Дипломная работа: Захист довкілля від іонізуючого випромінювання
Іонізуюче випромінювання — це будь-яке випромінювання, взаємодія якого із середовищем призводить до утворення електричних зарядів різних знаків.
Штучними джерелами іонізуючих випромінювань є ядерні реактори, прискорювачі заряджених частинок, рентгенівські установки, штучні радіоактивні ізотопи, прилади засобів зв'язку високої напруги тощо. Як природні, так і штучні іонізуючі випромінювання можуть бути електромагнітними (фотонними або квантовими) і корпускулярними. Корпускулярне — потік елементарних частинок .із масою спокою, відмінною від нуля, що утворюються при радіоактивному розпаді, ядерних перетвореннях, або генеруються на прискорювачах. Це а і b частки, нейтрони, протони та ін.
Фотонне — потік електромагнітних коливань, що поширюється у вакуумі з постійною швидкістю 300 000 км/с. Це у -випромінювання і рентгенівське випромінювання.
Вони різняться умовами утворення і властивостями: довжиною хвилі й енергією. До фотонного випромінювання належить й ультрафіолетове випромінювання — найбільш короткохвильова частина спектра сонячного світла (довжина хвилі 400*10-9м).
Випромінювання характеризуються за своєю іонізуючою і проникаючою спроможностями. Іонізуюча спроможність випромінювання визначається питомою іонізацією, тобто числом пар іонів, що утворюються частинкою в одиниці об'єму, маси середовища або на одиниці довжини шляху. Різноманітні види випромінювань мають різноманітну іонізуючу спроможність. Проникаюча спроможність випромі-^ нювань визначається розміром пробігу, тобто шляхом, пройденим часткою в речовині до її повного зникнення.
Класифікація іонізуючих випромінювань, яка враховує їх природу, наведена на рис. 1.1.
Рис. 1.1. Класифікація іонізуючих випромінювань
Рентгенівське випромінювання виникає в результаті зміни стану енергії електронів, що знаходяться на внутрішніх оболонках атомів, і має довжину хвилі (1000 - 1)10-12 м. Це випромінювання є сукупністю гальмівного та характеристичного випромінювання, енергія фотонів котрих не перевищує 1 МеВ.
Характеристичним називають фотонне випромінювання з дискретним спектром, що виникає при зміні енергетичного стану атома.
Гальмівне випромінювання - це фотонне випромінювання з неперервним спектром, котре виникає при зміні кінетичної енергії заряджених частинок.
Рентгенівські промені проходять тканини людини наскрізь.
Гамма (γ) -випромінювання виникають при збудженні ядер атомів або елементарних частинок. Довжина хвилі (1000 - 1)10-15 м.
Джерелом g-випромінювання є ядерні вибухи, розпад ядер радіоактивних речовин, вони утворюються також при проходженні швидких заряджених частинок крізь речовину. Завдяки значній енергії, що знаходиться в межах від 0,001 до 5 МеВ у природних радіоактивних речовин та до 70 МеВ при штучних ядерних реакціях, це випромінювання може іонізувати різні речовини, а також характеризується великою проникаючою здатністю, γ-випромінювання проникає крізь великі товщі речовини. Поширюється воно зі швидкістю світла і використовується в медицині для стерилізації приміщень, апаратури, продуктів харчування.
Альфа (а)-випромінювання - іонізуюче випромінювання, що складається з ос-частинок (ядер гелію), які утворюються при ядерних перетвореннях і рухаються зі швидкістю близько до 20000 км/с. Енергія ос-частинок - 2-8 МеВ. Вони затримуються аркушем паперу, практично не здатні проникати через шкіряний покрив. Тому а-частинки не несуть серйозної небезпеки доти, доки вони не потраплять всередину організму через відкриту рану або через кишково-шлунковий тракт разом із їжею, а-частинки проникають в повітря на 10-11 см від джерела, а в біологічних тканинах на 30-40 мкм.
Бета (β) -випромінювання - це електронне та позитронне іонізуюче випромінювання з безперервним енергетичним спектром, що виникає при ядерних перетвореннях. Швидкість β-частинок близька до швидкості світла. Вони мають меншу іонізуючу і більшу проникаючу здатність у порівнянні з α-частинками. β-частинки проникають в тканини організму на глибину до 1-2 см, а в повітрі - на декілька метрів. Вони повністю затримуються шаром ґрунту товщиною 3 см.
Потоки нейтронів та протонів виникають при ядерних реакціях, їх дія залежить від енергії цих частинок.
Контакт з іонізуючим випромінюванням являє собою серйозну небезпеку для життя та здоров'я людини.
Однак при виконанні певних технічних та організаційних заходів цей вплив можна звести до безпечного.
Енергію частинок іонізуючого випромінювання вимірюють у позасистемних одиницях електрон-вольтах, еВ. 1 еВ = 1,6-10*1 джоуля (Дж).
1.2 Джерела штучних іонізуючих випромінювань
До техногенних джерел іонізуючих випромінювань відносяться:
- іспиту ядерної зброї;
- підприємства по видобутку, переробці й одержанню матеріалів, що розщеплюються, і штучних радіоактивних ізотопів;
- установи, підприємства і лабораторії, що використовують радіоактивні речовини в технології виробничих процесів.
1. Випродування ядерної зброї. Прямим наслідком дії Договору про припинення випробування ядерної зброї в трьох середовищах з'явилося зниження кількості радіоактивних опадів, що випадають повсюдно на нашій планеті. Зменшилося і радіоактивне забруднення рослинності, включаючи сільськогосподарські культури. Однак радіоізотопи з тривалим періодом напіврозпаду продовжують накопичуватися в ґрунті і надходити в рослинний світ.
При атомних вибухах утворюються продукти розподілу ядерного палива, що часто називають частинками розподілу, і наведена активність; у навколишнє середовище надходить і деяку кількість самих матеріалів, що розщеплюються.
При вибуху термоядерних пристроїв додатково виникає радіоактивний 14 С.
Частинки розподілу - складна суміш радіоактивних речовин, що утворяться при розподілі атомних ядер. Ядра атомів 235 U або 238 Рu розщеплюються з утворенням 80 різних частинок. Останні починають негайно розпадатися. У результаті виникає складна суміш продуктів розподілу з 200 різних ізотопів 36 хімічних елементів, періоди напіврозпаду яких знаходяться в межах від 1 з до 1,57-107 років. По характері випромінювання майже всі радіоактивні ізотопні розподіли відносяться до β або β і γ-випромінювачам.
Найбільше потенційно небезпечними осколками через їхнє активне включення в біологічний цикл і великий період напіврозпаду вважають Sr і Cs.