Исследование радиационного фона филиала ОГБОУ СПО ИТАС

Филиал областного бюджетного государственного образовательного учреждения специального профессионального образования

«Иркутского техникума архитектуры и строительства»

Творческая работа

«Исследование радиационного фона филиала ОГБОУ СПО ИТАС»

Выполнила: обучающаяся группы №26

 по профессии Мастер отделочных строительных работ

Медведева Татьяна

Руководитель: преподаватель физики

 Крицкая С.Н.

Шелехов, 2014

Содержание

Введение……………………………………………………………………........3

1. Радиоактивность ...........................................................……………..…..4

1.  Открытие радиоактивности.....................………………………...4
2.  Виды излучений.................………………………………………...4
3.  Радиоактивный распад...........……………………………………...5
4.  Дозы излучений и единицы измерения....………………………….6
5.  Биологическое действие излучений ......……………………………7
6.  Строительные материалы как источник излучения.......................8
7.  Приборы для дозиметрического контроля.....................................9

2. Измерение радиационного фона филиала ОГБОУ СПО ИТАС...................................................................…………………………………10

Заключение…………………………………………………………………….  13

Список литературы……………………………………………………………. 14

Приложения……………………………………………………………………...15

Введение

Актуальность: Строительство многоэтажек, частных домов можно наблюдать в любом регионе нашей страны. Все они строятся из различных строительных материалов.

Так как человек проводит большую часть своего времени в помещении, очень важную роль играет не только комфортная среда в доме, но и экологическая безопасность с точки зрения радиационной активности строительных материалов.

Цель: исследовать   радиационный фон помещений филиала техникума.

Задачи:

• Изучить понятие радиоактивности, видов излучения, радиоактивности строительных материалов;
• Познакомиться с принципом действия дозиметра;
• Измерить значения  радиационного фона в учебных и цеховых помещениях филиала техникума, строительных материалов и сравнить  результаты  с  оптимальными  требованиями;                      
• Предложить  варианты  по  нормализации  радиационного фона.

Методы  исследования: изучение литературы, эксперимент.

1. Радиоактивность

Явление самопроизвольного превращения одних ядер в другие, сопровождаемое выделением какого - либо излучения было названо радиоактивностью.

1.1. Открытие радиоактивности

В 1896 году Анри Беккерель обнаружил, что соли урана самопроизвольно испускают лучи, которые засвечивают фотопластинку. Мария складовская - Кюри и пьер Кюри установили, что данным свойством обладают и другие химические элементы. Самым важным открытием учёных Кюри являлось открытие нового химического элемента - радия, который содержится в урановой руде. Дальнейшие исследования показали, что в результате радиоактивного излучения  атомы радия превращаются в атомы инертного газа -  радона.

1.2. Виды излучений

Э. Резерфорд экспериментально изучил физическую природу радиоактивного излучения. Опыт заключался в следующем: препарат радия помещали на дно узкого канала в куске свинца. Против канала находилась фотопластинка. На  излучение , выходившее из канала, действовали сильное магнитное поле, линии индукции которого перпендикулярны лучу (рис.1). Вся установка размещалась в вакууме. При отсутсвии магнитного поля после проявления фотопластинки обнаруживалось одно тёмное пятно напротив канала. При воздействии магнитного поля пучок излучения распадался на три составляющих, две из которых отклонялись в противоположные стороны. Это указывало на наличие у этих излучений зарядов противоположных знаков.Третья составляющая не отклонялась магнитным полем.

Эти три составляющие отличаются друг от друга по проникающей способности, т.е. по тому, насколько  интенсивно они поглощаются различными веществами.

α -  излучение, поток положительно заряженных частиц, ядер гелия, обладет наименьшей проникающей способностью: слой бумаги толщиной около 0,1 мм для них уже непрозрачен.

β - излучение, поток отрицательно заряженных частиц, ускоренно движущихся электронов, обладает средней проникающей способностью: слой алюминия в несколько миллиметров задерживает данное излучение.

γ - излучение, представляющее собой электромагнитные волны с малой длиной волны — менее 2·10−10 м.Обладает высокой приникающей способность: лист свинца толщиной в 1 см убавляет интенсивность излучения лишь вдвое.

α - и β - излучения были открыты Э.Резерфордом в . γ - излучение было открыто в 1900 году П. Виллардом.

Таким образом, при радиоактивном распаде образуется три вида излучений.

1.3. Радиоактивный распад

Радиоактивный распад - это самопроизвольное изменение состава атомных ядер, сопровождаемое испусканием элементарных частиц.

Существует два вида радиоактивного распада:

1) α -  распад - это распад атомного ядра на дочернее ядро и α-частицу. Превращение ядер происходит по закону смещения:

        При данном распаде ядро теряет положительный заряд 2е и масса его убывает на 4. в результате элемент смещается на 2 клетки кначалу периодической системы.

2)  β - распад-  это распад, сопровождающийся испусканием из ядра электрона.

После  β - распада элемент смещается на 1 клетку к концу периодической системы.

В результате радиоактивных распадов образуются вещества, одинаковые по химическим свойствам элемента, но имеют различные радиоактивные свойства. Они называются изотопом химического элемента. Ядра с одинаковым числом протонов, но разным числом нейтронов являются  ядрами различных изотопов одного химического элемента.

Радиоактивностьным распадам подвергаются все химические элементы с порядковым номером, большим 82.

Любой радиоактивный элемент имеет период полураспада - это время, в течение которого распадается половина ядер радиоактивного элемента.

Например, самый долгоживущий изотоп радона имеет период полураспада чуть менше 4 суток, но этот инертный газ постоянно присутствует в земной атмосфере, так как образуется при распаде урана и радия в недрах земли и просачивается сквозь почву в атмосферу. вредный для здоровья радон скапливается в плохо проветриваемых помещениях.

1.4. Дозы излучений и единицы измерения

Воздействие радиоактивного излучения на организм определеятся поглощённой дозой излучения D, которая равна отношению поглощённой телом энергии Е к массе тела m:

Единицей поглощённой дозы излучения является 1 Грей.

Эффективная или эквивалентная доза излучения измеряется в Зивертах. 1 зиверт — это количество энергии, поглощённое килограммом массы тела, равное по воздействию поглощённой дозе гамма-излучения в 1 Гр.

 На практике широко используется внесистемная единица экспозиционной дозы излучения - рентген. Эта единица является морой ионизирующей способности рентгеновского и гамма - излучений. Но чаще используется "биологический эквивалент рентгена" 1 бэр. (1 р = 0,88 бэр)

Процесс радиоактивного распада происходит с постоянной скоростью, присущей данному виду радиоактивных ядер (радионуклидов).

Количество распадающихся радионуклидов в единицу времени в веществе определяют активностью.

Единицы измерения активности радиоактивных веществ – Кюри (Ки) и Беккерель (Бк). Численному значению активности 1 Ки соответствует активность 1 г 226 Ra в равновесии с продуктами его распада. За масштаб единицы 1 Бк принят 1 распад в секунду. Между единицами активности существует взаимосвязь: 1 Ки = 3,7·1010 Бк. 

1.5. Биологическое действие излучений

Радиоактивное излучение вызывает ионизацию атомов. Когда нейтральный атом превращается в ион, его химическая активность резко изменяется. В жиаых организмах, имеющих упорядоченную структуру, это серьёзно изменяет жизнедеятельность клеток. При интенсивном воздействии излучения на организм, возникает лучевая болезнь.

Естественный радиационный фон, определяемый радиоактивностью окружающей среды и космическим излучением, составляет 2 м Гр в год на человека. Этот фон не представляет опасности для человека. Примерно половину фона даёт радиоактивный инеотный газ радон, а также продукты его альфа - распада, попадающие в организм при дыхании. Для специалистов, работающих с излучением, установлена предельно - допустимая доза 50 мГр в год. Доза излучения в несколько грей может стать смертеьной для человека.

Разное действие оказывают  виды излучения на организм человека.При движении альфа-частицы в веществе она создаёт сильную ионизацию окружающих атомов и в результате очень быстро теряет энергию. Энергии альфа-частиц, возникающих в результате радиоактивного распада, не хватает даже для преодоления мёртвого слоя кожи, поэтому радиационный риск при внешнем облучении такими альфа-частицами отсутствует.  Альфа- излучение опасно только тогда, когда альфа-частицы попадают внутрь организма (с воздухом, питьевой водой и пищевыми продуктами) и напрямую воздействуют на клетки органов, вызывая их повреждения.

Значительные дозы внешнего бета-излучения могут вызвать лучевые ожоги кожи и привести к лучевой болезни. Ещё более опасно внутреннее облучение от бета-активных радионуклидов, попавших внутрь организма.

Облучение гамма-квантами в зависимости от дозы и продолжительности может вызвать хроническую и острую лучевые болезни.

1.6. Строительные материалы как источник излучения

Радиационная безопасность является одним из важых критериев экологической безопасности материала.Так как человек большую часть своей жизни проводит в здании, то кроме  природного радиоактивного излучения он испытывает и нагрузки от техногенно измененной среды обитания и, в первую очередь, от строительных материалов, которые использованы при строительстве зданий. Наглядно о нагрузках на человека строительных материалов, из которых сделаны стены здания, можно судить по нижеприведенным данным. Например, при проживании в течение года в различных домах человек получает следующие дозы излучения от стен:

• в кирпичном доме — от 50 до 100 мбэр;

• в бетонном доме — от 70 до 100 мбэр;

• в деревянном доме — от 30 до 50 мбэр.

Для сравнения человек за год получает также дозу природного излучения:

• от космических лучей — 45 мбэр;

• от почвы — 15 мбэр;

• от воды, пищи, воздуха — 25 мбэр;

Радиационное загрязнение строительных материалов определяться:

1) его происхождением (химический состав);

2) расположением зон техногенного радиационного загрязнения.

Следует избегать применения строительных материалов, содержащих тяжелые металлы и др. Поэтому уже при проектировании нужно знать характеристики радиационной опасности материала и при выборе строительных материалов стараться избегать использования материалов с высокими показателями радиационной активности, в первую очередь для жилых и общественных зданиях. Наиболее опасными химическими элементами являются радий (226) и торий (232). Данные по некоторым строительным материалам приведены в Приложении 1. Например, наибольшим значением удельной активности металлов обладает газобетон на основе  глинястых сланцев, и наполнитель бетона, наименьшим - штукатурка из природного гипса и дерево.

Наиболее опасными  по химическому составу могут быть строительные материалы из природного камня и материалы на основе минеральных вяжущих.

Информация о радиационной активности материалов представлена в Приложении 2 радиационных свойств материалов, где приведен радиевый эквивалент.

Из данных таблицы следует, что наибольший радиевый эквивалент имеют строительный камень, бетон и изделия на основе промышленных отходов.

1.7. Приборы для дозиметрического контроля

Для осуществления контроля ионизирующих излучений используют радиометры и дозиметры.

Радиометр - это прибор, предназначенный для измерения энергетических характеристик излучения.

Дозиметр - это прибор, прибор для измерения эффективной дозы или мощности ионизирующего излучения за некоторый промежуток времени.

В приборах дозиметрического контроля используются  методы регистрации:

1) ионизационный (основан на способности газов становиться проводниками электрического тока под действием излучений);

2) сцинтилляционный (основан на способности газов, жидкостей и твёрдых тел вызывать свечение при поглощении излучений);

3) фотографический (основан на воздействии ионизирующих излучений на фотоэмульсию).

2. Измерение радиационного фона филиала техникума ОГБОУ СПО ИТАС

Измерения радиационного фона  проводились  в учебных кабинетах и учебных мастерских филиала техникума при помощи дозиметра ДГБ - 04А. Данный дозиметр применяется для измерения мощности полевой эквивалентной дозы гамма-излучения. Прибор предназначен для контроля уровня естественного радиационного фона, наличия радиоактивных загрязнений стройматериалов и строительных конструкций. Он работает в двух режимах "Измерение" и "Результат", даёт звуковой сигнал. Замеры радиационного фона проводились три дня. Для анализа результатов использовались нормы радиационного фона:

Нормы гамма-излучения:

-  для открытой местности - не больше 0,3 мкЗв/ч,

-  в помещениях жилых и общ. зданий не должен превыщать мощность дозы на открытой месности более чем на 0,2 мкЗв/ч,

-  в помещениях производственных зданий не более 2,5 мкЗв.

Результаты измерений указаны в таблице:

Подводя итоги замеров можно сделать следующие выводы:

1) Среднее значение радиационного фона в филиале техникума соответствует норме.

Наибольшее значение эквивалентной дозы имеет в учебном корпусе имеет хранилище книг- 0,18 мкЗв/час. Это объяснияется малой проветриваемостью помещения, отсутствием покрытия полов - они каменные.

 Среднее значение дозы по учебному корпусу равно 0,146 мкЗв/час.

Наибольшее значение эквивалентной дозы в учебных мастерских имеет мастерская по профессии  Мастер отделочных строительных работ - 0,19 мкЗв/час. Данная мастерская была отремонтирована, полы и стены окрашены. Большое значение  эквивалентной дозы можно объяснить отсутсвием покрытия бетонных полов.

Наибольшее значение эквивалетной дозы строительных материалов имеет кирпичная кладка в цехе - 0,18 мкЗв/ час. Это можно объяснить значительным радиевым эквивалентом глинянного кирпича (2,2-7 пКи/г) (Приложение 2).

2) Небольшое значение  эквивалетной дозы имеет двухэтажный деревянный дом - 0,13 мкЗв/ час.

Заключение

В результате проделанной работы можно сделать следующие выводы:

1) Среднее значение радиационного фона филиала ОГБОУ СПО ИТАС по результатам измерения соответствует норме.

2) При выполнении работ по профессии Мастер отделочных строительных работ в строительстве, ремонте домов и квартир необходимо учитывать  радиационные свойства материалов, так как важное свойство современных строительных материалов - это  экологичность. Самый экологически чистый материал - это дерево.

3) Для поддержания здоровья выполнять рекомендации:

• Обязательно кипятить питьевую воду, так как радон при кипячении исчезает;
• Чаще проветривать помещения, проводить влажную уборку;
• окрашивать и оклеивать стены обоями (для уменьшения содержания радона в воздухе);
• Необходимо вводить в питание фрукты – цитрусовые, клюкву, смородину, вишню;

Спосок литературы

1. Генденьштейн  Л.Э., Ю.И. Дик. Физика, учебник 11 кл. - М.: Мнемозина, 2012. -272 с.
2. Мякошев Г.Я., Буховцев Б.Б. Физика. Учебник для 11 кл.- М.: Просвещение,1999 - 254 с.
3. Пархоменко В.И. Радиоактивность различных строительных материалов, используемых в СССР// Радиационная гигиена.— Ленинград, 1980. — №9. — с. 22—24
4. Сулейманов Е.В., Коршунов О.А. Радиоактивность в окружающей среде. Радиационный фон внутри помещений: учебное пособие, 2012.- 31 с.

Интернет - источники:

https://ru.wikipedia.org

http://art-con.ru

http://www.all-pribors.ru

Приложение 1

Значения удельной активности строительных материалов

Приложение 2

Радиационные свойства материалов