19913

Искусственные источники радиации

Лекция

Физика

Тема 5. Искусственные источники радиации Вопросы: 1.Источники использующиеся в медицине 2.Ядерные взрывы 3.Атомная энергетика 4.Прфессиональное облучение 5.Другие источники облучения Вступление За последние полвека человек созда...

Русский

2013-07-18

63 KB

12 чел.

PAGE  3

Тема 5. Искусственные источники радиации

Вопросы:

1.Источники использующиеся в медицине

2.Ядерные взрывы

3.Атомная энергетика

4.Прфессиональное облучение

5.Другие источники облучения

Вступление

За последние полвека человек создал несколько сотен искусственных радионуклидов и начал использовать энергию атома в самых разных целях:

- в медицине;

для создания атомного оружия;

для пр-ва энергии;

для обнаружения пожаров и поиска полезных ископаемых;

для изготовления светящихся циферблатов часов.

Все это приводит к увеличению дозы облучения, как отдельных людей, так и населения Земли в целом.

5.1.Источники, использующиеся в медицине

Источники, используемые в медицине -  вносят основной вклад в дозу, получаемую человеком от техногенных источников радиации (мед. процедуры и методы лечения,  связанные с применением радиоактивности):

- рентгеновский аппарат (один из самых распространенных мед приборов).

-лучевая терапия (при лечении рака);

- диагностические методы, опирающиеся на использование радиоизотопов.

- терапевтические методы, опирающиеся на использование радиоизотопов.

Инд. доза сильно варьируется для разных людей от 0 (кто не проходит рентген) до многих тысяч среднегодовых доз «естественных» ( у больных).

Согласно статистическим данным в развитых странах на каждую тысячу жителей приходится от 300 до 900 обследований в год с использованием рентгена (не считая массовой флюорографии).

В развивающихся странах: 100-200 на 1000жителей.

В действительности: 2/3 населения Земли проживает в странах, где среднее число обследований составляет не более 10% от числа обследований в промышленно развитых странах.

Попытки оценить среднюю дозу, получаемую населением при рентгенологических обследованиях, до недавнего времени ограничивались стремлением определить тот уровень облучения, который может привести к генетическим последствиям.- Его называют генетически значимой эквивалентной дозой – ГЗД.

Величина ГЗД определяется двумя факторами:

1)Вероятностью того, что пациент в последствии будет иметь детей (это в значительной степени определяется его возрастом);

2)Дозой облучения половых желез.

ГЗД также зависит от типа обследования (наиболее опасным считается: нижняя часть спины, бедер, мочевого пузыря). В 80х годах:

ГЗД в развитых странах от 120мкЗв (Великобритания, Австрия) до 230 мкЗв/г (Россия).

НКДАР (комитет ООН по действ. атомной радиации) проводит ежегодные обследования по оценке Дэфф.экв. для этого собираются данные от стран:

-сколько излучения поглощается различными органами или тканями во время каждого обследования.

По результатам этих подсчетов НКДАР принял в качестве оценки годовой коллективной эфф. эквивалентной дозы от рентгеновских обследований в развитых странах значение 1000чел.-Зв на 1млн. жителей. (в развивающихся странах эта цифра ниже, хотя индивидуальная доза может быть и выше).

Радиоизотопы используются при облучении онкобольных. В развитых странах на 1000 жителей -10-40 обследований, при этом составляет  Дкол.эфф.экв.=20-150чел.-Зв на 1млн. жителей. (США, Европа).

Во всем мире имеется более 4000радиотерапевтических установок для лечения рака.

Итак: В среднем за год на каждого жителя от всех медицинских источников облучения в промышленно развитых странах приходится Дэфф.экв.=0,4мЗв т.е. 5-% средней дозы от всех искусственных источников. (Хотя разница между отдельным странами в 3 и более раз).

Вывод: Для всего населении Земли Дкол.эфф.экв.=3000.000чел.-Зв/год.

5.2.Ядерные взрывы

За последние 50 лет каждый из нас подвергался облучению от радиоактивных осадков, которые образовались в результате ядерных взрывов (не только Хиросима и Нагасаки), а связанные с испытанием ядерного оружия.

Максимум этих испытаний приходится на два периода: 1954-1958 (США, СССР, Англия) и 1961-1962 (США и СССР). Эти страны в 1963 году подписали договор об ограничении испытания ядерного оружия, обязывающий не испытывать его в атмосфере, под водой и в космосе (можно только под Землей). С тех пор лишь Франция и Китай провели серию ядерных взрывов в атмосфере небольшой мощности (последний взрыв в 1980 году, затем тоже присоединились к договору).

В 1990г. первый президент СССР (и последний) Горбачев объявил мораторий на проведение ядерных взрывов.

Однако в 1999году появились новые ядерные державы –Пакистан и Индия, которые провели испытания своих ядерных бомб.

Итак: Подземные испытания происходят до сих пор, но они обычно не сопровождаются образованием радиоактивных осадков.

Часть радиоактивного материала выпадает неподалеку от места испытания, какая-то часть задерживается в тропосфере (самом нижнем слое атмосферы), подхватывается ветром и перемещается на большие расстояния, оставаясь примерно на одной широте. Находясь в воздухе в среднем около месяца р.в. во время этих перемещений постепенно выпадают на Землю.

Однако: Большая часть радиоактивного материала выбрасывается в стратосферу (след. слой атмосферы) лежащий на высоте 10-50км, где он и остается многие месяцы, медленно опускаясь и рассеиваясь по всей поверхности Земного шара.

Радиоактивные осадки содержат несколько сотен различных радионуклидов, однако большинство из них имеет ничтожную концентрацию или быстро распадается.

Основной вклад в облучение человека дает лишь небольшое число радионуклидов.

Вклад в ожидаемую коллективную эффективную эквивалентную дозу облучения населения от ядерных взрывов, превышающий 1% дают только четыре радионуклида:

- углерод-14 (С-14); цезий-137 (Сs-137); цирконий-95 (Zr-95); стронций-90 (Sr-90).

Дозы облучения за счет этих и других радионуклидов различаются в разные периоды времени после взрыва поскольку они распадаются с различной скоростью.

Так Zr-95 –период полураспада 64суток (обычно является источником облучения непродолжительное время).

Сs-137- период полураспада 30лет; стронций-90 (Sr-90)- период полураспада 29,4года.

Т.е. последствия аварии на ЧАЭС наиболее сильны до 2016года от этих р.н., а вот С-14 период полураспада 5730лет. будет оставаться источником радиоактивного излучения (хотя и с низкой мощностью дозы) даже в отдаленном будующем.

За период проведения ядерных испытаний четко прослеживалось, что годовые дозы облучения коррелировали с испытаниями ядерного оружия в атмосфере, т.е. их максимумы приходится на те же периоды:

В 1961-62гг. Дкол(среднегодовая) доза, связанная с ядерными испытаниями составила около 7% дозы облучения от естественных источников;

В 1963г. уменьшилась до 2%; В 1970-х годах---

В 1980-х годах составила 1%.

Если ядерные испытания в атмосфере не проводить, то годовые коллективные дозы облучения будут становиться все меньше.

Однако: Все коллективные дозы – это средние цифры по Земному шару. Большинство испытаний России – на Севере, поэтому пастухи- оленеводы получают в 100-1000раз больше среднюю индивидуальную дозу.

(США,Англия, Франция – Тихий океан, Маршалловы осторва).

Итак: Дполн(ожидаемая суммарная кол. эфф.экв.доза )от всех ядерных взрывов в атмосфере – составит 30.000.000.чел.-Зв. К началу 21в. человечество получило лишь 12-14% этой дозы, оставшуюся часть получит в течение миллионов лет.

5.3. Атомная энергетика

Источником облучения, вокруг которого ведутся наиболее интесивные споры, являются атомные электростанции, хотя в настоящее время их вклад в суммарное облучение незначителен (искл. ЧАЭС).

К 1986г. в 26 странах работало 345 ядерных реакторов. (сейчас около 500 ?). Их мощность составляла 13% суммарной мощности всех источников Эл. энергии и была равна 220ГВт. (сейчас 22% - 750-950ГВт).

Раньше их мощность каждые 5 лет удваивалась, сейчас темпы несколько замедлились по различным причинам.

Атомные ЭС являются лишь частью ядерного топливного цикла (ЯТЦ), который начинается с добычи и обогащения урановой руды.  Следующий этап – производство ядерного топлива. Отработанное в АЭС ядерного топливо, иногда подвергают вторичной обработке, чтобы извлечь из него уран и плутоний. Заканчивается цикл захоронением радиоактивных отходов:

добыча    обогощение      изготовл.                 реакторы             регенерация             захоронение

                                              ТВЭЛ

На каждый ГВт  Эл.энергии в год для всего человечества Дполн. на этапах ЯТЦ персонал/нас.:

0,9/0,5чел.-Зв.  0,1/0,04        1/0,0002                 10/4                          10/1                                  ?/? 

На каждой стадии яд. топливного цикла (ЯТЦ) в окружающую среду попадают радиоактивные в-ва. Доза облучения от ядерного реактора зависит от времени и расстояния. Каждый реактор выбрасывает в окружающую среду целый ряд радионуклидов с разными периодами полураспада. При этом различные радионуклиды ведут себя по разному (помимо периода полураспада) одни распространяются в окружающей среде быстро, другие чрезвычайно медленно. Один из источниковрад. загрязнения:

Действующие обогатительные фабрики (в основном в Сев. Америке) – вблизи них скопилось к 1980г. -120млн.т. отходов к 2000г. – 500млн.т. Эти отходы будут оставаться радиоактивными в течение многих лет.

По данным НКДАР весь ядерный топливный цикл дает полную дозу облучения за счет короткоживущих изотопов около 5,5чел.-Зв на каждый 1ГВт- год вырабатываемой  на АЭС эл. энергией для населения.

Дполн.= 5,5чел.-Зв /год – из них 90% человечество  получает в течении 1года после выброса, еще 8% - в течении 5лет. При этом, почти вся доза приходится на людей живущих не далее нескольких тысяч км. от АЭС.

Годовая полная доза за счет долгоживущих изотопов- 670чел.Зв-год на каждый 1ГВт-год Эл. энергии.

По оценкам НКАДР в 1980г. от всего ядерного цикла (по всем АЭС во всем мире) годовая Дполн.=500чел.-Зв.

В 2000г. - Дполн.=10000чел.-Зв. в 2010г.(расчетная) - Дполн.=200.000чел.-Зв.

Это прогноз пессимистический – если выбросы равны сегодняшним и технологии очистки тоже.

Но и в этом случае они составят всего лишь 1% от естественного фона. (в 2100году).

Но: Это оценки если реакторы работают в обычном режиме, а при авариях картина другая: Уиндслейл (1957), Гримайл_Айленд (1979), Чернобыль (1986).  –выбросы у них значительно больше.

5.3.1.Основные международные организации в области атомной энергетики:

1)Международная комиссия по радиационной охране и защите -МКРЗ –действ. с 1928г.

2)Национальная комиссия по радиационной защите – НКРЗ – созд. в РБ в 1991г.

3)Научный комитет ООН по изучению действия атомной радиации –НКДАР –действ. с 1955г.

4)Международная комиссия по атомной энергии – МАГАТЭ – созд. в 1957г. (Аль-_Барадеи –ноб.лауреат).

5)Всемирная организация по охране здоровья ВОЗ.

5.4.Профессиональное облучение

Самые большие дозы облучения, источником которых являются объекты атомной промышленности, получают люди, которые на них работают.

Профессиональные дозы являются самыми большими из всех видов доз.

Оценки показывают, что доза, которую получают:

- рабочие урановых рудников и обогатительных фабрик – 1чел.-Зв на каждый 1ГВт Эл. энергии год. 90% этой дозы приходится на долю рудников, а при работе в шахте еще больше.

- Коллективная доза от заводов, на которых получается яд. топливо – 1чел.-Зв на 1ГВт Эл. энергии год.

- Среднее значение для работников, обслуживающих реакторы (водо-водяные): 10чел.-Зв на 1ГВт Эл. энерг. год (из этого числа 70% получ. ремонтники).

Дозы, получаемые персоналом АЭС:

(среднегодовые коллективные дозы)

-тех. персонал – 97,5чел.-Гр;

-администрация – 15.5чел.-Гр;

- операторы -13,5чел.-Гр;

-дозиметристы – 10чел.-Гр. год.

Дозы которые получают люди, занятые научно-исследовательской работой в обл. ядерной физики и энергетики (сильно различаются в зависимости от страны (ее развитости в 10раз) в среднем - 5чел.-Зв на 1ГВт Эл. эн.год.

НО: Все эти величины добавляют к среднегодовой коллективной экв. дозе (полной) < 30чел.-Зв на 1ГВт Эл. энергии год. (Дполн=2000чел.-Зв)

(Дполн=2000чел.-Зв год (за 1980г. это всего лишь 0,03% дозы, получаемой от естественных источников).

Пофессиональные дозы получают не только рабочие предприятий АП, а также:

-работники обычных пром. предприятий;

-медицинский персонал.

В США – мед. персонал, связанный с рентгеновским аппаратом и лечением облучением примерно 100.000 чел.

В целом вклад дозы, получаемой мед. персоналом, занимающейся рад. обследованием в коллективную дозу населения в старых с высоким уровнем мед. обслуживания сост. 1чел.-Зв на 1 млн. жителей.

Облучение персонала пром. предприятий дает дополнительно в развитых странах 0,5чел.-Зв на 1млн. жителей – Дкол.

Некоторые работники подвергаются воздействию более высоких доз естественной радиации (Дэф.):

-экипажи самолетов за 1полет(на высоте >10000км) -12мЗв.

-шахтеры внизу под землей -100-200мЗв.-год.

- курортники на родоновых ваннах - до  300мЗв.-год – что в 6 раз выше международного стандарта, принятого для работников атомной промышленности.

5.5.Другие источники облучения

Источником облучения могут быть и общеупотребляемые предметы, содержащие радиоактивные вещества:

-часы со светящимся циферблатом – дают годовую дозу в 4раза превышающую Дозу, обусловленную утечками на АЭС.

(Доза равна дозе пилотов и работников АЭС).

При изготовлении этих часов используют Радий, что приводит к облучению всего организма (на расстоянии 1м – облучение в 1000раз меньше, чем на расстоянии 1см).

Сейчас Радию  нашли равноценную замену – Тритий и Прометей-147.

-антистатические щетки для удаления пыли с пластинок и фотопластинок.

-детекторы дыма (принцип действия – используется -излучение – Америций-141).

-дроссели флуорисцентных светильников и др. электроприборы и устройства.

-изготовление особотонких оптических линз (торий).

- придание блеска искусственным фарфоровым зубам (уран).

-цветные телевизоры, рентгеновские аппараты в аэропортах, мобильные телефоныДоза есть, но ничтожна.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

31932. Проектний тепловий розрахунок рекуперативного теплообмінника 585 KB
  Мета розрахунку Основною метою розрахунку теплообмінників є визначення поверхні теплообміну F а також основних розмірів апарата. Отже для визначення теплової поверхні необхідно розрахувати коефіцієнт теплопередачі k а також середній температурний напір 3. Визначення теплового навантаження апарата та масової витрати гарячого теплоносія 4. Визначення кількості трубок в теплообмінному апараті 5.
31933. АНОМАЛИИ ЛИЧНОСТИ 1.54 MB
  БРАТУСЬ АНОМАЛИИ ЛИЧНОСТИ Хакасская областная библиотека москва мысль ББК 88 Б87 РЕДАКЦИИ ФИЛОСОФСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ Рецензенты: др психол. О чем же данная книга которую не воображаемый а реальный читатель свой или чужой пока неведомо держит в руках Эта книга об общих проблемах психологии личности о том что такое психическое и личностное здоровье о том по каким внутренним механизмам возможно уклонение от нормы появление аномалий личности о том наконец какие перспективы пути предупреждения и коррекции этих аномалий может...
31934. Методические указания к дипломной работе по разделу «Безопасность жизнедеятельности» 84.5 KB
  Студенту необходимо показать умение анализировать потенциальные опасности эксперимента; оценивать физикохимические горючие и токсичные свойства применяемых и получаемых веществ; определять категории пожаро и взрывоопасности и класс взрывоопасности; владеть методами обеспечения безопасности процесса эксперимента а также методами создания соответствующих санитарногигиенических условий в лабораторных помещениях и методами устранения отравлений профзаболеваний пожаров и взрывов загрязнения окружающей среды. Содержание раздела Безопасность...
31935. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 1.44 MB
  В технологическом разделе рассмотрена система экономии материала. Экономия ресурсов происходит за счет реконструкции цеха, где принято основное технологическое направление, а именно замена технологии производства и вида заготовки. Отверстие будет пробиваться в заготовке (раньше пробивалось после вытяжки) и соответственно иметь меньший диаметр, чем у готовой детали
31936. Методики развития джазовой ритмики у учащихся эстрадных отделений колледжей искусств 1.13 MB
  Для музыкантов по своей сути джазовая ритмика представляет собой комплексную музыкальную способность включающую в себя восприятие понимание исполнение созидание ритмической стороны музыкальных образов эстрадно – джазовой музыки. Но не смотря на эти факты в системе отечественного эстрадно – джазового образования обучению джазовой ритмике не уделяется должного внимания. Как правило в других учебных заведениях компоненты джазовой ритмики преподаются учащимся в рамках отдельных предметов но системного развития данной музыкальной...