Эквивалентная доза как бы приводит к общему знаменателю оценку воздействия различных видов ионизирующих излучений на какой-нибудь орган или ткань. Она часто используется и нормируется в системе радиационной безопасности человека.
Но даже эквивалентная доза не может нас полностью устроить, так как она относится к облучаемому органу, а мы имеем дело, как правило, со всем организмом. На помощь пришла новая универсальная доза. Она называется эффективной и приравнивается к дозе облучения, которую получает весь организм, независимо от того, какая его часть реально облучается. Это очень важно, поскольку теперь мы можем сравнивать и интегрировать облучения различных частей тела, например, черепа и позвоночника или легких. Эффективная доза является очень сложной по своему построению и может быть только рассчитана. Измерить ее нельзя, так как она равна сумме эквивалентных доз в разных органах, умноженных на соответствующие коэффициенты (взвешивающие), учитывающие вклад данного органа или его чувствительность, точнее радиочувствительность, к действию ионизирующего излучения на весь организм (таблице № 10, приложение А).
Эффективная доза является мерой радиационного риска любого облучения и также, как и эквивалентная, выражается в зивертах. Эквивалентная и эффективная дозы используются для подсчета только малых доз облучения, которыми, например, сопровождаются рентгенорадиологические исследования в медицине, поскольку они выражают показатели риска. Для целей лучевой терапии они не используются. Там применяется поглощенная доза.
Все вышеупомянутые дозиметрические величины относятся к облучению отдельного человека. При облучении групп (популяций) людей необходимо учитывать численность населения, подвергшегося облучению. Это будет уже коллективная доза, которая равна сумме индивидуальных эффективных доз. Единицей измерения коллективных доз является человеко-зиверт (чел.-Зв). Например, в условном районе, где проживает 200 тысяч человек и средняя эффективная доза на одного жителя составляет 5 мЗв, иопуляционная эффективная доза составит здесь 1000 чел.-Зв.
Как видно математический (или дозиметрический) аппарат описания дозы не очень простой, но зато он позволяет не только зафиксировать количество полученной человеком энергии излучения, но и определить вероятный ущерб, который она вызовет.
В настоящее время хорошо изучен вклад различных источников в дозу облучения человека. Основные из них приведены в (таблице № 10, приложении Б). Как видно, средняя индивидуальная эффективная доза облучения жителя России за год составляет -4000 мкЗв (4 мЗв). Основной вклад в дозу вносит природная компонента (70%), на втором месте стоит медицинское облучение (29%). Вклад остальных источников составляет около 1%.
За 70 лет жизни человек получит дозу, равную -200 мЗв от постоянно воздействующих или «сверххронических» источников излучения и примерно 100 мЗв от медицинского облучения, где оно происходит за секунды или минуты, т.е. от «сверхострого» облучения Вклад аварийных источников облучения и особенно остальных техногенных в общее облучение россиянина, проживающего вне зон радиоактивного загрязнения, ничтожно мал.
Из приведенных данных видно, что медицинское облучение является наиболее важным среди всего облучения, созданного человеком. При этом профессиональное облучение ограничено (нормировано) годовой дозой 20 мЗв.
Облучение пациентов в медицине не ограничивается кроме профилактического (флюорографического) - 1 мЗв, так как считается, что польза, получаемая пациентом при проведении исследования превышает вред от его облучения.
Уран, элемент с порядковым номером 92, самый тяжелый из встречающихся в природе. Использовался он еще в начале нашей эры, осколки керамики с желтой глазурью (содержащие более 1% оксида урана) находились среди развалин Помпеи и Геркуланума.
Уран был открыт в 1789 году в урановой смолке немецким химиком Мартоном Генрихом Клапротом, назвавшего его в честь планеты уран, открытой в 1781. Впервые получил металлический уран французский химик Юджин Пелиго в 1841, восстановив безводный тетрахлорид урана калием. В 1896 году Антуан-Анри Беккерель открывает явление радиоактивности урана случайным засвечиванием фотопластинок ионизирующим излучением от оказавшегося поблизости кусочка соли урана.
Уран очень тяжелый, серебристо-белый глянцеватый металл. В чистом виде он немного мягче стали, ковкий, гибкий, обладает небольшими парамагнитными свойствами. Уран имеет три аллотропные формы: альфа (призматическая, стабильна до 667.7 °C), бета (четырехугольная, стабильна от 667.7 до 774.8 °C), гамма (с объемно центрированной кубической структурой, существующей от 774.8 °C до точки плавления), в которых уран наиболее податлив и удобен для обработки. Альфа-фаза - очень примечательный тип призматической структуры, состоящей из волнистых слоев атомов в чрезвычайно асимметричной призматической решетке. Такая анизотропная структура затрудняет сплав урана с другими металлами. Только молибден и ниобий могут создавать с ураном твердофазные сплавы. Правда, металлический уран может вступать во взаимодействие со многими сплавами, образуя интерметаллические соединения.
Химически уран очень активный металл. Быстро окисляясь на воздухе, он покрывается радужной пленкой оксида. Мелкий порошок урана самовоспламеняется на воздухе, он зажигается при температуре 150-175 °C, образуя U3O8. При 1000 °C уран соединяется с азотом, образуя желтый нитрид урана. Вода способна разъедать металл, медленно при низкой температуре, и быстро при высокой. Уран растворяется в соляной, азотной и других кислотах, образуя четырехвалентные соли, зато не взаимодействует с щелочами. Уран вытесняет водород из неорганических кислот и солевых растворов таких металлов как ртуть, серебро, медь, олово, платина и золото. При сильном встряхивании металлические частицы урана начинают светиться.
Уран имеет четыре степени окисления - III-VI. Шестивалентные соединения включают в себя триокись уранила UO3 и уранилхлорид урана UO2Cl2. Тетрахлорид урана UCl4 и диоксид урана UO2 - примеры четырехвалентного урана. Вещества, содержащие четырехвалентный уран обычно нестабильны и обращаются в шестивалентные при длительном пребывании на воздухе. Ураниловые соли, такие как уранилхлорид распадаются в присутствии яркого света или органики.
Изотоп урана U-238.
Ура́н (устаревший вариант — ура́ний) — химический элемент с атомным номером 92 в периодической системе, атомная масса 238,029; обозначается символом U (лат. Uranium), относится к семейству актиноидов.
Ура́н / Uranium (U)
| Атомный номер | 92 |
| Свойства атома | |
| Атомная масса(молярная масса) | 238,0289 а. е. м. (г/моль) |
| Радиус атома | 138 пм |
| Энергия ионизации(первый электрон) | 686,4(7,11) кДж/моль (эВ) |
| Электронная конфигурация | [Rn] 5f3 6d1 7s2 |
| Химические свойства | |
| Ковалентный радиус | 142 пм |
| Радиус иона | (+6e) 80 (+4e) 97 пм |
| Электроотрицательность(по Полингу) | 1,38 |
| Электродный потенциал | U←U4+ -1,38ВU←U3+ -1,66ВU←U2+ -0,1В |
| Степени окисления | 6, 5, 4, 3 |
| Термодинамические свойства простого вещества | |
| Плотность | 19,05 г/см³ |
| Молярная теплоёмкость | 27,67[1]Дж/(K·моль) |
| Теплопроводность | 27,5 Вт/(м·K) |
| Температура плавления | 1405,5 K |
| Теплота плавления | 12,6 кДж/моль |
| Температура кипения | 4018 K |
| Теплота испарения | 417 кДж/моль |
| Молярный объём | 12,5 см³/моль |
| Кристаллическая решётка простого вещества | |
| Структура решётки | орторомбическая |
| Параметры решётки | 2,850 Å |
| Отношение c/a | n/a |
| Температура Дебая | n/a K |
Уранинитовая руда
Уран широко распространён в природе. Кларк урана составляет 1·10-3% (вес.). Количество урана в слое литосферы толщиной 20 км оценивается в 1,3·1014 т.
Основная масса урана находится в кислых породах с высоким содержанием кремния. Значительная масса урана сконцентрирована в осадочных породах, особенно обогащённых органикой. В больших количествах как примесь уран присутствует в ториевых и редкоземельных минералах (ортит, сфен CaTiO3[SiO4], монацит (La,Ce)PO4, циркон ZrSiO4, ксенотим YPO4 и др.). Важнейшими урановыми рудами являются настуран (урановая смолка), уранинит и карнотит. Основными минералами — спутниками урана являются молибденит MoS2, галенит PbS, кварц SiO2, кальцит CaCO3, гидромусковит и др.Содержание урана в минералах смотреть в (таблице № 12 , в приложении А).
Основными формами нахождений урана в природе являются уранинит, настуран (урановая смолка) и урановые черни. Они отличаются только формами нахождения; имеется возрастная зависимость: уранинит присутствует преимущественно в древних (докембрийских породах), настуран — вулканогенный и гидротермальный — преимущественно в палеозойских и более молодых высоко- и среднетемпературных образованиях; урановые черни — в основном в молодых — кайнозойских и моложе образованиях — преимущественно в низкотемпературных осадочных породах.
Содержание урана в земной коре составляет 0,003 %, он встречается в поверхностном слое земли в виде четырех видов отложений. Во-первых, это жилы уранинита, или урановой смолки (диоксид урана UO2), очень богатые ураном, но редко встречающиеся. Им сопутствуют отложения радия, так как радий является прямым продуктом изотопного распада урана. Такие жилы встречаются в Заире, Канаде (Большое Медвежье озеро), Чехии и Франции. Вторым источником урана являются конгломераты ториевой и урановой руды совместно с рудами других важных минералов. Конгломераты обычно содержат достаточные для извлечения количества золота и серебра, а сопутствующими элементами становятся уран и торий. Большие месторождения этих руд находятся в Канаде, ЮАР, России и Австралии. Третьим источником урана являются осадочные породы и песчаники, богатые минералом карнотитом (уранил-ванадат калия), который содержит, кроме урана, значительное количество ванадия и других элементов. Такие руды встречаются в западных штатах США. Железоурановые сланцы и фосфатные руды составляют четвертый источник отложений. Богатые отложения обнаружены в глинистых сланцах Швеции. Некоторые фосфатные руды Марокко и США содержат значительные количества урана, а фосфатные залежи в Анголе и Центральноафриканской Республике еще более богаты ураном. Большинство лигнитов и некоторые угли обычно содержат примеси урана. Богатые ураном отложения лигнитов обнаружены в Северной и Южной Дакоте (США) и битумных углях Испании и Чехии.[10]