Лабораторна робота № 5

Тема: Дослідження і оцінка радіоактивного забруднення об’єктів у навколишньому середовищі

Мета роботи: вивчити прилади, засвоїти методики вимірювання радіоактивного забруднення.

План самостійної роботи до вивчення і виконання роботи

1. Вивчити теоретичний матеріал теми.

2. Вивчити зовнішню будову дозиметра-радіометра АНРИ-01-02 “Сосна”, дозиметра “Белла”.

3. Дати відповіді на питання для контролю та самоконтролю.

Теоретичні відомості

Радіоактивне забруднення в атмосфері – це наявність радіоактивних речовин в кількостях, які перевищують рівень природного вмісту на поверхні і в об’ємах, в тілі людини, в побуті і на виробництві, в навколишньому середовищі.

З курсів хімії і фізики відомо, що на початку таблиці Менделєєва знаходяться особливо “міцні” і найбільш поширені у Всесвіті елементи, в ядрах яких число протонів дорівнює числу нейтронів (це водень, гелій, вуглець). В кінці таблиці ядра сильно збагачені нейтронами: число нейтронів в важких ядрах перевищує число протонів більш ніж в 1,5 рази. Наприклад, в ядрі урану ²³⁸₉₂U на 92 протони приходиться 238 – 92 = 146 нейтронів. Такі ядра (нукліди) нестабільні і самочинно розпадаються з виділенням енергії. При цьому їх атомний номер і масове число змінюються. Такий процес називається радіоактивністю, а самі елементи – радіоактивними. До них відносяться уран, торій, радій, калій та інші.

Так, з атома урану-238, в ядрі якого протони і нейтрони ледве утримуються разом силами зчеплень, час від часу виривається компактна група 3 4-х частин – двох протонів і двох нейтронів (α-частинка). Уран перетворюється в торій −234, з торію-234 один з нейтронів перетворюється в протон і вилітає неспарений електрон з атома (β-випромінювання) і утворюється протантиній-234 і т. п.

При кожному такому акті розпаду (самочинних перетворень) вивільняється енергія, яка і передається далі у вигляді випромінювання ядром частинки, яка складається з 2-х протонів і 2-х нейтронів, − це α-випромінювання; відрив електрона, як у випадку розпаду торію-234, − це β-випромінювання. Часто нестабільний нуклід виявляється настільки збудженим, що випромінювання не призводить до повного зняття збудження, тоді він викидає порцію чистої енергії (фотон світла), яка називається γ-випромінювання (γ-квантом).

Відомо, що альфа-випромінювання () представляє собою потік позитивно заряджених частинок (тобто двічі іонізованих ядер гелію – іонів Не⁺⁺), які рухаються із швидкістю  20 000 км/с. Вони мають дуже велику іонізуючу і малу проникну здатність. Пробіг -частинок в повітрі не перевищує 11 см, а в м’яких тканинах він вимірюється мікронами. Наприклад, листок паперу вже затримує -промені.

-випромінювання не представляє небезпеки до того часу, поки радіоактивні елементи, які випромінюють -частинки, не проникнуть всередину організму через відкриту рану, з їжею або з повітрям.

Бета-випромінювання () – це потік від’ємно заряджених частинок (електронів). Їх швидкість наближається до швидкості світла, тобто дорівнює 310⁸ м/с. Іонізуюча здатність їх менша ніж -частинок, а проникна здатність висока (проникають через шар алюмінію товщиною до 0,5 мм; в повітрі їх пробіг становить до декількох метрів, в тканини організму проникає на глибину 1-2 см). Вплив на організм людини цього випромінювання, і відповідно захист, залежить від енергії – частинки, що випромінюється. Для різних радіонуклідів вона є різною.

Гамма-випромінювання () – це потік фотонів з дуже малою довжиною хвилі і, отже, з дуже великою енергією. Іонізуюча здатність низька, а проникна – перевищує проникну здатність -, -променів і навіть рентгенівських (проникають через товщу свинцю в декілька сантиметрів). В повітрі проникає на сотні метрів, біологічні тканини проходить наскрізь. Отже, створюється так зване іонізуюче випромінювання, яке має здатність проникати через матеріали різної товщини, а також іонізувати повітря і живі клітини організмів.

Іонізація – це процес утворення іонів, тобто акт розділення електрично нейтрального атому на дві протилежно заряджені частини – позитивний іон і від’ємний електрон.

Процес утворення позитивного іона полягає у вириванні електрона з електронної оболонки нейтрального атома, для чого необхідно затратити деяку енергію, Електрон, вирваний з ядра в результаті іонізації, "прилипає" до нейтрального атома чи нейтральної молекули, утворюючи негативний іон. Іони, що виникли, зникають в результаті рекомбінації – процесу з’єднання негативних та позитивних іонів, в якому утворюються нейтральні атоми або молекули.

Отже, іонізуючим називається випромінювання, взаємодія якого з середовищем призводить до утворення іонів різних знаків.

Джерелом іонізуючого випромінювання (ІВ) є природні та штучні радіоактивні речовини та елементи (уран, радій, цезій, стронцій та ін.). Джерела ІВ широко використовуються в атомній енергетиці, медицині (для діагностики та лікування).та в різних галузях промисловості (для дефектоскопії металів, контролю якості зварних з’єднань, боротьби з розрядами статичної електрики, пошуку корисних копалин та ін.).