mozok.click » Podręczniki w języku polskim » Fizyka » Jonizujące działania radioaktywnego promieniowania. Naturalne tło radioaktywne. Dozymetry
Інформація про новину
  • Переглядів: 2013
  • Автор: admin
  • Дата: 29-03-2018, 03:13
29-03-2018, 03:13

Jonizujące działania radioaktywnego promieniowania. Naturalne tło radioaktywne. Dozymetry

Категорія: Podręczniki w języku polskim » Fizyka

Radioaktywne promieniowanie jest niebezpieczne dla organizmu. Z tego paragrafu dowiesz się dlaczego tak jest i za pomocą jakich przyrządów można mierzyć poziom radiacji. Jakiego poziomu radiacji należy się bać, a przy którym można być spokojnym.

Badamy wpływ jonizującego promieniowania na organizm

Radioaktywne α-, β-, γ-promieniowania wywierają wielki wpływ na organizmy żywe. Trafiając do substancji, te radioaktywne promieniowania przekazują jej swoją energię. Pochłaniając tę energię atomy i cząsteczki substancji jonizują się, na skutek czego zmienia się ich aktywność chemiczna, powstają nowe bardzo aktywne substancje chemiczne.

Zycie dowolnego organizmu jest zabezpieczane dzięki reakcjom chemicznym zachodzącym w jego komórkach, dlatego silne radioaktywne napromieniowanie doprowadza do naruszenia funkcji wszystkich narządów: zwiększa się kruchość i przenikliwość naczyń krwionośnych, obniża się oporność organizmu, dochodzi do zakłócenia działalności układu trawiennego, naruszają się funkcje narządów obiegu krwionośnego, normalne komórki przekształcają się na nowotworowe.



Charakterystyka promieniowania jonizującego

Wiadomo, że im większa jest pochłonięta przez substancję energia promieniowania, tym większy jest wpływ promieniowania na substancję.

Stosunek energii 1/1/ jonizującego promieniowania, pochłoniętego przez substancję, do masy m tej substancji, nazywamy pochłoniętą dawką promieniowania jonizującego (D):

Jednostką miary dawki pochłoniętej w SI -jest - grej (ku czci angielskiego fizyka L. Greya (rys. 25.2)):

Biologiczny wpływ różnych rodzajów promieniowania na organizmy żywe jest rożny pod warunkiem jednakowej dawki pochłoniętej. Na przykład, przy jednakowej energii α-promieniowanie jest bardziej niebezpieczne, niż β- łub γ-promieniowania.

Wielkość fizyczną, która charakteryzuje biologiczny wpływ pochłoniętej dawki promieniowania jonizującego, nazywamy dopuszczalną dawką promieniowania jonizującego {H):

gdzie D — pochłonięta dawka; K - współczynnik jakości, który określa szkodliwość danego rodzaju promieniowania: im większy jest współczynnik jakości, tym bardziej niebezpieczne jest promieniowanie (patrz tabelę).

Jednostką dopuszczalnej dawki promieniowania jonizującego w SI jest siwert (ku czci uczonego szwedzkiego R. Sieverta (czyt. Ziwert (rys. 25.3)):

Współczynnik jakości dla niektórych rodzajów promieniowania jonizującego


Badamy osobliwości wpływu radiacji

Uszkodzenia organizmów, uwarunkowane wpływem radiacji, posiadają szereg osobliwości.

Po pierwsze, najbardziej czułe na radiację są te komórki, które szybko dzielą się. Dlatego jako pierwszy odczuwa działanie radioaktywnego napromieniowania szpik kostny, na skutek czego zakłóca się proces obiegu krwi.

Po drugie, różne typy organizmów posiadają różną czułość do radioaktywnego napromieniowania (rys. 25.4). Najbardziej odporne na radiację są jednokomórkowe organizmy.

Po trzecie, skutki wpływu jednakowej pochłoniętej dawki napromieniowania zależą od wieku organizmu.

Zaznaczmy, że oprócz zewnętrznego napromieniowania istnieje niebezpieczeństwo i wewnętrznego napromieniowania. Przecież radionuklidy mogą trafiać do organizmu, na przykład z jedzeniem lub wodą. Duże niebezpieczeństwo wewnętrznego napromieniowania jest uwarunkowane kilkoma czynnikami.

Po pierwsze, niektóre radionuklidy zdolne są do przypadkowego gromadzenia się w odrębnych narządach. Na przykład 30 % jodu gromadzi się w tarczycy, masa której stanowi tylko 0,03 % masy

ciała człowieka. Więc radioaktywny jod całkowitą swoją energię oddaje niewielkiej objętości tkanki.

Po drugie, wewnętrzne napromieniowanie jest trwałe: radionuklid, który trafił do organizmu, nie od razu wyprowadza się z niego, a zaznaje szeregu radioaktywnych przemian wewnątrz organizmu. Przy tym powstaje radioaktywne napromieniowanie, które jonizuje cząsteczki i tym samym zmienia ich biochemiczną aktywność.

Dowiadujemy się o radioaktywnym tle

Niezależnie od tego, w jakim miejscu Ziemi mieszka człowiek, stale zaznaje on wpływu radiacji, ponieważ wszędzie istnieje radioaktywne tło (rys. 25.5).

Radioaktywne tło Ziemi składa się z kilku części: kosmiczne promieniowanie; promieniowanie naturalnych radionuklidów, znajdujących się w skorupie ziemskiej, powietrzu i innych obiektach środowiska zewnętrznego; promieniowanie sztucznych radioaktywnych izotopów.

Promieniowanie naturalnych radionuklidów i kosmiczne promieniowania tworzą naturalne tło radioaktywne.


 

W wyniku działalności człowieka radioaktywne tło poważnie zmieniło się -zaszło technogeniczne podwyższenie tła radioaktywnego. Przykładem takiej działalności człowieka jest wydobywanie dóbr naturalnych, które zawierają podwyższoną ilość radionuklidów. Przykładem podwyższonej zawartości naturalnych radioaktywnych izotopów jest wydobywanie kopalin użytecznych, na przykład granitu. Następnie budujemy łańcuszek. Miał granitowy jest częścią składową betonu, z którego

budowane są domy. Zatem podwyższonego tła radioaktywnego należy szukać w pierwszej kolejności wewnątrz budynków z betonu, a szczególnie w zamkniętych niewietrzonych pomieszczeniach (stężenie radonu w zamkniętych pomieszczeniach w przybliżeniu jest 8 razy większe, niż na zewnątrz).

Przeanalizuj rys. 25.5. Od jakich źródeł człowiek otrzymuje największą dawkę radiacji? Czy duży wpływ ma radiacja, związana z rozwojem energetyki jądrowej?

Zapoznamy się z dozymetrem

Zycie na Ziemi powstało i rozwija się w warunkach ciągłego działania radiacji. Dlatego naturalne tło radioaktywne prawie nie wpływa na życie i zdrowie człowieka. Współczesne radiobiologiczne badania udowodniają, że przy takich dawkach, które odpowiadają tłu radioaktywnemu 1-2 mSv rocznie, działanie radiacji jest bezpieczne dla człowieka.

Jednak niewielki wzrost dopuszczalnego poziomu radiacji może spowodować defekty genetyczne, które mogą pojawić się u dzieci lub wnuków człowieka, który był napromieniowany. Przy dużych dawkach radiacja powoduje poważne porażenia tkanek. Na przykład otrzymana w ciągu kilku godzin dawka promieniowania równa 1 Sv powoduje niebezpieczne zmiany we krwi, a dawka 3—5 Sv w 50 % jest śmiertelna. Dlatego pracownicy, którzy mają do czynienia z radiacją lub przez pewien czas znajdują się na terenach radiacyjnie skażonych, koniecznie powinni stosować dozymetry.

Dozymetr — jest to przyrząd do pomiaru dawki promieniowania jonizującego, otrzymanego poprzez ten przyrząd (i tym, kto z niego korzysta) w ciągu pewnego odcinka czasu, na przykład za czas znajdowania się na niektórych terenach lub podczas pracy.

Przyrządy do pomiaru natężenia radioaktywnego promieniowania od pewnego źródła (cieczy, gazu, zanieczyszczonej powierzchni) nazywamy radiometrami (lub dozymetrami drugiego typu) (rys. 25.6, a).

Organizm człowieka zawiera ok. 3 ■ 10~3 g radioaktywnego potasu i 6 ■ 10-9 g radu. Na skutek tego w organizmie człowieka co sekundy odbywa się 6 tys. β-i 220 a-rozpadów.

Jeszcze 2500 β-rozpadów odbywa się w ciągu sekundy dzięki radioaktywnemu węglowi.

Ogółem co sekundy w organizmie człowieka odbywa się 10 tys. rozpadów.

Główną częścią dozymetru jest detektor - urządzenie, które rejestruje promieniowanie jonizujące (patrz rys. 25.6, b). W przypadku trafiania promieniowania jonizującego na detektor powstają sygnały elektryczne (impulsy prądu lub napięcia), które są odczytywane przez przyrząd· pomiarowy. Dane o dawce promieniowania jonizującego są rejestrowane przez urządzenie rejestrujące (za pomocą licznika elektromechanicznego, dźwiękowego łub indykatora świetlnego).

Podsumowanie

Trafiając do substancji, radioaktywne promieniowanie przekazuje jej swoją energię. W wyniku tego niektóre atomy i cząsteczki substancji jonizują się, zmienia się ich chemiczna aktywność. Tak jak podstawą działalności życiowej

organizmu są reakcje chemiczne, to radioaktywne promieniowanie wywiera działanie biologiczne.

Stosunek energii W promieniowania jonizującego, pochłoniętego przez substancję, i masy m tej substancji nazywamy pochłoniętą dawką promieniowania jonizującego D: D = Wlm.

Biologiczny wpływ promieniowania jonizującego zależy od pochłoniętej dawki i od samego promieniowania; charakterystyką biologicznego wpływu jest dopuszczalna dawka promieniowania jonizującego: H=KD, gdzie K - współczynnik jakości.

Jednostką pochłoniętej dawki promieniowania w SI jest grej (Gy), jednostką dawki dopuszczalnej - siwert (Sv). Do pomiaru dawek promieniowania jonizującego wykorzystywane są dozymetry.

Na powierzchni Ziemi jest rejestrowany pewien poziom radiacji - tło radioaktywne, które składa się z promieniowania kosmicznego, promieniowanie naturalnych radionuklidów i sztucznych radioaktywnych izotopów.

Pytania kontrolne

1. Na czym polega biologiczne działanie radiacji na organizmy? 2. Podaj definicję pochłoniętej dawki promieniowania jonizującego. Podaj jej jednostkę w SI. 3. Jak oblicza się dopuszczalna dawka promieniowania jonizującego? Podaj jej jednostkę w SI. 4. Jakie są osobliwości wpływu radiacji? Czym jest uwarunkowane podwyższone niebezpieczeństwo radionuklidów, które trafiły do organizmu? 5. Podaj przyczyny, przez które zawsze i niezależnie od miejsca zamieszkania, zaznajesz wpływu radiacji. 6. Czym jest tło radioaktywne? Z jakich części ono się składa? 7. Podaj źródła tła radioaktywnego Ziemi. 8. W jakim celu stosuje się dozymetry? Opisz zasady ich działania.

Ćwiczenie nr 25

Znajdujesz się w pobliżu źródła α-promieniowania. Jak możesz się zabezpieczyć przed szkodliwym wpływem radiacji?

2. Na skutek zewnętrznego napromieniowania pracownik laboratorium co sekundy otrzymuje pochłoniętą dawkę promieniowania jonizującego równą 2 · 10'9 Gy. Jaką pochłoniętą dawkę otrzyma pracownik w ciągu godziny?

3. Podczas wewnętrznego napromieniowania każdy gram żywej tkanki pochłania 108 α-cząstek. Oblicz dopuszczalną dawkę napromieniowania, jeżeli energia każdej α-cząstki wynosi 8,3· 10-13 J.

4. Jaką dopuszczalną dawkę promieniowania jonizującego otrzyma w ciągu 1 h osoba, znajdująca się w pobliżu źródła γ-promieniowania, jeżeli co sekundy otrzymuje ona pochłoniętą dawkę 25 10-9 Gy?

5. Istnieje hipoteza, że ludzkość powstała na skutek mutacji małp pod wpływem działania radioaktywnego promieniowania. Stosując dodatkowe źródła informacji, dowiedz się o tej hipotezie więcej. Czy można się z nią zgodzić? Wyjaśnij swoje zdanie.

Doświadczenie

Jeżeli masz dozymetr, zmierz tło radioaktywne w różnych miejscach swego mieszkania, w pobliżu kostki granitowej, w budynku betonowym, ceglanym i drewnianym, w piwnicy budynku, na górnym piętrze. Wyjaśnij wyniki swoich badań.

 

Źródło: Fizyka podręcznik dla klasy 9 Barjachtar

 






^