Излучение жизни. Инфракрасное излучение

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

Радиация. Это слово воспринимается многими людьми крайне неприязненно. Лучевая болезнь, рак щитовидной железы, лейкоз - всё это очень страшно. Большие дозы радиации самым негативным образом влияют на человеческий организм. Но не всё так однозначно. Радиация непрерывно, в течение всей жизни воздействует на человека, значит, есть и безопасные дозы радиации?! А каков он - допустимый уровень радиации? Как сохранить жизнь человека с точки зрения данной проблемы?

Актуальность темы «Роль радиации в жизни человека» растёт в связи с увеличением использования в хозяйственной деятельности человека источников радиоактивных излучений. С другой стороны, интерес вызывает вопрос о происхождении радиационного фона и его составляющих.

Для себя мы обозначили проблему так: роль радиации в жизни человека в большей мере положительная или отрицательная? Цель нашей работы была такова: выяснить роль радиоактивных излучений в жизни человека. Перед нами были поставлены такие задачи:

    найти область применения радиоактивных излучений;

    установить, в чем опасность радиации для человека;

    познакомиться с принципом работы дозиметра;

    исследовать уровень радиации на территории нашей школы.

Для решения поставленных задач мы применяли поисковый метод получения информации, работали с литературой, рекомендованной учителем, а также изучали электронные источники информации. Анализируя теоретическую информацию, не забывали и о практической работе - с дозиметром «Снегирь». Изучив устройство и принцип действия дозиметра, мы провели замеры радиационного фона в нашей школе на разных этажах, в кабинетах, в спортивном зале и на футбольной площадке. Еще в ходе работы мы посетили клинику «МEDCИ» в нашем городе, где медицинский персонал рентген - кабинета рассказал нам много интересного о своей работе.

    1. Теоретические сведения об ионизирующих излучениях.
    2. Основная часть

На протяжении всей истории существования Земли разные виды излучения падают на поверхность Земли из космоса и поступают от радиоактивных веществ, находящихся в земной коре.

Химический элемент уран, открытый в 1840 г. химиком Пелиго Эжен Мелькиором, проявил свою способность к самопроизвольному излучению благодаря французскому ученому Анри Беккерелю. Эта способность позже была обнаружена и у других химических элементов и получила название радиоактивности. Такого рода исследованиями занимались Э.Резерфорд, П.Кюри, М.Склодовская- Кюри и др. Не сразу они поняли об опасности, исходящей от этих излучений. Многие из них впоследствии умерли от лучевой болезни.

Еще до открытия Беккереля профессор физики В.Рентген открыл Х-лучи, которые проникали через книгу, стекло и даже руку, предоставляя возможность видеть кости скелета на специальном экране. А если закрепить это изображение на фотопластинке? Так был получен первый «рентгеновский снимок».

Н.Тесла тоже экспериментировал с этими лучами, и именно он предложил использовать их для обнаружения опухолей человеческих органов. Ему удалось получить снимки животных, птиц и самого себя. Сначала он был уверен, что эти лучи безвредны и иногда даже засыпал под ними. Но после одного из опытов ученый получил сильный ожог и догадался об опасности этих лучей. Сейчас всем хорошо известно: рентгеновское излучение является ионизирующим.

Радиация (хотя специалисты говорят - ионизирующее излучение) - это поток частиц, способных ионизировать среду, то есть превращать нейтральные атомы и молекулы среды в частицы, имеющие положительный или отрицательный заряд (ионы).

2.2. Применение радиоактивных излучений (положительная роль радиации).

Применение радиоактивных излучений:

    Для исследования обмена веществ в организме человека

По химическим свойствам радиоактивные атомы не отличаются от обычных атомов. Их можно обнаружить по их излучению. Это своего рода метка, с помощью которой можно проследить за поведением данного химического элемента.

Таким способом было доказано, что за сравнительно небольшое время организм подвергается почти полному обновлению. Лишь железо, которое входит в состав гемоглобина, поступает в кровь в том случае, когда его запасы в организме иссякают, и оно начинает усваиваться организмом.

А вот еще пример. Известная фирма «Лего» добавляет в свою продукцию сульфат бария для того, чтобы обнаружить игрушку, попавшую в пищевод ребенка, ведь сульфат бария хорошо заметен в рентгеновских лучах.

(Сульфат барияBaSO 4 - это средство для проведения рентгенологических исследований пищевода, желудка и кишечника человека. Оно не всасывается из желудочно-кишечного тракта и не попадает в системный кровоток. В промышленных масштабах сульфат бария получают из тяжелого шпата, который является природным минералом.)

    Для лечения онкологических заболеваний, рентгенодиагностика, рентгенотерапия

Назначается курс облучения (лучевая терапия) для подавления раковых клеток на разных стадиях течения болезни (кобальтовая пушка), а также для диагностики, обследования человека.

    В промышленности: контроль износа поршневых колец в двигателях внутреннего сгорания; слежение за процессами в доменных печах; исследование структуры металлических отливок с целью обнаружения дефектов.

    В сельском хозяйстве: увеличение урожайности при облучении семян растений; осуществлениеконтроля за усвоением растениями удобрений во время роста и созревания.

    В археологии: определение возраста органических соединений, организмов методом радиоактивного углерода.

    1. Опасность радиации для человека (отрицательная роль радиации).

Периодически население нашей страны проходит медицинское обследование. При флюорографическом обследовании человека используют рентгеновские лучи, которые относятся к проникающей радиации. При воздействии радиации на организм человека процесс ионизации идет непосредственно в клетках тканей и органов. И если источник излучения обладает большой мощностью, это может привести к неприятным последствиям. Под действием ионизирующего излучения в живой клетке появляются чужеродные химически агрессивные соединения. Если таких соединений накапливается слишком много, то клетка гибнет. Опасность излучений осложняется тем, что они не вызывают никаких болевых ощущений даже при смертельных дозах.

Необходимо отметить, что все медицинские мероприятия, связанные с облучением человека, назначаются тогда, когда ожидаемый полезный эффект намного превышает возможный вред от воздействия радиации.

Компьютерная томография дает больше радиации, чем рентгеновский снимок, но позволяет выявить злокачественные опухоли и другие заболевания на ранних стадиях. Лечение назначается до того, как болезнь разовьется, и шансы на благополучный исход значительно возрастают.

Современные цифровые аппараты для флюорографического обследования позволяют снизить дозу в 10 раз по сравнению с устаревшей аппаратурой. Именно об этом нам рассказал врач-рентгенолог клиники «МEDСИ» Шустова В.Г. и рентген-лаборант Харитонова М.И.

К сожалению, на нашей планете не раз были случаи, приводящие к необратимым процессам в живых организмах. 6 августа 1945г американцы сбросили атомную бомбу на японские города Хиросима и Нагасаки. С 1949г по 1963г в Семипалатинской области (сейчас это в Казахстане) производились испытания ядерного оружия. Суммарная мощность всех взрывов в 2500 раз превышала мощность взрыва в японских городах. Жители активно выступали за запрещение ядерных взрывов и закрытие полигона. С 2001г в Семипалатинске возвышается мемориал «Сильнее смерти», как напоминание о страшных последствиях испытаний! 26 апреля 1986г произошел взрыв на Чернобыльской АЭС. Радиоактивные осадки выпали на территории многих стран. Вот уже более 30 лет прошло с тех страшных событий, но там не живут люди, территория продолжает быть брошенной и опасной… И не известно, через какое время люди поселятся там…

Радиоактивные изотопы, образующиеся в процессе деятельности предприятий атомной энергетики (без взрывов и опасных выбросов), называют искусственными или техногенными . В то же время, в каждой вещи, в каждом предмете, которые нас окружают, в том числе в питьевой воде и самом воздухе, содержатся природные или естественные радиоактивные изотопы.

(Изотопы - это разновидности данного химического элемента, обладающие одинаковыми химическими свойствами, но различающиеся по массе атомных ядер и своей радиоактивностью).

Именно природные изотопы вносят наибольший вклад в годовую дозу облучения человека. Опасными они становятся при сильной концентрации в различных технологических процессах (добыча и транспортировка нефти и природного газа, сжигание угля и мазута на тепловых электростанциях).

В грунте, строительных материалах всегда содержится некоторое количество радия Ra-226 (радиоактивный элемент), из которого образуется радиоактивный благородный газ радон (Rn-222). Газ радон не удерживается в строительных конструкциях, а свободно выходит в воздух. Он может накапливаться в закрытых, мало проветриваемых помещениях, а с воздухом попадает в легкие человека и разносится кровью по органам и тканям, что приводит к внутреннему облучению организма.

Наибольшее количество радона может скапливаться в душе, водяной пар способствует притоку радона.

Вот почему в строительстве надо использовать чистые материалы, прошедшие радиационно-гигиенический контроль. А в помещениях необходимо устраивать влажную уборку (ведь на частичках пыли могут оказаться продукты распада радона), регулярно их проветривать, над плитой обязательно должна быть вытяжка, а питьевую воду лучше кипятить. Все это позволит значительно снизить радоновую «дозу».

Так где же граница между безопасной и опасной дозой радиации? Воздействие излучений на живые организмы характеризуется дозой излучения. Поглощенной дозой излучения называют отношение поглощенной энергии ионизирующего излучения к массе облучаемого вещества. Она измеряется в грэях (Гр). Естественный фон радиации за год на человека составляет 0,002 Гр. По нормам, установленным Международной комиссией по радиационной защите, для работающих с излучением лиц предельно допустимая за год поглощенная доза составляет 0,05 Гр.

Для оценки действия излучения на живые организмы введена специальная величина - эквивалентная доза поглощенного излучения . Измеряется эта величина в зивертах (Зв) - в честь шведского ученого - радиофизика Рольфа Зиверта. Свое название она получила в 1979г.

1 Зв - эквивалентная доза, при которой доза поглощенного излучения равна 1 Гр.

Максимальное значение эквивалентной дозы, при получении которого происходит поражение организма, выражающееся в нарушении деления клеток, составляет 0,5 Зв.

Среднее значение эквивалентной дозы поглощенного излучения за счет естественного радиационного фона составляет 2 мЗв в год на человека.

Для обычного человека, не работающего с источниками радиации, допустимая годовая доза от техногенной радиации (исключая медицинское облучение) составляет 1 мЗв, а для сотрудников, работающих с источниками радиации - 20 мЗв.

Согласно Постановлению Главного государственного санитарного врача РФ Г. Г. Онищенко № 11 от 21.04. 2006г «Об ограничении облучения населения при проведении рентгенорадиологических медицинских исследований», п.3.2, необходимо «обеспечить соблюдение годовой эффективной дозы 1 мЗв при проведении профилактических медицинских рентгенологических исследований, в том числе при проведении диспансеризации».

Во время посещения клиники «МEDСИ» врач Шустова В.Г. сказала, что врачи и сотрудники, обслуживающие рентгеновский аппарат и компьютерный томограф, пользуются индивидуальными дозиметрами. (Правда, сфотографировать томограф и дозиметр они нам не разрешили.)

    1. Результаты исследования уровня радиации на территории школы.

Практическая часть нашей работы состояла в исследовании уровня радиационного фона на территории нашей школы. Разобравшись в принципе действия дозиметра «Снегирь», мы произвели замеры на первом этаже школы, где находится кабинет физики, в столовой, где учащиеся вкусно кушают, на втором этаже, где находится учительская, а также на третьем этаже нашей школы, в кабинете информатики, истории, в большом спортивном зале. Результаты таковы:

1 этаж - 0,11 мЗв; 2 этаж - 0,1 мЗв; столовая - 0,09 мЗв;

3 этаж - 0,1 мЗв; кабинет истории - 0,13 мЗв;

кабинет информатики - 0,14 мЗв; спортивный зал - 0,12 мЗв;

на футбольной площадке - 0,07 мЗв.

Эти исследования показали, что на территории нашей школы не превышен уровень радиационного фона.

  1. Заключение

Итак, мы многое узнали о радиации, выяснили, что ее воздействие на человека бывает часто отрицательным, негативным. Но и положительного действия в жизни человека, как оказывается, тоже достаточно. Познакомились с ранее неизвестным измерительным прибором (дозиметром) и теперь умеем пользоваться им. Благодаря дозиметру «Снегирь» мы теперь уверены, что вокруг нас - безопасная окружающая среда.

В заключении хотелось бы сказать, что может скоро наступит будущее, когда роль радиации (и атомной энергетики в целом) будет только положительная, и фантастические идеи станут реальностью.

«В недалеком будущем на автомобилях могут быть установлены портативные атомные двигатели, а заправку их необходимым ядерным горючим произведут один раз - при изготовлении машин на заводе… Самолеты будут совершать рейсы в стратосфере, где воздух сильно разрежен. Атомный двигатель даст самолету колоссальные возможности, которых он сейчас не имеет».

И. К. Цацулин «Атомная крепость».

  1. Список использованных источников и литературы

    Акатов А.А., Коряковский Ю.С. Радиация: от космических лучей до компьютерного томографа - М. Информационный центр по атомной энергии, 2014

    Благодаров В.С., Равуцкая Ж.И. Физика 7-11 классы. Организация внеклассной работы - Волгоград. : Учитель, 2011

    Воронцов-Вельяминов Б.А.Очерки о Вселенной - М.: Наука, 1980

    Перевод с английского Банникова Ю.А.: Радиация. Дозы, эффекты, риск - М.: Мир, 1990

    https://ru.wikipedia.org/wiki/Зиверт,_Рольф

    http://rudoctor.net/medicine2009/bz-qw/med-pmpur.htm

    http://thelib.ru/books/caculin_ivan_k/atomnaya_krepost.html

Английский физик, о смерти которого сообщают даже женские журналы, прожил бурную жизнь.

Кажется, в последние десятилетия его космически продвинутой инвалидной коляски, синтезатора речи и тоненькой струйки слюны из уголка рта не замечал уже никто. Это были просто привычные детали цельного образа, важного совсем другим.

Стивен Хокинг. Физик и математик, изучавший теорию Большого взрыва и чёрных дыр, родился в 1942 году, умер в марте 2018-го, и всё это в Оксбридже. Более полувека прикован к инвалидному креслу. Свои озарения об устройстве Вселенной и её будущем Хокинг озвучивал с помощью специально для него созданного синтезатора речи, научные труды (в том числе суперпопулярную «Краткую историю времени», вышедшую в 1988-м) набирал одним пальцем с помощью мышки - пока этот палец ещё двигался. Стал отцом троих детей, лауреатом нескольких десятков премий. Просветитель, популяризатор науки.

Он прожил так, что сейчас, после его смерти, никто не говорит, что Стивен Хокинг — человек, который вопреки... Нет, только: человек, благодаря которому...

Учёные вспоминают его прорывы в изучении космоса; пацифисты — выступления за мир; обыватели — то, как он сделал Большой взрыв понятием, о котором стало модно болтать за обедом; те, кто верит в Бога, — о том, как он верил в свою удачу: повезло прожить единственную жизнь на Земле! Дети вспоминают Симпсонов, в которых есть персонаж на коляске, «Самый умный человек на планете», а таблоиды — два его брака и два развода.

И ещё кое-что.

Великий учёный открыл особое излучение чёрных дыр и назвал его своим именем. И оно, конечно, не только про космос.

Излучение Хокинга — это излучение жизни. То, как излучал её он — из чёрной дыры, в которую попало его тело. И то, как продолжит излучать даже после того, как ранним утром 14 марта он спокойно вдохнул воздух через дырочку в шее в последний раз в своём доме в Кембридже.

«Во Вселенной не было бы особенного смысла, если бы она не была домом для любимых людей», — сказал Хокинг однажды.

Джейн и путешествие в бесконечность

В его Вселенной остались любимые. Жизнь с одной из них сделала его Стивеном Хокингом, была не раз ею спасена, экранизирована и даже удостоена «Оскара». Жизнь с другой была «пылкой и бурной», становилась достоянием таблоидов и интересовала полицию. И всё это было. Не вопреки. А благодаря. Излучение Хокинга.

Жажда жизни, даже когда врачи говорят, что осталось всего 2 года, а тебе 20, у тебя первая любовь и пульсирующее в голове научное открытие, готовое созреть и лопнуть. Благодарность за шанс родиться и хлебнуть счастья на этой планете. Вера в то, что «для сломанных компьютеров (с ними он сравнивал погибающий человеческий мозг) не существует небес и бессмертья», а значит — надо успеть всё сейчас. Излучение жизни.

Он всё успел. Успел влюбиться в Джейн Уайлд , а она — в него. «Хокинг из сумасшедшей семейки», гениальный студент, ставящий ультиматумы профессорам и выбрасывающий в мусорную корзину свои работы, стеснительный молодой человек с низко падающей на закрытые очками в мощной оправе глаза неряшливой чёлкой.

«Он был эксцентричным феноменом, нонсенсом в пуританском и сонном Сент-Олбансе», — напишет Джейн спустя три десятилетия брака в своей книге «Путешествие в бесконечность».

Научные озарения, любовь и диагноз «Боковой амиотрофический склероз, нейродегенерация, от силы два года, молодой человек, ну два с половиной» совпали в пространстве и времени.

Хокинг собирался жениться и стать великим учёным, а предстояло — и уже началось: руки не слушались, ноги подкашивались — потерять контроль над всем телом и умереть от удушья, когда откажут и дыхательные мышцы.

Стивен перестал отвечать на телефонные звонки. Тогда Джейн пришла своими ногами.

Они поженились, и он стал великим учёным.

Джейн постаралась.

«В нашем браке нас было четверо»

Пока тело Стивена неумолимо проваливалось в свою чёрную дыру, мышца за мышцей (так, что в конце его жизни осталась только одна, мимическая, на щеке, она — при участии компьютера, конечно, — и помогала ему управлять всей своей жизнью), разум отвоёвывал себе всё новые территории, Джейн год за годом несла тихую службу: рожала детей (троих, Люси , Роберта и Тима , и это тоже было чудо), измельчала мужу пищу, застёгивала на нём пуговицы и, опоясавшись младенцами, летала с ним по всему миру.

«Проблема нашего брака была в том, что в нём было четыре партнёра: я, Стивен, болезнь и физика».

Хокинг стал настолько великим, а она настолько святой, что, как вспоминала Джейн уже в 2015-м, их отношения стали похожи на отношения «хозяина и раба». Многочисленные воздыхатели Стивена портили семейную жизнь («О, ты такой умный! Я должна целовать землю под твоими стопами — в данном случае колёсами» — согласитесь, это не то, что обычно жена говорит мужу), а сменяющиеся сиделки делали её просто невыносимой.

«Я чувствовала, что больше не могу, и несколько раз была на грани самоубийства». Любовь, разбившаяся о быт ухода за человеком, который понимает о мире больше, чем целый научный институт, но не может даже почесать себе нос, любовь, истончившаяся до ниточки, задавленная десятилетиями жертвования, любовь, которую не спасал уже даже знаменитый хокинговский юмор...

Теперь спасать надо было Джейн.

И Хокинг пошёл на это. Жена начинает петь в церковном хоре. Чтобы набрать полные лёгкие, отвлечься, подумать о себе... Встречает другого человека. Он обычный, земной, которому ничего не надо от Джейн — кроме самой Джейн.

Шляпка, перчатки, нитка жемчуга вокруг шеи. Музыка. И никакой физики... Джонатан Джонсон , руководитель хора, становится другом семьи. Помогает Джейн, восхищается Стивеном, молчит о своём.

Хокинг тоже теряет голос. Буквально. Во время тяжелейшей пневмонии, когда учёный был безнадёжен, врачи предлагали жене отключить его от аппаратов. Но Джейн приняла другое решение. Она подарила мужу ещё много лет, отказавшись от отключения.

Хокингу провели трахеотомию: пробили в горле ход для воздуха. Он смог дышать, но перестал говорить. Так за него стал говорить компьютер, и в многочисленных интервью по телевидению хокинговские предсказания о будущем Земли, озвученные металлическим голосом робота, стали звучать совсем инфернально.

Чем меньше в нём оставалось тела, тем больше было излучения — которое порой выжигало близких... Хокинг встречался с британской королевой и Бараком Обамой , парил в невесомости и снимался в роли самого себя в телешоу, его книга «Краткая история времени» расходилась миллионными тиражами, он стал звездой — блеск которой порой холоден и колет так, что хочется зажмуриться...

Радиация представляет собой ионизирующее излучение, наносящее непоправимый вред всему окружающему. Страдают люди, животные, растения. Самая большая опасность заключается в том, что она не видима человеческим глазом, поэтому важно знать об ее главных свойствах и воздействии, чтобы защититься.

Радиация сопровождает людей всю жизнь. Она встречается в окружающей среде, а также внутри каждого из нас. Огромнейшее воздействие несут внешние источники. Многие наслышаны об аварии на Чернобыльской АЭС, последствия которой до сих пор встречаются в нашей жизни. Люди оказались не готовы к такой встрече. Это лишний раз подтверждает, что в мире есть события неподвластные человечеству.


Виды радиации

Не все химические вещества устойчивы. В природе существуют определенные элементы, ядра которых трансформируются, распадаясь на отдельные частички с выделением огромного количества энергии. Это свойство называется радиоактивностью. Ученые в результате исследований обнаружили несколько разновидностей излучения:

  1. Альфа излучение — это поток тяжелых радиоактивных частиц в виде ядер гелия, способных нанести наибольший вред окружающим. К счастью, им свойственна низкая проникающая способность. В воздушном пространстве они распространяются всего на пару сантиметров. В ткани их пробег составляет доли миллиметра. Таким образом, внешнее излучение не несет опасности. Можно защититься, используя плотную одежду или лист бумаги. А вот внутреннее облучение – внушительная угроза.
  2. Бета излучение – поток легких частичек, перемещающихся в воздухе на пару метров. Это электроны и позитроны, проникающие в ткань на два сантиметра. Оно несет вред при соприкосновении с кожей человека. Однако большую опасность дает при воздействии изнутри, но меньшую, чем альфа. Для предохранения от влияния этих частиц, используются специальные контейнеры, защитные экраны, определенное расстояние.
  3. Гамма и рентгеновское излучение – это электромагнитные излучения, пронизывающие тело насквозь. Защитные средства от такого воздействия включает создание экранов из свинца, возведение бетонных конструкций. Наиболее опасное из облучений при внешнем поражении, так как оказывает влияние весь на организм.
  4. Нейтронное излучение состоит из потока нейтронов, обладающих более высоким показателем проникающей способности, чем гамма. Образуется в результате ядерных реакций, протекающих в реакторах и специальных исследовательских установках. Появляется во время ядерных взрывов и находится в отходах утилизированного топлива от ядерных реакторов. Броня от такого воздействия создается из свинца, железа, бетона.

Всю радиоактивность на Земле можно поделить на два основных вида: естественную и искусственную. К первой относятся излучения из космоса, почвы, газов. Искусственная же появилась благодаря человеку при использовании атомных электростанций, различного оборудования в медицине, ядерных предприятий.


Естественные источники

Радиоактивность естественного происхождения всегда находилась на планете. Излучение присутствует во всем, что окружает человечество: животные, растения, почва, воздух, вода. Считается, что этот небольшой уровень радиации, не оказывает вредного воздействия. Хотя, некоторые ученые придерживаются иного мнения. Так как люди не имеют возможности повлиять на эту опасность, следует избегать обстоятельств, увеличивающих допустимые значения.

Разновидности источников естественного происхождения

  1. Космическое излучение и солнечная радиация — мощнейшие источники, способными ликвидировать все живое на Земле. К счастью, планета защищена от этого воздействия атмосферой. Однако люди постарались исправить это положение, развивая деятельность, приводящую к образованию озоновых дыр. Не стоит надолго попадать под прямые солнечные лучи.
  2. Излучение земной коры опасно вблизи месторождений различных минералов. Сжигая уголь или используя фосфорные удобрения, радионуклиды активно просачиваются внутрь человека с вдыхаемым воздухом и употребляемой им едой.
  3. Радон – это радиоактивный химический элемент, присутствующий в строительных материалах. Представляет собой бесцветный газ без запаха и вкуса. Этот элемент активно накапливается в почвах и выходит наружу вместе с добычей полезных ископаемых. В квартиры он попадает вместе с бытовым газом, а также с водопроводной водой. К счастью, его концентрацию легко уменьшить, постоянно проветривая помещения.

Искусственные источники

Данный вид появился благодаря людям. Его действие увеличивается и распространяется с их помощью. Во время начала ядерной войны не так страшна сила и мощность оружия, как последствия радиоактивного излучения после взрывов. Даже если вас не зацепит взрывная волна или физические факторы — вас добьет радиация.


К искусственным источникам относятся:

  • Ядерное оружие;
  • Медицинское оборудование;
  • Отходы с предприятий;
  • Определенные драгоценные камни;
  • Некоторые старинные предметы, вывезенные из опасных зон. В том числе из Чернобыля.

Норма радиоактивного излучения

Ученым удалось установить, что радиация по-разному оказывает влияние на отдельные органы и весь организм в целом. Для того чтобы оценить ущерб, возникающий при хроническом облучении ввели понятие эквивалентной дозы. Она рассчитывается по формуле и равна произведению полученной дозы, поглощенной организмом и усредненной по конкретному органу или всему организму человека, на весовой множитель.

Единицей измерения эквивалентной дозы есть соотношение Джоуля к килограммам, которое получило название – зиверт (Зв). С её использованием была создана шкала, позволяющая понять о конкретной опасности излучения для человечества:

  • 100 Зв. Моментальная смерть. У пострадавшего есть несколько часов, максимум пару дней.
  • От 10 до 50 Зв. Получивший повреждения такого характера погибнет через несколько недель от сильного внутреннего кровотечения.
  • 4-5 Зв. При попадании данного количества, организм справляется в 50% случаев. В остальном печальные последствия приводят к смерти спустя пару месяцев из-за повреждений костного мозга и нарушения кровообращения.
  • 1 Зв. При поглощении такой дозы лучевая болезнь неизбежна.
  • 0,75 Зв. Изменения в системе кровообращения на небольшой промежуток времени.
  • 0,5 Зв. Данного количества достаточно, чтобы у больного развились онкологические заболевания. Остальные симптомы отсутствуют.
  • 0,3 Зв. Такое значение присуще аппарату для проведения рентгена желудка.
  • 0,2 Зв. Допустимый уровень для работы с радиоактивными материалами.
  • 0,1 Зв. При таком количестве происходит добыча урана.
  • 0,05 Зв. Данное значение – норма облучения медицинских аппаратов.
  • 0,0005 Зв. Допустимое количество уровня радиации около АЭС. Также это значение годового облучения населения, которое приравнивается к норме.

К безопасной дозе радиации для человека относится значения до 0,0003-0,0005 Зв в час. Предельно допустимым считается облучение в 0,01 Зв в час, если такое воздействие непродолжительно.

Влияние радиации на человека

Радиоактивность оказывает огромное влияние на население. Вредному воздействию подвергаются не только люди, столкнувшиеся лицом к лицу с опасностью, но и последующее поколение. Такие обстоятельства вызваны действием радиации на генетическом уровне. Различают два вида влияния:

  • Соматический. Заболевания возникают у пострадавшего, получившего дозу радиации. Приводит к появлению лучевой болезни, лейкозу, опухоли разнообразных органов, локальные лучевые поражения.
  • Генетический. Связан с дефектом генетического аппарата. Проявляется в последующих поколениях. Страдают дети, внуки и более далекие потомки. Возникают генные мутации и хромосомные изменения

Помимо отрицательного воздействия, есть и благоприятный момент. Благодаря изучению радиации, ученым удалось создать на ее основе медицинское обследование, позволяющее спасать жизни.


 Мутация после радиации

Последствия облучения

При получении хронического облучения в организме происходят восстановительные мероприятия. Это приводит к тому, что пострадавший приобретает меньшую нагрузку, чем получил бы при разовом проникновении одинакового количества радиации. Радионуклиды размещаются внутри человека неравномерно. Чаще всего страдают: дыхательная система, пищеварительные органы, печень, щитовидка.

Враг не дремлет даже спустя 4-10 лет после облучения. Внутри человека может развиться рак крови. Особую опасность он представляет у подростков, не достигших 15 лет. Замечено, что смертность людей, работающих с оборудованием для проведения рентгена, увеличена из-за лейкоза.

Самым частым результатом облучения проявляется лучевая болезнь, возникающая как при однократном получении дозы, так и при длительном. При большом количестве радионуклидов приводит к смерти. Распространен рак молочной и щитовидной желез.

Страдает огромное количество органов. Нарушается зрение и психическое состояние потерпевшего. У шахтеров, участвующих в добыче урана, часто встречается рак легких. Внешние облучения вызывают страшные ожоги кожных и слизистых покровов.

Мутации

После воздействия радионуклидов возможно проявление двух типов мутаций: доминантной и рецессивной. Первая возникает сразу же после облучения. Второй тип обнаруживается спустя большой промежуток времени не у пострадавшего, а у его последующего поколения. Нарушения, вызванные мутацией, приводят к отклонениям в развитии внутренних органов у плода, внешним уродствам и изменением психики.

К сожалению, мутации достаточно плохо изучены, так как обычно проявляются не сразу. Спустя время сложно понять, что именно оказало главенствующее влияние на её возникновение.

10б класс
Руководитель работы:

Ольга Зариня

доктор психологии, преподаватель спорта

ANNOTATION

Radiation in everyday life. Sergey Radonezhskiy, work conductor Olga Zarinya, Riga Secondary School N54 sport teacher.


Аннотация на английском языке...

ANOTĀCIJA

Radiācija ikdienas dzīvē. Sergejs Radonežskis, darba vadītāja Rīgas 54.vidusskolas sporta pasniedzēja, psiholoģijas doktore Olga Zariņa.

Darbā analizēts - Latvāņu vispārīgais raksturojums. Latvāņu bīstamība. Darba drošība, apkarojot latvāņu audzes. Latvāņu izmantošanas iespējas. Latvāņu ierobežošanas iespējas.

Uzzināt par to, kas ir radiācija, par to bīstamību un izpētīt radiācijas izstarotājus mūsu ārienē.


  1. Iepazīties ar radiācijas vispārējo raksturojumu.

  2. Uzzināt par radiācijas veidiem.

  3. Uzzināt par radiācijas izplatījumu un fizisko būtību.

  4. Analizēt cilvēka apkārtni, meklējot radiācijas izstarojumu
Pētījumā secināts , ka radiācija ir ļoti bīstama lieta. Ikdienas dzīvē mums apkārt ir ļoti daudz radioaktīvo lietu. Tā ir kļuvusi par grūti apkarojamu un bīstamu nezāli, bet pašlaik ir ir kontrolēta.

Atslēgas vārdi: radiācija, starojums, .

Darbs satur 17 lapas, 5 bibliogrāfiskos nosaukumus, 4 pielikumus. Darba praktiskajā daļā veikta aptauja Rīgas 54.vidusskola 10. un 11. klasē. Respondentu skaits ir 56. Darba rezultāti apkopoti, izanalizēti un salīdzināti.

CОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 5

1. История открытия радиоактивности. 6

1.1. Общее понятие радиоактивности. 6

1.2. История открытия радиоактивности. 6

2. Виды радиоактивного излучения 8

2.1. Необходимость классификации радиоактивного излучения. 8

2.2. Альфа-распад. 8

2.3. Бета-распад. 11

2.4. Другие типы радиоактивного излучения. 12

2.4.2. Открытие позитронного распада. 13

ВЫВОДЫ 15

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 16

ПРИЛОЖЕНИЕ 17

ВВЕДЕНИЕ

Тема работы. Радиоактивность в повседневной жизни.

Тема была выбрана , потому что она актуальна сегодня. Очень много радиоактивных предметов существует на планете – буквально всё излучает радиоактивность, поэтому очень важно знать, какие предметы излучают больше радиации, а также необходимо знать меры предосторожности. Радиоактивность имеет свойство накапливаться в человеческом организме, поэтому каждый человек должен быть предупреждён

Цель работы. Ознакомиться с понятием радиоактивности и выявить наиболее опасные излучатели радиоактивности в среде жизни человека.

Задачи.


  1. Ознакомиться с общей характеристикой радиоактивности.

  2. Узнать о видах радиации.

  3. Узнать о распространении радиации и об источниках радиации

  4. Проанализировать окружение человека на наличие радиоактивных излучателей.

Гипотеза. В среде жизни человека очень много радиоактивных излучателей.

Использованные методы. В работе использованы метод сопоставления, метод радиогалактического анализа, спектрального анализа.

Структура работы. Работа состоит из введения, 2 глав, 7 подглав, выводов, списка литературы и 4 приложения.

1. История открытия радиоактивности.

1.1. Общее понятие радиоактивности.

РАДИОАКТИВНОСТЬ – превращение атомных ядер в другие ядра, сопровождающееся испусканием различных частиц и электромагнитного излучения. Отсюда и название явления: на латыни radio – излучаю, activus – действенный. Это слово ввела Мария Кюри (см. РАДИЙ). При распаде нестабильного ядра – радионуклида из него вылетают с большой скоростью одна или несколько частиц высокой энергии. Поток этих частиц называют радиоактивным излучением или попросту радиацией. (1)

1.2. История открытия радиоактивности.

Лучи Рентгена . Открытие радиоактивности было непосредственно связано с открытием Рентгена. Более того , некоторое время думали, что это один и тот же вид излучения. Конец 19 в. вообще был богат на открытие различного рода не известных до того «излучений». В 1880-е английский физик Джозеф Джон Томсон приступил к изучению элементарных носителей отрицательного заряда, в 1891 ирландский физик Джордж Джонстон Стони (1826–1911) назвал эти частицы электронами. Наконец, в декабре Вильгельм Конрад Рентген сообщил об открытии нового вида лучей, которые он назвал Х-лучами. До сих пор в большинстве стран они так и называются, но в Германии и России принято предложение немецкого биолога Рудольфа Альберта фон Кёлликера (1817–1905) называть лучи рентгеновскими. Эти лучи возникают, когда быстро летящие в вакууме электроны (катодные лучи) сталкиваются с препятствием. Было известно, что при попадании катодных лучей на стекло, оно испускает видимый свет – зеленую люминесценцию. Рентген обнаружил, что одновременно от зеленого пятна на стекле исходят какие-то другие невидимые лучи. Это произошло случайно: то в темной комнате светился находящийся неподалеку экран, покрытый тетрацианоплатинатом бария Ba (раньше его называли платиносинеродистым барием). Это вещество дает яркую желто-зеленую люминесценцию под действием ультрафиолетовых, а также катодных лучей. Но катодные лучи на экран не попадали , и более того, когда прибор был закрыт черной бумагой, экран продолжал светиться. Вскоре Рентген обнаружил, что излучение проходит через многие непрозрачные вещества, вызывает почернение фотопластинки, завернутой в черную бумагу или даже помещенной в металлический футляр. Лучи проходили через очень толстую книгу, через еловую доску толщиной 3 см, через алюминиевую пластину толщиной 1,5 см... Рентген понял возможности своего открытия: «Если держать руку между разрядной трубкой и экраном, – писал он, – то видны темные тени костей на фоне более светлых очертаний руки». Это было первое в истории рентгеноскопическое исследование.

Открытие Рентгена мгновенно облетело весь мир и поразило не только специалистов. В канун 1896 в книжном магазине одного немецкого города была выставлена фотография кисти руки. На ней были видны кости живого человека, а на одном из пальцев – обручальное кольцо. Это была снятая в рентгеновских лучах фотография кисти жены Рентгена. Первое сообщение Рентгена О новом роде лучей было опубликовано в «Отчетах Вюрцбургского физико-медицинского общества» 28 декабря оно было немедленно переведено и опубликовано в разных странах, выходящий в Лондоне самый известный научный журнал «Nature» («Природа») опубликовал статью Рентгена 23 января 1896.

Новые лучи стали исследовать во всем мире , только за один год на эту тему было опубликовано свыше тысячи работ. Несложные по конструкции рентгеновские аппараты появились и в госпиталях: медицинское применение новых лучей было очевидным.

Сейчас рентгеновские лучи широко используются (и не только в медицинских целях) во всем мире. (2, 141)


Лучи Беккереля . Открытие Рентгена вскоре привело к не менее выдающемуся открытию. Его сделал в 1896 французский физик Антуан Анри Беккерель. Он был 20 января 1896 на заседании Академии, на котором физик и философ Анри Пуанкаре рассказал об открытии Рентгена и продемонстрировал сделанные уже во Франции рентгеновские снимки руки человека. Пуанкаре не ограничился рассказом о новых лучах. Он высказал предположение, что эти лучи связаны с люминесценцией и, возможно, всегда возникают одновременно с этим видом свечения, так что, вероятно, можно обойтись и без катодных лучей. Свечение веществ под действием ультрафиолета – флуоресценция или фосфоресценция (в 19 в. не было строгого разграничения этих понятий) было знакомо Беккерелю: ею занимались и его отец Александр Эдмонд Беккерель (1820–1891), и дед Антуан Сезар Беккерель (1788–1878) – оба физики; физиком стал и сын Антуана Анри Беккереля – Жак, который «по наследству» принял кафедру физики при парижском Музее естественной истории, эту кафедру Беккерели возглавляли 110 лет, с 1838 по 1948.

2. Виды радиоактивного излучения

2.1. Необходимость классификации радиоактивного излучения.

Когда в руках исследователей появились , в миллионы раз более сильные, чем уран (это были препараты радия, полония, актиния), можно было более подробно ознакомиться со свойствами радиоактивного излучения. В первых исследованиях на эту тему самое активное участие приняли Эрнест Резерфорд супруги Мария и Пьер Кюри, А.Беккерель, многие другие. Прежде всего, была изучена проникающая способность лучей, а также действие на излучение магнитного поля. Оказалось, что излучение неоднородно, а представляет собой смесь «лучей». Пьер Кюри обнаружил, что при действии магнитного поля на излучение радия одни лучи отклоняются, а другие нет. Было известно, что магнитное поле отклоняет только заряженные летящие частицы , причем положительные и отрицательные в разные стороны. По направлению отклонения убедились в том, что отклоняемые b-лучи заряжены отрицательно. Дальнейшие опыты показали, что между катодными и b-лучами нет принципиальной разницы, откуда следовало, что они представляют собой поток электронов.

Отклоняющиеся лучи обладали более сильной способностью проникать через различные материалы, тогда как неотклоняющиеся легко поглощались даже тонкой алюминиевой фольгой – так вело себя, например, излучение нового элемента полония – его излучение не проникало даже сквозь картонные стенки коробки, в которой хранился препарат. (1)

2.2. Альфа-распад.

При использовании более сильных магнитов оказалось, что a-лучи тоже отклоняются, только значительно слабее , чем b-лучи, причем в другую сторону. Отсюда следовало, что они заряжены положительно и имеют значительно бóльшую массу (как потом выяснили, масса a-частиц в 7740 раз больше массы электрона). Впервые это явление обнаружили в 1899 А.Беккерель и Ф.Гизель. В дальнейшем выяснилось, что a-частицы представляют собой ядра атомов гелия (нуклид 4Не) с зарядом +2 и массой 4 у.е. (см. УГЛЕРОДНАЯ ЕДИНИЦА.). Когда же в 1900 французский физик Поль Вийар (1860–1934) исследовал более подробно отклонение a- и b-лучей, он обнаружил в излучении радия и третий вид лучей, не отклоняющихся в самых сильных магнитных полях, это открытие вскоре подтвердил и Беккерель. Этот вид излучения, по аналогии с альфа- и бета-лучами, был назван гамма-лучами, обозначение разных излучений первыми буквами греческого алфавита предложил Резерфорд. Гамма-лучи оказались сходными с лучами Рентгена , т.е. они представляют собой электромагнитное излучение, но с более короткими длинами волн и соответственно с большей энергией. Все эти виды радиации описала М.Кюри (см. РАДИЙ) в своей монографии «Радий и радиоактивность» (опубликована в Париже в 1904, русский перевод – 1905). Вместо магнитного поля для «расщепления» радиации можно использовать электрическое поле, только заряженные частицы в нем будут отклоняться не перпендикулярно силовым линиям, а вдоль них – по направлению к отклоняющим пластинам. Долгое время было неясно, откуда берутся все эти лучи. В течение нескольких десятилетий трудами многих физиков была выяснена природа радиоактивного излучения и его свойства, были открыты новые типы радиоактивности. Альфа-лучи испускают, главным образом, ядра самых тяжелых и потому менее стабильных атомов (в периодической таблице они расположены после свинца). Эти высокоэнергетичные частицы. Обычно наблюдается несколько групп a-частиц, каждая из которых имеет строго определенную энергию. Так, почти все a-частицы, вылетающие из ядер 226Ra, обладают энергией в 4,78 МэВ (мегаэлектрон-вольт) и небольшая доля a-частиц энергией в 4,60 МэВ. Другой изотоп радия – 221Ra испускает четыре группы a-частиц с энергиями 6,76, 6,67, 6,61 и 6,59 МэВ. Это свидетельствует о наличии в ядрах нескольких энергетических уровней, их разность соответствует энергии излучаемых ядром g-квантов. Известны и «чистые» альфа-излучатели (например, 222Rn). По формуле E = mu2/2 можно подсчитать скорость a-частиц с определенной энергией. Например , 1 моль a-частиц с Е = 4,78 МэВ имеет энергию (в единицах СИ) Е = 4,78·106 эВ ґ 96500 Дж/(эВ·моль) = 4,61·1011 Дж/моль и массу m = 0,004 кг/моль, откуда u » 15200 км/с, что в десятки тысяч раз больше скорости пистолетной пули. Альфа-частицы обладают самым сильным ионизирующим действием: сталкиваясь с любыми другими атомами в газе, жидкости или твердом теле, они «обдирают» с них электроны, создавая заряженные частицы. При этом a-частицы очень быстро теряют энергию: они задерживаются даже листом бумаги. В воздухе a-излучение радия проходит всего 3,3 см, a-излучение тория – 2,6 см и т.д. В конечном счете потерявшая кинетическую энергию a-частица захватывает два электрона и превращается в атом гелия. Первый потенциал ионизации атома гелия (He – e ® He+) составляет 24,6 эВ, второй (He+ – e ® He+2) – 54,4 эВ, это намного больше, чем у любых других атомов. При захвате электронов a-частицами выделяется огромная энергия (более 7600 кДж/моль), поэтому ни один атом, кроме атомов самого гелия, не в состоянии удержать свои электроны, если по соседству окажется a-частица. Очень большая кинетическая энергия a-частиц позволяет «увидеть» их невооруженным глазом (или с помощью обычной лупы), впервые это продемонстрировал в 1903 английский физик и химик Уильям Крукс (1832 – 1919. Он приклеил на кончик иглы еле видимую глазом крупинку радиевой соли и укрепил иглу в широкой стеклянной трубке. На одном конце этой трубки, недалеко от кончика иглы, помещалась пластинка, покрытая слоем люминофора (им служил сульфид цинка), а на другом конце было увеличительное стекло. Если в темноте рассматривать люминофор , то видно: все поле зрения усеяно вспыхивающими и сейчас же гаснущими искрами. Каждая искра – это результат удара одной a-частицы. Крукс назвал этот прибор спинтарископом (от греч. spintharis – искра и skopeo – смотрю, наблюдаю). С помощью этого простого метода подсчета a-частиц был выполнен ряд исследований, например, этим способом можно было довольно точно определить постоянную Авогадро. (5, 21)
В ядре протоны и нейтроны удерживаются вместе ядерными силами, Поэтому было непонятно, каким образом альфа-частица, состоящая из двух протонов и двух нейтронов, может покинуть ядро. Ответ дал в 1928 американский физик (эмигрировавший в 1933 из СССР) Джордж (Георгий Антонович) Гамов). По законам квантовой механики a-частицы, как и любые частицы малой массы, обладают волновой природой и потому у них есть некоторая небольшая вероятность оказаться вне ядра, на небольшом (примерно 6·10–12 см) расстоянии от него. Как только это происходит, на частицу начинает действовать с кулоновское отталкивание от очень близко находящегося положительно заряженного ядра. Альфа-распаду подвержены , основном, тяжелые ядра – их известно более 200, a-частицы испускаются большинством изотопов элементов, следующих за висмутом. Известны ти более легкие альфа-излучатели, в основном, это атомы редкоземельных элементов. Но почему из ядра вылетают именно альфа-частицы, а не отдельные протоны? Качественно это объясняется энергетическим выигрышем при a-распаде (a-частицы – ядра гелия устойчивы). Количественная же теория a-распада была создана лишь в 1980-х, в ее разработке принимали участие и отечественные физики,в их числе Лев Давидович Ландау, Аркадий Бейнусович Мигдал (1911–1991), заведующий кафедрой ядерной физики Воронежского университета Станислав Георгиевич Кадменский с сотрудниками.
Вылет из ядра a-частицы приводит к ядру другого химического элемента, который смещен в периодической таблице на две клетки влево. В качестве примера можно привести превращения семи изотопов полония (заряд ядра 84) в разные изотопы свинца (заряд ядра 82): 218Po ® 214Pb, 214Po ® 210Pb, 210Po ® 206Pb, 211Po ® 207Pb, 215Po ® 211Pb, 212Po ® 208Pb, 216Po ® 212Pb. Изотопы свинца 206Pb 207Pb и 208Pb стабильны, остальные радиоактивны.

2.3. Бета-распад.

Бета-распад наблюдается как у тяжелых, так и у легких ядер , например, у трития. Эти легкие частицы (быстрые электроны) обладают более высокой проникающей способностью. Так, в воздухе b-частицы могут пролететь несколько десятков сантиметров, в жидких и твердых веществах – от долей миллиметра до примерно 1 см. В отличие от a-частиц , энергетический спектр b-лучей не дискретный. Энергия вылетающих из ядра электронов может меняться почти от нуля до некоторого максимального значения, характерного для данного радионуклида. Обычно средняя энергия b-частиц намного меньше, чем у a-частиц; например, энергия b-излучения 228Ra составляет 0,04 МэВ. Но бывают и исключения; так b-излучение короткоживущего нуклида 11Ве несет энергию 11,5 МэВ. Долго было неясно, каким образом из одинаковых атомов одного и того же элемента вылетают частицы с разной скоростью. Когда же стало известно понятно строение атома и атомного ядра, появилась новая загадка: откуда вообще берутся вылетающие из ядра b-частицы – ведь в ядре никаких электронов нет. После того как в 1932 английский физик Джеймс Чедвиком открыл нейтрон , отечественные физики Дмитрий Дмитриевич Иваненко (1904–1994) и Игорь Евгеньевич Тамм и независимо немецкий физик Вернер Гейзенберг предположили, что атомные ядра состоят из протонов и нейтронов. В таком случае b-частицы должны образоваться в результате внутриядерного процесса превращения нейтрона в протон и электрон: n ® p + e. Масса нейтрона немного превышает суммарную массу протона и электрона, избыток массы, в соответствии с формулой Эйнштейна E = mc2, дает кинетическую энергию вылетающего из ядра электрона, поэтому b-распад наблюдается, в основном, у ядер с избыточным числом нейтронов. Например, нуклид 226Ra – a-излучатель, а все более тяжелые изотопы радия (227Ra, 228Ra, 229Ra и 230Ra) – b-излучатели.
Оставалось выяснить, почему b-частицы, в отличие от a-частиц, имеют сплошной спектр энергии, это означало, что одни из них обладают очень малой энергией, а другие – очень большой (и при этом движутся со скоростью, близкую к скорости света). Более того, суммарная энергия всех этих электронов (она была измерена с помощью калориметра) оказалась меньше, чем разность энергии исходного ядра и продукта его распада. Снова физики с толкнулись с «нарушением» закона сохранения энергии: часть энергии исходного ядра непонятно куда исчезала. Незыблемый физический закон «спас» в 1931 швейцарский физик Вольфганг Паули, который предположил, что при b-распаде из ядра вылетают две частицы: электрон и гипотетическая нейтральная частица – нейтрино с почти нулевой массой, которая и уносит избыток энергии. Непрерывный спектр b-излучения объясняется распределением энергии между электронами и этой частицей. Нейтрино (как потом оказалось, при b-распаде образуется так называемое электронное антинейтрино) очень слабо взаимодействует с веществом (например, легко пронзает по диаметру земной шар и даже огромную звезду) и потому долго не обнаруживалось – экспериментально свободные нейтрино были зарегистрированы только в 1956 г. Таким образом , уточненная схема бета-распада такова: n ® p + . Количественную теорию b-распада на основе представлений Паули о нейтрино разработал в 1933 итальянский физик Энрико Ферми, он же предложил название нейтрино (по-итальянски «нейтрончик»).
Превращение нейтрона в протон при b-распаде практически не изменяет массу нуклида, но увеличивает заряд ядра на единицу. Следовательно, образуется новый элемент , смещенный в периодической таблице на одну клетку вправо, например: ® , ® , ® и т.д. (одновременно из ядра вылетают электрон и антинейтрино). (4, 72)

2.4. Другие типы радиоактивного излучения.

Помимо альфа- и бета-распадов, известны и другие типы самопроизвольных радиоактивных превращений. В 1938 американский физик Луис Уолтер Альварес открыл третий тип радиоактивного превращения – электронный захват (К-захват). В этом случае ядро захватывает электрон с ближайшей к нему энергетической оболочки (К-оболочки). При взаимодействии электрона с протоном образуется нейтрон, а из ядра вылетает нейтрино, уносящее избыток энергии. Превращение протона в нейтрон не изменяет массу нуклида, но уменьшает заряд ядра на единицу. Следовательно, образуется новый элемент, находящийся в периодической таблице на одну клетку левее, например, из получается стабильный нуклид (именно на этом примере Альварес открыл этот тип радиоактивности).

При К-захвате в электронной оболочке атома на место исчезнувшего электрона «спускается» электрон с более высокого энергетического уровня, излишек энергии либо выделяется в виде рентгеновского излучения, либо расходуется на вылет из атома более слабо связанных одного или нескольких электронов – так называемых оже-электронов, по имени французского физика Пьера Оже (1899–1993), открывшего этот эффект в 1923 (для выбивания внутренних электронов он использовал ионизирующее излучение).


В 1940 Георгий Николаевич Флеров (1913–1990) и Константин Антонович Петржак (1907–1998) на примере урана открыли самопроизвольное (спонтанное) деление, при котором нестабильное ядро распадается на два более легких ядра, массы которых различаются не очень сильно, например: ® + + 2n. Этот тип распада наблюдается только у урана и более тяжелых элементов – всего более чем у 50 нуклидов. В случае урана спонтанное деление происходит очень медленно: среднее время жизни атома 238U составляет 6,5 миллиарда лет. В 1938 немецкий физик и химик Отто Ган, австрийский радиохимик и физик Лизе Мейтнер (в ее честь назван элемент Mt – мейтнерий) и немецкий физикохимик Фриц Штрассман (1902–1980) обнаружили, что при бомбардировке нейтронами ядра урана делятся на осколки, причем вылетевшие из ядер нейтроны способны вызвать деление соседних ядер урана , что приводит к цепной реакции). Этот процесс сопровождается выделением огромной (по сравнению с химическими реакциями) энергии, что привело к созданию ядерного оружия и строительству АЭС.

2.4.2. Открытие позитронного распада.

В 1934 дочь Марии Кюри Ирэн Жолио-Кюри и ее муж Фредерик Жолио-Кюри открыли позитронный распад. В этом процессе один из протонов ядра превращается в нейтрон и антиэлектрон (позитрон) – частицу с той же массой, но положительно заряженную; одновременно из ядра вылетает нейтрино: p ® n + e+ + 238. Масса ядра при этом не изменяется, а смещение происходит, отличие от b–-распада, влево, b+-распад характерен для ядер с избытком протонов (так называемые нейтронодефицитные ядра). Так, тяжелые изотопы кислорода 19О, 20О и 21О b–-активны, а его легкие изотопы 14О и 15О b+-активны, например: 14O ® 14N + e+ + 238. Как античастицы, позитроны сразу же уничтожаются (аннигилируют) при встрече с электронами с образованием двух g-квантов. Позитронный распад часто конкурирует с К-захватом.

В 1982 была открыта протонная радиоактивность: испускание ядром протона (это возможно лишь для некоторых искусственно полученных ядер, обладающих избыточной энергией). В 1960 физико-химик Виталий Иосифович Гольданский (1923–2001) теоретически предсказал двухпротонную радиоактивность: выбрасывание ядром двух протонов со спаренными спинами. Впервые она наблюдалась в 1970. Очень редко наблюдается и двухнейтронная радиоактивность (обнаружена в 1979).

В 1984 была открыта кластерная радиоактивность (от англ. cluster – гроздь, рой). При этом, в отличие от спонтанного деления, ядро распадается на осколки с сильно отличающимися массами, например, из тяжелого ядра вылетают ядра с массами от 14 до 34. Кластерный распад , и это в течение длительного времени затрудняло его обнаружение.

Некоторые ядра способны распадаться по разным направлениям. Например, 221Rn на 80% распадается с испусканием b-частиц и на 20% – a-частиц, многие изотопы редкоземельных элементов (137Pr, 141Nd, 141Pm, 142Sm и др.) распадаются либо путем электронного захвата, либо с испусканием позитрона. Различные виды радиоактивных излучений часто (но не всегда) сопровождаются g-излучением. Происходит это потому, что образующееся ядро может обладать избыточной энергией, от которой оно освобождается путем испускания гамма-квантов. Энергия g-излучения лежит в широких пределах, так, при распаде 226Ra она равна 0,186 МэВ, а при распаде 11Ве достигает 8 МэВ.

ВЫВОДЫ

... Выводы по сделанной работе...

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Кадменский С.Г. Радиоактивность атомных ядер: история, результаты, новейшие достижения. Соросовский образовательный журнал , 1999, № 11.

2. Кудрявцев Л.С. История физики . Москва: Просвещение, 1956. 196 стр.

3. Радиоактивность [просмотрено 20.04.2010]

Доступно по: http://www.krugosvet.ru/enc/RADIOAKTIVNOST.html

4. Содди Ф. История атомной энергии . Москва: Атомиздат, 1979. 420 стр.

5. Старосельская-Никитина О.А. История радиоактивности и возникновения ядерной физики . Москва: изд-во АН СССР, 1963. 202 стр.

ПРИЛОЖЕНИЕ


Приложение 1. Портет Марии Складовской-Кюри.

Приложение 2. Портет Джорджа Гамова.


Приложение 3. Портет Джорджа Кэйдвика.


Приложение 4. Схема радиоактивного распада.

РАДИАЦИЯ КАК НЕОТЪЕМЛЕМАЯ ЧАСТЬ ЖИЗНИ ЧЕЛОВЕКА

МОУ «Средняя общеобразовательная школа № 90», г. Северск

E-mail: *****@***ru

Введение

С давних времен человек совершенствовал себя, как физически, так и умственно, создавая и совершенствуя орудия труда. Постоянная нехватка энергии заставляла человека искать и находить новые ее источники, использовать их, не заботясь о будущем. Один из примеров – паровой двигатель, создание которого побудило человека к постройке огромных фабрик, что, в свою очередь, повлекло мгновенное ухудшение экологии в городах. Другим примером служит создание каскадов гидроэлектростанций, затопивших огромные территории и изменившие до неузнаваемости экосистемы отдельных районов. В конце XIX в. Пьером и Марией Кюри было открыто явление радиоактивности, благодаря которому был совершен существенный прорыв в области медицины и в различных отраслях промышленности, включая энергетику.

Среди вопросов, представляющих научный интерес, немногие приковывают к себе столь постоянное внимание общественности и вызывают так много споров, как вопрос о действии радиации на человека и окружающую среду. К сожалению, достоверная научная информация по этому вопросу очень часто не доходит до населения, которое пользуется всевозможными слухами. Слишком часто аргументация противников атомной энергетики опирается исключительно на чувства и эмоции. Столь же часто выступления сторонников ее развития сводятся к мало обоснованным успокоительным заверениям.

Радиоактивность следует рассматривать как неотъемлемую часть нашей жизни, но без знания закономерностей процессов, связанных с радиационным излучением, невозможно реально оценить ситуацию.

Радиация

Радиация – излучение энергии ядрами атомов в виде частиц или электромагнитных волн.

Она существовала на Земле задолго до зарождения на ней жизни и присутствовала в космосе еще до возникновения самой Земли. Все живое на Земле возникло и развивалось в условиях воздействия ионизирующей радиации, которая стала постоянным спутником человека. Радиоактивные материалы вошли в состав Земли с самого ее зарождения. Даже человек радиоактивен, так как в любой живой ткани присутствуют радиоактивные вещества природного происхождения. За сто лет изучения радиации ученые накопили большой опыт в этой области. Как это не покажется на первый взгляд странным, но действие радиации на человека изучено лучше, чем действие многих других факторов физической или химической природы.

В 1896 году французский ученый Анри Беккерель случайно обнаружил, что после продолжительного соприкосновения с куском минерала, содержащего уран, на фотографических пластинках после проявки появились следы излучения. Позже этим явлением заинтересовались Мария Кюри и Пьер Кюри . В 1898 году они обнаружили, что в результате излучения уран превращается в другие элементы, которые молодые ученые назвали полонием и радием. К сожалению люди, профессионально занимающиеся радиацией, подвергали свое здоровье, и даже жизнь, опасности из-за частого контакта с радиоактивными веществами. Несмотря на это исследования продолжались, в результате которых человечество располагает весьма достоверными сведениями о процессе протекания реакций в радиоактивных массах, в значительной мере обусловленных особенностями строения и свойствами атома.

Различают несколько видов излучения:

- альфа-частицы – положительно заряженные ядра гелия;

- бета-частицы – обычные электроны;

- гамма-частицы – высокоэнергетические фотоны, обладающие высокой проникающей способностью;

- нейтроны – электрически нейтральные частицы, возникающие в основном при ядерных взаимодействиях, происходящих в атомных реакторах;

- рентгеновские лучи – похожи на гамма-излучение, но имеют меньшую энергию. Кстати, Солнце – один из естественных источников таких лучей, но защиту от солнечной радиации обеспечивает атмосфера Земли.

Основную часть облучения население земного шара получает от естественных источников радиации. Большинство из них таковы, что избежать облучения от них совершенно невозможно. Облучению от естественных источников радиации подвергается любой житель Земли, однако одни из них получают большие дозы, чем другие. Это зависит, в частности, от того, где они живут. Уровень радиации в некоторых местах земного шара, там, где залегают радиоактивные породы, оказывается значительно выше среднего, а в других местах – соответственно ниже. Доза облучения зависит также от образа жизни людей. Применение некоторых строительных материалов , использование газа для приготовления пищи, открытых угольных жаровен, герметизация помещений и даже полеты на самолетах – все это увеличивает уровень облучения за счет естественных источников радиации. Земные источники радиации в сумме ответственны за большую часть облучения, которому подвергается человек за счет естественной радиации.

Человек подвергается облучению двумя способами. Радиоактивные вещества могут находиться вне организма и облучать его снаружи; в этом случае говорят о внешнем облучении. Или же они могут оказаться в воздухе, которым дышит человек, в пище или в воде и попасть внутрь организма. Такой тип облучения называют внутренним.

Естественная радиоактивность

Естественная радиация была всегда: до появления человека, и даже нашей планеты. Радиоактивно все, что нас окружает: почва, вода, растения и животные. В зависимости от региона планеты уровень естественной радиоактивности может колебаться от 5 до 20 микрорентген в час. В связи с тем, что повлиять на естественный уровень радиации мы практически не можем, нужно стараться максимально оградить себя от факторов, приводящих к значительному превышению допустимых значений.

Откуда же берется естественная радиоактивность? Существует три основных источника:

1 Космическое излучение и солнечная радиация – это источники колоссальной мощности, которые в мгновение ока могут уничтожить и Землю, и все живое на ней. К счастью, от этого вида радиации у нас есть надежный защитник – атмосфера. Впрочем, интенсивная человеческая деятельность приводит к появлению озоновых дыр и истончению естественной оболочки, поэтому в любом случае следует избегать воздействия прямых солнечных лучей.

Ученые отмечают, что именно с проявлением космической радиации связаны частые случаи бесплодия у стюардесс, которые основное рабочее время проводят на высоте более десяти тысяч метров. Впрочем, обычным гражданам, не увлекающимися частыми перелетами, волноваться о космическом излучении не стоит.

2 Излучение земной коры. Помимо космического излучения радиоактивна и сама наша планета. В ее поверхности содержится много минералов, хранящих следы радиоактивного прошлого Земли: гранит, глинозем и т. п. Сами по себе они представляют опасность лишь вблизи месторождений, однако человеческая деятельность ведет к тому, что радиоактивные частицы попадают в наши дома в виде стройматериалов, в атмосферу после сжигания угля, на участок в виде фосфорных удобрений, а затем и к нам на стол в виде продуктов питания.

3 Радон – это радиоактивный инертный газ без цвета, вкуса и запаха. Он в 7,5 раз тяжелее воздуха, и, как правило, именно он становится причиной радиоактивности строительных материалов. Радон активно поступает в наши дома с бытовым газом, водопроводной водой (особенно, если ее добывают из очень глубоких скважин), или же просто просачивается через микротрещины почвы, накапливаясь в подвалах и на нижних этажах. Снизить содержание радона, в отличие от других источников радиации, очень просто: достаточно регулярно проветривать помещение и концентрация опасного газа уменьшится в несколько раз.

Искусственная (техногенная) радиоактивность

В отличие от естественных источников радиации, искусственная радиоактивность возникла и распространяется исключительно силами людей. К основным техногенным радиоактивным источникам относят ядерное оружие, промышленные отходы, АЭС , медицинское оборудование , предметы старины, вывезенные из «запретных» зон после аварии Чернобыльской АЭС, некоторые драгоценные камни . Радиация может попадать в наш организм как угодно, часто виной этому становятся предметы, не вызывающие у нас никаких подозрений. Существует огромное количество общеупотребительных предметов, являющихся источником облучения. Например, часы со светящимся циферблатом, компасы, телефонные диски, прицелы.

Основной вклад в загрязнение от искусственных источников вносят различные медицинские процедуры и методы лечения, связанные с применением радиоактивности. Основной прибор, без которого не может обойтись ни одна крупная клиника – рентгеновский аппарат, но существует множество других методов диагностики и лечения, связанных с использованием радиоизотопов. Облучение в медицине не столь опасно, если им не злоупотреблять.

Следующий источник облучения, созданный руками человека – радиоактивные осадки, выпавшие в результате испытания ядерного оружия в атмосфере.

В результате взрыва часть радиоактивных веществ выпадает неподалеку от полигона, часть задерживается в тропосфере и затем в течение месяца перемещается ветром на большие расстояния, постепенно оседая на землю, при этом оставаясь примерно на одной и той же широте. Однако большая доля радиоактивного материала выбрасывается в стратосферу и остается там более продолжительное время, также рассеиваясь по земной поверхности.

Одним из наиболее обсуждаемых сегодня источников радиационного излучения является атомная энергетика. Процесс производства энергии из ядерного топлива сложен и проходит в несколько стадий.

Ядерный топливный цикл начинается с добычи и обогащения урановой руды, затем производится само ядерное топливо, а после отработки топлива на АЭС иногда возможно вторичное его использование через извлечение из него урана и плутония. Завершающей стадией цикла является, как правило, захоронение радиоактивных отходов.

На каждом этапе происходит выделение в окружающую среду радиоактивных веществ. Кроме того, серьезной проблемой является захоронение радиоактивных отходов, которые еще на протяжении тысяч и миллионов лет будут продолжать служить источником загрязнения.

Жизнь по соседству с радиацией

На востоке Крыма существует угроза радиоактивного заражения. В окрестностях Керчи под землей находятся корпуса стратегических бомбардировщиков , которые участвовали в испытаниях ядерных бомб на Семипалатинском полигоне. По данным экологов, уровень радиации на месте захоронения многократно превышает допустимую норму.

Однако секретный объект практически не охраняется. Местные жители собирают там металлолом, охотятся на зайцев и ходят по грибы. Территория за колючей проволокой – любимое место для игр детей. По словам врачей, у половины местных школьников увеличена щитовидная железа.

По мнению профессора Брянского государственного университета Владимира Михалева, доктора медицинских наук, на многих детей, живущих в пострадавших от Чернобыльской аварии районах, радиация оказала стимулирующее воздействие. Он в течение нескольких лет изучал развитие детей , как в Чернобыльской зоне, так и в незараженных местах. По его словам, исследования показывают, что многие ребята из пострадавших районов стали расти быстрее, они живее реагируют на раздражители, а ум их более подвижный. Иммунная система у них мощнее, чем у сверстников из других мест.

Не только человек приспосабливается к жизни в зонах повышенной радиоактивности. Недавно учеными Медицинского колледжа имени Альберта Эйнштейна были обнаружены грибы, способные существовать за счет радиации. Черные грибы, обнаруженные непосредственно на стенах разрушенного чернобыльского реактора, питаются, используя в качестве источника энергии исключительно радиоактивное излучение.

Радиация в медицине

1 Метод меченых атомов

За последнюю четверть века радиация проникла во многие области человеческой деятельности, в том числе и в медицину. В биологических и медицинских исследованиях, а также в практической медицине ионизирующие излучения применяют шире, чем во многих других областях. Можно сказать, что некоторые современные биологические науки (такие, как биохимия , многие разделы физиологии и некоторые другие) не могут существовать и развиваться без методов, связанных с применением радиации. Наиболее молодая биологическая наука – молекулярная биология , не могла возникнуть без применения этих методов. Один из таких широко распространенных методов – метод меченых атомов. Мечеными атомами могут служить искусственные радиоактивные изотопы. Если ввести радиоактивные изотопы в состав соединений, а затем в живой организм, то их поведение в организме не отличается от поведения стабильных атомов, но излучение послужит меткой, которая даст возможность следить за их судьбой. Вводят радиоактивные изотопы в очень небольших количествах, так что их излучение не влияет на организм.

Меченые атомы послужили в исследованиях обмена веществ своеобразной «машиной времени». Они помогли узнать не только, какие химические преобразования происходят в организме, но и как скоро они происходят. Стало возможным изучить динамику процессов, ввести критерий времени.

2 Облучение Бетатроном в Томске

Томская школа онкологии – одна из лучших в России. Именно томичи начали облучать онкологически больных пациентов непосредственно во время операции. Это новая методика, которая не используется нигде в мире. Это большой шаг вперед и, как показали исследования, она дает прекрасные результаты. Для облучения необходим специальный прибор Бетатрон, изобретенный томскими физиками. Бетатрон – излучатель бета-частиц и быстрых электронов. Его устанавливают непосредственно в операционную. В нужный момент врачи покидают операционную, и прибор начинает действовать. Для наблюдения за пациентом в операционной установлена специальная камера.

Томская технология облучения вызвала большой интерес у онкологов мира. Уже побывали в Томске представители КНР и Италии, в ближайшее время томский Бетатрон установят в клиниках этих стран. А в Томском НИИ Интроскопии, где когда-то прибор придумали, работают над новым проектом. Излучатель нового поколения будет намного мощнее прежнего.

3 Нейтронная терапия онкологических заболеваний

В последнее время успехи в области лечения онкологических заболеваний связаны с применением ионизирующего излучения. Опухоль подвергается облучению γ-частицами в течение ряда сеансов, с различных направлений, чтобы снизить лучевую нагрузку на здоровые ткани, лежащие на пути к ней. Однако целый ряд опухолей является устойчивым к воздействию γ-излучения, включая некоторые виды опухолей мозга. Для их лечения применяются потоки тяжелых частиц – протонов и нейтронов, разрушающих клетки тканей на своем пути просто за счет высокой кинетической энергии. Нейтронная терапия, то есть облучение злокачественных новообразований потоками нейтронов, достигла значительных успехов. В результате лечения облучением нейтронами значительный процент больных впервые получают шанс на выздоровление. Применение нейтронной терапии существенно улучшает результаты лечения и других онкологических заболеваний.

Заключение

В своем докладе я хотел показать взаимосвязь жизни человека и радиации. Человек – кузнец своего счастья, и поэтому, если он хочет жить и выживать, то должен научиться безопасно использовать этого «джина из бутылки» под названием радиация. Если человек научится управлять им без вреда для себя и всего окружающего мира, то он достигнет небывалого рассвета цивилизации. Мы не имеем права и возможности уничтожить основной источник радиационного излучения, а именно природу. Кроме того, мы не можем и не должны отказываться от тех преимуществ, которые нам дает наше знание законов природы и умение ими воспользоваться.

Список литературы

1 Холл Э. Дж. – Радиация и жизнь – М.: Медицина, 1989.

2 Широков по ядерной физике – М.: Изд-во МГУ, 1980.

3 Большая Советская энциклопедия. Электронное издание. – М., 2003.