Что такое мощность излучения обж

Основы безопасности жизнедеятельности
8 класс

Урок 16
Радиация вокруг нас

ИЗ ИСТОРИИ РАДИАЦИОННЫХ АВАРИЙ

В апреле 1986 г. на четвертом энергоблоке Чернобыльской АЭС произошла авария, не имевшая аналогов по масштабам и последствиям в мировой атомной энергетике.

В результате взрывов в активной зоне реактора и машинном зале возник пожар. Через проломы в здании на территорию станции было выброшено значительное количество твердых материалов: таблеток двуокиси урана, кусков графита, обломков конструкций. Образовалось гидроаэрозольное облако с мощным радиоактивным действием. Первые два-три дня оно распространялось в северо-западном, северном и северо-восточном направлениях, а затем — преимущественно на юг. Формирование зоны радиоактивных выпадов на территории СССР практически завершилось к 10 мая. Произошел перенос небольших количеств радиоактивных веществ в Западную Европу, Китай, Японию и США.

После Чернобыльской аварии выработка электроэнергии в СССР сократилась на 2%; до настоящего времени исключены из землепользования более 24 тыс. га ценных сельскохозяйственных угодий, прекращены работы на многих промышленных предприятиях, большое количество людей вынужденно изменили место жительства.

Большой ущерб был нанесен окружающей среде из-за загрязнения ее не только радионуклидами, но и свинцом, углеродом (графит, сажа и т. п.), дезактивирующими веществами и другими чуждыми ей элементами. Площадь радиоактивного заражения составила около 130 тыс. км 2 ,

В результате аварии погиб 31 человек, 300 человек заболели острой лучевой болезнью. Сотни тысяч человек получили дозы облучения, превышающие пределы, установленные даже для персонала ядерных объектов. Всего пострадало 1,7 млн. человек. Потребовалось проведение крупномасштабных эвакуационных мероприятий, привлечение значительного количества сил для ликвидации последствий аварии. До сих пор чернобыльский феномен создает социальную напряженность, оказывает негативное воздействие на производственную деятельность и жизненный уровень в загрязненных районах.

Радиация вокруг нас

ИОНИЗИРУЮЩЕЕ ИЗЛУЧЕНИЕ, в частности радиоактивное, занимает особое место среди многочисленных факторов среды обитания человека, так или иначе влияющих на его здоровье и жизнь.

Ионизирующее излучение было обнаружено сравнительно недавно. В 1895 г. известный немецкий физик В. Рентген открыл излучение, названное его именем. Чуть позже, в 1896 г., А. Беккерель обнаружил излучение солей урана, а в 1898 г. М. Кюри и П. Кюри установили излучения полония и радия, а также факт превращения радионуклидов в другие химические элементы (была открыта цепочка распадов).

С этого времени изучение ионизирующих излучений и ядерных реакций стало одним из приоритетных направлений физики. Исследования дорого обошлись научному миру — около 4000 ученых отдали свои жизни, изучая эти явления.

Ионизирующие излучения представляют собой потоки заряженных и нейтральных частиц, а также электромагнитных волн. При прохождении через различные вещества ионизирующие излучения вызывают в них ионизацию, т. е. превращение нейтральных, устойчивых атомов и молекул вещества в электрически заряженные, возбужденные, неустойчивые частицы. Это сложные излучения, включающие в себя излучения нескольких видов.

Альфа-излучение — ионизирующее излучение, состоящее из альфа-частиц (ядер гелия), испускаемых при ядерных превращениях. Альфа-частицы распространяются на небольшие расстояния: в воздухе — не более 10 см, в биоткани (живой клетке) — до 0,1 мм. Они полностью поглощаются листом бумаги и не представляют опасности для человека, за исключением случаев непосредственного контакта с кожей.

Бета-излучение — электронное ионизирующее излучение, испускаемое при ядерных превращениях. Бета-частицы распространяются в воздухе на расстояния до 15 м, в биоткани — на глубину до 15 мм, в алюминии — до 5 мм. Одежда человека почти наполовину ослабляет их действие. Они практически полностью поглощаются оконными стеклами и любым металлическим экраном толщиной в несколько миллиметров. Но при контакте с кожей они также опасны.

Гамма-излучение — фотонное (электромагнитное) ионизирующее излучение, испускаемое при ядерных превращениях и распространяющееся со скоростью света. Гамма-частицы распространяются в воздухе на сотни метров и свободно проникают сквозь одежду, тело человека и значительные толщи материалов. Это излучение считают самым опасным для человека.

Главной характеристикой степени опасности ионизирующих излучений служит доза излучения: количество энергии ионизирующего излучения, поглощаемое 1 г вещества.

В результате воздействия ионизирующих излучений происходит облучение живых организмов (поглощение организмами энергии от источника излучения).

Дозу излучения принято измерять в рентгенах (Р). А для оценки последствий облучения человека различными видами излучений применяют специальную единицу измерения дозы облучения — бэр (биологический эквивалент рентгена).

ЕСТЕСТВЕННЫЕ И ИСКУССТВЕННЫЕ ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ

Все живые организмы на Земле, в том числе и человек, постоянно подвергаются воздействию ионизирующих излучений, обусловленных естественным радиационным фоном.

К естественным источникам ионизирующих излучений относятся космическое излучение и естественные радиоактивные вещества, находящиеся на поверхности и в недрах Земли, в атмосфере, воде, растениях и организмах всех живых существ, населяющих нашу планету.

Источниками космического излучения являются звездные взрывы в галактике и солнечные вспышки.

Солнечное космическое излучение не приводит к заметному увеличению дозы излучения на поверхности Земли.

Недавно установлено, что один из наиболее распространенных источников радиации — радон. Это невидимый, не имеющий ни вкуса, ни запаха, тяжелый газ (в 7,5 раза тяжелее воздуха). Он высвобождается из земной коры повсеместно. Его концентрация в закрытых помещениях обычно в 8 раз выше, чем на улице. Лучшая защита от него — хорошая вентиляция подвальных помещений и жилых комнат.

Другие источники поступления радона в жилые помещения — вода и природный газ. При кипячении воды радон улетучивается, в сырой же воде его намного больше. Основную опасность представляет его попадание в легкие с парами воды. Чаще всего это происходит в ванной при приеме горячего душа.

Под землей радон смешивается с природным газом и при сжигании того в кухонных плитах, отопительных и других нагревательных приборах попадает в помещения.

Годовая доза облучения людей естественными источниками составляет примерно 30—100 мбэр (0,03—0,1 бэр). Известны пять географических районов на нашей планете, в которых естественный радиационный фон существенно выше, чем в других. Это Бразилия, Франция, Индия, о. Ниуэ в Тихом океане и Египет. Население, проживающее в этих районах, тщательно обследовали. Однако никакой связи между повышенным уровнем радиации и биологическими нарушениями не установлено.

К искусственным источникам ионизирующих излучений относятся: производства, связанные с использованием радиоактивных изотопов, атомные электростанции, транспортные и научно-исследовательские ядерно-энергетические установки, специальные военные объекты, рентгеновская техника и медицинская аппаратура лучевой терапии, а также бытовые излучатели. В таблице 8 приведены эффективные эквивалентные дозы облучения человека при различных видах излучений.

В зависимости от того, расположен источник излучения вне или внутри организма, различают ВНЕШНЕЕ И ВНУТРЕННЕЕ ОБЛУЧЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА.

Внешнее облучение организма производят космические лучи, а также природные и искусственные излучатели, находящиеся в воздухе, в земле, стенах помещений или используемые в производственных, научных, медицинских и бытовых целях.

Существенную роль играет при этом местонахождение человека. Чем выше он находится над уровнем моря, тем сильнее его облучение, ибо толщина и плотность воздушного слоя атмосферы по мере подъема уменьшаются, снижая ее защитные свойства.

Так, люди, проживающие в местности, располагающейся на уровне моря, в год получают дозу внешнего облучения в 6 раз меньшую, чем живущие на высоте 4000 м. На высоте 12 км над уровнем моря доза облучения за счет космических лучей увеличивается примерно в 25 раз.

Внутреннее облучение зависит от радиоактивных веществ, попадающих внутрь организма человека с вдыхаемым воздухом, продуктами питания, водой.

Вдыхаемые с аэрозолями радиоактивные газы попадают в дыхательную систему. Из нее они проникают в кровь, лимфу, желудочно-кишечный тракт и разносятся по всему организму, оседая в различных органах и тканях: костях, печени, селезенке, щитовидной железе и др.

Второй путь попадания радиоактивных веществ внутрь организма человека — пищеварительный тракт. Из него эти вещества всасываются в кровь и попадают в различные органы человека.

Поступление радиоактивных веществ в организм человека через кожу возможно при открытых ранах и повреждениях.

Источник

Доза облучения

Доза излучения — в физике и радиобиологии — величина, используемая для оценки воздействия ионизирующего излучения на любые вещества и живые организмы.

Содержание

Экспозиционная доза

Основная характеристика взаимодействия ионизирующего излучения и среды – это ионизационный эффект. В начальный период развития радиационной дозиметрии чаще всего приходилось иметь дело с рентгеновским излучением, распространявшимся в воздухе. Поэтому в качестве количественной меры поля излучения использовалась степень ионизации воздуха рентгеновских трубок или аппаратов. Количественная мера, основанная на величине ионизации сухого воздуха при нормальном атмосферном давлении, достаточно легко поддающаяся измерению, получила название экспозиционная доза.

Экспозиционная доза определяет ионизирующую способность рентгеновских и гамма-лучей и выражает энергию излучения, преобразованную в кинетическую энергию заряженных частиц в единице массы атмосферного воздуха. Экспозиционная доза – это отношение суммарного заряда всех ионов одного знака в элементарном объёме воздуха к массе воздуха в этом объёме.

В системе СИ единицей измерения экспозиционной дозы является кулон, деленный на килограмм (Кл/кг). Внесистемная единица – рентген (Р). 1 Кл/кг = 3880 Р

Поглощенная доза

При расширении круга известных видов ионизирующего излучения и сфер его приложения, оказалось, что мера воздействия ионизирующего излучения на вещество не поддается простому определению из-за сложности и многообразности протекающих при этом процессов. Важным из них, дающим начало физико-химическим изменениям в облучаемом веществе и приводящим к определенному радиационному эффекту, является поглощение энергии ионизирующего излучения веществом. В результате этого возникло понятие поглощенная доза. Поглощенная доза показывает, какое количество энергии излучения поглощено в единице массы любого облучаемого вещества и определяется отношением поглощенной энергии ионизирующего излучения на массу вещества.

За единицу измерения поглощенной дозы в системе СИ принят грэй (Гр). 1 Гр – это такая доза, при которой массе 1 кг передается энергия ионизирующего излучения 1 Дж. Внесистемной единицей поглощенной дозы является рад. 1 Гр=100 рад.

Эквивалентная доза

Изучение отдельных последствий облучения живых тканей показало, что при одинаковых поглощенных дозах различные виды радиации производят неодинаковое биологическое воздействие на организм. Обусловлено это тем, что более тяжелая частица (например, протон) производит на единице пути в ткани больше ионов, чем легкая (например, электрон). При одной и той же поглощенной дозе радиобиологический разрушительный эффект тем выше, чем плотнее ионизация, создаваемая излучением. Чтобы учесть этот эффект, введено понятие эквивалентной дозы. Эквивалентная доза рассчитывается путем умножения значения поглощенной дозы на специальный коэффициент — коэффициент относительной биологической эффективности (ОБЭ) или коэффициент качества.

Коэффициент относительной биологической эффективности для различных видов излучений

Вид излучения Коэффициент , Зв/Гр
Рентгеновское и γ-излучение 1
Электроны, позитроны, β-излучения 1
Нейтроны с энергией меньше 20 кэВ 3
Нейтроны с энергией 0,1-10 МэВ 10
Протоны с энергией меньше 10 МэВ 10
α-излучение с энергией меньше 10 МэВ 20
Тяжелые ядра отдачи 20

Единицей измерения эквивалентной дозы в СИ является зиверт (Зв). Величина 1 Зв равна эквивалентной дозе любого вида излучения, поглощенной в 1 кг биологической ткани и создающей такой же биологический эффект, как и поглощенная доза в 1 Гр фотонного излучения. Внесистемной единицей измерения эквивалентной дозы является бэр (биологический эквивалент рада). 1 Зв = 100 бэр.

Эффективная доза

Эффективная доза (E) — величина, используемая как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов и тканей с учетом их радиочувствительности. Она представляет сумму произведений эквивалентной дозы в органах и тканях на соответствующие взвешивающие коэффициенты.

Одни органы и ткани человека более чувствительны к действию радиации, чем другие: например, при одинаковой эквивалентной дозе возникновение рака в легких более вероятно, чем в щитовидной железе, а облучение половых желез особенно опасно из-за риска генетических повреждений. Поэтому дозы облучения разных органов и тканей следует учитывать с разным коэффициентом, который называется коэффициентом радиационного риска. Умножив значение эквивалентной дозы на соответствующий коэффициент радиационного риска и просуммировав по всем тканям и органам, получим эффективную дозу, отражающую суммарный эффект для организма.

Значение коэффициента радиационного риска для отдельных органов

Органы, ткани Коэффициент
Гонады (половые железы) 0,2
Красный костный мозг 0,12
Толстый кишечник 0,12
Желудок 0,12
Лёгкие 0,12
Мочевой пузырь 0,05
Печень 0,05
Пищевод 0,05
Щитовидная железа 0,05
Кожа 0,01
Клетки костных поверхностей 0,01
Головной мозг 0,025
Остальные ткани 0,05

Взвешенные коэффициенты устанавливают эмпирически и рассчитывают таким образом, чтобы их сумма для всего организма составляла единицу. Единицы измерения эффективной дозы совпадают с единицами измерения эквивалентной дозы. Она также измеряется в зивертах или бэрах.

Фиксированная эффективная эквивалентная доза (CEDE — the committed effective dose equivalent)- это оценка доз радиации на человека, в результате ингаляции или употребления некоторого количества радиоактивного вещества. СЕDЕ выражается в бэрах или зивертах (Зв) и учитывает радиочувствительность различных органов и время, в течение которого вещество остается в организме (вплоть до всей жизни). В зависимости от ситуации, СЕDЕ может также иметь отношение к дозе излучения определенного органа, а не всего тела.

Групповые дозы

Подсчитав индивидуальные эффективные дозы, полученные отдельными людьми, можно прийти к коллективной дозе – сумме индивидуальных эффективных доз в данной группе людей за данный промежуток времени. Коллективную дозу можно подсчитать для населения отдельной деревни, города, административно-территориальной единицы, государства и т.д. Её получают путем умножения средней эффективной дозы на общее количество людей, которые находились под воздействием излучения. Единицей измерения коллективной дозы является человеко-зиверт (чел.-Зв.), внесистемная единица – человеко-бэр (чел.-бэр).
Кроме того, выделяют следующие дозы:

  • коммитментная — ожидаемая доза, полувековая доза. Применяется в радиационной защите и гигиене при расчёте поглощённых, эквивалентных и эффективных доз от инкорпорированных радионуклидов; имеет размерность соответствующей дозы.
  • коллективная — расчётная величина, введенная для характеристики эффектов или ущерба для здоровья от облучения группы людей; единица — Зиверт (Зв). Коллективная доза определяется как сумма произведений средних доз на число людей в дозовых интервалах. Коллективная доза может накапливаться в течение длительного времени, даже не одного поколения, а охватывая последующие поколения.
  • пороговая — доза, ниже которой не отмечены проявления данного эффекта облучения.
  • предельно допустимые дозы (ПДД) — наибольшие значения индивидуальной эквивалентной дозы за календарный год, при которой равномерное облучение в течение 50 лет не может вызвать в состоянии здоровья неблагоприятных изменений, обнаруживаемых современными методами (НРБ-99)
  • предотвращаемая — прогнозируемая доза вследствие радиационной аварии, которая может быть предотвращена защитными мероприятиями.
  • удваивающая — доза, которая увеличивает в 2 раза (или на 100%) уровень спонтанных мутаций. Удваивающая доза обратно пропорциональна относительному мутационному риску. Согласно имеющимся в настоящее время данным, величина удваивающей дозы для острого облучения составляет в среднем 2 Зв), а для хронического облучения — около 4 Зв.
  • биологическая доза гамма-нейтронного излучения — доза равноэффективного по поражению организма гамма-облучения, принятого за стандартное. Равна физической дозе данного излучения, умноженной на коэффициент качества.
  • минимально летальная — минимальная доза излучения, вызывающая гибель всех облученных объектов.

Мощность дозы

Мощность дозы (интенсивность облучения) — приращение соответствующей дозы под воздействием данного излучения за единицу времени. Имеет размерность соответствующей дозы (поглощенной, экспозиционной и т. п.), делённую на единицу времени. Допускается использование различных специальных единиц (например, Зв/час, бэр/мин, сЗв/год и др.).

Источник

Читайте также:  Всегда ли генерируется ионизирующее излучение при движущейся ленте транспортера рти
Оцените статью
Электроника