БЖД Вариант 7. 9. Объясните физику явлений при распаде радиоактивных веществ и приведите параметры, характеризующие ионизирующие излучения

• Название: 9. Объясните физику явлений при распаде радиоактивных веществ и приведите параметры, характеризующие ионизирующие излучения
• Анкор: БЖД Вариант 7
• Дата: 10.01.2022
• Размер: 25.91 Kb.
• Имя файла: БЖД Вариант 7.docx
• Тип: Документы; #327638

9. Объясните физику явлений при распаде радиоактивных веществ и приведите параметры, характеризующие ионизирующие излучения.

Согласно планетарной модели атома, предложенной в 1911 г. английским физиком Э. Резерфордом, ядро атома состоит из положительных протонов и нейтраль­ных нейтронов. Вокруг ядра вращаются по своим орби­там отрицательно заряженные электроны. Заряд ядра равен суммарному заряду электронов, т. е. атом элект­рически нейтрален. Ядра атомов одного и того же элемента всегда содер­жат одинаковое число протонов, но количество нейтронов в них может быть разным.

Атомы, имеющие ядра с одинаковым числом прото­нов, но различающиеся по числу нейтронов, относятся к разновидностям одного и того же химического эле­мента и называются изотопами. Чтобы отличать их друг от друга, к символу элемента приписывают число, равное сумме всех частиц в ядре данного изотопа. Так, уран-238 содержит 92 протона и 238 - 92 = 146 нейтро­нов; в уране-235 тоже 92 протона, но 235 - 92 = 143 ней­трона. Протоны и нейтроны имеют общее название «нук­лоны».

Полное число нуклонов называется массовым чис­лом А и является мерой стабильности ядра. Чем ближе расположен элемент к концу таблицы Менделеева, тем больше А, тем больше нейтронов в ядре и тем менее устойчивы эти ядра. Ядра всех изотопов образуют группу «нуклидов». Некоторые нуклиды стабильны, т. е. при отсутствии внешнего воздействия не претерпевают никаких превра­щений. Большинство же нуклидов нестабильны, они все время превращаются в другие нуклиды.

Электроны располагаются на орбитах в строгой пос­ледовательности, на ближайшей к ядру орбите может находиться не более 2 электронов, на следующей не бо­лее 8, на третьей — 18, далее — 32. Эти условия постулировал в 1913 г. датский физик Н. Бор. Затем они были подтверждены эксперимен­тами. Энергия атома дискретна. Переход из одного состоя­ния в другое происходит скачкообразно с излучением или поглощением строго фиксированной порции энер­гии — кванта. Этот термин ввел основоположник кван­товой теории М. Планк. Электроны могут переходить с одной орбиты на дру­гую и покидать атом. Сложные процессы, происходя­щие внутри атома, сопровождаются высвобождением энергии в виде излучения.

Можно сказать, что испускание ядром двух прото­нов и двух нейтронов — это альфа-излучение, испуска­ние электрона — это бета-излучение. Если нестабильный нуклид оказывается перевозбуж­денным, он выбрасывает порцию чистой энергии, назы­ваемую гамма-излучением (гамма-квантом). Как и в случае рентгеновских лучей (во многом подобных гам­ма-излучению), при этом не происходит испускания ка­ких-либо частиц.

Процесс самопроизвольного распада нуклида назы­вается радиоактивным распадом, а сам такой нуклид - радионуклидом. Уровень нестабильности радионуклидов неодинаков: одни распадаются очень быстро, другие — очень мед­ленно. Время, в течение которого распадается половина всех радионуклидов данного типа, называется периодом по­лураспада. Например, период полураспада урана-238 равен 4,47 млрд. лет, а протактиния-234 — всего чуть больше одной минуты.

Альфа-частицы представляют собой положительно заряженные ядра атомов гелия. Эти частицы испускаются при радиоактивном распаде некоторых элементов с большим атомным номером, в основном трансурановых элементов с атомными номерами более 92. Альфа-частицы распространяются в средах прямолинейно со скоростью около 20 тыс. км/с, создавая на своем пути ионизацию большой плотности.

Бета-частицы — это поток электронов или позитронов, обла­дающий большей проникающей и меньшей ионизирующей спо­собностью, чем альфа-частицы. Они возникают в ядрах атомов при радиоактивном распаде и сразу излучаются со скоростью, близкой к скорости света.

Рентгеновское излучение — это электромагнитное излучение высокой частоты и с короткой длиной волны, возникающее при бомбардировке вещества потоком электронов. Важнейшее свойство рентгеновского излучения — его большая проникающая спо­собность. Рентгеновские лучи могут возникать в рентгеновских трубках, электронных микроскопах, мощных генераторах, выпря­мительных лампах, электронно-лучевых трубках и др.

Гамма-излучение относится к электромагнитному излучению и представляет собой поток квантов энергии, распространяющихся со скоростью света. Гамма-излучение свободно проходит через тело человека и другие материалы, не сопровождаясь заметным ослаблением, и может создавать вторичное и рассеянное излуче­ние в средах, через которые проходит.

Нейтронное излучение — это поток нейтральных частиц, кото­рые вылетают из ядер атомов при некоторых ядерных реакциях, в частности при делении ядер урана и плутония. Отличительная особенность нейтронного излучения — способность превращать атомы стабильных элементов в радиоактивные изотопы, что рез­ко повышает опасность нейтронного облучения.

Альфа-, бета-частицы и нейтронные излучения имеют корпус­кулярную природу (поток частиц), а гамма-излучение и рентгенов­ское излучение — волновую природу (электромагнитные волны).

17. Опишите процесс горения и виды горения: вспышку, воспламенение, самовоспламенение, самовозгорание и взрыв.

 Горение - это химическая реакция окисления, сопровождающаяся выделением большого количества тепла и обычно свечением. Окислителем в процессе горения может быть кислород, а также хлор, бром и другие вещества. Приближенно можно описать природу горения как бурно идущее окисление

     В большинстве случаев при пожаре окисление горючих веществ происходит кислородом воздуха. Этот вид окислителя и принят в дальнейшем изложении. Горение возможно при наличии вещества, способного гореть, кислорода (воздуха) и источника зажигания. При этом необходимо, чтобы горючее вещество и кислород находились в определенных количественных соотношениях, а источник зажигания имел необходимый запас тепловой энергии.

     Известно, что в воздухе содержится около 21% кислорода. Горение большинства  веществ становится невозможным, когда  содержание кислорода в воздухе  понижается до 14-18%, и только некоторые  горючие вещества (водород, этилен, ацетилен и др.) могут гореть при содержании кислорода в воздухе до 10% и менее. При дальнейшем уменьшении содержания кислорода горение большинства веществ прекращается.

     Горючее вещество и кислород являются реагирующими веществами и составляют горючую  систему, а источник зажигания вызывает в ней реакцию горения. Источником зажигания может быть горящее пли накаленное тело, а также электрический разряд, обладающий запасом энергии, достаточным для возникновения горения и др.

     Сгорание  различают полное и неполное. При  полном сгорании образуются продукты, которые неспособны больше гореть: углекислый газ, сернистый газ, пары воды. Неполное сгорание происходит, когда к зоне горения затруднен доступ кислорода воздуха, в результате чего образуются продукты неполного сгорания: окись углерода, спирты, альдегиды и др.,

     Вспышка - это быстрое сгорание горючей смеси, не сопровождающееся образованием сжатых газов. Устойчивое горение при этом не возникает. Сопровождается кратковременным видимым свечением.

     Воспламенение - возгорание, сопровождающееся появлением пламени.

     Самовозгорание - это явление резкого увеличения скорости экзотермических реакций, приводящее к возникновению горения веществ (материала, смеси) при отсутствии источника зажигания.

     Этот  процесс возможен лишь при тепловыделении, превышающем теплоотдачу в окружающую среду. Самовозгорание при атмосферном давлении и температуре подвержены большей частью вещества органического происхождения (торф, опилки , промышленная ветошь и др.). Эти материалы обладают большой пористостью и следовательно, имеют большую поверхность окисления. При неправильной организации хранения таких материалов (в плохо вентилируемых помещениях, штабелях или просто навалом) создаются условия, при которых происходит саморазогрев и самовозгорание этих веществ;

     Самовоспламенение - это самовозгорание, сопровождающееся появлением пламени.

     Необходимо  понимать различие между процессами возгорания (воспламенения) и самовозгорания (самовоспламенения). Для того чтобы возникло воспламенение, необходимо внести в горючую систему тепловой импульс, имеющий температуру, превышающую температуру самовоспламенения вещества. Возникновение же горения при температурах ниже температуры самовоспламенения относят к процессу самовозгорания (самовоспламенения).

     Взрывом называется физический или химический быстропротекающий процесс с выделением значительной энергии в небольшом объёме, приводящий к ударным, вибрационным и тепловым воздействиям на окружающую среду и высокоскоростному расширению газов. При химическом взрыве, кроме газов, могут образовываться и твёрдые высокодисперсные частицы, взвесь которых называют продуктами взрыва.

     Взрывы  классифицируют по происхождению выделившейся энергии на:

     а) Химические.

     б) Физические.

     Физические  взрывы в свою очередь подразделяются:

     - Взрывы ёмкостей под давлением (баллоны, паровые котлы).

     - Взрывы при сбросе давления в перегретых жидкостях.

     - Взрывы при смешивании двух жидкостей, температура одной из которых намного превышает температуру кипения другой.

     - Кинетические (падение метеоритов).

     - Ядерные.

     - Электрические (например, при грозе).

 

25. Какова организация пожарной охраны на предприятии и на отдельных участках работ? Какова роль добровольных пожарных дружин (боевых расчетов) в пожарной охране?

Ответственность за соблюдение необходимого противопожарного режима и своевременное выполнение противопожарных мероприятий возлагается на руководителях предприятия и начальников цехов (лабораторий, мастерских, складов и т. д.). Руководители предприятия обязаны:

Ø обеспечить полное и своевременное выполнение правил пожарной безопасности и противопожарных требований строительных норм при проектировании, строительстве и эксплуатации подведомственных им объектов;

Ø организовать на предприятии пожарную охрану, добровольную пожарную дружину и пожарно-техническую комиссию и руководить ими;

Ø предусматривать необходимые ассигнования на содержание пожарной охраны, приобретение средств пожаротушения; назначить лиц, ответственных за пожарную безопасность цехов, лабораторий, производственных участков, баз, складов и других зданий и сооружений.

Инженерно-технический персонал, ответственный за пожарную безопасность на отдельных участках, обязан знать пожарную опасность технологического процесса производства и строго выполнять правила и требования противопожарного режима, установленные на предприятии, следить за исправностью приборов отопления, вентиляции, электроустановок, обеспечить исправное содержание и постоянную готовность к действию имеющихся средств пожаротушения, связи и сигнализации.

На промышленных предприятиях соответствующими приказами, распоряжениями или указаниями устанавливается порядок проведения противопожарного инструктажа и занятий по пожарно-техническому минимуму с рабочими и служащими.

Противопожарный инструктаж проводят в два этапа. На первом этапе инструктаж проводит начальник местной пожарной охраны, инструктор пожарной профилактики или начальник караула. На объектах, где отсутствует профессиональная пожарная охрана, инструктаж проводит инженер по охране труда.

Рабочие и служащие, вновь принятые на работу, могут бытьдопущены на работу только после прохождения первичного противопожарного инструктажа. Первичный противопожарный инструктаж проводят по направлению отдела кадров предприятия, а лицо, производившее инструктаж, делает об этом отметку на направлении и записывает в журнал фамилию, инициалы и другие данные работника, проходившего инструктаж и принимаемого на работу. Первичный инструктаж проводят в индивидуальном или групповом порядке.

Начальник цеха (участка, лаборатории, мастерской) проводит повторный инструктаж вновь принятого непосредственно на месте его будущей работы.

Во время проведения повторного инструктажа рабочего знакомят с общими правилами пожарной безопасности для данного участка производства, с пожарной опасностью технологических установок и т. д. Повторный пожарный инструктаж проводят также с рабочими и служащими, которых переводят с одного участка работы на другой. Кроме того, его проводят периодически не реже одного раза в год. При проведении инструктажей необходимо добиваться того, чтобы инструктируемые умели практически пользоваться первичными средствами тушения пожаров и средствами связи.

На промышленных предприятих или в отдельных цехах и на участках, технологический процесс которых имеет повышенную пожарную опасность, например в деревообрабатывающих цехах, на складах легковоспламеняющихся жидкостей и других огнеопасных складах веществ и материалов, кроме противопожарного инструктажа следует проводить занятия по пожарно-техническому минимуму со всеми рабочими и служащими. В программу занятий по пожарно-техническому минимуму с рабочими и служащими следует включать следующие вопросы: меры обеспечения пожарной безопасности предприятия, цеха, лаборатории, средства пожаротушения и их применение при возникновении пожара. Заканчивается пожарно-технический минимум принятием зачета у рабочих и служащих. Лица, не сдавшие зачет, должны пройти повторный курс обучения.

На предприятиях создаются также добровольные пожарные дружины (ДПД), занимающиеся предупреждением пожаров в цехах и на своих рабочих участках и имеющие на случай пожаров боевые расчеты, оснащенные пожарной техникой.

Помимо общезаводских добровольных пожарных дружин на крупных предприятиях добровольные пожарные дружины образуются по цехам, а в цехах – по сменам.


32. Каковы причины, поражающие факторы наводнений и меры защиты от них?

Наводнение есть временное затопление участков суши в результате подъема уровня воды в реках, озерах, морях.

Причины наводнений:

продолжительные ливневые дожди;

интенсивное таянье снега и ледников;

ветровой нагон воды в устья рек и на морское побережье;

образование в руслах рек заторов и зажоров;

прорыв гидротехнических сооружений;

выход на поверхность большого количества подземных вод;

цунами.

Поражающие факторы наводнений:

• 
  стремительный поток огромной массы воды;
  
• 
  высокие волны, водовороты;
  
• 
  низкая температура воды;
  
• 
  плывущие в воде предметы;
  
• 
  электрический ток при обрыве проводов линий электропередачи;
  
• 
  инфекционные заболевания.
  

Последствия наводнений:

• 
  быстрое затопление обширных территорий;
  
• 
  травмы и гибель людей и животных;
  
• 
  разрушение или повреждение зданий и сооружений, объектов коммунального хозяйства, дорог, линий электропередач и связи;
  
• 
  попадание в воду химически и пожароопасных веществ (нефтепродуктов, удобрений, ядохимикатов);
  
• 
  смывание плодородного слоя почвы, гибель урожая сельхозпродуктов;
  
• 
  изменение рельефа местности;
  
• 
  уничтожение или повреждение запасов сырья, топлива, продуктов питания, кормов, удобрений, строительных материалов;
  
• 
  изменение структуры почвы, проседание грунта;
  
• 
  оползни, обвалы, селевые потоки;
  
• 
  возникновение эпидемий.
  

Масштабы и последствия наводнений зависят от их продолжительности, рельефа местности, времени года, погоды, характера почвенного слоя, скорости движения и высоты подъема воды, состава водного потока, степени плотности застройки и плотности проживания населения, состояния гидротехнических сооружений, точности прогноза и оперативности проведения поисково-спасательных работ в зоне затопления.

Правила поведения

Если ваш дом попадает в зону затопления:

внимательно слушайте информацию и выполняйте все требования служб спасения;

отключите газ, электричество и воду;

ценные вещи, продукты питания и запас питьевой воды перенесите на верхние этажи или чердак;

закройте окна и двери;

подготовьтесь к эвакуации.

При быстром подъеме уровня воды:

соорудите из подручных материалов плавательные средства;

перейдите на верхние этажи, чердак, крышу здания;

подавайте сигналы спасателям;

самостоятельно из зоны затопления выбирайтесь только в крайнем случае, когда нет надежды на спасателей.

47. Как ослабляется ионизирующее излучение при прохождении через различные вещества.

Альфа-частицы, бета-частицы, выброшенные из ядра, обладают значительной кинетической энергией и, воздействуя на вещество, с одной стороны производят его ионизацию, а с другой проникают на определенную глубину. Взаимодействуя с веществом, они теряют эту энергию, в основном, в результате упругих взаимодействий с ядрами атомов или электронами, отдавая им всю или часть своей энергии, вызывая ионизацию или возбуждение атомов (т.е. перевод электрона с более близкой на более удаленную от ядра орбиту). Ионизация и проникновение на определенную глубину имеют принципиальное значение для оценки воздействия ионизирующего излучения на биологическую ткань различных видов излучений. Зная свойства различных видов излучений проникать через разные материалы, последние можно использовать как для защиты человека, так и некоторых объектов, приборов и т.д.

Результаты взаимодействия ионизирующего излучения с веществом зависят: от массы, заряда потока частиц и их энергий; от вида фотонов и их энергий; от типа и плотности вещества; от значения энергий внутримолекулярных сил облучаемого вещества.

Взаимодействие ионизирующего излучения с веществом зависит от соотношения масс и энергий частиц и может носить упругий или неупругий характер.

С учетом выше сказанного можно сделать некоторые выводы:

· заряженные частицы, проходящие через вещество, взаимодействуют как с орбитальными электронами атома, так и с его ядром;

· при взаимодействии с орбитальными электронами, энергия частиц растрачивается на ионизацию атомов, если она не менее 35 эВ и на возбуждение атомов (перевод электрона с ближней орбиты на более удаленную), если она менее 35 эВ;

· в процессе ионизации атома образуются заряженные частицы (свободные электроны), а атомы, потерявшие один или несколько электронов, превращаются в положительно заряженные ионы;

· при взаимодействии с ядром заряженная частица может или тормозиться электрическим полем ядра и менять свое направление движения или поглощаться ядром. В первом случае происходит испускание тормозного излучения, во втором случае заряженная частица (при достаточно большой энергии) поглощается ядром, при этом выбрасываются элементарные частицы и фотоны. Поглощение частицы ядром обычно происходит, если энергия частицы превышает 1,02 МэВ.

Процесс взаимодействия, при котором исчезают первоначальные и появляются новые частицы, называют ядерной реакцией. 

Задача 1. Статистическим методом рассчитать и сравнить уровень травматизма на двух предприятиях за год, если на предприятии № 1 с численностью работающих 500 человек произошло 22 несчастных случаев, количество дней нетрудоспособности за год составило 59 дней. На предприятии № 2 с численностью работающих 1400 человек произошло 47 несчастных случаев, количество дней нетрудоспособности за год составило 110 дней.

Решение:

1. Рассчитать показатель частоты травматизма:

КЧ1 = число несчастных случаев ∙ 103 / число работающих =

= (22 ∙ 103) / 500 = 44;

КЧ2 = (47 ∙ 103) / 1400 = 33,57.

2. Рассчитать показатель тяжести травматизма:

КТ1 = количество дней нетрудоспособности / число несчастных случаев =

= 59 / 22 = 2,68;

КТ2 = 110 / 47 = 2,34.

3. Уровень травматизма на предприятии № 2 ниже, чем на предприятии № 1.

Задача 7. Маршрут, по которому подразделение на бронетранспортѐрах преодолевает зону радиоактивного заражения, имеет протяжѐнность L = 4000 м. Р1= 8 р/ч, Р2 = 30 р/ч, Р3 = 100 р/ч, Р4 = 60 р/ч, Р5 = 7 р/ч. Скорость движения колонны 22 км/ч. Определить дозу облучения, если коэффициент ослабления для брони равен 4.

Решение:

1. Рассчитать среднее значение уровня радиации по пути следования:

Рср (t) = (Р1 + Р2 + Р3 + Р4 + Р5) / 5 = (8 + 30 + 100 + 60 + 7) / 5 = 41 рад/час.

2. Определить дозу облучения в динамике:

Ддин = (Рср (t) ∙ L) / (V ∙ Косл) = (41 ∙ 4) / (22 ∙ 4) = 1,86 рад.