Вопрос радиационной безопасности в экологическом образовании в средней школе (стр. 1 из 15)
Міністерство освіти і науки України
Дніпропетровський національний університет
Факультет фізичний
Кафедра теоретичної фізики
ДИПЛОМНА РОБОТА
Питання радіаційної безпеки в екологічній освіті у середній школі
Виконавець
студентка групи
ФІ-99-1 Цюпак Е.В.
Керівники
ст.викл. Смойловський О.Н.
доц., к. ф.-м. н. Ярошенко А.П.
Рецензент
проф., д. ф.-м. н. Башев В.Ф.
Консультант
доц. Агапова В.Т.
Допускається до захисту:
Зав. кафедри
проф., д. ф.-м. н. Тутік Р.С..
Дніпропетровськ
2004
План
Вступ.
1. Види, фізичний зміст і одиниці вимірювання доз опромінення.
2. Вплив радіації на живий організм.
3. Природні й антропогенні джерела іонізуючого випромінювання.
4. Проблеми, пов'язані з використанням ядерної енергії.
4.1. Теплове забруднення навколишнього середовища.
4.2. Розробка родовищ урану та його збагачення.
4.3 Обробка і ліквідація радіоактивних відходів.
5. Основні заходи захисту населення від іонізуючого випромінювання
6. Лекція на тему: Радіація та її вплив на живий організм.
7. Забезпечення рівня фізичного захисту під час захоронення радіоактивних відходів.
Висновки.
Використана література.
Додаток.
Втуп
Радіація та екологія – дуже актуальне питання в останні десятиліття постає в зв’язку з тим, що людство вступило в атомне століття. Ядерна енергія в Україні використовується в усіх галузях народного господарства – промисловості, медицині, сільському господарстві, наукових дослідженнях, а також у побуті. Разом з цим значно росте кількість людей, які безпосередньо професіонально та не професіонально пов’язані з іонізуючим випромінюванням. Крім того, в теперішній час при великій кількості технологічних процесів отримання та застосування атомної енергії, виробництва та використання штучних радіоізотопів існує можливість попадання радіоактивних відходів в навколишнє середовище. Тому необхідно деякі початкові знання про ядерну енергію надавати ще школярам. Більшість теперішніх учнів отримають такі знання тільки в школі.
Зараз основною задачею людства в області радіаційного контролю – не допустити помітного збільшення радіоактивності, що створена природою, тобто недопущення збільшення природного радіаційного фону. Для рішення такої задачі людству необхідно мати представлення про фізико-хімічну основу такого явища як радіоактивність; знати як взаємодіє іонізуюче випромінювання з речовиною та, обов’язково, як впливає радіація на живий організм; а також мати деякі знання по дозам та заходам захисту населення від дії іонізуючого випромінювання. Для нас ця тема особливо актуальна тим, що на Україні працює чотири атомних електростанції, є родовища уранової руди в Дніпропетровській (м. Жовті Води) та Кіровоградській (м. Олександрія) областях, а також вже відбулася аварія в 1986 році на Чорнобильській атомній електростанції.
Дуже великої шкоди екології України завдала катастрофа на Чорнобильській АЕС 26 квітня 1986 р. Її наслідки виходять далеко за межі проблем довкілля і переростають у ряд соціально-економічних, медичних, біологічних та психологічних проблем. Екологічну небезпеку становить також ядерне паливо та радіоактивні речовини, викинуті під час аварії, які осіли навколо блоку, а потім були закриті піском та бетоном. З паливномісткими матеріалами з часом можуть статися такі зміни: роздрібнення паливних частинок, утворення на їхній поверхні нових сполук, які можуть розчинятися у воді, вимивання радіонуклідів водою. Усе це може викликати міграцію радіонуклідів. Безпосередня загроза екологічній безпеці з боку ЧАЕС є приводом для виникнення суперечностей між Україною і сусідніми державами, які можуть значною мірою ускладнити міждержавні відносини з ними.
Аварія на ЧАЕС є найбільшою екологічною катастрофою, за останні десятиліття. В результаті понад 41 тис. км2 території було забруднено радіонуклідами. Близько 46 тис. га орної землі та 46 тис. га лісу за рівнями забруднення, що перевищують 15 кюрі на квадратний кілометр (Ки/км2), вилучено з виробництва. Зона відчуження Чорнобиля становить серйозну загрозу для навколишнього середовища внаслідок наявності 800 поховань радіоактивних відходів.
Але зараз більше 50 відсотків всієї електроенергії виробляється на атомних станціях. Зараз на Україні дїє 4 атомних електростанції: Рівненська, Хмельницька, Південно-Українська та Запорізька. За кількістю реакторів та їх потужністю Україна посідає восьме місце у світі.
1. Види, фізичний зміст і одиниці вимірювання доз опромінення.
Атом схожий на сонячну систему в мініатюрі: навколо ядра рухаються по орбітах електрони. Розміри ядра в сто тисяч разів менше самого атома.
Деякі нукліди стабільні, тобто під час відсутності зовнішнього впливу ніколи не перетерплюють ніяких перетворень.
Значна кількість нуклідів нестабільні, тобто без якого-небудь зовнішнього впливу вони увесь час перетворюються в інші нукліди. 99 % від загальної кількості урану, який міститься в земній корі, займає уран-238. Нижче наведено схему розпаду урану-238, урану-235 та урану-236.
Мал.1 Схема перетворення урану-238
З мал.1 видно, що весь ланцюжок перетворення урану-238 закінчується стабільним нуклідом свинцю. Випущення ядром частки, що складає з двох протонів і двох нейтронів – це альфа-випромінювання; випущення електрона – це бета-випромінювання.
Основною характеристикою іонізуючого випромінювання є доза випромінювання.
Доза випромінювання – це кількість енергії іонізуючого випромінювання, поглиненої одиницею маси середовища, що опромінюється. Розрізняють експозиційну, поглинену й еквівалентну дози випромінювання. Для визначення поглиненої енергії будь-якого виду випромінювання в середовищі прийняте поняття поглиненої дози випромінювання.
Поглинена доза випромінювання визначається як енергія, поглинена одиницею маси речовини, що опромінюється. За одиницю поглиненої дози випромінювання приймається джоуль на кілограм (Дж/кг).
У системі СІ поглинена доза виміряється в греях (Гр). 1Гр – це така поглинена доза, при якій 1 кг речовини, що опромінюється, поглинає 1 Дж енергії, тобто 1 Гр = 1 Дж/кг.
Відповідно до вищевикладеного,
де Dпогл - поглинена доза випромінювання,
ΔE - енергія, поглинена речовиною, що опромінюється, Δm - маса речовини.
Величина поглиненої дози випромінювання залежить від властивостей випромінювання і поглинаючого середовища.
Для оцінки біологічного впливу іонізуючого випромінювання використовується еквівалентна доза Dекв. Вона дорівнює добутку поглиненої дози Dпоглна так названий коефіцієнт відносної біологічної ефективності даного виду випромінювання η.
Dекв = Dпогл· η
Для рентгенівського, гама-, бета-випромінювань η =1; для альфа-випромінюванняη =20; для нейтронів з енергією менше 20 КеВ η =3; для нейтронів з енергією 0,1-10 МеВ η =10.
Одиницею вимірювання еквівалентної дози в системі СІ використовується зіверт (Зв), несистемною одиницею є біологічний еквівалент рада (бер);
1Зв = 100 бер =1 Грη ·
Для характеристики джерела випромінювання по ефекту іонізації застосовується так названа експозиційна доза рентгенівського і гамма-випромінювань. Експозиційна доза виражає енергію випромінювання, перетворену в кінетичну енергію заряджених часток в одиниці маси атмосферного повітря. З вище викладеного випливає :
де Dексп - експозиційна доза рентгенівського і гамма-випромінювань;
ΔQ - заряд, що виникає в результаті іонізації повітря в елементі об’єму; Δm - маса повітря, що опромінюється, у цьому об’ємі.
За одиницю експозиційної дози рентгенівського і гамма-випромінювань приймається кулон на кілограм – 1 Кл/кг. Кулон на кілограм – експозиційна доза рентгенівського і гамма-випромінювань, при якій сполучена з цим випромінюванням корпускулярна емісія на кілограм сухого повітря при нормальних умовах (при t0 = 0°C і тиску 760 мм рт. ст.) робить у повітрі іони, що несуть заряд в один кулон електрики кожного знаку.
Несистемною одиницею експозиційної дози рентгенівського і гамма-випромінювань є рентген.
Рентген – це доза гамма-випромінювання, під дією якої в 1см3 сухого повітря при нормальних умовах (t =°C і тиску 760 мм рт. ст.) створюються іони, що в одиниці об’єму несуть одну електростатичну одиницю електрики одного знака. Дозі в 1Р відповідає утворенню 2,08·109 пар іонів у 1см3 повітря.
Одиниця рентген може бути використана до значення енергії 3 Мев рентгенівського і гамма-випромінювань. Випромінювання може вимірятися в рентгенах - Р, мілірентгенах - мР чи мікрорентгенах - мкР (1 Р = 103 мР = 106 мкР).
Отже, для одержання експозиційної дози в один рентген потрібно, щоб енергія, витрачена на іонізацію в одному кубічному сантиметрі повітря (чи грамі), відповідно дорівнювала
1 Р = 2,58·10- 4 Кл/кг або 1 P = 3,86·10-3 Дж/кг
Джерела іонізуючих випромінювань характеризуються активністю, що визначається кількістю ядерних розпадів dN за проміжок часу dt:
У системі СІ одиницею вимірювання активності є беккерель (Бк).
1 Бк – це один розпад за секунду. Несистемною одиницею є кюрі (Ки).