Презентация 5 Искусственные источники ИИ и загрязнении

Искусственные источники ИИ и
загрязнении окружающей среды
радиоактивными веществами
По биологической значимости искусственные
источники ИИ и загрязнении окружающей среды РВ
располагаются в следующем порядке:
• Использование ИИ и РВ в медицине
• Ядерные и термоядерные взрывы
• Атомная энергетика
• Источников ИИ в быту
Ориентировочные дозы, которые получают люди
при проведении некоторых медицинских процедур,
представлены в таблице.
Ориентировочные значения поглощенной
дозы при некоторых медицинских
процедурах, сЗв
Медицинская процедура
Доза
Флюорография легких
2
Рентгеновский снимок зубов (ортопантография)
5
Рентгеноскопия органов грудной полости
10
Рентгеноскопия органов брюшной полости
15
Лечение злокачественных опухолей
до 5000
В среднем при медицинских обследованиях на одного
жителя Земли в год приходится доза облучения,
эквивалентная 0,4 мЗв.
Наиболее распространенным видом излучения,
применяемым в диагностической практике, являются
рентгеновские лучи: на каждую 1000 жителей приходится
от 300 до 900 обследований в год.
Внедрение
технических
усовершенствований
(компьютерной
томографии,
использование более
чувствительных пленок, электрографии, рационального
экранирования и пр.) позволяет резко снизить дозы
облучения без уменьшения диагностической и лечебной
эффективности процедур. Радиоизотопы применяются
для исследования различных процессов, протекающих в
организме, и для локализации опухолей: в промышленно
развитых странах на 1000 населения приходится около
10-40 радиоизотопных исследований.
Одним из наиболее эффективных методов лечения
опухолевых заболеваний является лучевая терапия.
Ядерные и термоядерные взрывы
Схематическое представление конструкции атомной
бомбы
1 – заряд урана-235 или плутония-239;
2 – обычное взрывчатое вещество (запал для соединения
кусков урана с целью достижения критической массы);
3 – оболочка из металла большой плотности
Схематическое представление деления ядра 235U
Ядерный взрыв в атмосфере
Общее количество ядерных взрывов на территории
земного шара
Страна
Год
Число взрывов
США
1945-1992
1030
СССР-Россия
1949-1991
716
Франция
Великобритания
1960-1997
1950-1960
210
44
Китай
1964-1996
45
Индия
1974, 1998
6
1998
5
Пакистан
При атомном взрыве образуются продукты деления
ядерного горючего 235U, 238U, 239Pu с образованием
сложной смеси из 200 изотопов 36 химических
элементов с периодом полураспада от 1 с до млн лет.
По характеру излучения все они относятся к бета- и
гамма+бета-излучателям, кроме 147Sm и 144Nd – альфаизлучатели. Дополнительным источником
радиоактивного загрязнения местности служит также
наведенная радиоактивность, возникающая в
результате воздействия потока нейтронов,
образующихся при цепной реакции деления урана или
плутония на ядра атомов различных веществ
окружающей среды.
Высокодисперсные
фракции
продуктов
ядерных взрывов поднимаются в верхние слои
атмосферы и годами и даже десятилетиями
циркулируют там, распространяясь вначале над
своим полушарием, а зaтeм и над всей
территорией земного шара, и лишь постепенно
выпадают на поверхность Земли. В течение 10
лет, когда испытания проводились наиболее
интенсивно, население Земли получило за счет
глобальных выпадений дополнительно 2 мЗв
(одна годовая доза от естественного фона).
Наибольший
практический
интерес
для
радиобиологии
представляют
следующие
искусственные радионуклиды:
131J,
89Sr, 90Sr,
137Cs, 134Cs
140Ba,
144Ce.
Активность продуктов ядерного деления
быстро снижается в первые часы и сутки,
например, в первые сутки наблюдается снижение
активности в 50 раз.
Снижение активности ПЯД с течением
времени
Время, ч
Относительная
активность
Время, ч
Относительная
активность
1
1000
30
17
1,5
610
40
12
2
440
60
7,3
3
70
100
4,3
5
150
200
1,7
7
97
400
0,75
10
63
600
0,46
15
39
800
0,33
20
27
1000
0,25
При термоядерных взрывах в момент реакции
синтеза возникает интенсивный поток нейтронов,
вызывающих образование значительного количества
продуктов активации – наведенную радиоактивность.
Термоядерные реакции протекают при температурах,
достигающих нескольких миллионов градусов. В этих
условиях ядра легких элементов, двигаясь с большими
кинетическими энергиями, будут сближаться и
объединяться в ядра более тяжелых элементов,
например:
2 D + 3 T  4 He + 1 n + E (17,57 МэВ)
1
1
2
0
На этом принципе основано устройство
термоядерных
зарядов,
состоящих
из
плутониевого запала, служащего для создания
высокой температуры, и смеси изотопов
водорода–дейтерия и трития.
Основными
источниками
загрязнения
окружающей среды являются радиоактивные
осколки 238U, 239Pu, тритий 3Н и радиоуглерод
14С. В результате проведенных до 1959 года
термоядерных взрывов в земной атмосфере
образовалось около 560 кг 14С.
При воздушном взрыве РВ распыляются на
большой площади, но под влиянием атмосферных
осадков,
выпавших
в
момент
прохождения
радиоактивного
облака,
может
повыситься
загрязнение в том или ином районе.
Взрывы средней и малой мощности (до
нескольких
килотонн
тротилового
эквивалента)
загрязняют в основном тропосферу – на высоте 18
км, мелкие и крупные частицы выпадают на
расстоянии нескольких сот километров от эпицентра,
образуя локальные радиоактивные загрязнения.
Крупные взрывы в несколько мегатонн загрязняют,
главным образом, стратосферу на высоте 80 км.
Воздушными течениями частицы продукты ядерного
деления (ПЯД) способны совершать очень большой
путь, вплоть до нескольких оборотов вокруг земного
шара, образуя в результате выпадения глобальные
загрязнения.
Продукты взрывов распределяются следующим
образом:
при воздушном взрыве 99% задерживается в
стратосфере;
при
наземном
взрыве
20%
попадает
в
стратосферу, а 80% выпадает в районе взрыва;
при взрывах у поверхности моря 30% остается в
стратосфере, а 70% выпадает локально.
ПЯД могут находиться в тропосфере 2-3 месяца, в
стратосфере – 3-9 лет. По данным исследователей, из
имеющихся в стратосфере ПЯД ежегодно осаждается
10% 90Sr и 137Cs.
По данным Научного комитета ООН по действию
атомной радиации, при испытаниях ядерного оружия,
проводимых до 1963 года, суммарная мощность
взорванных боеприпасов и устройств составила
510,9 мегатонн по тротиловому эквиваленту, в т.ч.: при
воздушных взрывах – 406,2 Мт, при наземных – 104,7 Мт.
Выпадение радионуклидов составило в МКи: 3H – 360,
14C – 6,2; 55Fe – 50, 89Sr – 2800, 90Sr – 12,2, 106Ru – 330,
144Ce – 182,4, 137Cs – 19,5, 239Pu – 0,32.
Схема ядерного взрыва