Радиоактивное загрязнение окружающей среды
ПЛАН
Общие положения…………………………………………………………….3
Источники радиоактивных излучений и их характеристика………………4
Космическое излучение………………………………………………………5
Излучение от рассеянных естественных радионуклидов…………………..6
Техногенно-измененный радиационный фон……………………………….6
Искусственные радионуклиды……………………………………………….7
Воздействие ионизирующих излучений на организм………………………9
Возможные последствия облучения людей………………………………..12
Принципы радиационной безопасности……………………………………15
Воздействие на окружающую среду предприятий ядерного топливно-энергетического цикла…………………………………………………………...19
Заключение…………………………………………………………………...22
Список литературы…………………………………………………………..23
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Особое место среди загрязняющих окружающую среду агентов занимают радиоактивные вещества. Внимание к нему сильно возросло после аварии на Чернобыльской АЭС в 1986 г. и ряда инцидентов на других гражданских и военных объектах с ядерным топливом.
Радиоактивность – самопроизвольное превращение (распад) ядер элементов, приводящее к изменению их атомного номера или массового числа.
Радиоактивное излучение как самопроизвольное испускание лучей – это естественный процесс, существовавший задолго до образования Земли.
Радиоактивное излучение является частью более общего понятия – ионизирующее излучение.
Ионизирующее излучение – это поток корпускулярной (α-частиц, электронов, протонов, нейтронов и др.) и (или) электромагнитной (рентгеновские, γ-лучи) энергии, связанной с прямым или косвенным возникновением ионов.
Радиоактивные препараты испускают α- и β-частицы, γ- и тормозное излучение и нейтроны.
Вот уже более 100 лет с момента случайных открытий Вильгельмом Рентгеном рентгеновских лучей в 1885 г. и Анри Беккерелем самопроизвольного излучения урана в 1886 г. ядерные исследования стали важнейшим направлением науки, а радио-нуклиды нашли применение в самых различных сферах деятельности людей.
α-лучи были идентифицированы как ядра атома гелия, β-лучи представляют поток электронов, а γ-лучи – это поток квантов большой энергии, характеризуемых частотой соответствующего волнового процесса.
γ-лучи отличаются от рентгеновских, возникающих при торможении быстрых электронов в рентгеновских трубках и ускорителях, лишь механизмом образования. Основными свойствами ионизирующих излучений являются проникающая и ионизирующая способность.
Проникающая способность характеризуется путем пробега частицы в среде. Она максимальна для γ-лучей и минимальна для α-лучей.
Ионизирующая способность характеризует количество ионов, образующихся при движении частицы в среде на единицу расстояния. Она, напротив, максимальна для тяжелых α-частиц и минимальна для γ-излучения.
Чистые радиоактивные элементы испускают α- или β-лучи, сопровождаемые чаще всего γ-излучением. Испускание только γ-лучей наблюдается редко.
Интенсивность радиоактивного распада характеризуется активностью.
Активность – это величина, характеризующаяся числом радиоактивных распадов в единицу времени.
dN
A = – —— = λN,
dt
где:
А – активность, расп/сек;
N – число ядер;
λ – постоянная распада, характеризующаяся вероятность распада ядра атома нуклида в единицу времени.
Nt = N0 · exp (–λt)
где: N0 и Nt – число радиоактивных ядер в начальный момент времени и через время t соответственно. В связи с уменьшением со временем числа ядер активность также уменьшается.
Единица активности в системе СИ – Беккерель:
1 Бк = 1 расп/сек
Внесистемная единица активности – активность, создаваемая 1 г радия, называет-ся Кюри:
1 Ки = 3,7 · 1010 расп/сек
ИСТОЧНИКИ РАДИОАКТИВНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ
И ИХ ХАРАКТЕРИСТИКА
В окружающей нас природной среде насчитывается около 300 радионуклидов, как естественных, так и получаемых человеком искусственных. В биосфере Земли содержится более 60 естественных радионуклидов. При работе реакторов образуется около 80, при ядерных взрывах – около 200, промышленностью России выпускается более 140 радионуклидов.
Радиоактивный фон нашей планеты складывается из четырех основных компонентов:
- излучения, обусловленного космическими источниками;
- излучения от рассеянных в окружающей среде первичных радионуклидов;
- излучения от естественных радионуклидов, поступающих в окружающую среду от производств, не предназначенных непосредственно для их получения;
- излучения от искусственных радионуклидов, образованных при ядерных взрывах и вследствие поступления отходов от ядерного топливного цикла и других предприятий, использующих искусственные радионуклиды.
Первые два компонента определяют естественный радиационный фон. Третий компонент определяется как техногенно-измененный радиационный фон и формируется, главным образом, за счет выбросов естественных радионуклидов при сжигании органического топлива, поступления их при внесении минеральных (в первую очередь, фосфорных) удобрений и их содержания в строительных конструкциях и материалах.
КОСМИЧЕСКОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ
Первичные космические частицы, представленные в основном высокоэнергетич-ными протонами и более тяжелыми ядрами, проникают до высоты около 20 км над уровнем моря и образуют при взаимодействии с атмосферой вторичное высокоэнергетическое излучение из мезонов, нейтронов, протонов, электронов, фотонов и т.п. Частицы вторичного космического излучения вызывают ряд взаимо-действий с ядрами атомов азота и кислорода, при этом образуются космогенные радионуклиды, воздействию которых подвергается население Земли. К этой категории относится 14 радионуклидов, из них основное значение с точки зрения внутреннего облучения населения имеют 3Н и 14С, внешнего – 7Be, 23Na, 22Na. Интенсивность космического излучения зависит от активности Солнца, географического располо-жения объекта и возрастает с высотой. Для средних широт на уровне моря эффектив-ная эквивалентная доза составит примерно 300 мкЗв/год.
ИЗЛУЧЕНИЕ ОТ РАССЕЯННЫХ
ЕСТЕСТВЕННЫХ РАДИОНУКЛИДОВ
Большинство встречающихся в природе первичных радионуклидов относится к продуктам распада урана, тория и актиния (актиноурана), являющихся родоначальни-ками 3 радиоактивных семейств.
Семейство урана начинается 238U, завершается стабильным изотопом 206Pb и содержит 17 элементов.
Семейство тория начинается 232Th, завершается 208Pb, содержит 12 элементов.
Семейство актиноурана начинается 235U, завершается 207Pb, содержит 17 элементов.
Кроме того 12 долгоживущих радионуклидов не входит в состав семейств: 40K, 50V, 87Rb, 115In, 123Te, 138La, 144Nd, 147Sm, 176Lu, 180W, 187Re, 190Pt.
Внешнее γ-облучение человека от указанных естественных радионуклидов вне помещений обусловлено их присутствием в компонентах окружающей среды. Основной вклад в дозу внешнего облучения дают γ-радионуклиды рядов 228Ас, 214Pb, 214Bi, а также 40К.
Внутреннее облучение человека обусловливается радионуклидами, поступающи-ми внутрь организма через легкие, желудочно-кишечный тракт. Наиболее значимыми с точки зрения внутреннего облучение являются 40К, 14C, 210Po, 226Ra, 222Rn, 220Rn.
Расчетные значения годовой эффективной эквивалентной дозы от природных источников для районов с нормальным фоном колеблется от 1 до 2,2 мЗв.
ТЕХНОГЕННО-ИЗМЕНЕННЫЙ РАДИАЦИОННЫЙ ФОН
Техногенный радиационный фон формируется естественными радионуклидами, поступающими в окружающую среду в результате использования в производстве при-родных материалов, содержащих радионуклиды. Это сжигание органического топлива, внесение минеральных удобрений, применение светосоставов постоянного действия, использование авиации и т.д. Некоторые технологические процессы могут снижать воздействие природного радиационного фона, например, очистка питьевой воды.
Вклад в облучение населения за счет техногенного радиационного фона вносят содержащиеся в стройматериалах радионуклиды.
В помещениях доза внешнего облучения изменяется в зависимости от соотношения двух конкурирующих факторов: экранирования внешнего излучения зда-нием и интенсивности излучения содержащихся в стройматериалах радионуклидов. При этом основное значение в формирование дозы вносят 40К, 226Ra, 232Th с продуктами распада, содержащимися в стройматериалах.
Сжигание органического топлива, в первую очередь, каменного угля является источником выбросов в окружающую среду ряда естественных радионуклидов, таких как 40К, 226Ra, 228Ra, 232Th, 210Po, 210Рb. Отечественные электростанции, работающие на угле с большой зольностью при степенях очистки 90-99% дают значительное количество выбросов этих радионуклидов, формирующее эффективную эквиваленту дозу в 5-40 раз большую, чем атомные станции аналогичной мощности. Индивидуаль-ная эффективная эквивалентная доза в СССР в 80-х годах от этого источника облучения оценивалась около 2 мкЗв/год.
Уровни облучения от использования фосфорных удобрений формируются за счет содержащихся в них 238U, 232Тh, 210Ро, 210Pb, 226Ra, 40К и оцениваются эффективной эквивалентной дозой 136 нв/год.
Еще меньший вклад в формирование суммарной эффективной эквивалентной дозы вносят полеты на самолетах и применение содержащих радионуклиды предметов широкого потребления.
ИСКУССТВЕННЫЕ РАДИОНУКЛИДЫ
Искусственные радионуклиды попадают в окружающую среду при испытаниях ядерного оружия и работе предприятий ядерного топливного цикла.
Взрывы ядерных устройств
С 1945 по 1980 г. в атмосфере было испытано 423 ядерных устройства. При этом образовалось и было выброшено в окружающую среду огромное количество радионуклидов. Большая доля глобального радиоактивного загрязнения окружающей среды обусловлена выпадениями из стратосферы. Средняя продолжительность тропосферных осадков составляет около 30 сут., а территория загрязнения от них – от нескольких сот до тысяч километров.
