ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 04.02.2024
Просмотров: 21
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Министерство образования и науки Российский Федерации ФГАУ ВПО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина»
Физико-технологический институт
Кафедра технической физики
Реферат
по дисциплине «Введение в профессиональную деятельность»
Тема: Радиация вокруг нас
Екатеринбург
Введение
Начиная свою работу, я поставила цель: выяснить, что такое радиация. Также необходимо решить следующие задачи: откуда появилась радиация, что она из себя представляет, какие виды радиации существуют, какие последствия могут быть в результате воздействия радиации на живые организмы, в чем заключаются положительные стороны радиоактивности. Все это необходимо рассмотреть с различных точек зрения.
Вступив в новый, 21 век, мир все больше и больше сталкивается с целым рядом глобальных проблем. Проблемы эти особого рода. Они затрагивают интересы всего человечества.
Радиоактивность отнюдь не новое явление; новизна состоит в том, как люди пытаются её использовать. Ионизирующие излучения существовали на Земле задолго до зарождения на ней жизни и присутствовали в космосе до возникновения самой Земли. Радиоактивные материалы вошли в состав Земли с самого её рождения. Даже человек слегка радиоактивен, поскольку в организме есть тот же радиоактивный изотоп калий-40 - незаменимый элемент, участвующий в ряде важных метаболических процессов.
Радиация - это явление, происходящее в радиоактивных элементах, ядерных реакторах, при ядерных взрывах, сопровождающееся испусканием частиц и различными излучениями, в результате чего возникают вредные и опасные факторы, воздействующие на людей. Следовательно, термин «ионизирующие излучения» есть одна из сторон проявления физико-химических процессов, протекающих в радиоактивных элементах.
1. Открытие радиации
Ионизирующее излучение сопровождало и Большой взрыв, с которого, как мы сейчас полагаем, началось существование нашей Вселенной около 20 миллиардов лет назад. С того времени радиация постоянно наполняет космическое пространство. Радиоактивные материалы вошли в состав Земли с самого ее рождения. Даже человек слегка радиоактивен, так как во всякой живой ткани присутствуют в следовых количествах радиоактивные вещества. Но с момента открытия этого универсального фундаментального явления не прошло еще и ста лет.
Рис. 1
В 1896 году французский ученый Анри Беккерель положил несколько фотографических пластинок в ящик стола, придавив их кусками какого-то минерала, содержащего уран. Когда он проявил пластинки, то, к своему удивлению, обнаружил на них следы каких-то излучений, которые он приписал урану. Вскоре этим явлением заинтересовалась Мария Кюри, молодой химик, полька по происхождению, которая и ввела в обиход слово «радиоактивность». В 1898 году она и ее муж Пьер Кюри обнаружили, что уран после излучения таинственным образом превращается в другие химические элементы. Один из этих элементов супруги назвали полонием в память о родине Марии Кюри, а еще один - радием, поскольку по-латыни это слово означает «испускающий лучи». И открытие Беккереля, и исследования супругов Кюри были подготовлены более ранним, очень важным событием в научном мире - открытием в 1895 году рентгеновских лучей; эти лучи были названы так по имени открывшего их (тоже, в общем, случайно) немецкого физика Вильгельма Рентгена.
Реакция обывателей тех далеких лет была курьезной и воинствующей.
Так некоторые нью-йоркские газеты писали, что новые лучи способны фотографировать души умерших. Рид, член законодательного собрания в Нью-Джерси 19 февраля 1896 года внес законопроект, запрещающий из этических соображений использовать рентгеновские лучи в театральных биноклях. Раздраженная ситуацией лондонская газета «Pall Mall» писала в передовой: «Самое лучшее, что нужно сделать цивилизованным странам - это объединится и сжечь все рентгеновские лучи, и оборудование утопить в океане. Пусть рыбы разглядывают свои кости». Многие жители Германии в письмах непосредственно к Рентгену просили его прислать рентгеновские лучи по почте.
2. Виды радиации
Радиация - излучение энергии в виде быстрых элементарных частиц или электромагнитных волн. При превращениях (распадах) радиоактивных ядер атомов возникают различные виды излучения: альфа-, бета-, гамма-излучение, рентгеновское излучение, нейтроны, тяжелые ионы. При взаимодействии с веществом энергия излучения передается атомам и молекулам, превращая их в заряженные частицы - ионы. В результате ионизации разрываются химические связи молекул в живых организмах, и тем самым вызываются биологически важные (соматические и генетические) изменения.
Излучение, которое несет достаточное количество энергии, способно к удалению электронов из атомов. Этот процесс называется ионизацией, а излучение, способное удалить электрон из атома, называется ионизирующим (в отличие, например, от электромагнитного излучения солнца, которое таковым не является).
Нестабильные нуклиды стремятся перейти в устойчивое состояние. Они могут выделять свою избыточную энергию в процессе распада. Распад означает, что радиоактивный нуклид испускает ионизирующее излучение в форме частиц или электромагнитных волн (гамма-квантов).
В быту ионизирующее излучение ошибочно называется радиоактивным излучением. Правильное выражение - ионизирующее излучение. Рассмотрим процессы α-, b- и g-излучения.
α-излучение
Нестабильное ядро находится в процессе излучения своей избыточной энергии за счет испускания частицы, которая является ядром гелия и состоит из двух протонов и двух нейтронов. Эта частица называется α-частица.
α-частицы - положительно заряженные ядра гелия, обладающие высокой энергией.
Ионизация вещества альфа-частицей
Когда α-частица проходит в непосредственной близости от электрона, она притягивает его и может вырвать с нормальной орбиты. Атом теряет электрон и таким образом преобразуется в положительно заряженный ион. Так α-частицы обычно ионизируют вещество.
Ионизация атома требует приблизительно 30-35 эВ (электрон-вольт) энергии. Таким образом, α-частица, обладающая, например, 5 000 000 эВ энергии в начале ее движения, может стать источником создания более чем 100 000 ионов прежде, чем она перейдет в состояние покоя.
Масса α-частиц примерно в 7 000 раз больше массы электрона. Большая масса α-частиц определяет прямолинейность их прохождения через электронные оболочки атомов при ионизации вещества. α-частица теряет маленькую часть своей первоначальной энергии на каждом электроне, который она отрывает из атомов вещества, проходя через него. Кинетическая энергия α-частицы и ее скорость при этом непрерывно уменьшаются. Когда вся кинетическая энергия израсходована, α-частица приходит в состояние покоя. В этот момент она захватит два электрона и, преобразовавшись в атом гелия, теряет свою способность ионизировать материю.
Расстояние, на которое ионизирующее излучение может проникать в вещество, называется его проникающей способностью.В воздухе пробег α-частицы равен нескольким сантиметрам. Толстый лист бумаги остановит частицу полностью.
В тканях тела человека пробег частицы - менее 0,7 мм. Альфа-излучение, воздействующее на незащищенную часть тела, не может проникнуть даже через внешний слой клеток кожи и не причиняет вреда организму.
Поэтому альфа-излучение опасно только тогда, когда альфа-частицы попадают внутрь организма (с воздухом, питьевой водой и пищевыми продуктами) и напрямую воздействуют на клетки органов, вызывая их повреждения.
β-излучение
β-излучение - это процесс испускания электронов непосредственно из ядра атома. Электрон в ядре создается при распаде нейтрона на протон и электрон. Протон остается в ядре, в то время как электрон испускается в виде β-излучения.
Ионизация вещества β-частицей
Вылетевший из ядра радионуклида электрон (β-частица) выбивает один из орбитальных электронов стабильного химического элемента. Эти два электрона имеют одинаковый электрический заряд и массу. Поэтому, встретившись, электроны оттолкнутся друг друга, изменив свои первоначальные направления движения.
Когда атом теряет электрон, то он превращается в положительно заряженный ион.
Проникающая способность β-частицы значительно больше, чем α-частицы, потому что электрический заряд β-частицы - вдвое меньше заряда α-частицы. Кроме того, масса β-частицы - приблизительно в 7000 раз меньше массы α-частицы. Из-за ее маленькой массы и маленького заряда ионизация, вызванная β-частицей меньше, и, как следствие, энергия β-частицы расходуется на более значительном расстоянии.
Проникающая способность β-частицы в воздухе изменяется от 0,1 до 20 метров в зависимости от начальной энергии частицы. В большинстве случаев средства индивидуальной защиты и обувь обеспечивают достаточную защиту от внешнего облучения организма β-частицами. Большой риск облучения β-частицами связан с попаданием их внутрь организма при приеме пищи.
γ-излучение
γ-излучение не состоит из частиц, как α- и β-
излучения. Оно, также как свет Солнца, представляет собой электромагнитную волну. Гамма-излучение это - электромагнитное (фотонное) излучение, состоящее из гамма-квантов и испускаемое при переходе ядер из возбужденного состояния в основное при ядерных реакциях или аннигиляции частиц. Это излучение имеет высокую проникающую способность вследствие того, что оно обладает значительно меньшей длиной волны, чем свет и радиоволны. Энергия γ-излучения может достигать больших величин, а скорость распространения γ-квантов равна скорости света. Как правило, γ-излучение сопутствует α и β-излучениям, так как в природе практически не встречаются атомы, излучающие только γ-кванты. γ-излучение сходно с рентгеновским излучением, но отличается от рентгеновского излучения природой происхождения, длиной электромагнитной волны и частотой.
Ионизация вещества g-излучением
g-излучение, проходящее через вещество, имеет возможность ионизировать это вещество, передавая свою энергию электронам атомов, составляющих его. Энергия излучения постепенно уменьшается. Поскольку g-излучение не имеет никакого электрического заряда, его способность ионизировать атомы вещества намного меньше, чем у α- и β-излучения.
Защититься от воздействия γ-излучения сложнее, чем от воздействия α- и β-частиц. Проникающая способность его очень высока, и γ-излучение способно насквозь пронизывать живую человеческую ткань. Нельзя однозначно утверждать, что вещество некоторой толщиной полностью остановит γ-излучение. Часть излучения будет остановлена, а часть его - нет. Однако, чем более толстый слой имеет защита, и чем больше удельный вес и атомный номер вещества, которое используется в качестве защиты, тем более она эффективна. Толщина материала, требуемого, чтобы уменьшить излучение в два раза - называется слоем половинного ослабления. Уменьшить мощность γ-излучения на 50% могут, например, 1 см свинца, 5 см бетона, или 10 см воды. Кроме этого, защититься от воздействия радиации можно временем и расстоянием. Чем меньше время воздействия ионизирующего излучения на организм - тем меньше доза облучения. Грубый расчет может помочь Вам определить дозу, которую Вы получите в течение некоторого промежутка времени. Свойством всех источников ионизирующего излучения является то, что мощность дозы уменьшается с расстоянием. Источник излучения может иметь различную конфигурацию: точечный, объемный, поверхностный или линейный источник. Излучение от точечного источника уменьшается пропорционально увеличению квадрата расстояния до него. Простая и эффективная мера защиты от внешнего излучения - находиться настолько далеко, насколько возможно, от источника ионизирующего излучения.