Естественная радиация и ее влияние на живой организм. реферат по биотехнологии березниченко. Реферат По дисциплине Радиационная экология

• Название: Реферат По дисциплине Радиационная экология
• Анкор: Естественная радиация и ее влияние на живой организм
• Дата: 08.03.2023
• Размер: 481 Kb.
• Имя файла: реферат по биотехнологии березниченко.doc
• Тип: Реферат; #975306
• страница: 2 из 10

Источники естественного радиоактивного фона

За естественную принимают радиоактивность не антропогенного характера (не связанную с деятельностью человека). Естественные радиоактивные вещества содержатся в малых количествах во всех оболочках и ядре Земли. В биосфере радиоактивные элементы рассеяны и только изредка встречаются в сколь-нибудь значительных количествах.

В зависимости от происхождения все естественные радиоактивные элементы Земли делятся на три группы. К первой группе относятся элементы, объединенные в три радиоактивных семейства. Кроме долгоживущих родоначальников этих семейств – урана, тория и актино-урана, сюда входят продукты их распада, в том числе и относительно короткоживущие – радий, радон и др. Количество радиоактивных элементов этой группы постепенно уменьшается в соответствии с законом радиоактивного распада.

Наиболее распространенным элементом этой группы является уран. Природный уран является смесью трех изотопов – урана-238 (99,2 %), урана-235 (0,71 %) и урана-234 (0,006 %). Уран-238 и уран-235 являются родоначальниками двух радиоактивных семейств.

Один из продуктов распада урана-238 – радий-226. Несмотря на сравнительно малый период полураспада (Т1/2 = 1600 лет), содержание радия в земной коре стабильно из-за его возобновления при распаде урана.

Радон-222 имеет малый период полураспада (Т1/2 = 3,8 дня) – радиоактивный газ, образующийся при распаде радия.

Торий-232 – один из самых долгоживущих радиоактивных изотопов (Т1/2 = 10 млрд лет), имеет большее распространение в природе, чем уран, родоначальник радиоактивного семейства.

Вторую группу радиоактивных элементов Земли составляют радиоактивные элементы, не входящие в состав радиоактивных семейств. Их возникновение относят к периоду образования Земли. Количество данных элементов на Земле постепенно снижается за счет радиоактивного распада. К этой группе относится калий, являющийся одним из самых распространенных элементов (более 1,1 % всех атомов, образующих земную кору). Калий необходим для нормального развития растений и является неотъемлемой составной частью живых организмов и человека. Количество радиоактивного изотопа калия (калий-40) в природной смеси составляет 0,0119 %, а 1 г природного калия имеет активность около 30 Бк. Из других элементов этой группы интересен рубидий-87, имеющий свойство накапливаться в некоторых растениях (1 л виноградного сока содержит 1 мг рубидия).

К третьей группе естественно-радиоактивных веществ относятся радиоактивные изотопы, которые возникают в атмосфере под действием космических лучей. К таким изотопам относятся радиоактивный углерод-14, фосфор-32 и некоторые другие. Количество этих изотопов в природе относительно невелико, и их активность не имеет существенного значения.

Космические излучения

Космические лучи были открыты немецким физиком В. Гессом (1912) при исследовании роста радиоактивного фона с высотою над поверхностью Земли (барометрический эффект). Космическое излучение включает излучение частиц, захваченных магнитным полем Земли, галактическое космическое излучение и излучение Солнца. Частицы, захваченные магнитным полем Земли, состоят в основном из протонов и электронов. Захваченные частицы создают два радиационных пояса по обе стороны сферы радиусом, равным 2,8 радиуса Земли. Верхний пояс имеет большую интенсивность и энергию излучения, чем нижний.

Галактическое космическое излучение в основном состоит из попадающих на Землю из Космоса протонов (79 %) и альфа-частиц (20 %) и небольшого количества ядер углерода, азота, кислорода и более тяжелых ядер, наибольшее значение из которых имеют ионы железа с относительно высокими интенсивностью и атомным числом. Источниками галактического космического излучения являются процессы, проходящие в дальнем Космосе: звездные вспышки, взрывы сверхновых звезд и галактических ядер, пульсарное ускорение и т. д.

Диапазон энергий частиц галактического излучения составляет от 102 до 105 МэВ. Входя в атмосферу, излучение взаимодействует с атомами азота, кислорода, аргона. Взаимодействие с электронами атомов происходит чаще, чем с ядрами, но при этом высокоэнергетичные частицы теряют мало энергии. При столкновении с ядрами частицы выбывают из потока первичного излучения, поэтому ослабление первичного потока обусловлено ядерными реакциями. Вторичные частицы сами обладают высокими энергиями и вызывают такие же ядерные реакции, т. е. формируется каскад реакций с образованием широких атмосферных ливней, являющихся вторичным космическим излучением, которое проникает в нижние слои атмосферы.

Одна первичная частица с высокой энергией (более 100 ТэВ) может вызвать ливень, включающий до десяти поколений реакций, сопровождающихся рождением миллионов новых частиц. Таким образом, на высоте 25–30 км и выше (в стратосфере) преобладает первичное космическое излучение, а ниже в тропосфере (высота 10–15 км) – в основном вторичное. Образование новых ядер и нуклонов происходит чаще всего в верхних слоях атмосферы. В нижних слоях поток ядер и протонов сильно ослабляется за счет ядерных взаимодействий и последующей ионизации.

Мощность вторичного космического излучения у поверхности Земли изменяется в зависимости от высоты над уровнем моря: чем выше расположена территория, тем меньше слой экранирующей атмосферы и, соответственно, выше мощность вторичного космического излучения. Это явление называется барометрическим эффектом.

Изменение мощности вторичного космического излучения происходит и при удалении от экватора, т. к. уменьшается толщина тропосферы и ее экранирующее действие. Кроме того, траектория заряженных частиц космического излучения больше искривляется геомагнитным полем Земли в области экватора, поэтому здесь к поверхности могут проникать только высокоэнергетичные частицы, а в полярных областях – и частицы сравнительно невысокой энергии. Это явление носит название широтного эффекта.

Излучение Солнца по своему составу аналогично галактическому излучению. Частицы малых энергий генерируются на Солнце постоянно. В периоды вспышек генерируются мощные потоки более энергетичных (1–100 МэВ) частиц. В периоды солнечной активности интенсивность солнечного излучения превышает интенсивность галактического излучения. В этот период возросшее магнитное поле Солнца отклоняет низкоэнергетическую компоненту галактического потока.