Исследовательская работа "Радиация вокруг нас"

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

ХАНТЫ-МАНСИЙСКИЙ АВТОНОМНЫЙ ОКРУГ-ЮГРА

ГОРОД ПОКАЧИ

Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа №4»

Городской конкурс

учебно-исследовательских и творческих работ

«Юность в науке»

Инженерные науки в техносфере

настоящего и будущего

Исследовательская работа

«Радиация вокруг нас»

Автор: Зуев Андрей,

ученик 11«А» класса

Научный руководитель:  

Зубарев Виктор Николаевич,

учитель физики, МАОУ СОШ №4

2022 год

Радиация вокруг нас

Аннотация

Цели: 

Исследование радиационной обстановки в быту и в школе и анализ полученных данных.

Разработка рекомендаций для уменьшения степени воздействия различных источников радиации.

Задачи:

Измерить уровень радиации в местах повседневного нахождения (дом и школа) и проанализировать данные, собранные в динамике.

Результаты работы:

• Выполнены измерения естественного радиационного фона, а также проведены исследования по обнаружению радона и его продуктов распада.
• Установлены зависимости концентрации радиоактивных веществ от высоты над уровнем земли, от степени проветривания помещений, от использования подземных вод в быту.
•  Проведены исследования по обнаружению радиоактивных изотопов в различных материалах, а также предметов, используемых в быту.
• Разработаны рекомендации по полученным данным.

Выводы:

1. В замкнутых помещениях уровень радона может быть очень высоким.
2. Уровень радона в помещениях уменьшается с увеличением высоты.
3. Проветривание помещения понижает уровень радиации. Необходимый эффект дает, лишь длительное проветривание
4. Получены данные о повышенном уровне радиации в ванных комнатах во время интенсивного использования воды.

Радиация вокруг нас

План исследований

Среди вопросов, представляющих научный интерес, немногие приковывают к себе столь постоянное внимание общественности и вызывают так много споров, как вопрос о действии радиации на человека и окружающую среду.  Что на самом деле мы знаем о радиации, которая нас окружает и стоит ли ее так опасаться?

Гипотеза:

Кроме естественного радиационного фона, который у нас около 13 мкр/ч есть и другие источники радиации, о которых мы мало знаем и которые дают повышенные дозы радиации.

Практическая значимость.

Работа нацелена на осведомление населения о проблеме чрезмерного радиационного воздействия. Небольшое количество людей задумывается о мерах безопасности, хотя это касается здоровья каждого.

Методы и приемы:

            Изучение специализированной литературы, практическое измерение и фиксирование результатов, сбор данных в динамике, сравнительный анализ, представление результатов в графиках и таблицах.

• Изучить литературу по теме «Радиация».
• Выяснить зависимость мощности излучения от высоты, обработать полученную информацию в виде таблицы и графика. Сделать вывод.
• Выяснить зависимость мощности излучения от степени проветривания помещения. Обработать полученную информацию в виде графика. Сделать вывод.
• Проверить различные материалы на радиоактивность. Сделать вывод.
• Измерить уровень радона в ванной комнате при интенсивном использовании воды и представить обработанную информацию графически. Сделать вывод.
• Разработать рекомендации для уменьшения степени радиационного воздействия.

Для подготовки исследования были использованы следующие ресурсы:

  Книга “Радиация. Дозы, эффекты, риск”

  Сайт всемирной организации здравоохранения -https://www.who.int/ru/news-room/fact-   sheets/detail/radon-and-health

  Научно-популярный сайт - https://www.translatorscafe.com/unit-converter/ru-RU/radiation/28-24

  Информация с Википедии https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0%B0%D0%B4%D0%BE%D0%BD-222

Радиация вокруг нас

Описание работы

За последние несколько десятилетий человек научился использовать энергию атома в самых разных целях: для создания атомного оружия, для производства энергии и обнаружения пожаров (метод обнаружения ионизирующих излучений), даже для поиска полезных ископаемых. Слово радиация знакомо всем и, как правило, когда оно звучит, оно вызывает опасение и страх.

        Радиация действительно смертельно опасна. При больших дозах она вызывает серьезнейшие поражения тканей, а также может вызвать рак и генетические дефекты, которые, возможно, проявятся у детей и внуков человека, подвергшегося облучению, или у его более отдаленных потомков.

Но для основной массы населения самые опасные источники радиации - это вовсе не те, о которых больше всего говорят. Наибольшую дозу человек получает от естественных источников радиации. Радиация, связанная с развитием атомной энергетики, составляет лишь малую долю радиации, порождаемой деятельностью человека; значительно большие дозы мы получаем от других, вызывающих гораздо меньше нареканий, форм этой деятельности, например от применения рентгеновских лучей в медицине. Кроме того, такие формы повседневной деятельности, как сжигание угля и использование воздушного транспорта, в особенности же постоянное пребывание в хорошо герметизированных помещениях, могут привести к значительному увеличению уровня облучения за счет естественной радиации.

Что же такое радиация? Виды радиации. Источники радиации.

Радиация, или ионизирующее излучение - это частицы и гамма-кванты, энергия которых достаточно велика, чтобы при воздействии на вещество создавать ионы разных знаков. Радиацию нельзя вызвать или устранить с помощью химических реакций.

      Какая бывает радиация

Различают несколько видов радиации:

• Альфа-частицы: относительно тяжелые, положительно заряженные частицы, представляющие собой ядра гелия.
• Бета-частицы - это просто электроны.
• Гамма-излучение имеет ту же электромагнитную природу, что и видимый свет, однако обладает гораздо большей проникающей способностью.
• Нейтроны - электрически нейтральные частицы, возникают главным образом непосредственно вблизи работающего атомного реактора, куда доступ, естественно, регламентирован.
• Рентгеновское излучение подобно гамма-излучению, но имеет меньшую энергию. Кстати, наше Солнце - один из естественных источников рентгеновского излучения, но земная атмосфера обеспечивает от него надежную защиту.
• Ультрафиолетовое излучение и излучение лазеров в нашем рассмотрении не являются радиацией.

Виды радиации

• Естественная радиация была всегда: до появления человека, и даже нашей планеты. Радиоактивно всё что нас окружает: почва, вода, растения и животные. Космическое излучение и солнечная радиация - это источники колоссальной мощности, которые в мгновение ока могут уничтожить и Землю, и всё живое на ней. Учёные отмечают, что именно с проявлением космической радиации связаны частые случаи бесплодия стюардесс, которые основное рабочее время проводят на высоте более 10 тыс. метров.
• В отличие от естественных источников радиации, искусственная радиоактивность возникла и распространяется исключительно силами людей. К основным техногенным радиоактивным источникам относят ядерное оружие, промышленные отходы, АЭС, некоторые драгоценные камни.

        В настоящее время во всём мире пристально следят за уровнем радиации. Во многих странах по государственным стандартам специальные службы следят за этим показателем у строящихся зданий. Для этого они пользуются специальным оборудованием.

И возможность провести это исследование появилась благодаря наличию в нашей школе дозиметра под названием РадиаСкан-701А. Этот прибор позволяет собрать точные данные, ведь он используется в профессиональной деятельности дозиметристов.

        Перед тем как приступить к исследованию, мною ставилась цель не только пронаблюдать и измерить показания, но и проанализировать полученные результаты.

                        I. Источники радиации и наличие радона.

        Основную часть облучения мы получаем от естественных источников радиации.  Преимущественно это разные виды излучения из космоса и из радиоактивных веществ, поступающих из земной коры. Радиация космического происхождения имеет сложную природу описания. Всё, что о ней стоит знать – достаточную защиту от неё обеспечивает атмосфера. Более подробно стоит рассказать о появлении радиации из почвы.

         Самый большой вклад в среднюю дозу облучения из всех источников естественной радиации вносит радон (суммарная часть радиации дочерних продуктов в среднем 75%). Радон - это радиоактивный газ без запаха, цвета и вкуса. Большая его часть образуется за счёт распадов радия, который присутствует во всех горных породах и почвах, а также в воде. Радон легко высвобождается из почвы в воздух (так как это газ) с образованием радиоактивных частиц. Этот процесс выглядит следующим образом:

        Происходит 3 α и один β-распад, в результате которых образуются нестабильные изотопы и выделяются радиоактивные частицы. Так, в грунте непрерывно происходят реакции с выделением побочной радиации.

II. Зависимость  от высоты здания.

        В данном пункте исследовалась зависимость концентрации радона от высоты над уровнем земли. Для этого мною была измерена мощность излучения на каждом этаже школы.

Результаты на экране.

По графику можно проследить, что зависимость близка к линейной.

Локальный вывод: уровень мощности излучения напрямую зависит от высоты (этажа). Чем выше закрытая комната находится над уровнем грунта, тем меньшее радиационное воздействие она получает.

Но как защитить себя от избыточного излучения?

III. Зависимость  от вентиляции помещения.

        Далее я решил узнать, как проветривание помещения помогает избавиться от избыточной радиации.  Было проведено два одинаковых по длительности и точности замера. В первом случае кабинет был закрыт более 12 часов, во втором - проветрен.

        В первом опыте дозиметр показал результат 79 мкр/ч. После двадцатиминутного проветривания уровень радона стал 40 мкр/ч, то есть излучение снизилось в 2 раза!

Локальный вывод: для очистки помещения от избыточной радиации достаточно лишь несколько раз в день его проветривать. Это самый простой и действенный способ понижения  уровня радона, поэтому не стоит его игнорировать.

IV. Радиация в различных материалах

        Как ни странно, содержание радиоактивных изотопов в разных материалах различается. Например, я измерил уровень мощность радиационного фона на керамической плитке, он составил 39 мкр/ч. Это достаточно высокий показатель (в 3 раза превышающий норму), а ведь плитка буквально повсюду. Придя домой, выяснил, что этот показатель у старой хрустальной посуды составляет ≈ 25мкр/ч. Такой результат объясняется тем, что ранее изготавливали из уранового стекла. Стоит понимать, что от кратковременного использования посуды, как и от хранения ее за стеклом, никакой беды не будет. Но вот хранить в ней что-либо (например: сахар, конфеты и т.д.) все же не стоит.

Средняя удельная радиоактивность строительных материалов, применявшихся в разных странах. В России нормой считаются показания 60 Бк/кг (± 10%)

 Локальный вывод: различные материалы, как правило содержат разное количество радиоактивных изотопов. Поэтому, при возведении новых построек необходимо учитывать этот фактор.

V. Радон в воде

        Мало кто знает о том, что ещё одним источником радиации может служить обыкновенный водопровод. Как ни странно, вода тоже является для нас переносчиком радона. Из-за того, что водопровод расположен в земле, в него попадает большое количество радиоактивных частиц. Контроль излучения в ванных комнатах может быть очень сложной задачей. Казалось бы, решение достаточно просто: нужно сделать хорошую систему вентиляции. Но, к сожалению, в старых домах это трудно осуществить.

        Перед вами график изменения концентрации радона от времени в ванной комнате. Важно отметить, что в данном эксперименте изначально был открыт кран с водопроводной водой. Перекрыт он был только через 7 минут после начала эксперимента.

        Видно, что радон продолжал активно поступать в комнату, даже спустя некоторое время после отключения подачи воды.

        Продолжая эту тему, хочу заметить, что в среднем в ванных комнатах уровень радиации в несколько раз выше, чем в спальных. Как правило, по архитектуре современных домов они располагаются вдалеке от окон, и поэтому находиться в ванной долгое время достаточно вредно. На кухнях из-за наличия водопровода и множества приборов волнового излучения зачастую уровень радиации может быть в 10 раз выше нормы, поэтому хорошая система вентиляции (вытяжка) - одна из важнейших вещей для снижения концентрации радона)

Факты, которые мы не знали о радиации

1.        На борту атомной подводной лодки фоновая радиация меньше, чем на суше.

2.        Средний курильщик в течение года получает дозу излучения, примерно равную 300 рентгеновским процедурам. Это связано с тем, что в дыме присутствуют радиоактивные изотопы.

3.        Бананы имеют довольно высокий уровень радиоактивности.

4.        Пилоты и стюардессы в год получают большую дозу излучения, чем работники АЭС. Поэтому они официально классифицируются как «работающие в условиях радиации».

5.        Программа США по разработке ядерного оружия получила название «Манхэттенский проект». В рамках этой программы ставились довольно жестокие эксперименты по воздействию радиации на человека. Например, малышей кормили радиоактивной овсянкой. В рамках того же Манхэттенского проекта Альберт Стивенс получил инъекцию плутония. Он умер лишь спустя 20 лет и стал человеком, прожившим дольше всего после такой дозы радиации

6.        Владимир Правик был одним из первых пожарных, тушивших Чернобыльскую АЭС. Говорят, что под воздействием радиации его глаза поменяли цвет с коричневого на голубой.

7.        Американские флаги на Луне полностью выцвели из-за солнечной радиации.

Вывод:

Мне удалось измерить уровень радиации в школе и у себя дома. Полученные результаты я сравнил с нормами и проанализировал благодаря дополнительной литературе. После всего проделанного можно утверждать, что в повседневной жизни на нас действительно воздействуют повышенные дозы радиации. Если мы будем знать об этой проблеме, то можно с ней бороться.

Основные рекомендации для уменьшения степени воздействия радиации:

Во-первых, необходимо чаще проветривать помещения, в которых вы находитесь длительное время. Во-вторых, старайтесь избегать тех материалов, которые сами по себе обладают повышенной радиоактивностью.

Если же вам не удалось избежать контакта с радиоактивными элементами, то с действием пагубных веществ можно бороться с помощью особых йодовых таблеток. Также врачи рекомендуют наносить йодовую сеточку на тело или принять одну ложку морской капусты. С йодом лучше не переусердствовать, так как употребление йода без достаточных оснований и в чрезмерных количествах не только бесполезно, но и опасно.

Если вы опасаетесь радиации, то можно ввести в свой ежедневный рацион морепродукты. Чтобы защитить себя от радиации в обычной жизни, избегайте потребления в пищу неизвестно как выращенных ранних овощей.

Если говорить о дозах радиации, то она вредна для жизни в любых дозах. Последствия облучения могут проявиться через 10-20 лет или в следующих поколениях. При этом для детей радиация гораздо более опасна, чем для взрослых. 4/5 облучения обычный человек получает от естественного фона, а атомная электростанция при соблюдении всех правил эксплуатации - безопасна. «Экономия тепла» в помещениях, то есть непроветривание комнат или офисов, и рентгеновские обследования вызывают гораздо большее облучение, чем любая АЭС.

Заключение. Гипотеза, выдвинутая в начале работы, в целом подтвердилась, то есть человек подвергается облучению в повседневной жизни.  Есть не мало различных источников радиации таких, как радон находящийся в земле и попадающий внутрь помещений, в которых нам приходится проводить большую часть времени, а также есть источники радиации в некоторых материалах и предметах, используемых в быту. Каждому человеку надо знать о радиации и уметь уменьшать ее вред для своего организма, что позволит ему повысить уровень собственной безопасности и тех, кто об этом не знает.

 «Спасись сам и вокруг тебя спасутся тысячи». (Древнеримская пословица)

Радиация вокруг нас

Список литературы.

• Для подготовки исследования были использованы следующие ресурсы:
• Книга “Радиация. Дозы, эффекты, риск”
• Сайт всемирной организации здравоохранения -https://www.who.int/ru/news-room/fact-sheets/detail/radon-and-health
• Научно-популярный сайт - https://www.translatorscafe.com/unit-converter/ru-RU/radiation/28-24
• Информация с Википедии https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0%B0%D0%B4%D0%BE%D0%BD-222