Ионизирующие излучения, их воздействие на человека, нормирование ионизирующих излучений

Министерство образования и  науки Российской Федерации

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ

«ПОВОЛЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СЕРВИСА»

Кафедра: «ОПТД»  

 

 

 

 

 

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

По дисциплине: Безопасность труда

На тему: Ионизирующие излучения, их воздействие на человека, нормирование ионизирующих излучений.

 

 

 

 

 

 

Работу выполнил

студент гр. СКРз-502

Брынза Н.О.

Номер зачетной книжки

208/032

Проверил: Выбойщик М.А.

 

 

 

 

Тольятти 2012 г.

 

Содержание.

Введение......................................................................................................................................3

1. Ионизирующие излучения: их виды и величины................................................................4

1.1. Единицы измерения излучений..........................................................................................5

2. Воздействие ионизирующих излучений на организм человека.........................................7

3.Защита от ионизирующих излучений. Нормирование ионизирующих излучений........11

Заключение................................................................................................................................13

Список литературы...................................................................................................................14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

Радиоактивность – отнюдь не новое  явление; новизна состоит лишь в  том, как люди

пытались ее использовать. И радиоактивность, и сопутствующие ей ионизирующие излучения существовали на Земле задолго до зарождения на ней жизни и присутствовали в космосе до возникновения самой Земли. Ионизирующее излучение сопровождало и Большой взрыв, с которого, как мы сейчас полагаем, началось существование нашей Вселенной около 20 миллиардов лет назад. С того времени радиация наполняет космическое пространство. Радиоактивные материалы вошли в состав Земли с самого ее рождения. Даже человек слегка радиоактивен, так как во всякой живой ткани присутствует в следовых количествах радиоактивные вещества. Но с момента открытия этого универсального фундаментального открытия прошло лишь немногим более ста лет. 

В 1896 году французский ученый Анри  Беккерель положил несколько фотографических пластинок в ящик стола, придавив их кусками какого-то материала, содержащего уран. Когда он проявил пластинки, то, к своему удивлению, обнаружил на них следы каких-то излучений, которые он приписал урану. Вскоре этим явлением заинтересовалась Мария Кюри, молодой химик, полька по происхождению, которая и ввела в обиход слова “радиоактивность”. В 1898 году она и ее муж Пьер Кюри обнаружили, что уран после излучения превращается в другие химические элементы. Один из этих элементов супруги назвали полонием в память о родине Марии Кюри, а еще один – радием, поскольку по-латыни это слово обозначает “испускающий лучи”. И открытие Беккереля, и исследования супругов Кюри были подготовлены более ранним, очень важным событием в научном мире – открытием в 1895 году рентгеновских лучей; эти лучи были названы так по имени открывшего их (тоже, в общем, случайно) немецкого физика Вильгельма Рентгена. Беккерель один из первых столкнулся с самым неприятным свойством радиоактивного излучения: речь идет о его воздействии на ткани живого организма. Ученый положил пробирку с радием в карман и получил в результате ожог кожи. Мария Кюри умерла, по всей видимости, от одного из злокачественных заболеваний крови, поскольку  слишком часто подвергалась воздействию радиоактивного излучения. По крайней мере 336 человек, работавших с радиоактивными материалами в то время, умерли в результате облучения.

Несмотря на это, небольшая группа талантливых и большей частью молодых ученых

направила свои усилия на разгадку одной  из самых волнующих загадок всех времен, стремясь проникнуть в самые сокровенные тайны материи.

 

 

 

1. Ионизирующие излучения:  их виды и величины.  

Ионизирующее  излучение – поток заряженных или нейтральных частиц и квантов  электромагнитного излучения, прохождение  которых через вещество приводит к ионизации и возбуждению атомов или молекул среды. Они возникают в результате естественных или искусственных радиоактивных распадов веществ, ядерных реакций деления в реакторах, ядерных взрывов и некоторых физических процессов в космосе.

Ионизирующие излучения состоят из прямо или косвенно ионизирующих частиц или смеси тех и других. К прямо ионизирующим частицам относятся частицы (электроны, альфа-частицы, протоны и др.), которые обладают достаточной кинетической энергией, чтобы осуществить ионизацию атомов путём непосредственного столкновения. К косвенно ионизирующим частицам относятся незаряженные частицы (нейтроны, кванты и т.д.), которые вызывают ионизацию через вторичные объекты.

В настоящее время известно около 40 естественных и более 200 искусственных альфа-активных ядер. альфа-распад характерен для тяжелых элементов (урана, тория, полония, плутония и др.). альфа-частицы - это положительно заряженные ядра гелия. Они обладают большой ионизирующей и малой проникающей способностью и двигаются со скоростью 20000 км/с. 

бета-излучение - это поток отрицательно заряженных частиц (электронов), которые выпускаются при бета-распаде радиоактивных изотопов. Их скорость приближается к скорости света. Бета-частицы при взаимодействии с атомами среды отклоняются от своего первоначального направления. Поэтому путь, проходимый бета-частицей в веществе, представляет собой не прямую линию, как у альфа-частиц, а ломаную. Наиболее высокоэнергетические бета-частицы могут пройти слой алюминия до 5 мм, однако ионизирующая способность их меньше, чем у альфа-частицы.

гамма-излучение, испускаемое атомными ядрами при радиоактивных превращениях, обладает энергией от нескольких тысяч до нескольких миллионов электрон-вольт. Распространяется оно, как и рентгеновское излучение, в воздухе со скоростью света. Ионизирующая способность гамма-излучения значительно меньше, чем у альфа- и бета-частиц. гамма-излучение - это электромагнитные излучения высокой энергии. Оно обладает большой проникающей способностью, изменяющейся в широких пределах.

Все ионизирующие излучения по своей  природе делятся на фотонные (квантовые) и корпускулярные. К фотонному (квантовому) ионизирующему излучению относятся  гамма-излучение, возникающее при изменении энергетического состояния атомных ядер или аннигиляции частиц, тормозное излучение, возникающее при уменьшении кинетической энергии заряженных частиц, характеристическое излучение с дискретным энергетическим спектром, возникающее при изменении энергетического состояния электронов атома и рентгеновское излучение, состоящее из тормозного и/или характеристического излучений.

К корпускулярному ионизирующему  излучению относят альфа-излучение, электронное, протонное, нейтронное и мезонное излучения. Корпускулярное излучение, состоящее из потока заряженных частиц (альфа-, бета-частиц, протонов, электронов), кинетическая энергия которых достаточна для ионизации атомов при столкновении, относится к классу непосредственно ионизирующего излучения. Нейтроны и другие элементарные частицы непосредственно не производят ионизацию, но в процессе взаимодействия со средой высвобождают заряженные частицы (электроны, протоны), способные ионизировать атомы и молекулы среды, через которую проходят. Соответственно, корпускулярное излучение, состоящее из потока незаряженных частиц, называют косвенно ионизирующим излучением. 

Нейтронное и  гамма излучение принято называть проникающей радиацией или проникающим излучением.

Ионизирующие излучения по своему энергетическому составу делятся  на моноэнергетические (монохроматические) и немоноэнергетические (немонохроматические). Моноэнергетическое (однородное) излучение – это излучение, состоящее из частиц одного вида с одинаковой кинетической энергией или из квантов одинаковой энергии. Немоноэнергетическое (неоднородное) излучение – это излучение, состоящее из частиц одного вида с разной кинетической энергией или из квантов различной энергии. Ионизирующее излучение, состоящее из частиц различного вида или частиц и квантов, называется смешанным излучением.

 

1.1. Единицы измерения излучений.

Единицей измерения радиоактивности служит беккерель (Бк, Bq). Один беккерель равен одному распаду в секунду. Содержание активности в веществе часто оценивают на единицу веса вещества (Бк/кг) или его объема (Бк/л, Бк/куб.м). Часто используют внесистемную единицу - кюри (Ки, Ci). Один кюри соответствует числу распадов в секунду в 1 грамме радия. 1 Ки = 3,7.1010 Бк.

Соотношения между единицами измерения  приведены ниже в таблице.

 

 

 

Величина	Наименование и обозначение единицы измерения		Соотношения между единицами
	СИ	Внесистемные
Активность радионуклида	Беккерель (Бк, Bq)	Кюри (Ки, Ci)	1 Бк=2.7 10-11Ки 1 Ки=3.7 1010Бк
Эквивалентная доза	Зиверт (Зв, Sv)	Бэр (бэр, rem)	1 Зв=100 бэр 1 бэр=10-2Зв

 

 

Широко известная внесистемная единица рентген (Р, R) служит для определения экспозиционной дозы. Один рентген соответствует дозе рентгеновского или гамма-излучения, при которой в 1 см³ воздуха образуется 2.109 пар ионов. 1 Р = 2, 58.10-4 Кл/кг. 

Чтобы оценить действие излучения  на вещество, измеряют поглощенную  дозу, которая определяется как поглощенная энергия на единицу массы. Единица поглощенной дозы называется рад. Один рад равен 100 эрг/г. В системе СИ используют другую единицу - грей (Гр, Gy). 1 Гр = 100 рад = 1 Дж/кг.  

Биологический эффект различных видов  излучения неодинаков. Это связано с отличиями в их проникающей способности и характере передачи энергии органам и тканям живого организма. Поэтому для оценки биологических последствий используют биологический эквивалент рентгена - бэр. Доза в бэрах эквивалентна дозе в радах, умноженной на коэффициент качества излучения. Для рентгеновских, бета- и гамма-лучей коэффициент качества считается равным единице, то есть бэр соответствует раду. Для альфа-частиц коэффициент качества равен 20 (это означает, что альфа-частицы вызывают в 20 раз более сильное повреждение живой ткани, чем та же поглощенная доза бета- или гамма-лучей). Для нейтронов коэффициент составляет от 5 до 20 в зависимости от энергии. В системе СИ для эквивалентной дозы введена специальная единица, называемая зиверт (Зв, Sv). 1 Зв = 100 бэр. Эквивалентная доза в зивертах соответствует поглощенной дозе в греях, умноженной на коэффициент качества.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Воздействие ионизирующих излучений на организм человека.

В результате воздействия ионизирующих излучений на организм человека в тканях могут происходить сложные физические, химические и биохимические процессы. Ионизирующие излучения вызывают ионизацию атомов и молекул вещества, в результате чего молекулы и клетки ткани разрушаются.

Известно, что ²/₃ общего состава ткани человека составляют вода и углерод. Вода под воздействием излучения расщепляется на водород Н и гидроксильную группу ОН, которые либо непосредственно, либо через цепь вторичных превращений образуют продукты с высокой химической активностью: гидратный окисел НО₂ и перекись водорода Н₂O₂. Эти соединения взаимодействуют с молекулами органического вещества ткани, окисляя и разрушая ее.

В результате воздействия ионизирующих излучений нарушается нормальное течение  биохимических процессов и обмен  веществ в организме. В зависимости от величины поглощенной дозы излучения и от индивидуальных особенностей организма вызванные изменения могут быть обратимыми или необратимыми. При небольших дозах пораженная ткань восстанавливает свою функциональную деятельность. Большие дозы при длительном воздействии могут вызвать необратимое поражение отдельных органов или всего организма (лучевое заболевание).

Любой вид ионизирующих излучений  вызывает биологические изменения  в организме как при внешнем  облучении, когда источник облучения находится вне организма, так и при внутреннем облучении, когда радиоактивные вещества попадают внутрь организма, например, ингаляционным путем — при вдыхании или при заглатывании с пищей или водой.

Биологическое действие ионизирующего  излучения зависит от величины дозы и времени воздействия излучения, от вида радиации, размеров облучаемой поверхности и индивидуальных особенностей организма.

0—25 рад – видимых нарушений нет.

25—50 рад – возможны изменения в крови.

50—100 рад – изменения в крови, нормальное состояние трудоспособности нарушается.

100—200 рад – нарушение нормального состояния, возможна потеря трудоспособности. Первая реакция возникает через 2-3 ч, возникает несильная тошнота с рвотой, проходит в день облучения.

200—400 рад – проявляется через 1-2 ч, длится сутки, сопровождается рвотой, слабостью, недомоганием; 100% выздоровление при условии лечения.

400—500 рад – реакция через 20-40 мин. Многократная рвота, сильное недомогание, температура до 38° С. Выздоровление у 50-80% пострадавших при условии специального лечения.

600 рад и более – реакция через 20-30 мин. Эритема кожи и слизистых, жидкий стул, температура выше 38° С. Выздоровление у 30-50% пострадавших при условии специального лечения.

При облучении дозами, в 100—1000 раз  превышающими смертельную дозу, человек может погибнуть во время облучения.

Степень поражения организма зависит  от размера облучаемой поверхности. С уменьшением облучаемой поверхности  уменьшается и опасность поражения. Важным фактором при воздействии  ионизирующего излучения на организм является время облучения. Чем более дробно излучение по времени, тем меньше его поражающее действие.

Индивидуальные особенности организма  человека проявляются лишь при небольших  дозах облучения. Чем человек  моложе, тем выше его чувствительность к облучению. Взрослый человек в возрасте 25 лет и старше наиболее устойчив к облучению.

Степень опасности поражения зависит  также от скорости выведения радиоактивного вещества из организма. Не задерживаются  на длительное время быстро обращающиеся в организме вещества (вода, натрий, хлор) и вещества, не усваиваемые организмом, а также не образующие соединений, входящих в состав тканей (аргон, ксенон, криптон и др.). Некоторые радиоактивные вещества почти не выводятся из организма и накапливаются в нем.

При этом одни из них (ниобий, рутений  и др.) равномерно распределяются в  организме, другие сосредоточиваются  в определенных органах (лантан, актиний, торий — в печени, стронций, уран, радий — в костной ткани), приводя  их к быстрому повреждению..