Меню сайта
Категории раздела
Друзья сайта
Статистика
Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0
| Главная » Статьи » Реферати » БЖД |
Реферат на тему Радіонукліди
|
Радіонукліди Термін "радіонуклід" порівняно молодий. Він замінив і для фахівців, і для широкого загалу довші терміни типу "радіоактивне ядро" чи "радіоактивний ізотоп" і означає "ядро (від лат. nucleus), що здатне до випромінювання" (від лат. radius — промінь). Отже, вважатимемо, що нуклід означає стійке ядро, радіонуклід — нестійке, здатне до самовільної трансформації, яка супроводжується викиданням назовні утворених чи вилучених з його складу частинок (або "проміння"). Хоча великі нестійкі ядра можуть виділяти з себе "багато чого" (що саме, показано на рис. 4), та природні радіонукліди найчастіше виділяють у- і [3-випромінювання, значно рідше — а-частинки. Такий самий комплект випромінюють і радіонукліди, які забруднюють територію України після катастрофи в Чорнобилі (рис. 36). Значно рідше найважчі з природних ядер (це може бути уран-235) діляться на дві великі частини з одночасним звільненням кількох нейтронів. Важливо мати правильне уявлення про природу й особливості найпоширеніших видів випромінювання (а, (3 і у). у-промені (у-кванти, у-фотони) є маленькими цугами електромагнітних хвиль дуже високої частоти і, відповідно, малої довжини хвилі. Лише цими характеристиками вони й відрізняються від звичних нам фотонів (цугів хвиль) видимого світла, які мають набагато більші розміри і, відтак, меншу енергію. Як і світло, у-промені не мають електричного заряду й існують тільки в русі, а народжуються під час перебудови взаємного розташування заряджених частинок у ядрах. Відомо, що світло може відбиватися від полірованих металів чи білих тіл і поглинатися темними, нагріваючи їх. Світло проходить лише крізь прозорі тіла, які не поглинають і не відбивають фотонів. Внаслідок надто високої частоти своїх хвиль у-кванти не відбиваються, тому для них усі речовини більшою чи меншою мірою проникні. Коли їх енергія велика, то, потрапивши у речовину, вони спочатку навіть не поглинаються, а зіштовхують електрони з орбіт, відриваючи їх від молекул і надаючи їм чималої швидкості. Нагадаємо, що це явище називають іонізацією молекул чи атомів, бо після відриву електрона ці молекули перетворюються на позитивно заряджений іон. Відірваний електрон забирає від у-кванта частину його енергії. Вона цілком достатня для того, щоб цей електрон сам став іонізатором, зриваючи з місця інші електрони чи розбиваючи молекули на частини з утворенням іонів обох знаків, доки не втратить швидкість. Отже, випромінені радіонуклідами у-кванти іонізують молекули живої речовини, утворюючи з них іони обох знаків, звільняючи електрони, збуджуючи молекули. Саме цими процесами спричинюється радіаційне ураження живих істот. Лише втративши більшу частину енергії, у-кванти поглинаються і зникають. Випромінювання є потоком викинутих радіонуклідами швидких електронів з негативними зарядами. Спочатку їхня швидкість лише трохи менша за швидкість світла у порожнечі, що становить майже 300 тис. км/с. Рухаючись у речовині, вони також іонізують її, утворюючи іони, нові електрони і збуджуючи вцілілі молекули. Втрачаючи енергію, pi-частинки гальмуються і приєднуються до якоїсь з мо- Рис. Іонізуючі частинки — продукти розпаду чорнобильських викидів молекул. Надалі вони вже нешкідливі. Маючи заряд, pi-частинки сильніше за pi-кванти взаємодіють з речовиною, швидше втрачають енергію. а-частинки найважчі і, хоч їх швидкість у десять разів менша за швидкість а-частинок, енергія їх більша. Кожна така частинка є дуже міцним агрегатом з двох нейтронів (без електричного заряду) і двох позитивно заряджених протонів. Маючи великий заряд, а-частинки примудряються утворювати іони буквально "на кожному кроці", лишаючи позаду густий ланцюг пошкоджених, розірваних на частини, збуджених молекул. Втративши швидкість, а-частинки приєднують два електрони і стають нешкідливим і хімічно інертними атомами гелію. Шкодять а-частинки живому також тільки під час швидкого руху. Природні та штучні радіонукліди Радіонукліди бувають як природного (їх порівняно мало), так і штучного походження. Останніх (для всіх елементів таблиці Менделєєва) фізики отримали вже понад 2000. Десятки видів подібних активних ядер утворюються під час роботи ядерних дослідних чи енергетичних реакторів. До найголовніших характеристик радіонуклідів належать: * кількість Z протонів (заряд ядра), яка й визначає, ізотопом якого хімічного елементу є цей радіонуклід. Спираючись на дані хімії і знаючи Z, можна багато що сказати про хімічні властивості атомів з радіоактивними ядрами; * кількість нейтронів N і атомне число А (загальна кількість частинок у радіоактивному ядрі). Ядра з однаковими Z і різними N (їх називають ізотопами) мають різну стійкість; * види їх випромінювання та енергії частинок; * час напіврозпаду Г1/2 — кількість років (діб чи й годин), за які половина початкової кількості радіонуклідів розпадається з виділенням іонізуючого випромінювання. Стійкість ядер тим вища, чим більший час напіврозпаду. Останній для різних нестійких ядер може дуже відрізнятися. Для одних час напіврозпаду може бути значно менший за секунду, для інших (як для урану чи торію) він може перевищувати мільярд років. У табл. 31 наведено деякі радіонукліди, які мають певне екологічне значення, а також зазначено періоди напіврозпаду і типи їх випромінювання. У цій таблиці значком (+) позначено випромінювання з малою енергією. Частинка з такою енергією до зупинки іонізує 500-1500 молекул живої речовини. Знак (++) відповідає більшій енергії й утворенню до 6 тис. пар іонів кожною частинкою з такою енергією. А от для енергії (+++) кількість іонізованих молекул досягає 10 тис. і більше. Найбільшу енергію (++++) мають а-частинки, які до зупинки можуть створити аж 100 тис. пар іонів. Таблиця 31 Характеристики екологічно важливих радіонуклідів | Радіонукліди | Період піврозпаду | Тип випромінювання а | Р | Y 1 | Трітш (^НО | 12,4р. | + 2 | Вуглець- 1 4 (С) | 5569 р. | + 3 | Натрш-24 (Na) | 15 год. | +++ | +++ 4 | Фосфор-32 (Р) | 14,5 дн. | +++ 5 | СІрка-35 (S) | 87,1 дн. | + 6 | Аргон-41 (Аг) | 2год. | ++ 7 | Калш-40 (К) | 1 ,3 млрд р. | ++ | ++ 8 | Калш-42 (К) | 12,4год. | +++ | ++ 9 | Кальцш-45 (Са) | ІбОдн. | ++ 10 | Марганець-54 (Мп) | 300 дн. | ++ | ++ 11 | ЗалІзо-59 (Fe) | 45 дн. | ++ | +++ 12 | Криптон-85 (Кг) | 10р. | + 13 | Стронцш-90 (Sr) | 27,7 р. | ++ 14 | Ітрш-91 (Yt) | 61 дн. | +++ | ++ 15 | Рутеній- 106 (Ru) | 1р. | + 16 | Иод- 131 (J) | 8дн. | ++ | ++ 17 | Ксенон-133 (Хе) | 5 дн. | +++ 18 | Цезш-137 (Cs) | 32р. | ++ | + 19 | Церій- 144 (Се) | 285 дн. | ++ | + 20 | Радон-222 (Rn) | 3,8 дн. | ++++ 21 | Радш-226 (Ra) | 1600р. | ++++ 22 | Уран-238 (U) | 4,5 млрд р. | ++++ 23 | Плутонш-239 (Ри) | 24 000 р. | ++++ | ++ 24 | Торш-232 (Th) | 13,9 млрд р. | ++++ Якщо кількість іонізованих молекул безпосередньо свідчить про рівень шкідливості для живого певного випромінювання, то цього не можна сказати про його "довжину пробігу" (відстань гальмування). Відстань пробігу в м'яких тканинах людини а-частинок найменша (приблизно ЗО мкм = 0,03 мм), кількість пошкоджених молекул найбільша. У pi-частинок середня відстань пробігу становить 2-3 мм, у у-променів — 30-50 см. Якщо джерело іонізуючого випромінювання розташоване всередині нас, найбільшою буде шкода саме від а-частинок, у 10-12 разів меншою — від (3-частинок і ще меншою (бо вони частково вилетять з нас, не поглинувшись) — від у-променів. Ситуація стає протилежною, якщо джерело випромінювання поза нами і віддалене на відстань кількох десятків сантиметрів чи 1-2 метри. Такий шар повітря майже не поглинає у-променів, вони стають найнебезпечнішими. Значно краще поглинаються (3-частинки, інтенсивність потоку зменшується (помірна небезпека). Повітря не пропустить до нас а-частинок, виключаючи небезпеку з їхнього боку. Якщо джерело випромінювання розташоване на шкірі чи близько від неї, то мертві клітини верхнього шару (чи одяг) поглинають всі а-частинки (ті виявляються нешкідливими). Тіло поглинає майже всі pi-частинки (найшкідливіші у цій ситуації) і значну частину у-квантів (дещо менша шкідливість, ніж у (3). Доведено, що багато радіонуклідів Земля успадкувала від залишків наднових зірок. Вибух однієї з них міг бути поштовхом до початку утворення Сонячної системи з хмари космічного пилу. З того віддаленого на мільярди років часу збереглися і не розпалися лише поодинокі види ретрорадіонуклідів: калій-40, уран-238, уран-235 і торій-232. Вони та продукти розпаду важких ядер і становлять більшість природних радіонуклідів, формують природне поле радіації. Друга (менша) частина природних радіонуклідів з невеликою масою ядер безперервно народжується (переважно у верхній атмосфері) як продукти зіткнення потоку космічних частинок з ядрами атомів атмосфери і ґрунту (вуглець-14, тритій та інші), їхній внесок у природний радіаційний фон незначний, та нехтувати його, звичайно, не можна, їх мало, але вони належать до тих елементів, які входять до складу живої речовини. Тому вони легше, ніж важкі елементи, "вбудовуються" в молекули білків, ДНК і шкодять, наче диверсанти. З усіх природних і штучних радіонуклідів до групи екологічно суттєвих (див. табл. 31) увійшли: * ті, що є ізотопами "елементів життя", — члени групи елементів з малими і середніми масами ядер, з яких побудована жива речовина (в тому числі й тіло людини): 1-5, 7-11; * продукти штучного поділу найважчих і нестійких ядер на дві частини близьких мас у процесі роботи всіх ядерних реакторів і під час випробування ядерної зброї: 13-15, 18, 19, 23. Вони потрапляють у довкілля під час ядерних вибухів у повітрі чи воді і внаслідок серйозних аварій на ядерних реакторах всіх видів і конструкцій (приклад — вибух реактора на Чорнобильській ЛЕС у 1986 p.); група радіоактивних інертних газів, які виділяють у повітря всі ядерні реактори у процесі їх нормальної роботи: 6, 7, 12. Не беруть участь у хімічних реакціях, не можуть ввійти до складу живої речовини, але опромінюють наші тканини, коли потрапляють у легені разом з повітрям; група важких ретрорадіонуклідів (22, 24) та продуктів їх розпаду (20, 21), яким належить невелика частка природного фону радіації Забруднення продуктів радіонуклідами. Радіоактивні матеріали увійшли до складу Землі із самого її виникнення. Навіть людина злегка радіоактивна, бо в будь - якій живій тканині присутні сліди радіоактивних речовин. Людина зазнає опромінення двома способами: радіоактивні речовини можуть знаходитись поза організмом і опромінювати його ззовні, у цьому випадку йдеться про зовнішнє опромінення. Або ж радіоактивні речовини можуть перебувати в повітрі, яким дихає людина, в їжі, чи у воді, і потрапити в організм. Перед тим як потрапити в організм людини, радіоактивні речовини проходять складний шлях у навколишньому середовищі. Виникнення у біосфері продуктів ділення та включення їх у харчові ланцюги, зумовило надходження радіонуклідів у живі організми і стало причиною додаткового опромінення рослин, тварин та людини. Можна виділити наступні шляхи потрапляння радіонуклідів в організм людини через продукти харчування: рослина – людина; рослина – тварина – молоко – людина; рослина – тварина – м’ясо – людина; атмосфера – опади – водойми –риба – людина. Розрізняють поверхневе та структурне забруднення харчових продуктів радіонуклідами. При поверхневому забрудненні радіоактивних речовин, переносимі повітряним середовищем осідають на поверхні продуктів, частково проникаючи всередину рослинної тканини. Більш ефективно радіоактивні речовини утримуються на рослинах з ворсистим покривом, в складках листя суцвіть. При цьому затримуються не тільки розчинні форми радіоактивних з’єднань, а й нерозчинні. Однак поверхневе забруднення легко видаляється навіть через декілька неділь. Структурне забруднення обумовлене фізико-хімічними властивостями радіоактивних речовин, складом ґрунту, фізіологічними особливостями рослин. При надходженні радіонуклідів з ґрунту через кореневу систему рослин, внаслідок дії сорбційних сил ґрунтового поглинального комплексу, відбувається сепарація радіонуклідів. Одні з них перебувають у ґрунті у порівняно доступному для рослин стані і тому велика їх кількість надходить у наземні частини рослин, а та частина, що міцно фіксується твердою фазою ґрунту, мало доступна для рослин. Одним із шляхів включення радіонуклідів у біологічні і харчові ланцюги може бути заковтування тваринами разом з кормом часток ґрунту, що містять радіонукліди при випасанні. Основними каналами виведення радіонуклідів з організму ссавців є шлунково - кишковий тракт і нирки, а у лактуючих тварин, крім того – молочні залози. Частина продуктів ділення, яка надійшла в організм лактуючих тварин, виводиться разом з молоком. У дослідах на лактуючих козах і коровах доведено, що концентрація радіонуклідів у молоці завжди у 5 – 10 разів вища, ніж у плазмі крові. Найбільш високі концентрації радіонуклідів у молоці корів спостерігаються у зимові та весняні місяці, що пояснюється зменшенням потреби щитовидної залози в йоді і підвищенням поглинання його молочною залозою. Зменшення поступлення радіонуклідів в організм з їжею можна досягти шляхом зменшення їх кількості в продуктах харчування за допомогою різних технологічних та кулінарних обробок харчової сировини. За рахунок обробки харчової сировини – ретельного миття, чистки продуктів, відділення малоцінних частин можливо видалити від 20 до 60 % радіонуклідів. Так, перед миттям деяких овочів необхідно видаляти верхні більш забруднені листя ( капуста, цибуля ріпчаста та інші ). Картоплю та коренеплоди обов’язково миють двічі: перед очисткою від шкурки та після. Найбільш ефективним методом кулінарної обробки сировини в умовах підвищеного забруднення радіонуклідними речовинами є варіння, при якому значна частина радіонуклідів переходить у відвар. Використовувати такий відвар в їжу нецілеспрямовано. Для отримання відвару необхідно варити продукт у воді 10 хв. Потім воду злити і продовжувати варку у новій порції води. М’ясо перед приготуванням потрібно порізати на шматочки, замочити на дві години в холодній воді, потім воду злити, залити другою водою і варити на вогні 10 хв., потім слід воду злити і варити у новій порції води до готовності. При смаженні м’яса та риби на поверхні з’являється коринка, котра перешкоджає виведенню радіонуклідів та інших шкідливих речовин. Тому при ймовірності забруднення харчових продуктів потрібно надавати перевагу відварним м’ясним та рибним стравам, а також стравам, приготованих на пару. Зниження складу радіонуклідів у молочних продуктах можна досягти шляхом отримання із молока жирових та білкових концентратів. При переробці молока у вершки залишається не більше 9 % цезію і 5 % стронцію, в творозі – 21 % цезію та 27 % стронцію в сирах 10 % цезію і 45 % стронцію У вершковому маслі біля 2 % цезію від його складу в молоці. Миття і тушкування квасолі ( 10 хв. При температурі 96°С) сприяє зменшенню кількості стронцію на 56 %. При очищенні помідорів від шкірки після занурення у гарячу воду ( 90°С на 3 хв.) вміст того ж радіоізотопу зменшується на 39 %. Стерилізація стручкової квасолі в домашніх умовах зумовлює зниження стронцію на 50 % . Миття зелені і салатів 2 % - ним розчином лимонної кислоти зменшує кількість цезію на 57 % і стронцію на 19 %. Фрукти і овочі, крім кулінарної обробки у домашніх умовах, у великій кількості переробляють у промислових умовах. Особливий інтерес становить вплив технологічного режиму виробництва на плодові і овочеві консерви. При нормальній технологічній переробці основних фруктів і овочів вміст стронцію у готовому продукті зменшується майже у 6 разів порівняно із сировиною. Вміст радіоізотопу зменшується при консервуванні у такому порядку: молодого гороху – у 3, 5 раза, моркви – у 1,3, помідорів – 1,5 і персиків у 2 рази. При переробці у промислових умовах фруктів і овочів, забруднених радіонуклідами лише ззовні, рекомендується такий режим попередньої обробки: промивання протягом 1-2 хв. Водяним струменем з метою усунення основної частини механічно затриманих радіонуклідів; обробка протягом 10 хв. десорбуючим розчином соляної кислоти ( 1%); повторне миття водним струменем протягом однієї хв. для усунення решти розчину з поверхні фрукті в та овочів. Отже, щоб запобігти забрудненню продуктів харчування необхідний їх радіаційний контроль. Це процес досить складний, потребує певного мінімуму параметрів. Значимість проблеми підсилюється також небезпекою, яку створюють для здоров’я людини навіть мінімальні кількості радіонуклідів у їжі. | |
| Просмотров: 1490 | Рейтинг: 0.0/0 |
| Всего комментариев: 0 | |