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

64238. Общение у высших позвоночных 27.5 KB
  Общение с помощью запахов играет большую роль в половом поведении. У млекопитающих ольфакторное общение часто сочетается с оптическим. Оптическое общение как уже отмечалось осуществляется у позвоночных с помощью выразительных поз и телодвижений.
64239. Ригидность и пластичность в поведении высших позвоночных 27 KB
  Прогресс инстинктивного поведения у животных в том числе и у позвоночных неразрывно связан с прогрессом индивидуально-изменчивого поведения. Поэтому позвоночные с их высокоразвитыми формами научения обладают и не менее развитыми сложными формами инстинктивного поведения.
64240. Предпосылки и элементы интеллектуального поведения животных 28.5 KB
  Для интеллектуального поведения первостепенное значение имеют зрительные восприятия и особенно зрительные обобщения сочетающиеся с кожно-мышечной чувствительностью передних конечностей.
64241. Критерии интеллектуального поведения 30.5 KB
  Обычно первая подготовительная фаза интеллектуального действия заключается в приготовлении орудия. Важно отметить что подготовительная фаза интеллектуального действия запускается не самим предметом используемым в дальнейшем...
64242. Формы мышления животных 27 KB
  Примером этой формы мышления может служить выбор обезьяной предметов пригодных для употребления в качестве орудия с учётом их величины плотности формы и так далее.
64243. Биологическая ограниченность интеллекта животных 30 KB
  Очень редко обезьяны пользуются на воле и орудиями. Но как и другие человекообразные обезьяны шимпанзе вполне обходятся в повседневной жизни без орудий. Причины ограниченности интеллекта животных: Ладыгина-Котс на основе экспериментальных данных пришла к выводу...
64244. Общая характеристика сравнительной психологии, ее связь с другими науками 36.5 KB
  Сравнительная психология исследует закономерности становления человеческого сознания изучает общее и различное в психической деятельности человека и животных анализирует и сравнивает социальные и биологические факторы определяющие поведение человека.
64245. Сравнительный анализ теорий, описывающих поведение животных и человека 69.5 KB
  Сущность всех таких теорий сводится к признанию у животных внетелесной детерминированной программы поведения. Наличие у животных качеств превосходящих человеческие объясняется развитием или редукцией определенных органов.
64246. Эволюция гаптических и сенсорных функций высших млекопитающих 32.5 KB
  В процессе эволюционного развития человеческая рука как орган и продукт труда: развилась из руки обезьяны и достигла высокой степени совершенства. Развитие и качественные преобразования руки занимают центральное место в антропогенезе как в физическом так и в психическом отношении.