Лекція на тему "Джерела радіації та одиниці її вимірювання"

Джерела радіації та одиниці її вимірювання

План:

1. Класифікація іонізуючих випромінювань.  Вплив на організм людини.
2. Джерела забруднення
3. Захист від випромінювань

1

Іонізуючі випромінювання існували на Землі ще задовго до появи на ній людини. Проте вплив іонізуючих випромінювань на організм людини був виявлений лише наприкінці 19 ст. з відкриттям французького вченого Антуана Анрі Беккереля,  а потім дослідженнями П’єра та Марії Кюрі явища радіоактивності.

Радіація була присутня на Землі і в космосі завжди. Знання пересічного жителя планети про вплив радіації на живі організми і на людину мізерні і викривлені міфами.

Наочним прикладом необхідності знань про вплив радіації на організм людини показала аварія на Чорнобильській АЕС. На той момент необхідні знання мали тільки вузький ряд фахівців. Людей з Прип'яті почали евакуювати через кілька діб, у Києві не скасували парад. Весь цей час люди нічого не знали про те, що вже піддаються невидимій небезпеці, особливо в Прип'яті. У суспільстві природно стали ходити різні чутки про неіснуючу радіацію, наприклад, наївно вважали, що смертельний вплив радіації можна "гасити" горілкою і спиртом. А необхідних знань катастрофічно не вистачало. Не враховувався вплив вторинної радіації на організм людини. Ліквідатори ЧАЕС при усуненні наслідків вибуху четвертого енергоблоку, розкидані навколо уламки хапали голими руками, не знаючи що у них в руках смертельна небезпека. Все вищевказане лише невелика частина того, що тоді відбувалося. Хотілося б віддати належне всім Ліквідаторам, хто поїхав тоді на ЧАЕС, віддали свої життя і здоров'я, не отримавши при цьому практично ніякої компенсації і визнання країни.

Поняття іонізуюче випромінювання об’єднує різноманітні види, різні за своєю природою випромінювання. Подібність їх полягає в тому, що всі вони мають властивість іонізувати і руйнувати біологічні об’єкти.

Іонізуюче випромінювання – це випромінювання, під дією якого із нейтральних атомів  утворюються іони.

Іонізація живої тканини призводить до розриву молекулярних зв’язків і зміни хімічної структури різних сполук. Зміни в хімічному складі значної кількості молекул спричиняють загибель тканин.

Специфічність дії іонізуючого випромінювання полягає в тому,  що під дією його інтенсивність хімічних реакцій підвищується,  і у них втягуються багато сотень і тисяч молекул, які не були опромінені.

Крім того іонізуюче випромінювання має такі особливості:

•          Органи чуття не реагують на випромінювання;
•          Малі дози випромінювання можуть підсумовуватися і накопичуватися в організмі (кумулятивний ефект);
•          Випромінювання діє не тільки на даний живий організм,  а й на його спадкоємців (генетичний ефект);
•          Різні органи організму мають різну чутливість до випромінювання.

Найсильнішого впливу зазнають клітини червоного кісткового мозку, щитовидна залоза, легені, внутрішні органи,  тобто органи,  клітини яких мають високий рівень поділу. При одній і тій самій дозі випромінювання у дітей вражається більше клітин,  ніж у дорослих,  тому що у дітей всі клітини перебувають в стані поділу.

Порушення біологічних процесів можуть бути або оборотними, коли нормальна робота клітин опроміненої тканини повністю відновлюється, або необоротними, що ведуть до ураження окремих органів або всього організму та виникнення променевої хвороби.

Розрізняють дві форми променевої хвороби — гостру та хронічну.

Гостра форма виникає в результаті опромінення великими дозами за короткий інтервал часу. Гостра променева хвороба може виникнути і під час надходження усередину організму великих кількостей радіонуклідів.

Хронічні ураження розвиваються в результаті систематичного опромінення дозами, що перевищують гранично допустимі (ГДД). Зміни у стані здоров’я називаються соматичними ефектами, якщо вони проявляються безпосередньо в опроміненої людини, та спадковими, якщо вони проявляються у його потомства.

Дія іонізуючого випромінювання на речовину проявляється в іонізації та збудженні атомів і молекул, які входять до складу речовини. Міра дії іонізуючого випромінювання оцінюється дозою іонізуючого випромінювання.

Розрізняють експозиційну, поглинуту та еквівалентну дозу.

Експозиційна доза характеризує іонізуючу спроможність випромінювання в повітрі. Вимірюється в кулонах (Кл); позасистемна одиниця – рентген (Р).

Поглинута доза характеризує енергію іонізуючого випромінювання , що поглинається одиницею маси опроміненої речовини. Вона вимірюється в Греях (Гр); позасистемна одиниця – рад (рад).

Еквівалентна доза є мірою біологічного впливу випромінювання на конкретну людину,  тобто індивідуальним критерієм безпеки,  зумовленим іонізуючим випромінюванням. За одиницю вимірювання еквівалентної дози прийнятий зіверт (Зв); позасистемна одиниця – бер (біологічний еквівалент рада).

2

Розрізняють природні і створені людиною джерела випромінювання. Основну частину випромінювання населення Землі отримує від природних джерел. Природні джерела космічного та земного походження створюють природний радіаційний фон (ПРФ). Випромінювання, обумовлене розсіяними в біосфері штучними радіонуклідами, породжує штучний радіаційний фон (ШРФ.

Поєднання ПРФ та ШРФ утворює радіаційний фон (РФ), який діє на все населення земної кулі, маючи відносно постійний рівень.

До природних джерел радіації відносять: космічні промені, земну радіацію та внутрішнє опромінення.

Космічні промені приходять на Землю із Світового простору або народжуються на Сонці під час сонячних спалахів.

До природних джерел земного походження відносяться — випромінювання радіоактивних речовин, що містяться у породах, грунті, повітрі, воді.

Опромінення від природних джерел зазнають усі жителі Землі, проте одні з них одержують більші дози,  а інші – менші. Це залежить,  зокрема,  від того, де вони живуть. Рівень радіації в деяких місцях залягання радіоактивних порід земної кулі значно вищий від середнього,  а в інших місцях – нижчий.

По відношенню до людини джерела опромінювання можуть знаходитися зовні організму і опромінювати його. У цьому випадку йдеться про зовнішнє опромінення. Радіоактивні речовини можуть опинитися у повітрі, яким дихає людина, у їжі, у воді і попасти всередину організму. Це — внутрішнє опромінювання.

До штучних джерел відносять ядерні вибухи, ядерні реактори,  рентгенівські апарати тощо.

3

Для захисту від іонізуючих випромінювань існують такі методи:

•          Скорочення часу роботи з джерелом (захист часом)
•          Збільшення відстані від джерела до людей (захист відстанню)
•          Зменшення потужності джерел до мінімальних розмірів (захист кількістю)
•          Екранування джерел випромінювання матеріалами,  що поглинають іонізуюче випромінювання (захист екрануванням)

Найкращими для захисту від рентгенівського і гамма-випромінювання є свинець і уран. Проте з огляду на їх велику вартість можуть використовуватися екрани з більш легких матеріалів – про свинцьованого скла, заліза,  бетону тощо. У цьому випадку,  звичайно, товща екрану значно збільшується.

Як захистити себе від радіації

Отже, якщо ви опинилися в зоні радіоактивного забруднення, перша думка, яка повинна вас відвідати - як виїхати подалі від джерела радіації. Чим меншим за часом буде контакт вашого організму з радіоактивними речовинами, тим краще для вас і вашого здоров'я. Якщо такої можливості поки що немає, приймаємо такі заходи:

•      не виходимо з приміщень, 2-3 рази на день робимо вологе (саме вологе!) прибирання;
•      якомога частіше приймаємо душ (особливо після виходу на вулицю), перемо речі.
•      регулярно промиваємо фізіологічним розчином слизові носа, очей і глотки, оскільки при диханні надходить значна кількість радіонуклідів;
•      щоб захистити організм від радіоактивного йоду-131, досить змастити невелику ділянку шкіри медичним йодом. На думку лікарів, цей нехитрий спосіб захисту діє місяць;
•      якщо Вам доводиться виходити на вулицю, краще надягати бавовняний одяг. На голову рекомендують надягати капюшон і бейсболку одночасно;
•      в перші кілька днів потрібно побоюватися радіоактивних опадів, тобто «зачаїтися і відсидітися»;
•      очищуємо питну воду;
•      зі свого меню прибираємо - рибу, гриби, кісткові бульйони і свинину. Ці продукти швидко накопичують у собі радіонукліди;
•      з фруктів зрізаємо шкірку, у капусти видаляємо качан, овочі вимочуємо в воді, дрібно ріжемо і проварюємо;
•      налягаємо на селеновмісні продукти - печінка, нирки, серце, яйця птиці, насіння соняшнику. Саме селен захищає від утворення ракових пухлин. Купуємо і використовуємо в їжу морську або йодовану сіль.

Є думка, що червоне вино (і зелений чай!) Виводять радіонукліди з організму. Не зовсім вірне твердження. Випиваючи 200 мл вина на добу, ви лише захищаєте організм від радіації. Така своєрідна профілактика. До речі, подібними властивостями володіє і етиловий спирт - цей факт довели дослідження на мишах.

Хочете вивести важкі метали з організму? Їжте варення, джеми, желе і мармелад. Справа в тому, що при виробництві цих солодощів використовується пектин. На думку вчених, ця речовина швидко пов'язує радіонукліди і практично повністю виводить їх з організму з калом і сечею. До речі, придбати пектин можна в будь-якому супермаркеті - зверніть увагу на пакетики в рядах зі спеціями. Ну а далі, варіть желе з диво-порошком і насолоджуйтеся. Можна застосовувати цей метод і для профілактики. Ефективно і, головне, без шкоди!

Цікаві факти про радіацію:

1. Найбільш радіоактивний фрукт — банан. У бананах міститься багато ізотопів калію. Правда, стільки цих фруктів, скільки потрібно, щоб заробити променеву хворобу, ні одній людині не з’їсти і за десять життів
2. При будівництві Центрального вокзалу в Нью-Йорку використовувався радіоактивний граніт — тоді радіація ще не була відома. В результаті будівля вокзалу випромінює радіоактивний фон більш потужний, ніж середньостатистична АЕС
3. Ще в 1950 році в США продавався дитячий набір «Лабораторія атомної енергії», до складу якого входило кілька шматків уранової руди
4. У дуже рідкісних випадках від впливу радіації райдужна оболонка очей може змінити колір
5. Екіпаж атомного підводного човна отримує меншу дозу радіації, ніж середньостатистичний чоловік на поверхні. Причина тому — захисний ефект водної товщі і менший радіаційний фон під водою, ніж на суші
6. Середньостатистичний житель сучасного мегаполісу випромінює більше радіації, ніж його мобільник
7. У приміщенні радіаційний фон приблизно вдвічі вищий, ніж на вулиці
8. Середній курець протягом року отримує дозу випромінювання, приблизно рівну 300 рентгенівським процедурам. Це пов'язано з тим, що в димі присутні радіоактивні ізотопи (Так званий «радіоактивний полоній»).
9. Бетонні стіни допомагають зменшити кількість одержуваної ззовні радіації, але вони накопичують її, в результаті чого самі починають випромінювати.
10. В зоні, де була розташована Чорнобильська АЕС, є живі організми - це особливий вид грибів, які пристосувалися до радіаційної атмосфери.

Чому Марія Кюрі похована в свинцевій труні, а її речі не можна чіпати 1500 років

На кладовищі Пантеон, розміщеному у Франції, покояться останки однієї з найвидатніших фізиків - Марії Кюрі, похованою поруч з чоловіком.  Однак її могила відрізняється від всіх інших через свинцеву труну, яка призначений для захисту навколишнього середовища від тіла покійної.  Як відомо, особисті речі діячки науки не можна чіпати щонайменше 1,5 тисячі років. 

Після виявлення Антуаном Анрі Беккерелем радіоактивності, що мало місце в 1896 році, Марія Склодовська-Кюрі, що була другом вченого, зацікавилася цим явищем.  Вона взялася вивчати суть радіоактивності, особливо не думаючи про методи захисту.  У ті часи ніхто не знав про негативний вплив радіації на людину, тому фізик без побоювання ставила експерименти.  Завдяки роботі Кюрі світ дізнався про наявність радію і полонія, але помилка діячки полягала в тому, що вона навіть не замислювалася про можливу небезпеку своїх дослідів.  Жінка-вчений могла, наприклад, без побоювання покласти зразки радіоактивних елементів до себе в кишеню, а потім принести робочий матеріал з лабораторії додому.  З цієї причини весь її будинок і предмети, що знаходяться в ньому, заразилися радіацією, яка становить небезпеку для людини навіть в сучасності.  Період напіврозпаду радію-226 становить близько 1,5 тисячі років, і саме стільки часу не рекомендується торкатися до особистих речей Марії Кюрі. 

Прикраси жінки, її книги, численні блокноти, одяг та інше майно в будинку заражені радіацією, в зв'язку з чим їх зберігають в заздалегідь підготовлених свинцевих ящиках.  Останні розміщуються в стінах Національної бібліотеки Франції.  Всі бажаючі ознайомитися з особистими речами вченого зобов'язані надіти захисний костюм, а також залишити підпис на ознайомленні про можливі ризики. 

Відкриття Марії Кюрі були воістину геніальними, але за них вона поплатилася власним життям.  У 1934 році діячка науки померла через апластичну анемію, спровоковану роботою з радіоактивними речовинами.  Від їх дії також постраждала старша дочка Ірен Жоліо-Кюрі, яка померла від раку крові.