Радиоактивность отработавших ТВЭЛов остается высокой и опасной 25 000 лет. Их хранят в жидком виде в цистернах из нержавеющей стали, окруженных бетоном. Наиболее активные отходы остекловывают и хранят в глубоких шахтах под землей.
ДОЗИМЕТРИЯ. БИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ(уч.11кл.стр.383- )
Воздействие радиоактивного излучения на вещество
Доза поглощения излучения. Единицы измерения.
Коэффициент относительной биологической активности
Биологическое воздействие различных видом радиоактивного излучения (α, β, γ)
Эквивалентная доза поглощенного излучения
Естественный радиационный фон. Его источники
Радиоактивное излучение включает гамма- и рентгеновское излучение, электроны, протоны, α-частицы, ионы тяжелых элементов. Его называют также ионизирующим излучением, так как проходя через вещество, оно вызывает ионизацию атомов.
В результате взаимодействия с быстрой заряженной частицей электрон получает дополнительную энергию и переходит на один из удаленных от ядра энергетических уровней – возбуждение атома, или совсем покидает атом –ионизация атома
Длинна пробега частицы зависит от её заряда, массы, начальной энергии, а также от свойств среды.
Излучение вызывает ионизацию атомов и молекул (образуются свободные радикалы) и приводит к изменению их химической активности.
Характер воздействия ионизирующего излучения зависит от дозы поглощенного излучения и от его вида.
Мерой воздействия любого вила излучения на вещество является поглощенная доза излучения.
Доза поглощенного излучения – отношение энергии излучения Eизл, поглощенного облучаемым телом, к его массе:
D = Eизл/m
Единица измерения – Гр (грэй) = Дж/кг
1 Гр – доза поглощенного излучения, при которой веществу массой 1 кг передается энергия ионизирующего излучения 1 Дж.
Отношение поглощенной дозы излучения ко времени облучения называется мощностью дозы излучения:
d =
Единица измерения в СИ – Грей/с
Так как физическое воздействие любого излучения на вещество связано не столько с нагреванием, сколько с ионизацией, то введена единица экспозиционной дозы, характеризующей ионизационное действие излучения на воздух.
Самой первой внесистемной единицей экспозиционной дозы является рентген (в честь ученого Рентгена), определяемый по ионизации, производимой излучением.
1 Р(Рентген) – доза рентгеновского или γ-излучения, при которой 1 кг воздуха поглощает энергию 0,878*10-2 (2.58*10-4Кл/кг) УТОЧНИТЬ
При экспозиционной дозе в 1 рентген в 1 см3 воздуха содержится 2 миллиарда пар ионов.
1Р = 0.01 Гр
При одинаковой поглощенной дозе действие различных видов облучения неодинаково. Чем тяжелее частица – тем сильнее ее действие (впрочем, более тяжелую и задержать легче).
При одной и той же дозе поглощенного излучения разные виды излучения оказывают разное биологическое действие.
Различие биологического действия различных видов излучения характеризуют коэффициентом относительной биологической активности – КОБА или коэффициентом качества k, равном единице для гамма-лучей, 3 для тепловых нейтронов, 10 для нейтронов с энергией 0.5 МэВ.
Коэффициент качества рентгеновского и гамма-излучения принят равным единице.
Биологическое действие других ионизирующих излучений оценивается в сравнении с эффектом от рентгеновского и гамма-излучений. Составлены специальные таблицы.
Гамма-кванты и рентгеновское излучение вызывают ионизацию атомов в результате фотоэффекта. γ-кванты взаимодействуют в основном с электронными оболочками атомов, передавая часть своей энергии электронам –это явления фотоэффекта, эффекта Комптона, или рождение элетронно-позитронных пар.
Электроны упруго и неупруго взаимодействуют с электронными оболочками атомов.
Проникающую способность β-частиц обычно характеризуют минимальной толщиной слоя вещества, полностью поглощающего все β-частицы
Нейтроны, не имеющие электрического заряда, при движении в веществе не взаимодействуют с электронными оболочками атомов. При столкновении в ядрами атомов они либо выбивают из них заряженные частицы, либо захватываются ядрами с последующим α и β-распадом.
α-частицы, обладающие большой массой, также вызывают ионизацию и распад ядер.
α-частицы, обладающие значительно большей массой, чем β-частицы, при столкновениях с электронами атомных оболочек испытывают очень небольшие отклонения от своего первоначального направления. Пробеги α-частиц веществе очень малы.
Потоки γ-квантов и нейтронов –наиболее проникающие виды ионизирующих излучений, поэтому при внешнем облучении они представляют для человека наибольшую опасность.
Для оценки действия излучения на живые организмы введена специальная величина – эквивалентная доза.
Эквивалентная доза поглощенного излучения – произведение дозы поглощенного излучения на коэффициент качества:
H = D k
Единица измерения – Зв (зиверт)
1 Зв равен эквивалентной дозе, при которой доза поглощенного гамма-излучения равна 1 Гр.
Величина эквивалентной дозы определяет относительно безопасные и опасные для живого организма дозы облучения.
Естественный радиационный фон
Среднее значение эквивалентной дозы поглощенного излучения, обусловленное естественным радиационным фоном, составляет около 2 мЗв в год, для городов дополнительно +1 мЗв в год.
Наиболее значительный вклад в естественный радиационный фон вносит радиоактивный радон и продукты его распада, попадающие в организм человека при дыхании. Образуясь в почве, инертный газ радон выходит в атмосферу. Его концентрация особенно велика в закрытых непроветриваемых помещениях.
Гамма-излучение естественных радиоактивных изотопов земной коры (урана, тория, калия) составляет около 8% естественного фона. Такой же процент составляет космическое излучение – поток γ-квантов и быстрых заряженных частиц, проникающих через атмосферу Земли.
Кроме внешнего излучения, каждый организм подвергается внутреннему облучению, составляющему 11% естественного радиационного фона. Оно обусловлено естественной радиоактивностью химических элементов, попадающих в организм с пищей, водой и воздухом (углерод, калий, уран, радий, радон)
Около 18% в естественный фон вносят искусственные источники радиации – ядерные реакторы, ускорители, рентгеновские установки и т.д.
Наличие естественного радиационного фона – необходимое условие эволюции жизни на земле. Обязательным условием эволюции является изменчивость как следствие мутации. Одним из факторов, вызывающих мутации, является естественный радиационный фон.
Значительные эквивалентные доза поглощенного излучения могут вызвать в живом организме острое поражение, проявляющееся в нарушении деления клеток, образовании новых патологических клеток и т.д.
Острое поражение организма взрослого человека обнаруживается, начиная с пороговой эквивалентной дозы 0.5 Зв.
Основным механизмом действия на организм является ионизация.
Ионы вступают в химическую реакцию с клеткой и нарушают ее деятельность, что приводит к гибели или мутации клетки.
Повышенная чувствительность к облучению раковых клеток обуславливает использование радиационного излучения для их разрушения и лечения злокачественных опухолей.
ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ(уч.11кл.стр.390-405)
Элементарные и фундаментальные частицы
Классификация элементарных частиц
Фермионы и бозоны
Принцип Паули
Античастицы
Аннигиляция и рождение пары
Лептонный заряд
Закон сохранения лептонного заряда
Слабое взаимодействие лептонов
Адроны
Классификация адронов
Мезоны и барионы
Структура адронов. Кварки
Закон сохранения барионного заряда
Цвет кварков
Взаимодействие кварков. Глюоны
Фундаментальные частицы в настоящее время.
Фундаментальные взаимодействия (см.ниже)
Элементарная частица – микрообъект, который невозможно расщепить на составные части.
Некоторые частицы (например, адроны) имеют сложную внутреннюю структуру, но разделить их на части оказывается невозможно. Другие элементарные частицы являются бесструктурными и могут рассматриваться как первичные фундаментальные частицы.
Фундаментальные частицы – бесструктурные элементарные частицы, которые до настоящего момента времени не удалось описать как составные.
До 1932 г. были известны три фундаментальные частицы: электрон, протон, нейтрон и фотон, переносящий электромагнитное взаимодействие. Казалось, что из этих частиц можно построить целостную картину мира. Протоны и нейтроны, образующие ядро, вместе с электронами составляют атомы, из атомов комбинируются молекулы, которые объединяясь образуют вещество.
Когда открыли распад нейтрона – к числу элементарных частиц добавились мюоны и пионы. Их масса составляла от 200 до 300 электронных масс.
Несмотря на то, что нейтрон распадается на протон, электрон и нейтрино, внутри него этих частиц нет, и он считается элементарной частицей.
С 1932 г. было открыто более 400 элементарных частиц.
Большинство элементарных частиц нестабильны, и имеют периоды полураспада порядка 10-6-10-16с.
Для их классификации используют такие физические величины, как масса покоя, электрический заряд, спин, время жизни, а так же некоторые другие.
По величине спина (собственного момента количества движения) все частицы делятся на два класса: фермионы и бозоны.
Фермионы – частицы с полуцелым спином ћ/2, 3 ћ/2, ...
К фермионам относятся, например, электрон е-, протон p, нейтрон n, электронное нейтрино υe
Бозоны - частицы с целым спином 0, ћ, 2 ћ, ...
К бозонам относятся, например, фотон γ, π+мезон
Для распределения фермионов по возможным энергетическим состояниям справедлив принцип Паули:
Принцип Паули:
В одном и том же энергетическом состоянии могут находится не более двух фермионов с противоположными спинами.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98
