Применение ядерной энергии. Биологическое действие радиоактивного излучения

Хронология событий Впервые в истории человечества искусственное превращение ядер было осуществлено Резерфордом в 1919 году. В 1932 году произошло важнейшее для всей ядерной физики событие: учеником Резерфорда, английским физиком Д.Чедвиком был открыт нейтрон.

Хронология событий Первая ядерная реакция год – расщепление лития на две альфа-частицы. В 1938 году немецкие ученые Ган и Штрассман обнаружили, что при облучении урана нейтронами образуются элементы из середины периодической системы барий и лантан. Спонтанное деление ядер урана было открыто Флеровым и Петржаком в 1940 году.

Повторение основных понятий Ядерная цепная реакция – реакция, в которой частицы, вызывающие ее (нейтроны) образуются как продукты этой реакции. Где используется управляемая ядерная реакция? в ядерном реакторе АЭС, на атомных подводных лодках, атомоходах. Где используется неуправляемая ядерная реакция? в атомных бомбах.

«Открытие управляемых ядерных реакций - это великое благо или самое большое зло в истории человечества».

Энергия будущего История человечества превращается в гонку между образованием и катастрофой. Герберт Уэллс История человечества превращается в гонку между образованием и катастрофой. Герберт Уэллс

Применение радиоактивных изотопов: Меченые атомы Получение элементов, не существующих в природе В медицине В биологии В промышленности

Ядерная энергетика является самым экологически чистым видом энергетики. Более того, только благодаря ядерной энергетике существует и будет существовать жизнь на Земле.

Аварии на АЭС Всего с момента начала эксплуатации АЭС в 14 странах мира произошло более 150 инцидентов и аварий различной степени сложности. Некоторые из них: 1957г – в Уиндскейле (Англия) 1959г – в Санта-Сюзанне (США) 1961г – В Айдахо-Фолсе (США) 1979г – в Три-Майл-Айленд (США) 1986 год – Чернобыльская катастрофа (Россия) 2011 год - Фукусима (Япония)

26 апреля 2012 года 26-я годовщина Чернобыльской аварии

Авария на АЭС Фукусима-1 крупная радиационная авария (по заявлению японских официальных лиц 7-го уровня по шкале INES), произошедшая 11 марта 2011 года в результате сильнейшего землетрясения в Японии и последовавшего за ним цунами.

Использование ядерной энергии в военных целях Атомная бомба Водородная бомба Последствия применения ядерного оружия, как и последствия катастроф на ядерных реакторах, не ограничиваются огромными разрушениями. Зная, что период полураспада многих радиоактивных элементов длится многие сотни, тысячи, миллионы и даже миллиарды лет, можно представить себе, насколько долго сохранится радиоактивное загрязнение в районе ядерного взрыва. В случае же массированного применения ядерного оружия все живое на нашей планете может погибнуть.

Ядерные взрывы Ядерные взрывы тоже вносят свою лепту в увеличение дозы облучения человека. Радиоактивные осадки от испытаний в атмосфере разносятся по всей планете, повышая общий уровень загрязненности. Ядерные взрывы Всего ядерных испытаний в атмосфере произведено: Китаем – 193, СССР – 142, Францией – 45, США – 22, Великобританией – 21. После 1980 года взрывы в атмосфере практически прекратились. Подземные же испытания продолжаются до сих пор.

Перенос радиоактивности в окружающей среде

Основные понятия, термины и определения Радиация - это явление, происходящее в радиоактивных элементах, ядерных реакторах, при ядерных взрывах, сопровождающееся испусканием частиц и различными излучениями, в результате чего возникают вредные и опасные факторы, воздействующие на людей. Термин «проникающая радиация» следует понимать как поражающий фактор ионизирующих излучений, возникающих, например, при взрыве атомного реактора. Ионизирующее излучение - это любое излучение, вызывающее ионизацию среды, т.е. протекание электрических токов в этой среде, в том числе и в организме человека, что часто приводит к разрушению клеток, изменению состава крови, ожогам и другим тяжелым последствиям.

Эквивалентная доза излучения: Н=Д*К (зиверт, Зв) К - коэффициент качества Д – поглощенная доза излучений Поглощенная доза излучений: Д=Е/m (грей, Гр) Е – энергия, поглощенная телом m – масса тела

1 Грей равен поглощенной дозе излучения, при которой облученному веществу массой 1 кг передается энергия ионизирующего излучения 1 Дж Гр – смертельная доза… 0,05 Гр за год – предельно допустимая доза. 2 мЗв- среднее значение эквивалентной дозы поглощенного излучения естественного фона за год

Механизм попадания радиоактивных веществ в организм человека Радиоактивные изотопы могут проникать в организм вместе с пищей или водой. Радиоактивные частицы из воздуха во время дыхания могут попасть в легкие. Изотопы, испуская гамма- излучение, способны облучить организм снаружи.

Воздействие ионизирующих излучений Любой вид ионизирующих излучений вызывает биологические изменения в организме. Однократное облучение вызывает биологические нарушения, которые зависят от суммарной поглощенной дозы. Так, при дозе до 0,25 Гр. видимых нарушений нет, но уже при 4 – 5 Гр. смертельные случаи составляют 50% от общего числа пострадавших, а при 6 Гр. и более - 100% пострадавших. Основной механизм действия связан с процессами ионизации атомов и молекул живой материи, в частности, молекул воды, содержащихся в клетках. Степень воздействия ионизирующих излучений на живой организм зависит от мощности дозы облучения, продолжительности этого воздействия и вида излучения и радионуклида, попавшего внутрь организма.

Поражение клеток гамма-кванты обладают большой проникающей способностью, а,значит, они могут поражать живые клетки.

Заболевания, вызванные облучением

Что касается генетических последствий радиации, то они проявляются в виде хромосомных аберраций (в том числе изменения числа или структуры хромосом) и генных мутаций. Доза в 1 Гр, полученная при низком радиационном фоне особями мужского пола, вызывает появление от 1000 до 2000 мутаций, приводящих к серьезным последствиям, и от 30 до 1000 хромосомных аберраций на каждый миллион живых новорожденных.

Генетические последствия радиации

Благодаря многочисленным работам, проведенным за последние десятилетия, мы теперь знаем, что при попадании элементарных частиц (Y-кванты, электроны, протоны и нейтроны) в ядро происходит ионизация молекул воды, которые, в свою очередь, нарушают химическую структуру ДНК. В этих местах происходят разрывы ДНК, что и приводит к возникновению дополнительных, индуцированных радиацией мутаций.

Виды радиационного воздействия на людей и животных Внешнее облучение при прохождении радиоактивного облака. Внешнее облучение, обусловленное радиоактивным загрязнением поверхности земли, зданий, сооружений и т.п. Внутреннее облучение при вдыхании радиоактивных аэрозолей, продуктов деления (ингаляционная опасность). Внутреннее облучение в результате потребления загрязненных продуктов питания и воды. Контактное облучение при попадании радиоактивных веществ на кожные покровы и одежду.

Облучение от естественных источников излучения 1. Космическое излучение 2. Излучение от рассеянных в земной коре, воздухе и других объектах внешней среды природных радионуклидов; 3. Излучение от искусственных (техногенных) радионуклидов.

Средние дозы, приходящиеся на взрослого человека, от естественных источников облучения, мЗв Вид излучения Область с нормальным естественным фоном Область с повышенным естественным фоном Космические лучи Наземное гамма- излучение Внутреннее облучение (без радона) Альфа-излучение радона и продуктов его распада 0,3 0,34 0,16 1,2 2, ,6 10

Дозы в обыденной жизни: 0,001 мЗв - ежедневный трехчасовой просмотр цветного телевизора в течении года; 0,0012 мЗв - годовая доза для местного населения при штатном режиме работы АЭС; 1,5-2 мЗв - годовая доза от естественной радиации; 1,2-мЗв -доза при флюорографическом обследовании организма 300мЗв- однократное местное облучение при рентгеноскопии желудка Опасные дозы ионизирующих излучений

Критические органы: Разделение критических органов по различным нуклидам : 1. щитовидная железа - йод -137; 2. печень - кобальт -60, цезий -137, плутоний -239, 3. яичники - калий -40, цезий -137, плутоний -239, 4. лёгкие - полоний -210, радон -222, плутоний -239, 5. почки - цезий -137, 6. костная ткань - стронций -90. радий -226, плутоний -239

Принципы радиационной защиты(ALARA- as low as reasonably achivable): Следует избегать любого переоблучения без особой необходимости; При работе с ионизирующим излучением или неизбежности его воздействия следует принять все меры для снижения дозы облучения; Нормы радиационной безопасности должны быть соблюдены в любом случае.

Методы и средства защиты от ионизирующих излучений у величение расстояния между оператором и источником; с окращение продолжительности работы в поле излучения; э кранирование источника излучения; д истанционное управление; и спользование манипуляторов и роботов; п олная автоматизация технологического процесса; и спользование средств индивидуальной защиты и предупреждение знаком радиационной опасности; п остоянный контроль за уровнем излучения и за дозами облучения персонала.

При радиационном уровне свыше 15Ки на квадратный километр жизнь человека невозможна. Территория заповедника заражена от 15 до 1200 Ки/км2. Жизнь сюда не вернется ни через 100, ни через 500, а на отдельных участках заповедника ни через – 1000 лет. Чернобыль – 26 лет спустя «

Можно ли построить здоровое общество, если каждый человек не будет задумываться о своем собственном здоровье.

Пусть будет атом Рабочим, а не солдатом !

Домашнее задание П. 111 – 113 – прочитать, ответить на вопросы. Итоги главы 13. (физика) Стр задание 3 на стр.204 (биология)