Творч. проект 3 семестр

20 Февраль 2014 →

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Институт - ФТИ

Кафедра - ФЭУ

Отчет по творческому проекту на тему

«Анализ последствий применения радиоактивности и ионизирующего излучения в различных сферах жизни человека. Экология, медицина, военная и мирная техника, космос»

Выполнили студенты гр. 0А23 В. С. Зайцев

М. В. Матвеев

А. В. Шаравин

Проверил доцент кафедры ФЭУ _______ _______ В. Н. Нестеров

Подпись Дата

Томск - 2013

Ведение

Многочисленные исторические примеры показывают, что в целом общественное мнение достаточно консервативно по отношению ко всему новому, и процесс привыкания общества к новым идеям и технологиям проходит зачастую с большим сопротивлением населения, несмотря на очевидную выгоду прогрессивной техники.

Глядя на вещи реально, каждый из нас понимает, что ни одно производство не может быть на сто процентов безопасным и определённые уровни риска всегда присущи всем известным человеку видам деятельности. Противники же ядерной энергетики просят обратить внимание своих слушателей на эффекты длительного облучения малыми дозами. Умышленное внушение обществу боязни облучения не могло бы иметь успеха без гипотезы линейного воздействия (LNT), которая предполагает, что любая доза облучения, какой бы малой она не была, оказывает на здоровье вредное воздействие. Но в ней игнорируется тот факт, что человечество не могло бы существовать, если бы концепция LNT была справедлива, поскольку она противоречит наблюдаемым показателям жизни людей на природных территориях с повышенным облучением и в условиях космического излучения. Установлено, что в Индии, Иране, Бразилии население проживает в некоторых местах, где естественная радиация в 10 раз превышает среднюю. Обследование этих людей показало, что их здоровье не отличается от здоровья людей, проживающих в обычных условиях. Имеются также доказательства того, что невысокие дополнительные дозы облучения не только не представляют опасности для здоровья, а способствуют его улучшению.

Приемлемость любого риска регулируется тремя факторами, которые, очевидно определяют готовность человека принять какой-то заданный уровень риска в обществе.

Первое — это управление риском. Человек, возможно, считает, что он управляет риском, когда он ведёт автомашину, переходит дорогу или занимается горнолыжным спортом, в то время как АЭС, расположенная недалеко от его дома, представляет собой вынужденный риск.

Второе — это возможные масштабы последствий. Население отрицательно относится к риску, который может привести к гибели 100 человек в одной авиакатастрофе, но из-за удобств, связанных с автотранспортом, принимает риск в 50000 смертельных случаев в год в результате автомобильных аварий.

И третий фактор — это привычность риска. Многие из нас ежедневно работают с электроприборами, но этот риск для нас более приемлем, чем неизвестный риск в результате работы ядерного реактора.

Ядерная энергетика остро нуждается в доверии общества. После Чернобыля информирование общественности существенно пересмотрено в сторону открытости. Для обеспечения безопасности также важно учитывать экономический аспект. Важно понять, получим ли выгоду (доход) от работы АЭС, обеспечивая требуемый уровень безопасности.

Поэтому данной работе была поставлена цель: провести анализ последствий применения радиоактивности и ионизирующего излучения в различных сферах жизни человека: экология, медицина, военная и мирная техника, космос и др.

Выполнение работы носит долгосрочный характер, то есть должна выполняться последовательно несколькими студенческими коллективами.

В долгосрочной перспективе должны быть решены следующие задачи:

Формирование базы литературных источников.

На основании базы литературных источников разработать учебное пособие для студентов ВУЗов всех направлений.

На основании учебного пособия разработать ряд научно-популярных публикаций для граждан, имеющих среднее и неполное среднее образование.

На основании научно-популярных публикаций разработать курс лекций для граждан, имеющих среднее и неполное среднее образование.

По результатам пунктов 1…4 разработать цикл творческих проектов, направленных на формирование адекватного общественного мнения по использованию ионизирующего излучения в различных сферах жизнедеятельности.

Эти задачи полностью, либо частично должны решаться каждыми последующими творческими коллективами, работа которых позволит развивать и углублять полученные знания.

Задачи в краткосрочной перспективе, решаемые настоящим творческим коллективом:

Формирование первичной базы литературных источников.

Разработка первой части учебного пособия для студентов ВУЗов всех направлений.

Разработка презентации «Радиоактивность и ионизирующее излучение в различных сферах человека»

Основные понятия и термины

Прежде чем говорить о самом применения ионизирующего излучения, давайте познакомимся с некоторыми терминами, которые касаются радиоактивности. И так, что понимается под излучением? Излучение - это электромагнитное излучение вещества (возмущение электромагнитного поля). которое возникает за счет его (вещества или тела) внутренней энергии.

Ионизирующее излучение — любое излучение, взаимодействие которого со средой приводит к образованию электрических зарядов разных знаков. Представляет собой поток заряженных и (или) незаряженных частиц.

Процесс ионизации заключается в том, что под действием высокой температуры или некоторых лучей молекулы теряют электроны, и тем самым превращаются в положительные ионы. [1]

Различают непосредственное ионизирующее и косвенное ионизирующее излучение. Непосредственное и. и. состоит из заряженных частиц, кинетическая энергия которых достаточна для ионизации при столкновении с атомами вещества (α- и β-излучение радионуклидов, протонное излучение ускорителей и т. п.). Косвенное И. и. состоит из незаряженных (нейтральных) частиц, взаимодействие которых со средой приводит к возникновению заряженных частиц, способных непосредственно вызывать ионизацию. Основными частицами, создающими ионизацию являются электроны, позитроны, протоны, альфа-частицы, ионизированные атомы и гамма-кванты. [2]

Ионизирующее излучение существует в течение всего периода существования Земли, оно распространяется в космическом пространстве. Влияние источников ионизирующего излучения на организм человека начал исследоваться после открытия явления радиоактивности в 1896 г. французским ученым Анри Беккерелем, а затем исследован Марией и Пьером Кюри, которые в 1898 году пришли к выводу, что излучение радия является результатом его превращения в другие элементы. [2]

Классификация частиц, создающих ионизацию по электрическому заряду:

1.Заряженные частицы - положительно или отрицательно заряженные частицы вещества, не связанные в единую электрически нейтральную систему.

2. Нейтральная частица - элементарная частица, не имеющая электрического заряда. Например: фотон, нейтрон, нейтрино.

Все источники ионизирующего излучения делятся на естественные и искусственные. Искусственными источниками ионизирующих излучений являются рентгеновские установки, ускорители заряженных частиц, ядерные реакторы, искусственные радиоактивные изотопы, приборы средств связи высокого напряжения и т.п. Как естественные, так и искусственные ионизирующие излучения могут быть электромагнитными (фотонными или квантовыми) и корпускулярными. Природными источниками ионизирующих излучений являются космические лучи, а также радиоактивные вещества, находящиеся в земной коре. [3]

Гамма-излучения возникают при возбуждении ядер атомов или элементарных частиц. Источником γ-излучения являются ядерные взрывы, распад ядер радиоактивных веществ, они образуются также при прохождении быстрых заряженных частиц через вещество. Благодаря значительной энергии, находится в пределах от 0,001 до 5 МэВ в естественных радиоактивных веществ и до 70 МэВ при искусственных ядерных реакциях, это излучение может ионизировать различные вещества, а также характеризуется большой проникающей способностью, во-излучение проникает сквозь большие толщи вещества. Распространяется оно со скоростью света и используется в медицине для стерилизации помещений, аппаратуры, продуктов питания. [3]

  Альфа-излучение - ионизирующее излучение, состоящее из а-частиц (ядер гелия), которые образуются при ядерных превращениях и движутся со скоростью около до 20 000 км / с. Энергия а-частиц - 2-8 МэВ. Они задерживаются листом бумаги, практически неспособны проникать сквозь кожный покров. Поэтому а-частицы не несут серьезной опасности, пока они не попадут внутрь организма через открытую рану или через кишечно-желудочный тракт вместе с пищей, а-частицы проникают в воздух на 10-11 см от источника, а в биологических тканях на 30 - 40 мкм. [4]

  Бета-излучение - это электронное и позитронно ионизирующее излучение с непрерывным энергетическим спектром, возникающее при ядерных превращениях. Скорость (3-частиц близка к скорости света, они имеют меньшую ионизирующую и большую проникающую способность по сравнению с а-частицами. (3-частицы проникают в ткани организма на глубину до 1-2 см, а в воздухе - на несколько метров, они полностью задерживаются слоем грунта толщиной 3 см.

Получение радиоактивных изотопов

Открытие изотопов - первое доказательство того, что вещества, имеющие одинаковое химическое поведение, могут иметь различные физические свойства, было получено при исследовании радиоактивных превращений атомов тяжёлых элементов. В 1906—1907 годах выяснилось, что продукт радиоактивного распада урана — ионий и продукт радиоактивного распада тория — радиоторий имеют те же химические свойства, что и торий, но отличаются от него атомной массой и характеристиками радиоактивного распада. Было обнаружено позднее, что у всех трёх продуктов одинаковы оптические и рентгеновские спектры. Такие вещества, идентичные по химическим свойствам, но различные по массе атомов и некоторым физическим свойствам, по предложению английского учёного Содди с 1910 г. стали называть изотопами.[4]

Считается, что изотопный состав большинства элементов на Земле одинаков во всех материалах. Некоторые физические процессы в природе приводят к нарушению изотопного состава элементов (природное фракционирование изотопов, характерное для лёгких элементов, а также изотопные сдвиги при распаде природных долгоживущих изотопов). Постепенное накопление в минералах ядер — продуктов распада некоторых долгоживущих нуклидов используется в ядерной геохронологии. Особое значение имеют процессы образования изотопов углерода в верхних слоях атмосферы под воздействием космического излучения. Эти изотопы распределяются в атмосфере и гидросфере планеты, вовлекаются в оборот углерода живыми существами (животными и растениями). Изучение распределения изотопов углерода лежит в основе радиоуглеродного анализа.

Получают радиоактивные изотопы в атомных реакторах и на ускорителях элементарных частиц. В настоящее время производством изотопов занята большая отрасль промышленности.[5]

Применение радиоактивности в медицине

Одним из наиболее выдающихся исследований, проведенных с помощью меченых атомов, явилось исследование обмена веществ в организмах. Было доказано, что за сравнительно небольшое время организм подвергается почти полному обновлению. Слагающие его атомы заменяются новыми. Лишь железо, как показали опыты по изотопному исследованию крови, является исключением из этого правила. Железо входит в состав гемоглобина красных кровяных шариков. При введении в пищу радиоактивных атомов железа было обнаружено, что они почти не поступают в кровь. Только в том случае, когда запасы железа в организме иссякают, железо начинает усваиваться организмом. Если не существует достаточно долго живущих радиоактивных изотопов, как, например, у кислорода и азота, меняют изотопный состав стабильных элементов. Так, добавлением к кислороду избытка изотопа было установлено, что свободный кислород, выделяюнщйся при фотосинтезе, первоначально входил в состав воды, а не углекислого газа. [5]

Метод меченых атомов нашел весьма широкое применение в медицине. Значительный вклад в разработку методов ранней диагностики заболеваний с помощью введения в организм меченых атомов внесли российские ученые. Так, Г. Е. Владимиров (1901- 1960), известный биохимик, одним из первых  применил радиоактивные изотопы (меченые соединения) для изучения обменных процессов в нервной и мышечной тканях. Первые опыты по практическому применению данного метода были осуществлены биологами В. М. Клечковским и В. И. Спицыным. В настоящее время широко используется метод сканирования - метод радиоизотопной диагностики с применением сканеров, или подвижных детекторов излучения, дающих изображение (в виде “штрихов”) распределенных в организме радиоактивных изотопов посредством “построчного” обследования всего тела или его части. В качестве радиоактивного изотопа чаще всего применяют изотоп 99Тс, который используют в диагностике опухолей головного мозга, при исследовании центральной и периферической гемодинамики. В частных случаях также используют изотопы золота  198Au   (для исследования раковых опухолей в критических ситуациях), йода (для диагностики заболеваний щитовидной железы).[5]

Применение радиоактивности в промышленности, в с/х, в археологии

Промышленность. Одним из примеров может служить способ контроля износа поршневых колец в двигателях внутреннего сгорания. Облучая поршневое кольцо нейтронами, вызывают в нем ядерные реакции и делают его радиоактивным. При работе двигателя частички материала кольца попадают в смазочное масло. Исследуя уровень радиоактивности масла после определенного времени работы двигателя, определяют износ кольца. Радиоактивные изотопы позволяют судить о диффузии металлов, процессах в доменных печах и т. д. Мощное -излучение радиоактивных препаратов используют для исследования внутренней структуры металлических отливок с целью обнаружения в них дефектов.[5]

Сельское хозяйство. Все более широкое применение получают радиоактивные изотопы в сельском хозяйстве. Облучение семян растений (хлопчатника, капусты, редиса и др.) небольшими дозами -лучей от радиоактивных препаратов приводит к заметному повышению урожайности. Большие дозы радиации вызывают мутации у растений и микроорганизмов, что в отдельных случаях приводит к появлению мутантов с новыми ценными свойствами (радиоселекция). Так выведены ценные сорта пшеницы, фасоли и других культур, а также получены высокопродуктивные микроорганизмы, применяемые в производстве антибиотиков. Гамма-излучение радиоактивных изотопов используется также для борьбы с вредными насекомыми и для консервации пищевых продуктов. [6]

Археология. Интересное применение для определения возраста древних предметов органического происхождения (дерева, древесного угля, тканей и т. д.) получил метод радиоактивного углерода. В растениях всегда имеется -радиоактивный изотоп углерода с периодом полураспада Т = 5700 лет. Он образуется в атмосфере Земли в небольшом количестве из азота под действием нейтронов. Последние же возникают за счет ядерных реакций, вызванных быстрыми частицами, которые поступают в атмосферу из космоса (космические лучи).

Последствия радиоактивного излучения на человека

Радиоактивное облучение вызывает лучевую болезнь, проявления которой зависят от вида и локализации лучей, а так же дозы радиации, полученной человеком. Облучение классифицируется на внешнее и внутреннее, то есть радиоактивные вещества могут попадать в организм человека через желудочно-кишечный тракт, с вдыхаемым воздухом, через кожу или слизистые оболочки. Проявления заболевания зависят от суммарной дозы радиации. Например, при дозе до 100 рад (1Гр) развивается так называемое состояние предболезни, то есть отмечается лишь легкая симптоматика. Дозы выше 100 рад (1 Гр) вызывают кишечную или костно-мозговую форму лучевой болезни. Степень тяжести зависит от поражения органов кроветворения. Однократное облучение в дозе выше 10 Гр считается смертельным. Хроническая лучевая болезнь возникает в результате длительного облучения и представляет собой сочетанное поражение многих органов. Но, помимо лучевой болезни, радиоактивное облучение имеет так же и отдаленные последствия.[7]

Отдаленные последствия облучения представляют собой стохастические и соматические эффекты, которые проявляются через несколько месяцев или лет после одноразового или хронического облучения.Соматические эффекты – это неизбежная патология, которая возникает в ответ на большие дозы радиоактивного облучения. Могут быть ближайшими и отдаленными. К ближайшим как раз относится лучевая болезнь, ожоги и стерилизация.[7]

Стохатические эффекты – это вредные биологические эффекты облучения. Например, умственная отсталость, пороки развития и генетические аномалии у будущего потомства. А так же лейкозы, злокачественные новообразования и хромосомные мутации у пострадавшего. Соматический эффект прежде всего проявляется в сокращении продолжительности жизни и появлении злокачественных новообразований. Так же отдаленными последствием радиоактивного облучения является лучевая катаракта, развивающаяся в течение 10-20 лет. Сначала в хрусталике появляются крошечные помутнения в виде точек в области передней и задней капсул хрусталика. Постепенно помутнение прогрессирует до полного поражения хрусталика. Так же через несколько лет после радиоактивного облучения в коже, соединительной ткани, кровеносных сосудах легких и почек отмечаются участки уплотнения и атрофии. [7]

Заключение

Из всех вышеперечисленных применений радиоактивности и ионизирующего излучения следует, что радиация играет огромную роль в развитии цивилизации на данном историческом этапе. Благодаря явлению радиоактивности был совершен существенный прорыв в области медицины и в различных отраслях промышленности, включая энергетику. Но одновременно с этим стали всё отчётливее проявляться негативные стороны свойств радиоактивных элементов: выяснилось, что воздействие радиационного излучения на организм может иметь трагические последствия. Подобный факт не мог пройти мимо внимания общественности. И чем больше становилось известно о действии радиации на человеческий организм и окружающую среду, тем противоречивее становились мнения о том, насколько большую роль должна играть радиация в различных сферах человеческой деятельности.

Список использованных источников

1. Ссылка на электронный ресурс: http://ens.tpu.ru/POSOBIE_FIS_KUSN

2. Ссылка на электронный ресурс: http http://www.unitalm.ru/index.php?page=28

3. Ссылка на электронный ресурс: http://www.rusnauka.com/14_NPRT_2011/Phisica/4_87289.doc.htm

4. Ссылка на электронный ресурс: http://belarus.indymedia.org/13440

5. Применение радиоактивных изотопов в промышленности медицине и сельском хозяйстве. Изд-во АН СССР. 1956г. 726с

6. Ссылка на электронный ресурс: http://ens.tpu.ru/POSOBIE_FIS_KUSN

6. Ссылка на электронный ресурс: http://ppt4web.ru/fizika

7. Ссылка на электронный ресурс: http://www.22-radsafety.ru/




See also:
Новое
Похожие записи
  • Титльник и содержание
    Министерство образования Омской области БОУ ОО СПО «Омский колледж транспортного строительства» Специальность...
  • Теоретическое содержание
    Основные этапы развития литературно-критической мысли Девятнадцатый век В девятнадцатом веке литературоведение оформилось...
  • Теоретическое содержание (2)
    Тема 7. ПРОБЛЕМА РОДА И ЖАНРА В НАУКЕ О ЛИТЕРАТУРЕ*Большинство исследователей под...

Комментарии закрыты.