close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

Тематика творчих робіт;doc

код для вставкиСкачать
Основы радиоэкологии
Экология, радиоэкология и основы энергосбережения
2014
И.В. Абрамова
БрГУ имени А.С. Пушкина
1. Общие сведения о радиации
2. Основные виды самопроизвольных
ядерных превращений (альфа-, бета- и
гамма-распады).
3. Параметры радиации и дозы.
1. Общие сведения о радиации
Радиоактивность - неустойчивость ядер некоторых
атомов, проявляющаяся в их способности к
самопроизвольным превращениям (распаду),
сопровождающимся испусканием ионизирующего
излучения - радиацией.
1898 г. М.Склодовская-Кюри
Радиация (лат. radiatio – «сияние», «излучение»)
• Излучение
• Ионизирующее излучение
• Тепловое излучение
Существуют также излучения,
которые имеют другую природу
и представляют собой потоки
различных частиц,
например, альфа-частиц,
бета-частиц, нейтронов и т.д.
Вильгельм Конрад Рентген
27.03.1845 – 10.02.1923
Нобелевская премия
по физике, 1901 г.
Х-лучи
Рентгеновский снимок руки Альберта фон Кёлликера,
сделанный Рентгеном 23 января 1896 г.
Антуан Анри Беккерель
15.12.1852 – 25.08.1908
Нобелевская премия
по физике, 1903 г.
1896 г. открыл
явление
радиоактивности
Изображение фотопластинки Беккереля,
которая была засвечена излучением солей урана.
Ясно видна тень металлического мальтийского креста,
помещённого между пластинкой и солью урана.
Мари и Пьер Кюри
Пьер Кюри
15.05.1859 – 19.04.1906
Мари СклодовскаяКюри
7.10.1867 – 4.06.1934
Нобелевская премия по
физике, 1903 г.
Нобелевская премия по
химии, 1911 г.
Настуран (урановая смолка)
88
Радий
2
Ra
РАДИЙ
(226,025)
7s2
8
1
8
2
3
82
18
1
32 8
18
88
22
1902 год - первый дециграмм чистого
хлористого радия получили супруги Кюри
«В частности, можно установить,
что радий – потомок урана, а полоний – потомок радия»
Мария Кюри.
К началу 1940 гг. в мире было произведено
около 1 кг 226Ra
Сфера применения:
•медицина
•изготовление светящихся циферблатов и
военной техники
Из Нобелевской речи Пьера Кюри:
«Можно думать, что в преступных руках радий
станет очень опасным, и здесь уместно задать
вопрос, заинтересовано ли человечество в
дальнейшем раскрытии секретов природы,
достаточно ли оно созрело для того, чтобы с пользой
применить полученные знания, не могут ли они
повлиять отрицательно на будущее человечества?
Пример открытий Нобеля знаменателен: мощные
взрывчатые вещества позволили осуществить
замечательные работы, но одновременно – в руках
великих преступников (в другом переводе «преступных
властителей») – они представляют ужасное средство
уничтожения, которое влечет народы к войне.
Я отношусь к числу тех, кто вместе с Нобелем
думает, что человечество извлечет из новых
открытий больше блага, чем зла...»
Джозеф Джон Томсон - открыл
электрон (1897), попытался
создать модель атома-шара (1903).
Нильс Бор завершил
разработку планетарной
теории.
Эрнест Резерфорд. Открыл альфа- и бета-излучение,
короткоживущий изотоп радона и множество др.
изотопов. Объяснил на основе свойств радона
радиоактивность тория, открыл и объяснил радиоактивное
превращение химических элементов, создал теорию
радиоактивного распада, расщепил атом азота, обнаружил
протон. Доказал, что альфа-частица — ядро гелия. Сделал
вывод о существовании в атоме массивного ядра. Создал
планетарную теорию строения атомов. Первым открыл
образование новых химических элементов при распаде
тяжелых химических радиоактивных элементов. Уточнил
на 30 % отношение заряда к массе электрона.
1932 г. Джеймс Чедвик открыл
нейтрон.
1932 г. почти одновременно советский
ученый Д. Д. Иваненко и немецкий ученый
Вернер Гейзенберг предложили новую
модель ядра. Электроны начисто
изгонялись из его структуры. Их место
заняли нейтроны.
Японский физик Хидэки Юкава выяснил,
какие силы удерживают протоны и
нейтроны в ядре
1932 г. американец Карл Андерсон
открыл позитрон
Ирен Кюри вместе с мужем Фредериком Жолио-Кюри
открыли явление искусственной радиоактивности. супруги
Жолио-Кюри обнаружили новый вид радиоактивного распада —
позитронный, т. е. испускание положительного электрона, или
β+-распад (в отличие от электронного β--распада).
Ирен Жолио-Кюри
(1897 — 1956)
Фредерик Жолио-Кюри
(1900 — 1958)
Немецкие ученые О. Ган и
Ф.Штрасман сделали
невероятное предположение:
под действием медленных
нейтронов ядро урана может
разделиться на две части; и эти
части — изотопы элементов из
середины таблицы Менделеева .
С осколками из погибающего
уранового ядра вылетает
несколько свободных нейтронов.
Они могут разрушать другие
ядра урана.
При благоприятных условиях в
куске урана могла возникнуть так
называемая цепная реакция
деления — колоссальной
мощности ядерный взрыв.
Первым элементом, созданным
человеком, был технеций. Так
назвали 43-й элемент итальянские
ученые К. Перрье и Э. Сегре.
В 1940 был получен искусственно
астат (Д.Корсоном, К.Р. Маккензи
и Э. Сегре).
Эмилио Джино Сегре
Прометий – в 1945 году (американские химики
Д.Маринский, Л. Гленденин и Ч. Кориэлл).
• Первый атомный реактор был построен в декабре
1942 г. в Чикаго (США) под руководством
итальянского физика Энрико Ферми
• 1954 г. в СССР дала энергию первая в мире атомная
электростанция. Мощность этой станции была всего
5000 кВт.
О́бнинская АЭС — первая в
мире атомная электростанция.
Основанный на свидетельстве очевидца
рисунок, изображающий запуск
«Чикагской поленницы»
Радиоэкология – наука, которая изучает
закономерности миграции
радионуклидов в биосфере и
последствия воздействия
ионизирующих излучений на живые
организмы в среде обитания на
экосистемы в целом.
2. Основные виды самопроизвольных
ядерных превращений
Атом – частица, состоящая из положительно
заряженного ядра (нуклида) и окружающих его
электронов.
Размеры атома определяются размерами его
электронной оболочки и составляют примерно
10–10 м.
Масса атома определяется в основном массой
его ядра и возрастает пропорционально
количеству нуклонов в нем.
электрон
ПУДИНГОВАЯ
Модели строения атома
ПЛАНЕТАРНАЯ
КЛАССИЧЕСКАЯ
КВАНТОВО-МЕХАНИЧЕСКАЯ
МОДЕЛЬ СТРОЕНИЯ АТОМА
электрон обладает как свойствами
частицы, так и свойствами волны
Модель Н. Бора: в атомах
существуют особые
стационарные состояния,
в которых электроны не
излучают - излучение
происходит при переходе
из одного стационарного
состояния в другое.
Планетарная модель,
согласно которой атом так же
пуст, как Солнечная система.
В центре атома ядро, которое
заряжено положительно, и в
нем сосредоточена
практически вся масса атома.
Ядро элемента с порядковым
Z несет заряд, в Z раз
превышающий
элементарный, имеет
размеры, в десятки тысяч раз
меньшие размеров всего
атома. Вокруг ядра под
действием кулоновских
электрических сил
обращаются Z электронов,
так что в целом атом
нейтрален.
Основные характеристики частиц, входящих
в состав атома:
Частица
Протон
Нейтрон
Электрон
Символ
p
n
e-
Относительная атомная
масса
1,007 ≈ 1
1,009 ≈ 1
1/1840
Относительный
заряд
+1
0
-1
Основные виды самопроизвольных ядерных
превращений
Альфа-излучение – поток альфачастиц — ядер гелия-4. Альфачастицы, рождающиеся при
радиоактивном распаде, могут быть
легко остановлены листом бумаги.
Бета-излучение – это поток электронов,
возникающих при бета-распаде; для
защиты от бета-частиц энергией до
1МэВ достаточно алюминиевой
пластины толщиной в несколько
миллиметров.
Гамма-излучение – это поток
высокоэнергичных фотонов, не
обладающих зарядом; для защиты
эффективны тяжёлые элементы
(свинец и т.д.), поглощающие МэВные фотоны в слое толщиной
несколько см.
. Слой «половинного ослабления» для жесткого гамма-излучения
Для жесткого гамма-излучения с
энергией квантов 1 МэВ толщина
этого слоя составляет 5 см бетона,
3 см стали или 1 см свинца.
Если необходимо уменьшить
интенсивность опасного гаммаизлучения в миллион раз, то
потребуется свинцовый экран
толщиной 20 см либо бетонная
стенка метровой толщины.
10 см свинца ослабляют жесткое
излучение в тысячу раз.
Для сравнения: альфа-излучение
с энергией 1 МэВ практически
полностью поглощается
алюминиевой фольгой толщиной 5
микрон, а для поглощения бетарадиации с такой же энергией
достаточно 1,6 мм алюминия.
Период полураспада — период, в течение которого произойдет
распад половины нестабильных ядер радиоактивного вещества.
3. Параметры радиации и дозы
•
•
•
•
•
•
•
Кюри
Беккерель
Рентген
Зиверт
Бэр
Грэй
Банановый эквивалент
Экспозиционная доза, X
Рентген (Р, R)
такое количество излучения, при
воздействии которого в 1 см3 воздуха
образуется 2,08х109 пар ионов
Кулон на килограмм (Кл/кг, C/kg)
1 Р=2.58*10-4 Кл/кг (C/kg)
1 Кл/кг=3.88*103 Р
Поглощенная доза
Грей (Гр, Gy)
в системе СИ.
Количество энергии
ионизирующего
излучения,
поглощенной
единицей массы
какого-либо
физического тела,
например тканями
организма.
1 Гр = 1Дж/кг
Рад (рад, rad)
Radiation Absorbed Dose
Единица поглощенной
дозы излучения D.
1 Гр = 100 рад
Получается при
воздействии
экспозиционной дозы в
100 рентген
Эквивалентная и эффективная
эквивалентная дозы
Зиверт (Зв) – единица в системе СИ.
1 Зв равен эквивалентной дозе, при которой
произведение величины поглощённой дозы в
Грэях (в биологической ткани) на коэффициент
W будет равно 1 Дж/кг.
Это такая поглощённая доза, при которой в 1 кг
вещества выделяется энергия в 1 Дж.
1 Зв = 1 Гр*W = 1 Дж/кг*W = 100 рад*W = 100 бэр
W=1 для рентгеновского, гамма-, бета-излучений,
электронов и позитронов
Активность нуклида
Беккерель (Бк, Bq)
Единица активности
нуклида в
радиоактивном
источнике в СИ .
Кюри (Ки, Cu)
Единица активности
изотопа.
1 Бк = 1 распад/с
для любого
радионуклида.
1 Ки = 3.7*1010Бк = 3.7 ГБк
1 Бк=2.7*10-11Ки
Банановый эквивалент
Характеристика источников ионизирующего
излучения посредством сравнения их с
уровнем радиоактивности обычного банана.
Банан обладает природной радиоактивностью
вследствие наличия в нем калия-40,
активность которого составляет 32 Бк.
Известны случаи, когда системы обнаружения
радиоактивных материалов в аэропортах срабатывали
на обычный банан.
Наименование и обозначение
Величина
Активность радионуклида в
источнике
Единица СИ
беккерель (Бк)
Внесистемная
единица
Соотношение между
единицами
кюри (Ки)
1 Ки = 3,7·1010 расп/с = 3,7·1010
Бк
1 Бк = 1 расп/с
1 Бк = 2,7·10-11 Ки
Доза поглощенная
грей (Гр)
рад (рад)
1 рад = 100 эрг/г = 1·10-2 Гр
1 Гр = 1 Дж/кг
1 Гр = 100 рад
Доза эквивалентная
зиверт (Зв)
бэр (бэр)
1 бэр = k·1рад = 1·10-2 Зв
1 Зв = k·1 Гр = 100 бэр
Мощность эквивалентной
дозы
зиверт в секунду
(Зв/с)
бэр в секунду (бэр/с)
1 бэр/с = k·1рад/с = 1·10-2 Зв/с
1 Зв/c = k·1 Гр/c = 100 бэр/с
Доза эффективная
зиверт (Зв)
бэр (бэр)
1 бэр = k·1рад = 1·10-2 Зв
1 Зв = k·1 Гр = 100 бэр
Доза экспозиционная
кулон на килограмм
рентген (Р)
(Кл/кг)
1 Р = 2,58·10-4 Кл/кг
1 Кл/кг = 3,88·103 Р
Мощность экспозиционной
дозы
ампер на килограмм рентген в
(А/кг)
секунду(Р/с)
1 Р/с = 2,58·10-4 А/кг
1 А/кг = 3,88·103 Р/с
Удельная поверхностная
активность радионуклида
беккерель на
квадратный метр
(Бк/м2)
кюри на квадратный 1 Ки/км2 = 3,7·104 Бк/м2
километр (Ки/км2)
1 Бк/м2 = 2,7·10-5 Ки/км2
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа