Лекция по теме «Радиационная опасность»
план-конспект урока по обж (10 класс) на тему

Лекция по теме «Радиационная опасность»

Ионизирующие излучения. Действие на человека. Прогнозирование, выявление и оценка радиационной обстановки. 

1. Ионизирующие излучения. Основные определения.
2. Виды ионизирующих излучений
3. Дозовые характеристики.
4. Воздействие ионизирующих излучений на человека.
5. Нормирование ионизирующих излучений.
6. Особенности аварий на АЭС.
7. Выявление радиационной обстановки.
8. Действие населения в зоне радиационного заражения.

Ионизирующие излучения. Действие на человека 

Основные определения 

Человек подвергается воздействию ионизирующих излучений (ИИ) при работе с радиоактивными веществами (РВ), при авариях на АЭС, ядерных взрывах, на промышленных и транспортных объектах, при влиянии техногенного фона.

Радиоактивность – это самопроизвольное превращение атомных ядер в другие, сопровождаемое испусканием различных частиц и ионизирующим излучением. Ионизирующие излучения, взаимодействуя с веществом, создают в нём положительно и отрицательно заряженные атомы - ионы. В результате этого свойства вещества в значительной степени изменяются.

Основная характеристика РВ  это активность А - число самопроизвольных ядерных превращений промежуток времени, измеряемая в беккерелях(БК).

         1 БК равен одному ядерному превращению в секунду .

Внесистемная единица Кюри (Ки).

Виды ионизирующих излучений 

1. Жёсткие коротковолновые электромагнитные рентгеновские Р и гамма γ излучения. Эти излучения имеют большую проникающую способность.
2. Корпускулярные (неэлектромагнитные) излучения.

Альфа-излучение - поток ядер гелия, заряд (+), малая проникающая способность, высокая степень ионизации.

Бета-излучение - поток  электронов, заряд (-), ионизирующая способность бета-излучения ниже, а проникающая способность выше, чем альфа-частиц.

Нейтронное излучение является потоком электронейтральных частиц ядра - нейтронов. Имеет значительную проникающую способность и создаёт высокую степень ионизации.

Дозовые характеристики 

1. Экспозиционная доза Х (Кл/кг) оценивает эффект ионизации воздуха рентгеновским и гамма- излучением:

где  Q - сумма электрических зарядов ионов одного знака, Кл;

        m - объём воздуха массой 1 кг.

Внесистемная единица экспозиционной дозы - 1 рентген.

Мощность экспозиционной дозы Р (Р/ч, мР/ч, мкР/ч):

Эта величина для природного фона составляет: 10 - 20 мкР/ч

2. Поглощённая доза D - это отношение энергии ионизирующего излучения Е (Дж) к массе вещества mв(кг):

Единица поглощённой дозы - 1 Грей (Гр) = 1 Дж/кг = 100 рад, где рад - внесистемная единица. Для биологической ткани: 1 Р = 0,95 рад  

Экспозиционную дозу в рентгенах и поглощённую дозу в ткани в радах можно считать совпадающими.  

3. Эквивалентная доза H (Зиверт, Зв) учитывает разный биологический эффект ионизирующих излучений. Она характеризуется произведением поглощённой дозы D на коэффициент относительной биологической активности

(коэффициент качества излучения  К).

HDK 

        Внесистемная         единица         эквивалентной         дозы         -         бэр 

(биологический эквивалент рада). 1 бэр = 0,01 Зв

Коэффициент качества излучения равен для гамма- и  бетаизлуче- 

ния - 1, нейтронного излучения - 10, альфа-частиц - 20. Для  гамма-излучения эквивалентная доза равна поглощённой.

Воздействие ионизирующих излучений на человека 

Радиоактивное излучение при прохождении через живую ткань ионизирует ее атомы и молекулы, что приводит к разрыву молекулярных связей и изменению химической структуры соединений. Нарушаются биохимические процессы и обмен веществ. Тормозятся функции кроветворных органов, происходит увеличение числа белых кровяных телец (лейкоцитов), расстройство деятельности желудочно-кишечного тракта, истощение организма. В результате такого воздействия возникает лучевая болезнь. Значимые для здоровья последствия облучения напрямую связаны с дозой излучения и обычно делятся на два типа:

• непосредственные, возникающие вскоре после облучения (лучевая болезнь и лучевые повреждения различных органов – хрусталик глаза)
• отдаленные – развивающиеся через многие годы (от 5 до 40 лет, злокачественные новообразования)

Облучение 1 мЗв – типичная годовая доза естественного фона; 0,25-0,5 Зв (25-50Р для гамма-излучения) - незначитель- ные изменения  состава крови; 0,8 - 1 Зв (80-100Р) - начало развития  лучевой болезни; 2,7 - 3,0 Зв (270-300Р) - острая  лучевая болезнь; 5,5 - 7,0 Зв (550-700Р) - летальный исход. 

     При равных дозах любое пролонгирование облучения всегда менее опасно, чем однократное кратковременное.

Нормирование ионизирующих излучений 

Допустимые дозы ионизирующих излучений регламентируются Нормами радиационной безопасности (НРБ). 

Установлены три категории облучаемых лиц и три группы критических органов.

Категория А и Б – персонал  радиационных объектов Категория В - остальное население (не нормируется).  

1 группа критических органов - всё тело, красный костный мозг; 2 группа - мышцы, щитовидная железа и др.; 3 - костная ткань и др.

Например, при общем облучении для  группы А норма 50 мЗв/год (5Р/год); для  группы Б норма  10 мЗв/год (1Р/год); для группы В - 0,5Р/год.  

Радиационно опасные объекты (РОО) - это АЭС, испытательные ядерные взрывы; атомные суда, корабли, подводные лодки, реакторы в научно-исследовательских центрах.  Ядерные реакторы - это устройства, в которых осуществляется управляемая реакция деления ядер урана и при этом кинетическая энергия превращается в тепловую. За счёт ядерной энергии урановые стержни разогреваются и отдают своё тепло прямому или промежуточному теплоносителю, который превращается в пар. Пар подаётся на турбогенератор и вырабатывается электроэнергия. 

Особенности аварий на АЭС 

         Первая особенность состоит в том, что с разрушением реактора процесс деления ядерного топлива после аварии не прекращается и реактор становится постоянным источником выделения в атмосферу РВ до тех пор, пока реактор не будет изолирован от внешней среды.

          Вторая особенность заключается в том, что загрязнение местности происходит за счет продуктов деления ядерного топлива, большинство из которых имеет относительно большие периоды полураспада (кроме йода), и поэтому оно может продолжаться десятки, сотни и даже тысячи лет. Например, период полураспада стронция 90 составляет 26 лет, цезия 137 - 30 лет, , радий-226  - 1600 лет,  а углерода 14 - 5700 лет. При ядерном же взрыве в результате цепной реакции происходит практически полное деление исходного вещества при минимальном выходе изотопов с гамма-излучениями.

Третья особенность состоит в том, что самым опасным для людей будет являться изотоп йода-131 по двум причинам:

• йод избирательно накапливается в щитовидной железе; размер и вес ее малы (около 20 грамм), поэтому воздействие от йода многократно усиливается;
• йод имеет небольшой период полураспада (8 суток), поэтому имеет высокую радиоактивность.  

       Четвертая особенность сводится к тому, что при разрушении реактора образуется мощное аэрозольное облако, состоящее из радиоактивных газов и частиц очень малых размеров(несколько микрон и менее). Полностью задержать мелкодисперсные аэрозоли СИЗ не представляется возможным. Поэтому основной способ защиты населения во время прохождения радиоактивного облака – укрытие в защитных сооружениях и герметизированных помещениях.

10.3 Прогнозирование, выявление и оценка радиационной обстановки

Прогнозирование выполняется с целью определения масштабов и степени заражения местности посредством построения возможных зон радиоактивного заражения. Рассматривается наиболее неблагоприятный случай, учитывается состояние атмосферы, скорость и направление ветра. Зоны радиоактивного заражения строятся по известным данным подобных аварий.

Определяется возможное время начала выпадения радиоактивных веществ на территории населённого пункта:

 где  R - расстояние от места аварии до населённого пункта, м

                        Vв - средняя скорость ветра, м/с.    

Выявление радиационной обстановки 

Производится силами радиационной разведки после окончания формирования радиационного следа на местности и включает:

1. Измерение уровней радиации на местности - измерение  мощности дозы.
2. Перевод измеренных уровней радиации к единому времени

-  к одному часу после начала аварии.

         3. Нанесение уровней радиации на схему и определение зон заражения по отношению к населению.  

При величине годовой дозы более 1мЗв загрязненные территории подразделяются на 4 зоны:

1. Зона отчуждения Р > 50мР/ч (0,05Р/ч) Запрещается пребывание людей. Простирается примерно на 30-40км от места аварии.          
2. Зона отселения Р - от 20 до 50мР/ч.                   
3. Зона временного пребывания  Р - от 5 до 20мР/ч. Ограничивается время пребывания людей. Простирается примерно на расстоянии от 50 до 70км
4. Зона радиационного контроля Р - от 1 до 5мР/ч. Устанавливается срок пребывания. Простирается примерно на расстоянии от 70 до 100км.

Спад радиации при аварии на АЭС идёт значительно медленнее, чем при ядерном взрыве, так как в реакторе АЭС происходит накопление долгоживущих радиоизотопов. Например, за 30 суток после аварии на АЭС уровень радиации уменьшается в 5 раз, а при ядерном взрыве - в 2000 раз.  

Перевод измеренных уровней радиации к единому времени - к одному часу после аварии производится по формулам:

        Ядерный взрыв         Авария на АЭС

где  Р1 - уровень радиации на 1 час после аварии, Р/ч;                    Рt - уровень радиации на время t, Р/ч;                    t - разность между временем измерения уровня и              началом аварии.

1. Средний уровень радиации определяется по формуле:

где  Рн, Рк - уровни радиации в начале входа

        в зону заражения и в конце при выходе,Р/ч.

2. Полученная  доза радиоактивного излучения (Р):

где  Кос. - коэффициент ослабления радиации,             который равен для открытого окопа 3,         специального укрытия - 100, здания - 10;         tн , tк - время входа и выхода из зоны                    заражения.

3. Допустимое время пребывания на заражённой местности tдоп.:  

где  Ддоп. - заданное значение допустимой                    дозы облучения, Р.

Действие населения в зоне радиационного заражения 

1. Получив сигнал «Радиационная опасность» и информацию о радиационной аварии, персонал предприятий и население должны действовать в соответствии с полученными рекомендациями.
2. Если в информации отсутствуют рекомендации по действиям, и сигнал тревоги застал вас на открытой местности, необходимо защитить органы дыхания подручными средствами (платок, шарф) и по возможности быстро укрыться в здании.
3. Находясь в собственном доме, необходимо произвести тщательную герметизацию: закрыть окна, двери, зашторить щели в дверных проёмах плотной тканью или одеялом, отключить вентиляцию, заклеить щели в оконных рамах, занять место вдали от окон. Средства информации должны быть постоянно включены.
4. Необходимо укрыть продукты питания в полиэтиленовые пакеты и поместить в холодильник. Хлебные и сыпучие продукты уложить в картонные ящики в полиэтиленовых пакетах. Запастись водой на несколько суток в герметически закрытой таре.
5. При получении указаний из средств информации провести йодную профилактику: 3 - 5 капель йодной настойки на стакан воды для взрослых и 1 - 2 капли на 100 гр. жидкости для детей до трёх лет. Приём повторять через 5 - 7 часов.
6. Помещение оставлять только при крайней необходимости и на короткое время, защищая органы дыхания всеми доступными средствами.
7. Подготовиться к возможной эвакуации, собрав необходимые вещи.