предприятия 1.4 MB
  База данных – это совокупность сведений о реальных объектах, процессах, событиях или явлениях, относящихся к определённой теме или задаче, организованная таким образом, чтобы обеспечить удобное представление этой совокупности, как в целом, так и любой её части
78966. Проблема начала научного знания. Социально-политическая жизнь древнегреческого полиса и появление научных знаний 45.5 KB
  Проблема начала научного знания. Существуют следующие возможные даты начала научного знания: Возникла вместе человеком неверно Возникла в 65 веках до Новой Эры в Древней Греции и Риме Наука появилась в 1718 веках когда произошла научная революция верно В 19 веке в Германии 1 Введение. Процесс зарождения научного знания связан с серией концептуальных революций обусловивших последовательность переходов от мифа к логосу от логоса к преднауке и от преднауки к науке. Формируется мышление направленное на получение знания об...
78967. Управления активами ООО «Гранит-М» 320.46 KB
  Рассмотреть многообразие активов организации и осуществить их классификацию; провести оценку современного состояния активов организаций на примере ООО «Гранит-М»; исследовать особенности определения потребности предприятий в оборотных активах; анализ эффективности использования активов предприятия...