 |
|
Удельная активность естественных радионуклидов в строительных материалах (Бк/кг).
| Вид материала | Радий-226 | Торий–232 |
| Глина | 20,4 | 33,7 |
| Бетон легкий | 21,8 | 15,2 |
| Бетон тяжелый (це- мент) | 23,7 | 16,7 |
| Песок | 7,8 | 12,3 |
| Щебень из доломитов и известняков | 12,6 | 4,8 |
| Щебень из гранита | 27,4 | 35,9 |
| Гранитный отсев | 43,0 | 118,2 |
| Стройматериалы | 27,8 | 32,6 |
где А Ra - удельная активность радия - 226, А Тh - удельная активность тория - 232 берутся из табл. 6.6, а А к - удельная активность калия - 40 и А Cs - удельная активность цезия - 137 берутся из табл. 6.5 результатов (пересчетные значения).
Полученные значения А m Эфф записать в табл. 6.5 результатов.
Полученные значения удельной эффективной активности для исследуемых материалов сравнить со значениями, приведенными в табл. 6.4 и сделать вывод об их применяемости.
При A m эфф > 1350 Бк•кг-1 использование материалов для строительных целей ЗАПРЕЩАЕТСЯ.
Выводы по выполненной работе
Вопросы к зачёту
1. В каких домах построенных из различных строительных материалов радиационный фон будет наибольшим: деревянных, кирпичных, бетонных?
2. От каких факторов зависит измеряемая величина радиационного фона?
3. Какие радионуклиды обычно измеряются в образцах строительного материала?
4. Какой радионуклид чернобыльского происхождения нормируется в образцах строительных материалов?
5. На какие строительные и природные материалы введены нормативы?
6. Какие природные радионуклиды присутствуют в строительных материалах?
7. Устройство и принцип работы РУГ-91?
8. Опишите ход определения проб, обоснуйте полученные данные и выводы.
Лабораторная работа № 7
МЕТОДЫ ЗАЩИТЫ ОТ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ
I. Цель работы: Определение изменения потока γ-фотонов ионизирующего излучения в зависимости от расстояния. Исследование эффективности защиты от ионизирующего излучения различными материалами (экранами).
2. Порядок выполнения работы:
2.1. Изучить настоящие методические материалы.
2.2. Законспектировать в рабочую тетрадь ответы на вопросы к зачёту.
2.3. Перечертить в тетрадь таблицы и заполнить их во время работы с прибором, рассчитать полученные данные и сделать вывод о результатах выполненных измерений.
ВОЗДЕЙСТВИЕ ИОНИЗИРУЮЩЕЙ РАДИАЦИИ
НА ЧЕЛОВЕКА
Воздействию ионизирующего излучения (ИИ) человек подвергается постоянно за счет:
· воздействия природных излучений (солнечная и космическая радиация, излучение из недр земли и др.),
· при работе с источниками ИИ на предприятиях (учреждениях), воздействие стен зданий и др.
· при проведении медицинских рентгенорадиологических процедур и т.п.
Но наиболее массовое облучение людей может иметь место при применении ядерного оружия, а также после крупных аварий на радиационно опасных объектах. Это требует от каждого человека строгого соблюдения основ радиационной безопасности.
В 1896 русский физиолог И. Р. Тарханов впервые показал, что рентгеновское излучение, проходя через живые организмы, нарушает их жизнедеятельность. И действительно, ионизирующие излучения оказалось очень опасным для человека: в 1895 г. радиационный ожог рук получил Анри Беккерель, в 1902 г. - лучевой рак кожи был выявлен у Марии С. Кюри, в 1907 г. было описано 7 случаев смерти от ионизирующей радиации др. учёных. Мутагенное воздействие ионизирующего излучения впервые установили русские ученые Р.А. Надсон и Р.С. Филиппов в 1925 году в опытах на дрожжах. В 1927 году это открытие было подтверждено Р. Меллером на классическом генетическом объекте - дрозофиле.
Особенности воздействия ИИ на человека характеризуются следующими особенностями:
1. У живых организмов нет специальных органов для распознавания действия этого фактора.
2. Ионизирующая радиация способна вызвать отдаленные последствия:
- злокачественные опухоли,
- укорочение жизни,
- снижение иммунитета.
3. Способна глубоко проникать в облучаемую ткань.
4. Способна к суммарному кумулятивному действию.
5. Поражающий эффект возникает при ничтожных количествах поглощенной энергии. При облучении человека смертельной дозой γ-излучения, равной 6 Гр, в его организме выделяется энергия, равная примерно: E=mD=70 кг•6 Гр=420 Дж. Такая энергия передается организму человека одной чайной ложкой горячей воды.
3.1. Облучение человека.В настоящее время проникающая радиация воздействует на организм человека следующим образом:
1. Вызывает внешнее облучение человека γ-лучами из космоса, с поверхности Земли, от строительных материалов, от чернобыльских радионуклидов.
2. Проникновение газообразного элемента радона в атмосферу, а затем с вдыхаемым воздухом - в организм.
3. Переход радиоактивности в растения через корни и их проникновение в организм человека с пищей.
Поскольку энергия, поглощаемая тканью человека мала, естественно предположить, что тепловое воздействие ионизирующей радиации не является непосредственной причиной лучевой болезни и гибели человека. Действительно, в основе биологического воздействия ионизирующей радиации на живой организм лежат химические процессы, происходящими в живых клетках после их облучения. Радиоактивные излучения вызывают ионизацию атомов и молекул живых тканей, в результате чего происходит разрыв нормальных молекулярных связей и изменение химической структуры клеточных макромолекул. Эти изменения влекут за собой либо гибель либо мутацию клеток.
Воздействие ионизирующего излучения на ткани организма имеет несколько стадий:
| 1. Образование заряженных частиц. Проникающие в ткани организма α- и β-частицы теряют энергию вследствие электрических взаимодействий с электронами тех атомов, близ которых они проходят. |
| 2. Электрические взаимодействия. Под влиянием проникающей радиации от атомов ткани организма отрываются электроны. Они заряжены отрицательно, поэтому остальная часть исходного нейтрального атома становится положительно заряженной. Этот процесс называется ионизацией. Оторвавшиеся электроны могут ионизировать другие атомы. |
| 3. Физико-химические изменения. И свободный электрон, и ионизированный атом не могут долго находиться в таком состоянии. Поэтому они вступают в сложную цепь реакций, в результате которых образуются новые молекулы. В их состав входят такие чрезвычайно реакционно-способные молекулы, как "свободные радикалы" (ОН- - радикал гидроксила, НО2 - гидроперекисный радикал, Н2О2 - перекись водорода, О - атомарный кислород, Оо - синглетный кислород и др.). Они обладают сильными окислительными и токсическими свойствами. |
| 4. Химические изменения. Образовавшиеся свободные радикалы реагируют как друг с другом, так и с другими молекулами. Вступая в соединения с органическими веществами, они вызывают значительные химические изменения в клетках и тканях. Химический состав клетки изменяется в результате радиолиза её компонентов или метаболических процессов взаимодействия различных клеточных органелл, денатурации белковых и других органических структур с образованием токсических гистаминоподобных веществ. Наступает деполимеризация гиалуроновой кислоты, глико- и липопротеидов, нарушается проницаемость клеточных мембран, структура ДНК и РНК. |
| 5. Биологические эффекты. могут наступить как через несколько секунд, так и через десятилетия после облучения и явиться причиной немедленной гибели клеток, или способствовать развитию: 1) ранних изменений в клетках, которые приводят к возникновению рака; генетическим мутациям, оказывающим влияние на будущие поколения; поражению плода и зародыша вследствие облучения матери в период беременности; развитию лучевой болезни, характеризующейся развитием: геморрагического синдрома, кишечного синдрома и церебрального синдрома; 2) отдаленных последствий: увеличения количества раковых заболеваний, лейкозов, повышения генетического груза, укорочения продолжительности жизни. |
Поведение всосавшихся в кровь радионуклидов определяется:
1). Важностью для организма стабильных изотопов данных элементов для определенных тканей и органов. Например, кальций выполняет специфическую роль, входит в состав тканей, в особенности, в костную систему. Йод накапливается в щитовидной железе, цезий является внутриклеточным электролитом и т.д.
2). Физико–химическими свойствами радионуклидов – положением элементов в периодической системе Д.И. Менделеева, валентной формой радиоизотопа и растворимостью химического соединения, способностью образовывать коллоидные соединения в крови и тканях и др. факторами.
Для всех радионуклидов критическими органами являются кроветворная система и половые железы потому, что они наиболее уязвимы даже при малых дозах радиации. Попавшие в организм животных и человека радиоактивные изотопы, так же как и стабильные изотопы элементов, выводятся в результате обмена из организма с калом, мочой, молоком, яйцами (куры, гуси) и другими путями. Различают:
а) Прямое действие - молекула испытывает изменения непосредственно от излучения при прохождении через неё фотона или заряженной частицы, а поражающее действие связано с актом возбуждения и ионизации атомов и макромолекул (в первую очередь, гормонов и ферментов). В зависимости от дозы поглощенных лучей может идти процесс деполимеризации коллоидных структур или, наоборот, их полимеризации.
б) Непрямое или косвенное действие - молекула получает энергию, приводящую к её изменениям, от продуктов радиолиза воды (Н2O2, О2-, ОН-) или растворенных веществ, а не поглощенной самими молекулами.
Большое значение имеет миграция энергии по молекулам биополимеров, в результате которой поглощение энергии, происшедшее в любом месте макромолекулы, приводит к поражению её активного центра (например, к инактивации белка-фермента). Кроме того, не всякая передача энергии ионизирующей частицей приводит к лучевому повреждению. При объяснении этого парадокса были сформулированы принципы попадания и мишени. Согласно указанным принципам в клетках имеются определенные участки (мишени), попадание в которые приводит к поражению. Радиационный эффект обусловлен одним или несколькими попаданиями ионизирующих частиц в клетку. В зависимости от того, сколько случаев попадания в мишень необходимо для поражения (один, два и т.д.), различают объекты одно-, двухударные и т.д. Наиболее строго принцип попаданий применим к анализу поражения одноударных объектов. При этом ионизирующая радиация может вызывать:
- стохастические (редкие) повреждения, для их появления не существует минимальных доз. По мере снижения дозы последствия по-прежнему возможны, но их вероятность становится меньшей. С увеличением дозы повышается не тяжесть этих эффектов, а вероятность (риск) их появления. Основными стохастическими последствиями являются раковые заболевания и наследственные генетические пороки. Коэффициенты риска их возникновения представлены в табл. 7.1.
Таблица 7.1.