излучение. Практическая работа по излучению (1). Практическая работа оценка воздействия ионизирующих излучений цель работы
 Скачать 25.32 Kb.
|
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ Цель работы: повторить основные понятия в области ионизирующих излучений, единицы измерения. Научиться оценивать опасность радиоактивного облучения. Порядок выполнения работы 1. Ознакомиться с общими сведениями. Сделать выписки. 2. Выполнить практические задачи. Общие сведения Ионизирующим излучением называют потоки частиц и электромагнитных квантов, образующихся при ядерных превращениях, т.е. в результате радиоактивного распада. Чаще всего встречаются такие разновидности ионизирующих излучений, как рентгеновское и гамма-излучение, потоки альфа-частиц, электронов, нейтронов и протонов. Ионизирующее излучение прямо или косвенно вызывает ионизацию среды, т.е. образование заряженных атомов или молекул - ионов. Альфа-частицы имеют незначительный пробег:* в воздухе - до 11 см; в биологических тканях - 30-130 мкм; в алюминии - 16-69 мкм. Бета-частицы обладают большей проникающей и меньшей ионизирующей способностью, чем альфа-частицы. Пробег бета-частиц составляет: в воздухе несколько метров; в биологических тканях – несколько сантиметров; в алюминии – несколько миллиметров. Вещества, способные создавать ионизирующие излучения, различаются активностью (А), т.е. числом радиоактивных превращений в единицу времени. В системе СИ за единицу активности принято одно ядерное превращение в секунду (распад/с). Эта единица получила название беккерель (Бк). Внесистемной единицей измерения активности является кюри (Ки), равная активности нуклида, в котором происходит 3,7 * 1010 актов распада в одну секунду, т.е. 1 Ки = 3,7 х 1010 Бк. Единице активности кюри соответствует активность 1 г радия (Ra). Для характеристики ионизирующих излучений введено понятие дозы облучения. Различают три дозы облучения: поглощённая, эквивалентная и экспозиционная. Степень, глубина и форма лучевых поражений, развивающихся среди биологических объектов при воздействии на них ионизирующего излучения, в первую очередь зависят от величины поглощённой энергии излучения или поглощённой дозы (Дпогл). Поглощенная доза - энергия, поглощённая единицей массы облучаемого вещества. За единицу поглощённой дозы облучения принят грей (Гр), определяемый как джоуль на килограмм (Дж/кг). Соответственно: 1 Гр = 1 Дж/кг. В радиобиологии и радиационной гигиене широкое применение получила внесистемная единица поглощённой дозы - рад. Рад - это такая поглощённая доза, при которой количество поглощённой энергии в 1 г любого вещества составляет 100 эрг независимо от вида и энергии излучения. 1 рад = 100 эрг/г = 10-2 Дж/кг = 6,25 х 107 МэВ/г. Соразмерность грея и рада следующая: 1 Гр = 100 рад = 1 Дж/кг. В связи с тем, что одинаковая поглощённая доза различных видов ионизирующего излучения вызывает в единице массы биологической ткани различное биологическое действие, введено понятие эквивалентной дозы (Дэкв), которая определяется как произведение поглощённой дозы на средний коэффициент качества действующих видов ионизирующих излучений. Коэффициент качества (Ккач) характеризует зависимость неблагоприятных биологических последствий облучения человека от способности ионизирующего излучения различного вида передавать энергию облучаемой среде (табл. 1). По существу, биологические эффекты, вызываемые любыми ионизирующими излучениями, сравниваются с эффектом от рентгеновского излучения. Таблица 8.1 Значения Ккач для разных видов ионизирующего излучения
В качестве единицы измерения эквивалентной дозы в системе СИ принят зиверт (Зв). Зиверт - эквивалентная доза любого вида ионизирующего излучения, поглощённая 1 кг биологической ткани и приносящая такой же биологический эффект (вред), как и поглощённая доза фотонного излучения в 1 Гр. Существует также внесистемная единица эквивалентной дозы ионизирующего излучения - бэр (биологический эквивалент рентгена). При этом соразмерность следующая: Дэкв = Дпоглх Ккач или 1 Зв = 1 Гр х Ккач; 1 Зв = 100 рад х Ккач = 100 бэр. Для оценки эквивалентной дозы, полученной группой людей (персонал объекта народного хозяйства, жители населённого пункта и т.п.), используется понятие коллективная эквивалентная доза (Дэкв.к.) - это средняя для населения доза, умноженная на численность населения (в человеко-зивертах). Понятие экспозиционная доза (Дэксп) служит для характеристики рентгеновского и гамма-излучения и определяет меру ионизации воздуха под действием этих лучей. Она равна дозе фотонного излучения, при котором в 1 кг атмосферного воздуха возникают ионы, несущие заряд электричества в 1 кулон (Кл). Соответственно: Дэксп = Кл/кг. Внесистемной единицей экспозиционной дозы рентгеновского и гамма-излучения является рентген (Р). При этом соразмерность следующая: 1 Р = 2,58 х 10-4 Кл/кг или 1 Кл/кг = 3,88 х 103 Р. Поглощённая, эквивалентная и экспозиционная дозы, отнесённые к единице времени, носят название мощности соответствующих доз. Например: мощность поглощённой дозы (Рпогл) -- Гр/с или рад/с; мощность эквивалентной дозы (Рэкв) -- Зв/с или бэр/с; мощность экспозиционной дозы (Рэксп) -- Кл/(кг * с) или Р/с. Для упрощенной оценки информации по однотипному ионизирующему излучению можно использовать следующие соотношения: 1 Гр (100 рад) = 100 бэр = 100 Р = 1 Зв (с точностью до 10-15 %); радиоактивное загрязнение плотностью 1 Ки/м2 эквивалентно мощности экспозиционной дозы 10 Р/ч, или мощность экспозиционной дозы ионизирующего излучения 1 Р/ч соответствует загрязнению в 10 мкКи/см2. Различают два вида эффекта воздействия на организм ионизирующих излучений: соматический и генетический. При соматическом эффекте, негативные последствия проявляются непосредственно у облучаемого, при генетическом - у его потомства. Биологические нарушения в зависимости от суммарной поглощённой дозы облучения представлены в таблице 8.2 Таблица 8.2 Биологические нарушения при однократном (до 4-х суток) облучении всего тела человека
Каждый житель Земли (категория В) на протяжении всей своей жизни ежегодно облучается дозой в среднем 250-400 мбэр. Полученная доза складывается из природных и искусственных источников ионизирующего излучения. Природные источники дают суммарную годовую дозу примерно 200 мбэр (космос до 30 мбэр, почва до 38 мбэр, радиоактивные элементы в тканях человека до 37 мбэр, газ радон до 80 мбэр и другие источники). Искусственные источники добавляют ежегодную эквивалентную дозу облучения примерно в 150-200 мбэр (медицинские приборы и исследования порядка 100-150 мбэр, просмотр телевизора около 1-3 мбэр, ТЭЦ на угле до 6 мбэр, последствия испытаний ядерного оружия до 3 мбэр и другие источники). Всемирной организацией здравоохранения предельно допустимая (безопасная) эквивалентная доза облучения для жителя планеты определена в 35 бэр, при условии её равномерного накопления в течение 70 лет жизни. Задача №1 Выразить активность, равную 4500 Ки в беккерелях. Задача №2 В условиях гамма-излучения спасатель получил поглощённую дозу, равную 2 Гр. Пересчитать поглощённую дозу в другие единицы. Задача №3 Подсчитать полученную эквивалентную дозу облучения за 30 суток командировки сотрудника НИИГАиК на Чернобыльскую АЭС в 1987 году. Принять реальные данные: Работа в турбинном зале АЭС по 4 часа 5 дней в неделю; Мощность излучения в турбинном зале 4 мБэр/час; Проживание в городе Чернобыль: - мощность излучения в квартире – 200 мкБэр/час; - мощность излучения на улицах города принять 0,5 мБэр/час. Задача №4 Определить личную дозу облучения за конкретный год. Полученный результат сравнить с ответом задачи 3. Сделать выводы. Учесть исходные данные: - природные источники дают суммарную годовую дозу примерно 200 мбэр (космос до 30 мбэр, почва до 38 мбэр, радиоактивные элементы в тканях человека до 37 мбэр, газ радон до 80 мбэр и другие источники). - искусственные источники добавляют ежегодную эквивалентную дозу облучения примерно в 150-200 мбэр (медицинские приборы и исследования порядка 100-150 мбэр, просмотр телевизора или работа на компьютере около 1-3 мбэр, ТЭЦ на угле до 6 мбэр, последствия испытаний ядерного оружия до 3 мбэр и другие источники).; - полёт в самолёте на высоте 12 км. – мощность излучения 0,4 мБэр/час; - флюорография – до 370 мБэр за одно воздействие; - фон г. Новосибирска - мощность излучения 0,016 мБэр/час; - рентгеноскопия перелома, желудка и т.п. – до 30000 мБэр за одно воздействие; - рентгеноскопия зуба – до 3000 мБэр за одно воздействие. Задача №5 Определить возможную (безопасную) продолжительность командировки на Чернобыльскую АЭС с сохранением условий, представленных в задачи 3. Использовать определение ВОЗ, что безопасная доза облучения за 70 лет жизни составляет 35 Бэр. Используйте ответы задач 3 и 4. Задача №6 Определить сколько смертельных доз получил пожарный за 30 минут работы вблизи 4 блока реактора Чернобыльской АЭС после катастрофы. Задачу решить при условии, что фон из провала взорвавшегося реактора составлял до 30 млн. мБэр/час. Контрольные вопросы Что такое ионизирующие излучения. Перечислите виды ионизирующих излучений и дайте их определения (альфа, бета, гамма лучи, рентгеновское). Характеристики ионизирующих излучений (активность, поглощенная, эквивалентная и экспозиционная дозы) и их системные и внесистемные единицы. Оформить в виде таблицы:
Литература: Федеральный закон “О радиационной безопасности населения”, принятый 9 января 1996 года; Федеральный закон “О социальной защите граждан, подвергшихся воздействию радиации вследствие катастрофы на Чернобыльской АЭС”, принятый 18 июня 1992 года; СанПиН 2.6.1.2523-09. Нормы радиационной безопасности (НРБ-99/2009); СП 2.6.1.2612-10. Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности (ОСПОРБ-99/2010). Безопасность труда в техносфере: учебное пособие / В.И. Татаренко, В.Л. Ромейко, О.П. Ляпина; под ред.В.Л.Ромейко. – Новосибирск :СГГА, 2012.-469с. 6.Белов С.В. Безопасность жизнедеятельности и защита окружающей среды (техносферная безопасность): учебник / С.В. Белов. – 3-е изд., испр. И доп. – М.: Издательство Юрайт ; ИД Юрайт, 2012. **Данные пробега альфа-частиц приведены в зависимости от энергии. | |||||||||||||||||||||||||