Радиация и её влияние на жизнь человека

                                               Паспорт проекта

Название проекта «Радиация и её влияние на жизнь человека»

Руководитель проекта Образцова Елена Александровна

Автор проекта Гребенников Владислав Валерьевич

Учебная дисциплина Физика

Тип проекта Научно-исследовательская работа

Цель работы: выяснить, что представляет собой радиация, какими свойствами она обладает, измерить и проанализировать радиационный фон, окружающий нас в жизни, и выяснить, влияет ли радиация на наш организм.

Задачи работы: 

- показать важность развития ядерной энергетики

- описать последствия влияния радиации на жизнь и здоровье людей

- познакомлюсь с прибором для измерения радиационного фона

- измерение радиационного фона местности

Вопрос проекта: можно ли  полностью переосмыслить все понятия и, ранее имеющиеся знания о радиации у людей.

Краткое содержание проекта: в данной работе содержится знакомство с методом изучения влияния радиации на организм человека с помощью регистрационно-измерительными приборами; проводится анализ радиационного фона местности; описание влияния радиации на организм человека.

Результат проекта (продукт):  если люди будут знать о радиации больше, смогут различать, при каких условиях она опасна, а где не представляет угрозы.

Карта самооценки

ФИО обучающегося: Гребенников Владислав Валерьевич

Класс: 10 «А»

Руководитель: Образцова Елена Александровна

Тема работы: «Радиация и её влияние на жизнь человека»

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа №59

                                            Проект

       « Радиация  и её влияние на жизнь человека»

                                                 Подготовил: Гребенников Владислав Валерьевич

                                                 ученик 10А класса МБОУ «СОШ №59» г.Курска

                                                              Научный руководитель:

Образцова Елена Александровна

                                                учитель физики,

Муниципальное бюджетное  общеобразовательное

 учреждение «Средняя общеобразовательная

школа №59»

                                                Курск, 2020

Оглавление

1. Введение

1.  Актуализация выбранной темы проекта

     1.2 Цель и задачи проекта

2. Теоретическая часть

2. Радиация

2.1. История открытия радиации

2.2. Виды излучения

2.3. Радиация в повседневной жизни

2.4. Источники радиации

2.5. Радиационный фон местности

2.6. Как защитить себя от радиации

3. Практическая часть

3. Измерение радиационного фона местности

4. Заключение
5. Список используемой литературы

1. Введение.

1. Актуализация выбранной темы проекта.

Тема моего исследовательского проекта «Радиация и её влияние на жизнь человека» была выбрана мною не случайно. Эта тема во многом была выбрана из-за своей важности и актуальности для современного общества,  и человека!  Для нашей страны атомная энергетика имеет огромное значение, так как именно в СССР в г. Обнинске в 1954 году  27 июня, была введена в эксплуатацию первая в мире промышленная атомная электростанция. С  тех пор этот вид энергетики постоянно совершенствовался и улучшался, а к 2012 году атомная энергетика уже  производила 13% мировой энергии. Впечатляющий результат!

Наблюдая за новостями, происходящими в мире, я столкнулся с такой проблемой: Люди все чаще слышат слова «Ядерная энергетика, «Радиация», которые в большинстве случаев вызывают только опасение и страх. Что на самом деле мы знаем о радиации, которая нас окружает и стоит ли ее так бояться?

Пытаясь найти для себя ответ на этот вопрос, мне захотелось изучить эту тему подробнее.

          1.2 Цель и задачи проекта.

Цель проекта: выяснить, что представляет собой радиация, какими свойствами она обладает, измерить и проанализировать радиационный фон, окружающий нас в жизни, и выяснить, влияет ли радиация на наш организм.

В данном проекте я попытаюсь показать важность развития ядерной энергетики для улучшения качества жизни населения, описать последствия влияния радиации на жизнь и здоровье людей.

В ходе исследования я познакомлюсь с прибором для измерения радиационного фона – дозиметром, с его помощью измерю радиационный фон местности и сравню его с допустимыми нормами.

Методы исследования: анализ информации из научной литературы и интернет ресурсов, измерение радиационного фона местности.

Задачи исследования:

1. Выяснить, каково влияние радиоактивного излучения на организм человека;
2. Проанализировать состояния радиационного фона  на территории города  и школы.
3. Популяризировать информацию, полученную в результате исследовательской работы .

2. Теоритическая часть.

2. Радиация

 Радиация – это вид излучения, который изменяет состояние ядер или атомов, превращая их в электрически заряженные ионы и продукты ядерных реакций. Разные виды излучения отличаются разной проникающей способностью, поэтому они по-разному влияют на наш организм.

       2.1 История открытия радиации.

Явление естественной радиоактивности открыл французский физик Анри Беккерель в 1896 г. Он случайно обнаружил, что кусок урановой руды засвечивает фотопленку, плотно упакованную в черную бумагу. В то время физики не смогли объяснить наблюдаемое явление, и неизвестное излучение сначала назвали икс-лучами. А.Беккерель занялся изучением неизвестных лучей, и 23 ноября 1896 года мировая научная общественность узнала, что эти лучи свойственно испускать урану или его соединениям. С 1897 г. к изучению Х-лучей подсоединились супруги Мария Склодовская и Пьер Кюри. Со временем М. Склодовская-Кюри обнаружила, что способность урана испускать Х-лучи присуща и торию. Она же ввела в обиход новое название для веществ, таких как уран и торий, - радиоактивные. Супругам Кюри наука обязана также открытием еще двух веществ, природная активность которых в сотни раз превышает активность урана, - это полоний и радий.

2.2 Виды излучений.

Альфа-излучение

Альфа излучение – поток  положительно заряженных частиц, образованная 2 протонами и 2 нейтронами. Частица идентична ядру атома гелия-4. Образуется при альфа-распаде ядер. Впервые альфа-излучение открыл Э. Резерфорд. Изучая радиоактивные элементы, в частности изучая такие радиоактивные элементы как уран, радий и актиний, Э. Резерфорд пришел к выводу что все радиоактивные элементы испускают альфа- и бета-лучи. И, что еще более важно, радиоактивность любого радиоактивного элемента через определенный конкретный период времени уменьшается.

Бета-излучение.

Бета-частица (β-частица), заряженная частица, испускаемая в результате бета-распада. Поток бета-частиц называется бета-лучи или бета-излучение. Энергии бета-частиц распределены непрерывно от нуля до некоторой максимальной энергии, зависящей от распадающегося изотопа. Бета-лучи способны ионизировать газы, вызывать химические реакции, люминесценцию, действовать на фотопластинки.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. Бета-излучение имеет значительно меньшую проникающую способность, чем гамма-излучение (однако на порядок большую, чем альфа-излучение).

Гамма-излучение.

Гамма -излучение вид электромагнитного излучения с чрезвычайно маленькой длиной волны и вследствие этого ярко выраженными корпускулярными и слабо выраженными волновыми свойствами. Гамма-квантами являются фотоны высокой энергии. Гамма-излучение испускается при переходах между возбуждёнными состояниями атомных ядер, при ядерных реакциях (например, при аннигиляции электрона и позитрона, распаде нейтрального пиона и т.д.), а также при отклонении энергичных заряженных частиц в магнитных и электрических полях.Гамма-лучи характеризуются большой проникающей способностью. Гамма-кванты вызывают ионизацию атомов вещества.

3. Радиация в повседневной жизни.

Поглощённая до́за — величина энергии ионизирующего излучения, переданная веществу. Выражается как отношение энергии излучения, поглощённой в данном объёме, к массе вещества в этом объёме.

Основополагающая дозиметрическая величина.

В Международной системе единиц (СИ) поглощенная доза измеряется в джоулях, деленных на килограмм (Дж/кг), и имеет специальное название — грей (русское обозначение: Гр; международное: Gy) . Использовавшаяся ранее внесистемная единица рад равна 0,01 Гр.

ВОЗДЕЙСТВИЕ РАЗЛИЧНЫХ ДОЗ ОБЛУЧЕНИЯ НА ЧЕЛОВЕЧЕСКИЙ ОРГАНИЗМ:

Радиация может повреждать клетки. Защита организма справляется с этим, пока дозы облучения не превысят природный фон в сотни и тысячи раз. Более высокие дозы ведут к острой лучевой болезни и увеличивают на несколько процентов вероятность заболевания раком. Дозы в десятки тысяч раз выше фона смертельны. Таких доз в повседневной жизни не бывает.

4.  Источники радиации.

Источники радиоактивного излучения объединяются в две большие группы: естественные и искусственные, то есть созданные человеком. Ученые заявляют – именно земные источники радиации ответственны за большую часть облучения, которому подвергается человек. [Приложение 1, рис.1 Источники радиации]

Естественные виды излучения попадают на поверхность Земли либо из космоса, либо от радиоактивных веществ, находящихся в земной коре. Интенсивность влияния космического излучения зависит от высоты над уровнем моря и широты, поэтому люди, живущие в горных районах, и те, кто постоянно пользуется воздушным транспортом, подвергаются дополнительному риску облучения.

Излучение земной коры в основном представляет опасность только вблизи месторождений. Но радиоактивные частицы могут попасть к человеку в виде стройматериалов, фосфорных удобрений, а затем и на стол в виде продуктов питания. Причиной радиоактивности строительных материалов становится радон — радиоактивный инертный газ без цвета, вкуса и запаха. Радон скапливается под землей, а на поверхность же он выходит при добыче полезных ископаемых или через трещины в земной коре.

В медицине человек подвергается радиационному облучению при прохождении рентгеновских обследований, при использовании радиоактивных веществ для диагностики или лечения различных заболеваний. Также ионизирующие излучения используют для борьбы со злокачественными болезнями. Лучевая терапия воздействует на клетки биологической ткани с целью устранения их способности к делению и размножению.

Открытие такого явления как радиация привело к созданию ядерного оружия, испытания которого в атмосфере являются дополнительным источником облучения населения Земли. Почти 40 лет атмосфера Земли сильно загрязнялась радиоактивными продуктами атомных и водородных бомб.

Атомные электростанции (АЭС) также являются источником радиации, так как в основе производства электроэнергии лежат цепные реакции деления тяжелых ядер. Одним из факторов облучения человека после аварий на атомных электростанциях является техногенный радиационный фон атомной энергетики, который при обычной работе ядерной установки невелик. В зависимости от характера аварии на атомной электростанции, радиоактивные вещества, выброшенные в атмосферу, попадают в окружающую среду и переносятся воздушными потоками на различные расстояния от эпицентра аварии. Вся среда обитания, флора, фауна, находящаяся в зоне взрыва, будет подвергаться облучению. Радиоактивное облако осаждается на землю с дождевыми осадками.

5.  Радиационный фон местности.

В каких единицах измеряется радиоактивность?

Мерой радиоактивности служит активность. Измеряется в Беккерелях (Бк), что соответствует 1 распаду в секунду. Содержание активности в веществе часто оценивают на единицу веса вещества (Бк/кг) или объема (Бк/куб.м).

Также встречается еще такая единица активности, как Кюри (Ки). Это - огромная величина: 1 Ки = 37000000000 Бк.
Активность радиоактивного источника характеризует его мощность. Так, в источнике активностью 1 Кюри происходит 37000000000 распадов в секунду.

Как было сказано выше, при этих распадах источник испускает ионизирующее излучения. Мерой ионизационного воздействия этого излучения на вещество является экспозиционная доза. Часто измеряется в Рентгенах (Р). Поскольку 1 Рентген - довольно большая величина, на практике удобнее пользоваться миллионной (мкР) или тысячной (мР) долями Рентгена.

Действие распространенных бытовых дозиметров основано на измерении ионизации за определенное время, то есть мощности экспозиционной дозы. Единица измерения мощности экспозиционной дозы - микроРентген/час.

Мощность дозы, умноженная на время, называется дозой. Мощность дозы и доза соотносятся так же как скорость автомобиля и пройденное этим автомобилем расстояние (путь).

Для оценки воздействия на организм человека используются понятия эквивалентная доза и мощность эквивалентной дозы. Измеряются, соответственно, в Зивертах (Зв) и Зивертах/час. В быту можно считать, что 1 Зиверт = 100 Рентген. Необходимо указывать на какой орган, часть или все тело пришлась данная доза.

Можно показать, что упомянутый выше точечный источник активностью 1 Кюри (для определенности рассматриваем источник цезий-137) на расстоянии 1 метр от себя создает мощность экспозиционной дозы приблизительно 0,3 Рентгена/час, а на расстоянии 10 метров - приблизительно 0,003 Рентгена/час. Уменьшение мощности дозы с увеличением расстояния от источника происходит всегда и обусловлено законами распространения излучения.

Природные источники дают суммарную годовую дозу примерно 200 мбэр (космос - до 30 мбэр, почва - до 38 мбэр, радиоактивные элементы в тканях человека - до 37 мбэр, газ радон - до 80 мбэр и другие источники).

Искусственные источники добавляют ежегодную эквивалентную дозу облучения примерно в 150-200 мбэр (медицинские приборы и исследования - 100-150 мбэр, просмотр телевизора -1-3 мбэр, ТЭЦ на угле - до 6 мбэр, последствия испытаний ядерного оружия - до 3 мбэр и другие источники).

Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) предельно допустимая (безопасная) эквивалентная доза облучения для жителя планеты определена в 35 бэр, при условии её равномерного накопления в течение 70 лет жизни.

Биологические нарушения при однократном (до 4-х суток) облучении всего тела человека

Что такое "нормальный радиационный фон" или "нормальный уровень радиации"?

Радиационный фон – это излучение радиоактивного происхождения, которое присутствует на Земле от техногенных и естественных источников. Следует отметить, что на человека оно влияет постоянно. Невозможно полностью избежать радиоактивного излучения. На Земле жизнь возникла и развивается при постоянном облучении.

Радиационный фон состоит из таких компонентов как  излучение от техногенных радионуклидов, то есть от искусственных,  излучение от радионуклидов, которые находятся в воздухе, земной коре и прочих объектах внешней среды, космическое. Радиационный фон на местности измеряется в мощности экспозиционной дозы.

На Земле существуют населенные области с повышенным радиационным фоном. Это, например, высокогорные города Богота, Лхаса, Кито, где уровень космического излучения примерно в 5 раз выше, чем на уровне моря. Это также песчаные зоны с большой концентрацией минералов, содержащих фосфаты с примесью урана и тория - в Индии (штат Керала) и Бразилии (штат Эспириту-Санту). Можно упомянуть участок выхода вод с высокой концентрацией радия в Иране (г. Ромсер).

Хотя в некоторых из этих районов мощность поглощенной дозы в 1000 раз превышает среднюю по поверхности Земли, обследование населения не выявило сдвигов в структуре заболеваемости и смертности.

Кроме того, даже для конкретной местности не существует "нормального фона" как постоянной характеристики, его нельзя получить как результат небольшого числа измерений.

В любом месте, даже для неосвоенных территорий, где "не ступала нога человека", радиационный фон изменяется от точки к точке, а также в каждой конкретной точке со временем. Эти колебания фона могут быть весьма значительными. В обжитых местах дополнительно накладываются факторы деятельности предприятий, работы транспорта и т.д. Например, на аэродромах, благодаря высококачественному бетонному покрытию с гранитным щебнем, фон, как правило, выше, чем на прилегающей местности.

Приборы для обнаружения и регистрации радиации

Дози́метр — прибор для измерения или мощности ионизирующего излучения за некоторый промежуток времени.[Приложение 1, рис.4 Дозиметр]. Само измерение называется дозиметрией.

Типы дозиметров:

Профессиональный.

Помимо измерения дозы излучения могут измерять активность радионуклида в каком либо образце: предмете, жидкости, газе и т. д. Дозиметры-радиометры могут измерять плотность потока ионизирующих излучений для проверки на радиоактивность различных предметов или оценки радиационной обстановки на местности.

Бытовой.

Недорогие индивидуальные дозиметры, которые измеряют мощность дозы ионизирующего излучения на бытовом уровне с не высокой точностью измерения— для проверки продуктов питания, строительных материалов и т. д.. Бытовые дозиметры в основном различаются по следующим параметрам:

2. типы регистрируемых излучений — только гамма, или гамма и бета;
3. тип блока детектирования ионизирующего излучения — газоразрядный счетчик (также известен как счетчик Гейгера, или усовершенствованный его аналог, счетчик Гейгера-Мюллера) или сцинтилляционный кристалл/пластмасса; количество газоразрядных счетчиков варьируется от 1 до 4-х;
4. размещение блока детектирования — выносной или встроенный;
5. наличие цифрового и/или звукового индикатора;
6. время одного измерения — от 3 до 40 секунд;
7. габариты и вес;

2.6 Как защитить себя от радиации.

Радиация может попадать в наш организм как угодно, и часто виной этому становятся предметы, не вызывающие подозрений. Действенный способ обезопасить себя — использовать дозиметр радиации. Этим миниатюрным прибором можно самостоятельно контролировать безопасность и экологическую чистоту окружающего вас пространства и предметов. При угрозе реального радиоактивного заражения первое, что надо сделать - это спрятаться. Фактически важно как можно быстрее укрыться в помещении, защитить органы дыхания и защитить тело.

В помещении с закрытыми окнами и дверями и с отключённой вентиляцией можно снизить потенциальное внутреннее облучение. Обычные хлопчатобумажные ткани при использовании в качестве фильтров уменьшают концентрацию аэрозолей, газов и паров в 10 раз и более. При этом защитные свойства ткани и бумаги можно увеличить, если намочить их.

Защитить кожу от радиоактивного заражения можно тщательно омыв тело, а волосы и ногти необходимо дезинфицировать специальными средствами. Одежду желательно уничтожить. Если 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.

Больше всего от радиации страдают половые органы, молочные железы, костный мозг, легкие, глаза. Поэтому некоторые врачи рекомендуют лишь в случае острой необходимости обследоваться на медицинских рентгеновских аппаратах: не чаще одного раза в год.

 Не редкость случаи, когда общеупотребительные предметы оказывались сильно излучающими. Часы с самосветящимся циферблатом — тоже источник «рентгенов», а уран могут использовать для придания блеска искусственным фаpфоpовым зубам.

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 соседняя АЭС.

3. Практическая часть.

              3   Измерение радиационного фона местности.

С помощью дозиметра я провел измерения радиационного фона некоторых кабинетов школы, дома, и мест, которые представляют собой повышенную опасность, а так же некоторых продуктов питания в магазине.
Результаты измерений.

1. Когда мощность ЭЭД составляет 0,04...0,23 мкЗв/ч, это считается безопасной величиной;  

2.0,24...0,6 мкЗв/ч - допустимая величина радиационного фона. Повышенный уровень может быть вызнан естественными причинами (излучение от гранитов и других минералов, влияние космического излучения и т.д.). Здоровье человека, постоянно живущего при такой мощности дозы, не подвергается опасности;

3. 0,61...1,2 мкЗв/ч - тревожный (подозрительный) уровень: обнаружив подобный участок местности, необходимо сообщить о нем в ближайшую санитарно-эпидемиологическую станцию для тщательной проверки. Кратковременное пребывание на такой местности не отражается на состоянии здоровья;

4.Выше 1,2 мкЗв/ч - опасный уровень: не рекомендуется даже кратковременное пребывание - необходимо по возможности быстрее покинуть это место.

Важно помнить, что опасна не мощность дозы, а сама накопленная организмом доза, которая зависит от времени пребывания в загрязненной зоне. Даже при очень большой мощности дозы вы не подвергнетесь серьезной опасности, если быстро удалитесь из опасного места.

Итак, проанализировав полученные данные можно сделать вывод о том, что радиационный фон во всех местах, где проводились измерения находится в пределах безопасной нормы.

В кабинете информатики радиационный фон 13 мкР/ч, что так же находится ниже пределов допустимой нормы. Нормальный радиационный фон был замечен на территории моего дома, а так же вблизи территории школы, т.е на улице.  

По данным таблицы мы видим, что радиационный фон вблизи рабочей атомной станции не сильно превышает радиационный фон города , в котором я проживаю.

Хотелось бы отметить, что люди на улице, увидев, что я провожу измерения радиации дозиметром, насторожились. Стали спрашивать, что случилось, все ли в порядке?

Таким образом, в результате своего исследования, я более подробно узнал о радиационном фоне своей школы и города, и убедился в том, что радиационный фон находится в пределах допустимых значений и опасности не представляет.

Измерение радиационного фона – один из главных разделов в радиационной безопасности, который имеет большую перспективу и активно развивается в наши дни.

4. Заключение.

Итак, в результате проведения своей исследовательской работы, для себя я полностью переосмыслил все понятия и, ранее имеющиеся у меня, знания о радиации.  Во многом радиация, для простых, не углубляющихся в это людей, представляется прежде всего болезнями со смертельным исходом.  Но на самом деле, при умелом использовании, она не будет наносить существенного вреда на человеческий организм.  

Наука не стоит на месте, появляются все новые и новые способы работы с АЭС, с каждым годом, с каждым днем этот вид энергетики становится все более безопасным.  Примером может послужить измерение радиационного фона, проводимое мной: радиационный фон вблизи Курской АЭС не превышает нормы, как положено мифам о радиции.

Так и люди, должны узнавать и знать об АЭС, её свойствах и положительных сторонах. Для этого, в большинстве случаев, будет достаточно всего лишь колонки в газете и двухминутного ролика по телепередачам, новостям.  

Таким образом, подводя итог, делаю вывод о том, что радиация, в сегодняшнем мире не является источником паники и ужаса, не является такой опасной, какой её считают люди, что вызвано недостаточной информированностью населения.  Ведь даже на улице, дома, в лесу – везде присутствует такая  интересная и волнующая человеческий разум вещь – радиация!

Исходя из всего вышеизложенного, считаю, что выдвинутая мной гипотеза подтверждается. Если люди будут знать о радиации больше, смогут различать, при каких условиях она опасна, а где не представляет угрозы, то атомная энергетика в стране может выйти на новый уровень своего развития.

5. Список литературы.

Э. Кэбин. Радиация. Опасности реальные и ложные.  Попытка популярного изложения актуальных проблем радиационной экологии.

Т.Н.Таиров. Атомная энергетика: за или против? Сравнительный анализ радиоактивного загрязнения, создаваемого АЭС и ТЭС, работающими на угле.

       И. Я. Василенко, О. И. Василенко. Радиационный риск при облучении в          малых дозах ничтожно мал.

http://www.eprussia.ru/

http://www.rosatom.ru/

        http://nuclphys.sinp.msu.ru/radiation/

        http://www.radiation.ru/begin/begin.htm 

      http://ru.wikipedia.org/wiki

Приложение 1.

Рис.1 Источники радиации

Рис.2Наиболее радиоактивные страны мира

Рис.3 Последствия облучения

Рис. 4 Дозиметр

Рис.5Диаграмма вреда превышения радиоактивного фона

Рис.6. Проникающая способность излучения