«Мирный ли атом?»

Содержание

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

1. Мирный ли атом?...............................................................................................................стр.4

   1.1. Что такое атом?...........................................................................................................стр.4

2.Теоритическая часть………………………………………………………………………стр.5

   2.1. История открытия……………………………………………………………………стр.5

   2.2. Ученые…………………………………………………………………………………стр.5

   2.3. Использование атома. Плюсы и минусы……………………………………………стр.7

     2.3.1. Плюсы открытия атома……………………………………………………………стр.7

       2.3.1.1. Рентгеновские аппараты………………………………………………………стр.7

       2.3.1.2 Радоновые ванны……………………………………………………………….стр.7

       2.3.1.3 Компьютерная томография. Радиотерапия……………………………………стр.8

       2.3.1.4 Радиохирургия………………………………………………………………….стр.8

       2.3.1.5 Атомная электроэнергетика……………………………………………………стр.8

     2.3.2. Минусы открытия атома………………………………………………………….стр.9

       2.3.2.1 Ядерное оружие…………………………………………………………………стр.9

       2.3.2.2 Выход атома из-под контроля…………………………………………………стр.9

       2.3.2.3 Радиоактивные отходы………………………………………………………стр.10

3. Практическая часть……………………………………………………………………...стр.11

4. Вывод……………………………………………………………………………………стр.12

5. Список используемых источников……………………………………………………стр.13

Введение

    Использование мирного атома – одно из развивающихся направлений в современной науке.

    Тема «Мирный ли атом?» выбрана мной не случайно. Ведь я живу рядом с городом Нововоронеж, в котором, как известно, есть Нововоронежская АЭС. Я думаю, стоит изучить данный вопрос, для того чтобы обезопасить свою жизнь, а для этого мне надо понять как действует на нас излучаемая радиация и узнать, когда атом для нас мирный, а когда нет.

    Но стоит сразу сказать, что радиация – это естественный фактор Земли, как магнитное поле и многое другое. Поэтому некий радиационный фон в нашей жизни – это абсолютно нормальное явление, в пределах допустимого,  конечно же.

     Цель моего исследования разобраться в вопросе «Мирный ли атом?» , где он применяется и каково воздействие его на организм человека.

    В ходе работы мне предстояло решить следующие задачи:

     1. Изучить источники по данной теме, используя соответствующие Интернет-ресурсы и литературу.

     2. Проанализировать все плюсы и минусы использования мирного атома и сделать выводы.

   При решении поставленных задач мне необходимо было ответить на ряд вопросов:

     1. Что такое атом?

     2. Кто сделал важные открытия при его изучении?

     3. Где и как используют энергию атома?

    Для достижения поставленных задач мною были проделаны следующие шаги:

1. Исследовательская работа.
2. Поиск информации с помощью соответствующей литературы и Интернет-ресурсов.
3. Проведение опыта.

1. «Мирный ли атом?»

1. Что такое атом?

Атомы - это мельчайшие частицы, из которых состоят все вещества.

Понятие атом (в переводе с греческого - «неделимый») возникло ещё в античном мире. В V в. до н.э. древнегреческим ученым Демокритом была выдвинута идея, что все в мире состоит из атомов. По легенде, эта мысль пришла ему в голову, когда он разрезал яблоко. У него возник вопрос, а до каких пор можно рассекать яблоко на части? Мысль о том, что такое деление когда-нибудь закончится, и побудила его назвать мельчайшие частицы атомами (в буквальном переводе с языка древних греков слово «атом» означает «неразрезаемый», «нерассекаемый»).

2. Теоретическая часть

                                                      2.1 История открытия

       Современное представление об атоме.
Сегодня общепринятой является модель атома, являющаяся развитием планетарной модели.
    Планетарная модель атома. 1911 год. Эрнест Резерфорд, проделав ряд экспериментов, пришёл к выводу, что атом представляет собой скорее некоторое подобие планетной системы, то есть что электроны движутся вокруг положительно заряженного тяжёлого ядра, расположенного в центре атома. Однако такое описание атома вошло в противоречие с классической электродинамикой. Дело в том, что, согласно классической электродинамике, заряд, движущийся по окружности, должен излучать электромагнитные волны, а следовательно, терять энергию. Расчеты показывали, что время, за которое электрон в таком атоме упадёт на ядро, совершенно ничтожно. Для объяснения стабильности атомов Нильсу Бору пришлось ввести постулаты, которые сводились к тому, что электрон в атоме, находясь в некоторых специальных энергетических состояниях, не излучает. Постулаты Бора показали, что для описания атома классическая механика неприменима. Дальнейшее изучение излучения атома привело к созданию квантовой механики, которая позволила объяснить подавляющее большинство наблюдаемых фактов.

                                                                  2.2 Ученые

  Всего за работы, связанные с исследованием и применением радиоактивности, было присуждено более 10 Нобелевских премий по физике и химии (А.Беккерею, П. и М. Кюри, Э.Ферми, Э.Резерфорду, Ф. и И. Жолио-Кюри, Д. .Хэвиши, О.Гану, Э. Макмиланн и Г. Сиборгу, У.Либби и др.).

     Член Французской Академии Беккерель изучал явление флуоресценции. Ему очень хотелось разгадать природу таинственного свечения некоторых веществ под влиянием солнечного излучения. Беккерель собирал огромную коллекцию светящихся химических веществ и природных минералов.

     В своем докладе на конгрессе Беккерель указывал, что ему казалось очень маловероятным, чтобы рентгеновские лучи могли существовать в природе только в тех сложных условиях, в каких они получаются в опытах Рентгена.

     Беккерель, близко знакомый с исследованиями своего отца по люминесценции, обратил внимание на тот факт, что катодные лучи в опытах Рентгена производили при ударе одновременно и люминесценцию стекла и невидимые Х-лучи. Это привело его к идее, что всякая люминесценция сопровождается одновременно испусканием рентгеновских лучей.

      Несколько дней Беккерель обдумывает намеченный им эксперимент, затем выбирает из своей коллекции двойную сернокислую соль урана и калия, спрессованную в небольшую лепешку, кладет соль на фото-пластинку, спрятанную от света в черную бумагу, и выставляет пластинку с солью на солнце. Под влиянием солнечных лучей двойная соль стала ярко светиться, но на защищенную фотопластинку это свечение не могло попасть. Беккерель едва дождался момента, когда фотопластинку можно было достать из проявителя. На пластинке явственно проступало изображение лепешки из соли Неужели все верно, и соль в ответ на облучение солнечными лучами испускает не только свет, но и рентгеновские лучи?

     Беккерель проверяет себя еще и еще раз. 26 февраля 1896 года настали пасмурные дни, и Беккерель с сожалением прячет приготовленную к эксперименту фотопластинку с солью в стол Между лепешкой соли и фотопластинкой на этот раз он положил маленький медный крестик, чтобы проверить, пройдут ли сквозь него рентгеновские лучи.

      1 марта 1896 года Беккерель, так и не дождавшись появления солнца на небе, вынул из ящика ту самую фотопластинку, на которой несколько дней пролежали крестик и соль, и на всякий случай проявил ее. Каково же было его удивление, когда он увидел на проявленной фотопластинке четкое изображение и крестика, и лепешки с солью! Значит, солнце и флуоресценция здесь ни при чем? 

     Как первоклассный исследователь, Беккерель не поколебался подвергнуть серьезному испытанию свою теорию и начал исследовать действие солей урана на пластинку в темноте. Так Беккерель доказал последовательными опытами, что уран и его соединение непрерывно излучают без ослабления лучи, действующие на фотографическую пластинку и, как показал Беккерель, способные также разряжать электроскоп, т. е. создавать ионизацию. Открытие это вызвало сенсацию.

     Особенно поражала способность урана излучать спонтанно, без всякого внешнего воздействия. Лорд Кельвин склонялся к предположению, что уран служит своего рода западней, которая улавливает ничем другим не обнаруживаемую лучистую энергию, доходящую до нас через пространство, и превращает ее в такую форму, в виде которой она делается способной производить химические действия».
   Первое в мире сообщение о существовании радиоактивности было сделано Анри Беккерелем на заседании Парижской академии наук 24 февраля 1896 года  Открытие явления радиоактивности Беккерелем можно отнести к числу наиболее выдающихся открытий современной науки. Именно благодаря ему человек смог значительно углубить свои познания в области структуры и свойств материи, понять закономерности многих процессов во Вселенной, решить проблему овладения ядерной энергией. Учение о радиоактивности оказало колоссальное влияние на развитие науки, причем за сравнительно небольшой промежуток времени.
Изучая свойства новых лучей, Беккерель попытался объяснить их природу. Однако он не мог прийти к четким выводам и долгое время придерживался ошибочной точки зрения, согласно которой радиоактивность, возможно, является формой длительной фосфоресценции.
    Вскоре в исследование нового явления включились другие ученые, и, прежде всего, супруги Пьер и Мария Кюри.
Исследование радиоактивности урановых соединений привело ее к выводу, что радиоактивность является свойством, принадлежащим атомам урана, независимо от того, входят ли они в химическое соединение или нет. При этом Мария «измеряла напряженность урановых лучей, пользуясь их свойством сообщать воздуху электропроводность». Этим ионизационным методом она и убедилась в атомной природе явления.
    Опыты Марии Склодовской-Кюри по изучению руд показали, что некоторые урановые и ториевые руды обладают «аномальной» радиоактивностью: их радиоактивность оказалась гораздо сильнее того, что можно было ожидать от урана и тория. «Тогда я выдвинула гипотезу, — писала Мария Склодовская-Кюри, — что минералы с ураном и торием содержат небольшое количество вещества, гораздо более радиоактивного, чем уран и торий; это вещество не могло принадлежать к известным элементам, потому все они уже были исследованы; это должен был быть новый химический элемент».

     Понимая важность проверки этой гипотезы, Пьер Кюри оставил свои исследования кристаллов и присоединился к работе, задуманной Марией. Для своих опытов они выбрали урановую смолку, добывавшуюся в городе Сент-Иоахимстале в Богемии. Несмотря на трудности, исследования продвигались успешно.
    Все эти открытия поспособствовали развитию человечества, но стоит задуматься  над вопросом «Мирный ли атом?».
    С одной стороны да, ведь атом и его радиоактивные свойства широко используются в медицине и атомной электро-энергетике. Но с открытием атома появилось и новое оружие, которое мирным нельзя назвать. Об этом мы поговорим далее.

2.3 Использование атома. Плюсы и минусы

2.3.1 Плюсы

Вскоре после открытия, радиация нашла применение в медицине. Но массовое применение радиационная диагностика приобрела спустя полвека. Сейчас более популярна рентгеновская компьютерная томография. Она позволяет видеть повреждения, невидимые на обычной рентгенограмме из-за наложения органов и тканей. Дозы облучения при компьютерной томографии в несколько раз больше, чем при рентгенографии или флюорографии, но значительно выше и диагностическая ценность этого исследования. Атом и его свойства используются не только в медицине. Его открытие дало мощный толчок в развитии ядерной (атомной) электроэнергии.

                                    2.3.1.1 Рентгеновские аппараты в медицине

     Радиация используется в медицине, как в диагностических целях, так и для лечения. Одним из самых распространенных медицинских приборов является рентгеновский аппарат. Получают все более широкое распространение и новые сложные диагностические методы, опирающиеся на использование радиоизотопов. Как ни парадоксально, но одним из основных способов борьбы с раком является лучевая терапия.

     Понятно, что индивидуальные дозы, получаемые разными людьми, сильно варьируют – от нуля (у тех, кто ни разу не проходил даже рентгенологического обследования) до многих тысяч среднегодовых «естественных» доз (у пациентов, которые лечатся от рака). Неизвестно, сколько человек ежегодно подвергается облучению в медицинских целях, какие дозы они получают, и какие органы и ткани при этом облучаются.

     В принципе облучение в медицине направлено на исцеление больного. Однако, нередко дозы оказываются неоправданно высокими: их можно было бы существенно уменьшить без снижения эффективности, причем польза от такого уменьшения была бы весьма существенна, поскольку дозы, получаемые от облучения в медицинских целях, составляют значительную часть суммарной дозы облучения от техногенных источников.
    Тем не менее, известны случаи, когда дозы облучения действительно были снижены благодаря усовершенствованию оборудования и повышению квалификации персонала. Иногда для существенного повышения эффективности диагностики нужно лишь слегка увеличить дозу. Как бы то ни было, пациент должен получать минимальную дозу при обследовании.

                                                 2.3.1.2   Радоновые ванны

    Для лечебных целей в учреждениях санаторного типа используют радон−222 – у этого изотопа период полураспада 3,83 дня. С этим связаны замечательные свойства радона – он легко диффундирует через кожу, разносится кровью по организму и концентрируется в периферической нервной системе, в местах воспалений и в жировой ткани. Именно эти места оказываются под радиоактивным обстрелом.

     Радоновые ванны нормализуют периферическое кровообращение и работу сердца, выравнивают артериальное давление, улучшают состав крови. Стимулируется моторная и секреторная функция желудка, печени и поджелудочной железы, улучшается кровообращение в печени. Радоновые ванны снижают повышенную функцию щитовидной железы и яичников.       Благоприятное действие радоновые процедуры оказывают на основной обмен, углеводный и жировой обмен. Эти ванны стимулируют иммунологические реакции организма, оказывают обезболивающее, противовоспалительное и десенсибилизирующее действие. На ЦНС радоновые ванны оказывают успокаивающее действие, на периферическую - обезболивающее. Радоновые процедуры оказывают свое действие через центры нервной и эндокринной регуляции, иммунокомпетентную систему организма. Излучение радона оказывает местное стимулирующее влияние на рост, регенерацию тканей. Особенностью радоновых процедур является мягкость, успокаивающий характер действия.

     Используются либо природные радоновые воды с концентрацией от нескольких единиц до нескольких сотен нКи/л на радоновых курортах, либо искусственно приготовляемых с концентрацией 40-80- нКи/л. Последние получают добавлением в воду ванны концентрированного водного раствора, приготовляемого в лабораториях с использованием генераторов радона.

                           2.3.1.3  Компьютерная томография. Радиотерапия

    Томографию теперь делают не только с помощью рентгеновских лучей, но и с помощью гамма-излучения. Этот метод называется позитронно-эмиссионной томографией
    Со времен Марии Кюри искусственные источники радиации используют не только для диагностики, но и для лечения онкологических заболеваний. Сами супруги Кюри предложили врачам в парижском госпитале Св. Льюиса использовать источники излучения, чтобы уменьшать размеры и замедлять рост опухолей, а для этого вводить в них трубочки с радием. Этот метод давал положительные результаты. Так появилась радиотерапия.    

Опухолевые клетки отличаются от нормальных в первую очередь своим безостановочным делением. В момент деления клетки особенно уязвимы для облучения. Поэтому можно подобрать условия облучения, губительные для раковых клеток и относительно безопасные для здоровых.

                                                2.3.1.4 Радиохирургия

     В 1970-х годах в медицинскую практику также вошла радиохирургия. Гамма-нож - это установка для лечения новообразований в полости черепа. Гамма-нож действует по принципу неинвазивного хирургического ножа, то есть при проведении процедуры не требуется разрезов. За прошедшее время в мире пролечены около миллиона пациентов. Радиохирургия сейчас используется во всех развитых странах мира.

2.3.1.5 Атомная электроэнергетика

    Атомная электроэнергетика, является ещё одним плюсом использования атома. Атомная электростанция, в дальнейшем АЭС, - это комплекс технических сооружений, предназначенных для выработки электрической энергии путем использования энергии, выделяемой при контролируемой ядерной реакции. Реакция деления осуществляется в основном блоке АЭС – ядерном реакторе.

    Современные АЭС используют для производства электрической и тепловой энергии тепло, получаемое в процессе деления ядер атомов расщепляющихся материалов (урана, тория), которые условно называются также ядерным горючим. Основным элементом атомной электростанции является реактор, где осуществляется регулируемый цепной процесс деления ядер атомов расщепляющихся материалов и связанное с ним освобождение ядерной энергии. Так появились атомные ледоколы, подводные лодки, авианосцы.

                                                          2.3.2 Минусы

      Посмотрим теперь на открытие атома ,а с тем и его радиоактивности с другой стороны, менее положительной.

2.3.2.1 Ядерное оружие

    Не правильное обращение с радиоактивным атомом может  привести к таким ужасным последствиям как в Японских городах Хиросима и Нагасаки.
   После  атомной бомбардировки этих городов осуществлённых вооружёнными силами США на завершающем этапе Второй мировой войны с целью ускорить капитуляцию Японии в рамках тихоокеанского театра военных действий Второй мировой войны.

6 августа 1945 года была совершена бомбардировка атомной бомбы «Малыш»
   По приблизительным оценкам специалистов, из общего количества погибших в Хиросиме (140—200 тысяч) примерно 70-80 тысяч человек погибли одновременно, в момент взрыва бомбы, причем из этого числа погибших ещё несколько десятков тысяч непосредственно вблизи огненного шара просто исчезли в доли секунды, распавшись на молекулы в раскаленном воздухе: температура под плазменным шаром достигала 4000 градусов Цельсия. Находившиеся ближе всего к эпицентру взрыва погибли мгновенно, их тела обратились в уголь. Пролетавшие мимо птицы сгорали в воздухе, а сухие горючие материалы (например, бумага) воспламенялись на расстоянии до 2 км от эпицентра. Световое излучение вжигало тёмный рисунок одежды в кожу и оставляло силуэты человеческих тел на стенах. Находившиеся вне домов люди описывали ослепляющую вспышку света, с которой одновременно приходила волна удушающего жара. Взрывная волна для всех находившихся рядом с эпицентром следовала почти немедленно, часто сбивая с ног.
   9 августа 1945 года была произведена бомбардировка атомной бомбы «Толстяк» в Японском городе Нагасаки. Которая привела к не менее ужасным последствиям, чем в

Хиросиме.

                                    2.3.2.2 Выход атома из-под контроля

    Аварии на объектах атомной энергетики – одно из ужаснейших последствий открытия атома.

    26 апреля 1986 года на четвертом блоке Чернобыльской АЭС произошла авария, которая привела к разрушению активной зоны реактора и части здания, в котором он был расположен. Государственная комиссия провела расследование причин взрыва, и пришла к выводу: авария произошла во время эксперимента, к проведению которого персонал АЭС был не подготовлен. Включение оператором аварийной защиты реактора привело к взрыву. В результате чернобыльской аварии в окружающее пространство было выброшено огромное количество радиоактивных веществ. Перемещение в атмосфере радиоактивного облака, осаждение радионуклидов с пылью и дождем, распространение почвенных и поверхностных вод, загрязненных радиоактивными изотопами, - все это привело к облучению сотен тысяч человек на территории свыше 23 тыс. км2.

Несколько десятков пожарных и специалистов - ликвидаторов аварии, работавших на расчистке территории разрушенного четвертого блока станции от обломков графита, радиоактивной пыли и кусков ядерного горючего, - погибли от острой лучевой болезни. Еще несколько сотен человек были признаны больными острой лучевой болезнью. 

С огромными трудностями был построен "саркофаг" - уникальное сооружение из бетона и стали, изолирующее взорвавшийся блок ЧАЭС от окружающей среды.

Люди, подвергшиеся облучению в результате Чернобыльской аварии, теряют здоровье и страдают от множества болезней, вызванных не только радиацией, но и психологическим шоком.

    Однако несмотря на их тяжесть, в целом вероятность таких аварий невелика. С момента появления атомной энергетики произошло не более трех десятков аварий, и лишь в четырех случаях имел место выброс радиоактивных веществ в окружающую среду.

                                          2.3.2.3 Радиоактивные отходы

    Людям приходится решать серьёзную проблему – хранение отходов. Радиоактивные отходы образуются почти на всех стадиях ядерного цикла. Они накапливаются в виде жидких, твердых и газообразных веществ с разным уровнем активности и концентрации
Газы и загрязненную воду пропускают через специальные фильтры, пока они не достигнут чистоты атмосферного воздуха и питьевой воды. Ставшие радиоактивными фильтры перерабатывают вместе с твердыми отходами. Труднее всего подготовить к долговременному хранению высокоактивные отходы. Лучше всего такой "мусор" превращать в стекло и керамику. Для этого отходы прокаливают и сплавляют с веществами, образующими стеклокерамическую массу.
В отличие от многих химических отходов, опасность радиоактивных отходов со временем снижается. Бoльшая часть радиоактивных изотопов имеет период полураспада около 30 лет, поэтому уже через 300 лет они почти полностью исчезнут. Так что для окончательного удаления радиоактивных отходов необходимо строить такие долговременные хранилища, которые позволили бы надежно изолировать отходы от их проникновения в окружающую среду до полного распада радионуклидов. Такие хранилища называют могильниками. Вокруг них устанавливают контролируемую зону, в которой вводят ограничения на деятельность человека, в том числе бурение и добычу полезных ископаемых.

                                                   3. Практическая часть

Опыт №1.

   Замер радиационного фона в компьютерном классе.

    Все компьютеры находящиеся в классе работают в активно режиме (включены). Сделав все необходимые замеры для подведения итогов, мною было зафиксировано незначительное отклонение от нормы радиационного фона, но при этом отклонение не превышает средне допустимого значения.

Опыт №2.

    Замер радиационного фона в классной комнате.

    Я сделала замеры в учебном кабинете, а для того, чтобы результаты были более точные, в классе, кроме меня, никого не было. Данные измерений показали, что отклонений от норм радиационного фона не было.

Опыт №3.

    Замер радиоционного фона исходящего от телефона.

    В начале эксперимента я отправляла радиосигнал на современный телефон, в то же время измеряя уровень радиоизлучения. Радиационный фон не превысил допустимых значений. После, я проделала этот эксперимент с телефоном той же марки, но более старой модели. Я получила видимое отклонение от нормы. Как оказалось, это связанно с тем, что старые модели не были оснащены необходимий защитой.

4. Вывод

  Таким образом, можно сделать вывод что использование атома имеет как положительную сторону, так и отрицательную. С одной стороны, с открытием атома и его свойств, человечество сделало большой шаг вперед в изучении нашего мира и смогло достичь высокого уровня развитости. С другой стороны, свойства атома позволили нам изобрести оружие массового поражения, что является скорее минусом, чем плюсом.

    Хотелось бы подытожить проделанную мною работу, цитатой известного ученого А. Эйнштейна. Он сказал: «Обнаруженная сила урана угрожает цивилизации и людям не больше, чем когда мы зажигаем спичку. Дальнейшее развитие человечества зависит не от уровня технических достижений, а от его моральных принципов».

5. Список используемых источников:

1. https://ru.wikipedia.org

2.Нормы радиационной безопасности (НРБ-99/2009) Минздрав России, 2009.

3.

4.