Радиоактивные вещества

г. Актобе

 

Реферат

Тема: «Радиоактивные вещества»

 

 

 

 

 

 

 

Подготовила студентка

1 курса (106 АО/РО) Есенова Д.

Проверила Темиркулова Р. С.

 

 

 

 

 

2013 г.

План.

• Понятие «радиоактивность».
• История открытия радиоактивности.
• Свойства радиоактивных веществ.
• Интересные факты о радиации.
• Опыт Резерфорда: открытие альфа-, бета-, гамма-лучей.
• Дозы радиационного облучения.
• Пути возможного облучения.
• Раны, загрязненные радиоактивными веществами.

 

Радиоактивность – это явление самопроизвольного выделения некоторыми веществами энергии в виде особых лучей, состоящих либо из заряженных мельчайших частиц: альфа-лучи и бета-лучи, либо из весьма коротковолнового электромагнитного излучения, подобного рентгеновским лучам, но с еще большей способностью проникновения: гамма-лучи.

 

Явление радиоактивности  было открыто в 1896 году французским  физиком Антуаном Анри Беккерелем, который заметил, что соли урана выделяют излучение, способное проходить сквозь металлы и действовать на фотографическую пластинку.

Еще более сильным  свойством радиоактивности обладает радий.

 

Радиоактивные вещества обладают следующими свойствами: они светятся в темноте и вызывают свечение разных веществ (на примеси радиоактивных веществ раньше было основано изготовление светящихся красок), выделяют тепло, радиоактивные лучи действуют на заряженный электроскоп, разряжая его. Последнее может служить чувствительным способом нахождения чрезвычайно малых следов радиоактивных веществ (например, при исследовании радиоактивности атмосферы, воды, источников и т.п. )

 

Интересные  факты о радиации.

 

В теле взрослого человека содержится 170 граммов калия, из них 0,02 грамма радиоактивного калия-40. Из-за этого в организме ежеминутно происходит около 300 тысяч радиоактивных распадов. Калий концентрируется в мускульной ткани, так что мужчины немного радиоактивнее женщин.

 

В ядерной энергетике есть понятие  «банановый эквивалент»: он характеризует  радиоактивность источника путем  сравнения с дозой радиации, содержащейся в банане (многие продукты от природы  радиоактивны). 
 
Иногда дополнительная доза радиации полезна для организма. Например, радиоактивные источники (радоновые ключи) способствуют снятию нервного напряжения, заживлению ран, излечению заболеваний опорно-двигательного и дыхательного аппарата. 
 
Насекомые (особенно пчелы и тараканы) в несколько раз более устойчивы к радиации, чем птицы и млекопитающие. 
 
Россия - единственное государство мира, эксплуатирующее атомный ледокольный флот. 
 
Оказывается, рабочие атомных станций не входят в десятку самых опасных профессий России. Самые рисковые - шахтеры, кровельщики, спасатели, политики и журналисты. 
 
Международный знак радиации (пурпурный трилистник на синем фоне) придумали в 1946 году в лаборатории Калифорнийского университета. Позже он стал черно-желтым, а 19 февраля 2007 года IАЕА и ISO анонсировали новый символ ионизирующей радиации «в комплект» к традиционному - красный треугольник с трилистником, черепом и бегущим человеком. 
 
Чтобы получить 1 грамм радия, Марии Кюри пришлось вручную переработать несколько тон сырья. 
 
При распадке некоторых радиоактивных элементов выделяется газ радон. Он образуется в горных породах, а затем из грунта проникает в дома и накапливается на нижних этажах. Природный газ, используемый в быту, тоже потенциальный источник радона. Повысить его содержание в воздухе может даже вода, если ее качают из глубоко залегающих пластов, насыщенных радоном. Концентрация радона в ванной может быть намного выше, чем в гостиной или на кухне. 
 
На церемонии вручения Нобелевской премии 1938 г. в Стокгольме итальянец Энрико Ферми (награждаемый «за доказательства существования новых радиоактивных элементов, полученных при облучении нейтронами... и открытие ядерных реакций, вызываемых медленными нейтронами») пожал руку королю Швеции вместо фашистского приветствия. За это ученый подвергся нападкам в итальянской печати.

8 радиоактивных  изделий, которые наши предки  использовали в ежедневном обиходе.

 

Сегодня любой  ребенок знает, что радий очень опасен. Это вещество применяется при изготовлении атомных бомб. Но еще 40 лет назад люди считали его не только безопасным, но даже полезным и использовали для изготовления многих изделий ежедневного обихода.

 

1.Радиевая зубная паста.

В 1945 году в Германии была изготовлена зубная паста под  названием «Дорамад». На обороте тюбика было написано «радиоактивное излучение усиливает защиту зубов и десен… заряжает клетки новой жизненной энергией, препятствует росту бактерий… нежно полирует эмаль, придает зубам блеск и белизну».

2.Радиевая  вода.

В начале 20 века люди пили из керамического бочонка воду, содержащую радиоактивное вещество – радон. Компания Radium Ore Revigator рекламировали свою продукцию как «естественный путь к здоровью».

3.Радиоактивный  игрушечный набор.

Игрушечный набор  «лаборатория атомной энергии» позволял детям проводить свои собственные  эксперименты с настоящими радиоактивными веществами. Впервые набор поступил в продажу в 1951 году и продавался вплоть до 1970-х годов. Набор был  маркирован как «безопасный» и на самом деле обладал небольшим  уровнем радиации.

4.Радиоактивные  суппозитории. Эти радиоактивные суппозитории американской программы Home Products обещали мужчинам магическое превращение из «недотепы» в настоящего мачо, «переполненного радостной жизненной энергией». Удивительно, что растворимый радий добавлялся в основу кокосового масла в форме суппозиторий.

5.Радиевый  шоколад, произведенный фабрикой Burk & Brown, можно было приобрести по всей Германии с 1931 по 1936 год. Его рекламировали, как шоколад, способствующий омоложению.

6.Радиевый  хлеб. В чешской пекарне Hippman-Blach в процессе приготовления хлеба использовали радиоактивную воду. Количество радия в хлебе считалось безопасным.

7.Радиевый  циферблат часов. В начале 1900-х годов в продажу поступили наручные часы с люминесцентным циферблатом, покрытым радиоактивной краской. Производителем часов была компания United States Radium Corporation. Циферблаты красили молодые женщины. Обычно они смачивали слюной кисти, которыми они работали. Это в свою очередь приводило к тому, что радий попадал им в рот. Женщины страдали от разрушения костей лица, а также от других стоматологических проблем.

8.Радиевое  лекарство. В период с 1918 по 1928 год было известно лекарство «Радитор» (производитель Bailey Radium Laboratories). Это лекарство состояло из тройной дистиллированной воды, содержащей, по меньшей мере, один микрокюри изотопов радия 226 и 228. Использовалось для лечения рака желудка, психических расстройств и восстановления сексуальной энергии. Лекарство рекламировали как «вечное счастье» пока его репутация не была испорчена историей с Эбеном Байерсом, американским предпринимателем, который выпивал по бутылке в течение 4-х лет и умер мучительной смертью от рака челюсти.

 

Опыт  Резерфорда.

 

В 1899 г. Э. Резерфорд, исследуя поведение радиоактивного излучения в электрическом поле, обнаружил, что оно состоит из двух компонентов. 

Первая из них  незначительно отклоняется в  сторону отрицательно заряженной пластины, а другая сильно отклоняется к  положительно заряженной пластине. Эти  компоненты он назвал альфа-лучами и  бета-лучами. Так как большая часть  пространства в атоме пуста, быстрые a-частицы могут почти свободно проникать через значительные слои вещества, содержащие несколько тысяч  слоев атомов.

Наблюдавшееся Резерфордом  рассеяние заряженных частиц и объясняется  таким распределением зарядов в  атоме. При столкновениях с отдельными электронами a-частицы испытывают отклонения на очень небольшие углы, так как масса электрона мала. Однако в тех редких случаях, когда она пролетает на близком расстоянии от одного из атомных ядер, под действием сильного электрического поля ядра может произойти отклонение на большой угол.

Через год П. Виллард установил, что в состав радиоактивного излучения входит ещё и третья компонента: гамма-лучи, которые не отклоняются ни магнитным, ни электрическим полем. Было выяснено, что радиоактивные ядра могут испускать частицы трех видов: положительно и отрицательно заряженные и нейтральные. Пока не была выяснена природа этих излучений, лучи, отклонявшиеся к отрицательно заряженной пластинке, условно были названы альфа-частицами, отклонявшиеся к положительно заряженной пластинке –бета-лучами, а лучи, которые совсем не отклонялись, были названы гамма-лучами.

Альфа-частицы (a) представляют собой ядра атома гелия и состоят из двух протонов и двух нейтронов. Они имеют двойной положительный заряд и относительно большую массу, равную 4,0003 а.е.м.

Для каждого изотопа энергия альфа-частиц постоянна. Пробег альфа-частиц в воздухе составляет в зависимости от энергии 2–10 см, в биологических тканях – несколько десятков микрон. Так как альфа-частицы массивны и обладают большой энергией, путь их в веществе прямолинеен; они вызывают сильно выраженные эффекты ионизации и флуоресценции. Альфа-излучение при попадании в организм человека крайне опасно, так как вся энергия a-частиц передаётся клеткам организма.

Альфа-излучение  не способно проникнуть сквозь лист бумаги и человеческую кожу. Становится опасным, только при попадании внутрь организма с вдыхаемым воздухом, пищей, через рану.

Бета-излучение (b) представляет поток частиц (электроны или позитроны), испускаемых ядрами при бета-распаде. Физическая характеристика электронов ядерного происхождения такая же, как у электронов атомной оболочки. Бета-частицы обозначаются символом b– (электронный распад), b+ (позитронный распад).

В отличие от альфа-частиц бета-частицы одного и того же радиоактивного элемента обладают различным запасом  энергии. Это объясняется тем, что  при бета-распаде из атомного ядра вылетают одновременно с бета-частицей и нейтрино. Энергия, освобождаемая при каждом акте распада, распределяется между бета-частицей и нейтрино. Это электронейтральная частица, которая движется со скоростью света, не имеет массы покоя и обладает большой проникающей способностью; вследствие чего её трудно зарегистрировать. Если b-частица вылетает с большим запасом энергии, то нейтрино испускается с малым уровнем энергии и наоборот. Величина пробега бета-частиц в одной и той же среде не одинакова. Путь в веществе таких частиц извилист, они легко меняют направление движения под действием электрических полей встречных атомов. Бета- частицы обладают меньшим эффектом ионизации, чем альфа- частицы. Пробег их в воздухе может составлять до 25 см, а в биологических тканях – до 1 см. Различные радиоактивные изотопы отличаются по энергии бета- частиц. Максимальная их энергия имеет широкие пределы от 0,015–0,05 МэВ (мягкое бета-излучение) до 3–12 МэВ (жёсткое бета-излучение).

Гамма-излучение (g) представляет собой поток электромагнитных волн; это как радиоволны, видимый свет, ультрафиолетовые и инфракрасные лучи, а также рентгеновское излучение. Такой вид излучения может задержать толстая свинцовая или бетонная плита.

Дозы  радиационного облучения.

Эскпозиционнная доза - основная характеристика, показывающая величину ионизации сухого воздуха. Единица измерения - Рентген. 
 
Поглощенная доза - количество поглощенной энергии на единицу массы вещества. Единицами измерения являются Грей и Рад. При этом 1 Гр = 100 рад. 
 
Мощность дозы показывает какую дозу облучения за промежуток времени получит предмет, либо живой организм. Единица измерения - Зиверт/час. Мощность эквивалентной дозы, или мощность амбиентного эквивалента дозы H*(d), показывают бытовые дозиметры, которые отградуированы, как правило, в мкЗв/час или мкР/час (старые модели). При этом 1 Зв = 100 Р и соотв. 1 Зв/ч = 100 Р/ч. 

Какие же пути возможного облучения человека существуют, и что делается для снижения уровней возможного облучения?

Дозы  извне.

Первый путь - облучение за счет внешних факторов, когда источник облучения находится  вне тела человека. Это может быть следующее: 
- облучение на производстве (лица, допущенные к работе с радиоактивными источниками, согласно НРБ-99, называются персоналом, и за данной категорией сотрудников ведется особый контроль как на самом предприятии, использующем радиоактивные источники, так и органами и учреждениями Роспотребнадзора);

- облучение  на бытовом уровне, когда человек проживает на территории или в доме с повышенным содержанием радиоактивных материалов (для недопущения превышения допустимых уровней ведется соответствующий контроль на местности и в строительстве, причем по двум направлениям -контроль естественных радионуклидов, всегда присутствующих в почве и стройматериалах, и контроль на наличие радиоактивных источников,   которые   по   чьему-либо недосмотру могли попасть на местность или в строительные материалы);

- аварийное  облучение, когда в результате потери контроля над радиоактивным источником он попадает в сферу обитания человека (каждый такой случай рассматривается как радиационная авария со всеми вытекающими из этого последствиями).

Доза  изнутри.

Второй путь - внутреннее облучение, а именно облучение за счет радионуклидов, попадающих внутрь организма с пищей, водой, воздухом. Тут надо заметить, что в природе существуют десятки и даже сотни изотопов, которые в случае попадания внутрь будут облучать организм изнутри, создавая губительный эффект.

 

Коэффициент радиационного  риска

Гонады (половые железы)	0,2
Красный костный мозг	0,12
Толстый кишечник	0,12
желудок	0,12
легкие	0,12
Мочевой пузырь	0,05
Печень	0,05
Щитовидная  железа	0,05
кожа	0,01
Клетки  костных поверхностей	0,01
Головной  мозг	0,025
Остальные ткани	0,05
Организм  в целом	1

Годовые эффективные эквивалентные дозы (мк3в/год)

Космическое излучение	32
Облучение от стройматериалов  и на местности	37
Внутреннее облучение	37
Радон-222, радон-220	126
Медицинские процедуры	169
Испытания ядерного оружия	1,5
Ядерная энергетика	0,01
всего	400