Защита населен. Электронный курс. Поляков / Индивидуальные задания Защита населения / ИЗ- 1-2012-Радиац. безоп

1

ГОСУДАРСТВЕННОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«БЕЛОРУССКО-РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра «Безопасность жизнедеятельности»

ЗАЩИТА НАСЕЛЕНИЯ И ОБЪЕКТОВ ОТ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ. РАДИАЦИОННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ

Методические указания к индивидуальному заданию № 1 «Радиационная безопасность»

для студентов всех специальностей

Могилев 2012

3

Содержание

Введение ……………………………………………………………… 4 1 Краткие теоретические сведения ………………………………… 5

1.1Активность……………………………………………….. 6

1.2Экспозиционная доза……………………………………. 8

1.3Поглощѐнная доза………………………………………. 9

1.4Эквивалентная доза……………………………………… 10

1.5Эффективная доза………………………………………. 12 2 Справочный материал для решения задач…………………….. 14

3 Порядок выбора варианта и оформление индивидуального

задания…………………………………………………………………… 19 4 Содержание задания………………………………………………. 19 Список литературы…………………………………………………… 26 Приложения А………………………................................................. 27

4

Введение

Одной из потенциально опасных сил является радиация. Человек научился использовать радиоактивные вещества для своего блага: диагностика, получение электрической энергии и т. д. Но следует помнить, что радиация представляет и смертельную опасность. Знание природы радиационных излучений – необходимое условие для выработки мер по обеспечению радиационной безопасности не только для человека, но и для экологической безопасности всего живого на планете Земля.

В Республике Беларусь и вблизи ее границ насчитывается достаточно крупных радиационно опасных объектов, без которых не могут развиваться экономика и социальная сфера. Аварии на таких обьектах могут представлять смертельную опасность для большого числа людей. Это подтверждается последствиями катастрофы на Чернобыльской АЭС.

Авария на Чернобыльской АЭС – самая крупная и тяжелая катастрофа в мире за весь период использования атомной энергетики. Территории, подвергшиеся воздействию чернобыльских радиационных осадков, являются зоной национального бедствия.

Радиация на несколько сотен лет пришла на нашу землю. Еѐ никак нельзя уничтожить, на ее фоне придется жить нашему и следующим поколениям. Чернобыльская трагедия сотворена человеческими руками, и ее масштабы можно уменьшить только общечеловеческими усилиями, основанными на знании проблемы.

Курс «Защита населения и объектов в чрезвычайных ситуациях. Радиационная безопасность» носит характер научно-практической учебной дисциплины. Он предполагает закрепление теоретической части посредством решения конкретных задач. По результатам выполнения студентами индивидуального задания проверяется качество практического использования ими знаний по части дисциплины, изучающей вопросы радиационной безопасности.

5

1 Краткие теоретические сведения

Явление радиоактивности было открыто французским физиком

А. Беккерелем (1896 ). В начале XX в. английский ученый Э. Резерфорд установил существование атомного ядра и выдвинул планетарную модель атома. Используя эту модель, датский физик И. Бор в 1913 г. разработал

первую количественную теорию атома, теорию простейшего атома – атома водорода.

В 1932 г. английский физик Д. Чейдвик открыл нейтрон, а немецкий ученый В. Гейзенберг и независимо от него советский физик Д. Иваненко выдвинули протонно-нейтронную модель строения атомного ядра.

Радиоактивностью называется самопроизвольное превращение ядер вещества, сопровождающееся испусканием ионизирующего излучения в виде корпускулярных частиц или фотонов.

При этом различают два вида радиоактивности:

1) естественную, наблюдающуюся у нестабильных изотопов атомов, существующих в природе, сопровождаемых испусканием альфа-, бетачастиц и фотонов большой энергии ( гамма-излучением) ;

2) искусственную, наблюдающуюся у изотопов, образующихся в результате ядерных реакций, где ядра испускают в основном бета-частицы, сопровождаемые практически всегда гамма-излучением.

Процесс естественного, самопроизвольно происходящего радиоактивного превращения называется радиоактивным распадом или просто распадом. Ядерное превращение или радиоактивный распад – это изменение энергетического состояния атомного ядра.

Таким образом, конечными результатами взаимодействия с веществом любого вида ядерного излучения являются ионизация и возбуждение атомов среды, а иногда, при осуществлении ядерных реакций, и образование новых элементов или изотопов.

Дозой излучения называется часть энергии радиационного излучения, которая расходуется на ионизацию и возбуждение атомов и молекул любого облученного объекта.

В зависимости от места нахождения источника облучения различают

внешнее и внутреннее облучение.

Источники излучения могут быть как точечными, так и распределеными на поверхности, в объеме или в массе вещества.

Связь понятий источника излучения, поля, дозы и биологического эффекта демонстрируется на рисунке 1.

6

Рисунок 1 – Связь понятий источника излучения, поля излучения, доз и радиобиологического эффекта

Каждое радиоактивное вещество распадается с определенной интенсивностью. Для количественной характеристики процессов распада вводится понятие активности А.

1.1Активность

Активность радионуклидов – это количество ядеррадионуклидов, которые распадаются за единицу времени. Единицей активности

7

радионуклидов в Международной системе единиц является беккерель.

1 Бк - это такая активность радиоактивного вещества, при которой за 1 с происходит одно самопроизвольное ядерное превращение, 1 Бк = 1 расп./с.

Широко используется и старая (внесистемная) единица активности –

кюри.

Значению 1 Ки приблизительно соответствует активность 1 г чистого радия, в котором за 1 с распадается 37 млрд или 3,7 ∙1010 ядер.

Кюри – относительно большая единица активности, поэтому часто используют ее тысячные (милликюри), миллионные (микрокюри) и миллиардные (нанокюри) доли: 1 мКи =10-3 Ки; 1 мкКи = 10-6Ки; 1нКи=10-9 Ки.

Используются и большие, чем кюри, единицы активности: килокюри и мегакюри:1 кКи = 103Ки; 1 МКи=106Ки.

Между кюри и беккерелем существует следующее соответствие:

1 Ки =3,7∙1010расп./с = 3,7∙1010Бк; 1 Бк = 1расп./с = 2,7 ∙10-11 Ки.

Для соблюдения правил радиационной безопасности часто необходимо определить не только активность радиоактивного вещества, но и его концентрацию (т. е. объемную активность) в воде или атмосфере, а также зараженность поверхности земли.

Активность объѐмная Аоб, Бк/л (Ки/л) – отношение активности А радионуклида, содержащегося в образце, к его объѐмуV :

Аоб =А/V

Так, например, допустимый уровень объемной активности цезия-137 в молоке составляет 100 Бк/л ( таблица А.5).

Активность удельная Aуд, Бк/кг (Ки/кг) – отношение активности А радионуклида, содержащегося в образце, к массе образца М:

Aуд=A/M

Так, например, допустимый уровень удельной активности цезия-137 в картофеле составляет 80 Бк/кг (см. таблицу А.4).

Активность поверхностная Апов, Бк/м2 (Ки/км2) – отношение активности А радионуклида, содержащегося на поверхности, к площади поверхности s:

Апов = A/s

Так, например, зона с правом на отселение включает территории, уровень поверхностного загрязнения которых цезием-137 составляет

5–15 Ки/км2.

Определение активности изотопа еще ничего не говорит о дозе и виде радиоактивного излучения, она только указывает на количество ядер, рас-

9

Учитывая, что экспозиционная доза накапливается во времени, на практике используется и понятие мощность экспозиционной дозы, которая характеризует интенсивность излучения.

Мощность экспозиционной дозы – отношение приращения экспозиционной дозы dХ за интервал времени dt к этому интервалу:

d

dt

Так, например, единицы измерения: СИ – 5А/кг ; внесистемная единица

–2 Р/с, 1Р/ч, 5мР/ч, 10мкР/ч и т.д. Мощность дозы, измеренную на высоте 70–100 см от поверхности земли, часто называют уровнем радиации.

Так, например, нормальный радиационный фон (мощность экспозиционной дозы) не превышает 20 мкР/ч .

1.3 Поглощѐнная доза

Экспозиционная доза характеризует поле радиации вокруг объектов. Воздействие же на объект (организм) оказывает только та часть радиации, которую этот объект или организм поглотил. Поэтому наиболее удобной характеристикой, которая определяет степень воздействия излучения на объект, является поглощенная энергия излучения.

Поглощѐнная доза Dпогл – это количество энергии Е, переданное веществу ионизирующим излучением любого вида в пересчете на единицу массы м любого вещества:

D dmdE .

За единицу поглощенной дозы в СИ принимается грей.

1 Гр- это такая поглощенная доза излучения, при которой массе облучѐнного вещества в 1 кг передаѐтся энергия ионизирующего излучения в 1 джоуль, т. е. 1 Гр = 1 Дж/кг.

В некоторых случаях доза радиации может быть значительно меньше чем 1 Гр. Тогда еѐ измеряют в тысячных (миллигреях), миллионных (микрогреях) частях грея: 1 мГр = 10-3 Гр; 1 мкГр = 10-6 Гр.

Внесистемной единицей поглощѐнной дозы является (радиационная адсорбционная доза (рад).

Соотношение: 1 Гр = 100 рад;1 рад = 0,01 Гр;1 рад = 0,01 Дж/кг.

Для мягких тканей в поле рентгеновского или гамма-излучения поглощѐнной дозе в 1 рад соответствует экспозиционная доза равная ~ 1 Р.

Примечание: Согласно РД50-454-84 использование единицы «рад» не рекомендуется. Однако на практике имеются приборы с этой градуировкой, и она пока используется.

10

При облучении вещества поглощенная доза нарастает. Скорость нарастания дозы характеризуется мощностью поглощенной дозы.

Мощность поглощенной дозы ионизирующего излучения –

отношение приращения поглощенной дозы излучения dD за интервал времени dt к этому интервалу:

dt

Так, например, единицы измерения мощности дозы: 7рад/с, 15Гр/с, 10рад/ч, 100Гр/ч и т.д.

При одной и той же поглощѐнной дозе разные виды излучения вызывают неодинаковые повреждения биологических объектов. Это объясняется их разной способностью к ионизации вещества. Биологический эффект зависит не только от дозы облучения, но и от вида ионизирующей радиации. Например, при облучении альфа-частицами тела человека вероятность заболеть раком выше, чем при облучении бета-частицами или гамма лучами. Поэтому для биологической ткани введена характеристика –

эквивалентная доза.

1.4 Эквивалентная доза

Эквивалентная доза излучения Н T.R – поглощенная доза в органе или ткани Т, умноженная на соответствующий коэффициент качества излучения WR данного вида излучения R.

Введена для оценки последствий облучения биологической ткани малыми дозами (дозами, не превышающими пять предельно допустимых доз при облучении всего тела человека), то есть 250 мЗв/год.

Коэффициент качества излучения WR, - коэффициент, который показывает, во сколько раз данный вид излучения более биологически опасен, чем рентгеновское или гамма-излучение при одинаковой поглощѐнной дозе.

Н T.R = D T.R ∙WR ,

где D T.R – поглощенная доза биологической тканью от излучений R; WR – весовой множитель коэффициент качества (весовой

множитель) излучения R (альфа-частиц, бета-частиц, гамма-квантов и др.), учитывающий относительную эффективность различных видов излучения в индуцировании биологических эффектов (таблица 1).