58. Виды радиоактивных превращений
Радиоактивный распад - это испускание, выбрасывание с огромными скоростями из ядер атомов «элементарных» (атомных, субатомных)
частиц, которые принято называть радиоактивными частицами или
радиоактивным излучением.При этом, в подавляющем большинстве случаев ядро атома (а значит, и сам атом) одного химического элемента превращается в ядро атома (в атом) другого химического элемента или один изотоп данного химического элемента превращается в другой изотоп того же элемента.Для естественных (природных) радионуклидов основными видами радиоактивного распада являются альфа- и бета-минус-распад (хотя встречаются и другие).Названия альфа и бета были даны Эрнестом Резерфордом в 1900 году при изучении радиоактивных излучений. Для искусственных (техногенных) радионуклидов кроме этого характерны также нейтронный, протонный, позитронный (бета-плюс) и более редкие виды распада и ядерных превращений (мезонный, К-захват, изомерный переход, «откалывание» и др.).
АЛЬФА-РАСПАД a-распад - выбрасывание(испускание) из ядра атома a- частицы.a-частицаэто2 протона и 2 нейтрона, то есть ядро атома гелия с массой 4 единицы и зарядом +2.Скорость a-частицы при вылете из ядра от 12 до 20 тыс. км/сек.В вакууме a-частица могла бы обогнуть земной шар по экватору за 2 сек. Например, при a-распаде урана всегда образуется торий, при a-распаде тория - радий, при распаде радия - радон, затем полоний и наконец - свинец.
При
этом
из
конкретного
изотопа
урана-238
образуется
торий-234,
затем
радий-230,
радон-226
и
т.
д.
ВЕТА-РАСПАДb-распад - испускание обычныхэлектронов с зарядом -1 (е-) или позитронов - с зарядом +1 (е+).Скорость вылета b-частиц из ядра составляет 9/10 скорости света -270 000 км/сек. Это самый распространѐнный вид радиоактивных превращений, особенно среди искусственных радионуклидов. Наблюдается практически у всех известных на сегодня химических элементов.
Бета-минус распад – испускание из ядра электрона, образовавшегося в результате самопроизвольного превращения одного из нейтронов в протон и электрон. При этом тяжѐлый протон остаѐтся в ядре, а лѐгкий электрон - частица - с огромной скоростью вылетает из ядра. Протонов в ядре стало на один больше и ядро превращается в ядро соседнего элемента справа - с большим номером .
Гамма –излучение . Это поток гамма-квантов, электромагнитное излучение, более «жёсткое « чем обычное медицинское рентгеновское , представляющее поток фотонов с меньшей энергией.
Отличие g-излучения от рентгеновского (как и в случае b-излучения), также только в «месте рождения»: ядро атома, а не его электронные оболочки.
59. Закон радиоактивного распада.
Закон радиоактивного распада — физический закон, описывающий зависимость интенсивности радиоактивного распада от времени и
количества радиоактивных атомов в образце.Открыт Фредериком Содди и Эрнестом Резерфордом, каждый из которых впоследствии был награжден Нобелевской премией. Закон обнаружен экспериментальным путѐм. Первые публикации относятся к 1903 году: «Сравнительное изучение радиоактивности радия и тория» и «Радиоактивное превращение».Фредерик Содди («The story of atomic energy», 1949 году) довольно оригинально отзывается о законе:Следует отметить, что закон превращений одинаков для всех радиоэлементов, являясь самым простым и в то же время практически необъяснимым. Этот закон имеет вероятностную природу. Его можно представить в виде духа разрушения, который в каждый данный момент наугад расщепляет определѐнное количество существующих атомов, не заботясь об отборе тех из них, которые близки к своему распаду.
0
Если
в
начальный
момент
времени
в
веществе
содержалось
N
радиоактивных
атомов,
то
спустя
время
t
их
число
N
станет
равным:где
-
постоянная
распада
данного
радионуклида.
Постоянная
распада
-
это
отношение
доли
ядер
радионуклида,
распадающихся
за
интервал
времени
dt,
к
этому
интервалу
времени
Среднее время жизни радионуклида связано с постоянной распада λ соотношением:
= 1/λ
Время, в течение которого число атомов радионуклида в результате радиоактивного распада уменьшается в два раза, называется
периодом
полураспада
радионуклида
T1/2.
Радиоактивность вещества A определяется интенсивностью или скоростью распада его атомов:
При этом величина определяет радиоактивность вещества в начальный момент времени. Из приведенных определений следует, что активность радионуклида А связана с числом радиоактивных атомов в источнике в данный момент времени соотношением:
60. Активность –количество актов распада (в общем случае актов радиоактивных, ядерных превращений)в единицу времени(как правило, в секунду).
Единицами измерения активности являются беккерельи кюри.
Беккерель (Бк) -это один акт распада в секунду (1 расп/сек). Единица названа в честь французского физика, лауреата Нобелевской премии АнтуанаАнри Беккереля.
Кюри (Ки) –активность 1 грамма радия-226 в равновесии с дочерними продуктами распада. Кюри (Ки) -3,7x1010Бк. Если радионуклиды распределены в объеме вещества, то используют понятие «удельная активность» (массовая или объѐмная) –активность единицы массы или объѐма вещества, измеряя ее в Бк/кгили Ки/кг; Бк/лили Ки/л.
Точнее, это активность радионуклида (или смеси радионуклидов) в единице веса или объѐма вещества.
В случае, когда радионуклиды распределены по поверхности почвы, используют понятие «поверхностная активность» –активность единицы площади, измеряя ее в Бк/м2или Ки/м2; Бк/км2 или Ки/км2.
61. Все атомные и субатомные частицы, вылетающие из ядра атома при радиоактивном распаде, т.е. радиоактивное или ионизирующее излучение при прохождении через вещество:
-во-первых, приводят к его ионизации, к образованию горячих (высокоэнергетичных) и исключительно реакционно-способных частиц: ионов и свободных радикалов (осколков молекул, не имеющих заряда);
-во-вторых, могут приводить к активации вещества, к появлению так называемой наведѐнной активности, то есть к превращению стабильных атомов в радиоактивные -появлению радионуклидов активационного происхождения.Поэтому основными характеристиками ионизирующего излучения являются энергия частиц, их пробег в разных средах или проникающая способность, а также их ионизирующая способность (особенно как опасность для биологических объектов).
Из-за своей массы и заряда a-частицы обладают наибольшей ионизирующей способностью, они разрушают всѐ на своѐм пути. И поэтому a-активные радионуклиды являются наиболее опасными для человека и животных при попадании внутрь. Из-за малых размеров, массы и заряда β-частицы обладают гораздо меньшей ионизирующей способностью, чем a-частицы, но естественно, что при попадании внутрь β-активные изотопы также гораздо опаснее, чем при внешнем облучении. В качестве защиты от n-и g-излучения применяют толстые слои из бетона, свинца, стали и при этом речь ведут только о кратности ослабления, а не о полной защите. В любом случае следует помнить, что наиболее рациональной «защитой» от любого излучения является по возможности большее расстояние от источника излучения (естественно, в разумных пределах) и по возможности меньшее время пребывания в зоне повышенной радиации.
62. Поэтому основным показателем для характеристики влияния ИИИ является оценка той энергии, которую они теряют при прохождении через вещество (среду) и которая оказывается поглощѐнной этим веществом.
При измерении ионизирующих излучений используется понятие доза, а при оценке их влияния на биологические объекты используют дополнительные поправочные коэффициенты. Поглощѐнная доза (от греческого -доля, порция) –энергия ионизирующего излучения (ИИ), поглощѐнная облучаемым веществом и обычно рассчитываемая на единицу его массы. Грэй(Гр) -единица поглощѐнной дозы в системе единиц СИ. Рад-внесистемная единица поглощѐнной дозы. Поглощенная доза –универсальное понятие, характеризующее результат взаимодействия поля излучения со средой. Экспозиционная доза (для рентгеновского и g-излучения)-определяется по ионизации воздуха. Рентген (Р) -внесистемная единица экспозиционной дозы. Это такое количество g-или рентгеновского излучения, которое в 1 см3сухого воздуха (имеющего при нормальных условиях вес 0,001293 г)образует 2,082 • 109пар ионов, которые несут заряд в 1 электростатическую единицу каждого знака (в системе СГСЭ). Эквивалентная доза –доза, рассчитанная для биологических объектов (человека) с учѐтом коэффициента качества излучения КК. Равна произведению поглощѐнной дозы на КК. Эквивалентная доза может измеряться в тех же единицах, что и поглощѐнная. За единицу эквивалентной дозы в системе СИпринят Зиверт(Зв). Эффективная эквивалентная доза –эквивалентная доза, рассчитанная с учѐтом разной чувствительности различных тканей организма к облучению. Она равна эквивалентной дозе, полученной конкретным органом (тканью, с учѐтом их веса), умноженной на соответствующий «коэффициент радиационного риска».
63.
Расчет
индивидуальной дозы в общем случае
производят, исходя из следующей схемы,
иллюстрирующей основныеэтапы попадания
и распространения радионуклидов в
среде.
В целом, воздействие радиации на биологические объекты и, в первую очередь, на организм человека вызывает три различных отрицательных эффекта.
Первый –генетический эффект для наследственных (половых) клеток организма. Он может проявиться и проявляется только в потомстве. Это рождение детей с различными отклонениями от нормы (уродства разной степени, слабоумие и т. д.), либо рождение полностью нежизнеспособного плода, -с отклонениями, не совместимыми с жизнью.
Второй –генетический эффект для наследственного аппарата соматических клеток -клетоктела. Он проявляется при жизни конкретного человека в виде различных (преимущественно раковых) заболеваний. Третий эффект –иммунно-соматическийэффект. Это ослабление защитных сил, иммунной системы организма за счѐт разрушения клеточных мембран и других структур. Он проявляется в виде самых различных, в том числе, казалось бы, совершенно не связанных с радиационным воздействием, заболеваниях, в увеличении количества и тяжести течения заболеваний, в осложнениях. Ослабление иммунитета провоцирует возникновение любых заболеваний, в том числе и раковых. Таким образом, вследствие высокой радиочувствительностивнутренних органов и длительности процесса частичного выведения радиоактивных изотопов из организма, внутреннее облучение для человека более опасно, чем внешнее.
64. Следует обратить внимание на резкое несоответствие между полученной дозой, то есть выделившейся в организме энергией, и биологическим эффектом.
Одинаковые дозы, полученные человеком от внешнего и от внутреннего облучения, а также дозы, полученные от разных видов ионизирующего излучения, от разных радионуклидов (при попадании их в организм) вызывают разные эффекты!
При этом абсолютно смертельная для человека доза в 1000 рентген в единицах тепловой энергии составляет всего 0,0024 калорий.
Это количество тепловой энергии сможет нагреть только на 1°С около 0,0024 мл воды (0,0024 см3), то есть всего 2,4 мг воды. Со стаканом горячего чая мы получаем в тысячи раз больше.
При этом медики, учѐные, атомщики оперируют дозами в милли-и даже в микрорентгены. То есть указывают такую точность, которой на самом деле не существует.
65. Все ЧС классифицируются по четырем признакам:
1) сфера возникновения, которая определяет характер происхождения чрезвычайной ситуации;
2) ведомственная принадлежность, т.е. где, в какой отрасли народного хозяйства случилась данная чрезвычайная ситуация;
3) масштаб возможных последствий. Здесь за основу берутся значимость (величина) события, нанесенный ущерб и количество сил и средств, привлекаемых для ликвидации последствий;
4) скорость распространения опасности.
66. Граждане Республики Беларусь в области защиты населения и территорий от чрезвычайных ситуаций имеют право:
на защиту жизни, здоровья и личного имущества в случае возникновения чрезвычайных ситуаций;
использовать в соответствии с планами ликвидации чрезвычайных ситуаций средства коллективной и индивидуальной защиты и другое имущество республиканских органов государственного управления, иных государственных организаций, подчиненных Совету Министров Республики Беларусь, местных исполнительных и распорядительных органов и других организаций, предназначенное для защиты населения от чрезвычайных ситуаций;
на информацию о риске, которому они могут подвергнуться в определенных местах пребывания на территории страны, и о мерах необходимой безопасности; на обращение в государственные органы, иные организации, а также к индивидуальным предпринимателям по вопросам защиты населения и территорий от чрезвычайных ситуаций;
участвовать в установленном порядке в мероприятиях по предупреждению и ликвидации чрезвычайных ситуаций;
на возмещение вреда, причиненного их здоровью и имуществу вследствие чрезвычайных ситуаций;
на бесплатное медицинское обслуживание, компенсации и льготы за проживание и работу в зонах чрезвычайных ситуаций;
на бесплатное государственное социальное страхование, получение компенсаций и льгот за вред, причиненный их здоровью во время участия в мероприятиях по ликвидации чрезвычайных ситуаций; на пенсионное обеспечение в случае потери трудоспособности в связи с увечьем или заболеванием, полученными при исполнении обязанностей по защите населения и территорий от чрезвычайных ситуаций, в порядке, установленном для работников, инвалидность которых наступила вследствие трудового увечья;
на пенсионное обеспечение по случаю потери кормильца, погибшего или умершего от увечья или заболевания, полученных при исполнении обязанностей по защите населения и территорий от чрезвычайных ситуаций, в порядке, установленном для семей граждан, погибших или умерших от увечья, полученного при выполнении гражданского долга по спасению человеческой жизни, охране собственности и правопорядка.
Граждане Республики Беларусь в области защиты населения и территорий от чрезвычайных ситуаций обязаны: соблюдать законодательство в области защиты населения и территорий от чрезвычайных ситуаций;
соблюдать меры безопасности в быту и повседневной трудовой деятельности, не допускать нарушений производственной и технологической дисциплины, требований экологической безопасности, которые могут привести к возникновению чрезвычайных ситуаций;
изучать основные способы защиты населения и территорий от чрезвычайных ситуаций, приемы оказания первой медицинской помощи пострадавшим, правила пользования коллективными и индивидуальными средствами защиты, постоянно совершенствовать свои знания и практические навыки в указанной области;
67. Государственная система предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций объединяет
республиканский орган государственного управления, осуществляющий управление в сфере предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций, обеспечения пожарной, промышленной, ядерной и радиационной безопасности, гражданской обороны (далее –республиканский орган государственного управления по чрезвычайным ситуациям),
другие республиканские органы государственного управления,
иные государственные организации, подчиненные Совету Министров Республики Беларусь,
местные исполнительные и распорядительные органы,
другие организации, в полномочия которых входит решение вопросов по защите населения и территорий от чрезвычайных ситуаций. Основными задачами государственной системы предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций являются:
разработка и реализация правовых и экономических норм по обеспечению защиты населения и территорий от чрезвычайных ситуаций;
осуществление целевых и научно-технических программ, направленных на предупреждение чрезвычайных ситуаций и повышение устойчивости функционирования организаций, а также объектов социального назначения в чрезвычайных ситуациях;
обеспечение готовности к действиям органов управления по чрезвычайным ситуациям, сил и средств, предназначенных и выделяемых для предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций; Основными задачами государственной системы предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций являются:
создание республиканского, отраслевых, территориальных, местных и объектовых резервов материальных ресурсов для ликвидации чрезвычайных ситуаций (далее –резервы материальных ресурсов для ликвидации чрезвычайных ситуаций, если не указано иное);
сбор, обработка, обмен и выдача информации в области защиты населения и территорий от чрезвычайных ситуаций;
подготовка населения к действиям в чрезвычайных ситуациях;
прогнозирование и оценка социально-экономических последствий чрезвычайных ситуаций;
осуществление государственной экспертизы, надзора и контроля в области защиты населения и территорий от чрезвычайных ситуаций; Основными задачами государственной системы предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций являются:
ликвидация чрезвычайных ситуаций;
осуществление мероприятий по социальной защите населения, пострадавшего от чрезвычайных ситуаций, проведение гуманитарных акций;
реализация прав и обязанностей населения в области защиты от чрезвычайных ситуаций, а также лиц, непосредственно участвующих в их ликвидации;
международное сотрудничество в области защиты населения и территорий от чрезвычайных ситуаций; Основными задачами государственной системы предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций являются:
69. К середине прошлого века человечество начало осознавать серьезность встающих перед ним экологических проблем, и возник естественный вопрос -сколько же времени у нас осталось, сколько лет пройдет, прежде чем трагические последствия нашего пренебрежительного отношения к природной среде станут очевидны? У нас уже не остается других тридцати лет для изучения и обсуждения экологических проблем. Мы должны либо создать устойчивое общество, либо превратимся в свидетелей угасания цивилизации на Земле. В 1983 г. Организация Объединенных Наций создала Всемирную комиссию по окружающей среде и развитию.
При этом были сформулированы следующие принципы устойчивогоразвития:
•Люди имеют право на здоровую и плодотворную жизнь в гармонии с природой;
•Сегодняшнее развитие не должно осуществляться во вред интересам развития и охране окружающей среды на благо нынешнего и будущего поколений;
•Защита окружающей среды должно составлять неотъемлемую часть процесса развития и не может рассматриваться в отрыве от него;
•Экологические проблемы решаются наиболее эффективным образом при участии всех заинтересованных граждан. Государства развивают и расширяют информированность и участие населения путем предоставления широкого доступа к экологической информации.
70. Биосфера-область существования и функционирования ныне живущих организмов, охватывающая нижнюю часть атмосферы (аэробиосфера), всю гидросферу (гидробиосфера), поверхность суши (террабиосфера), и верхние слои литосферы (литобиосфера). Биосфера включает как живые организмы (живое вещество), так и среду их обитания и является целостной динамической системой, осуществляющей улавливание, накопление и перенос энергии путем обмена веществ между организмами и средой.
71. Все доступные для живых организмов химические соединения в биосфере ограничены.
Исчерпаемостьпригодных для усвоения химических веществ часто тормозит развитие тех или иных групп организмов в локальных участках суши или океана.
По выражению академика В.Р. Вильямса, единственный способ придать конечному свойства бесконечного состоит в том, чтобы заставить его вращаться по замкнутой кривой.
Следовательно, устойчивость биосферы поддерживается благодаря круговороту веществ и потокам энергии.
Имеются два основных круговорота веществ: большой —геологический и малый —биогеохимический. Большим круговоротом называется и круговорот воды между гидросферой, атмосферой и литосферой, который движется энергией Солнца. В отличие от энергии, которая однажды использована организмом, превращается в тепло и теряется, вещества в биосфере циркулируют, создавая биогеохимические круговороты.
72. Поддержание жизнедеятельности организмов и круговорот вещества в экосистемах возможны только за счет постоянного притока энергии. В конечном счете, вся жизнь на Земле существует за счет энергии солнечного излучения, которая переводится фото-синтезирующими организмами (автотрофами) в потенциальную —в органические соединения. Поддержание жизнедеятельности организмов и круговорот вещества в экосистемах возможны только за счет постоянного притока энергии.