Курсовая работа: Радиационная безопасность

Содержание

радиация излучение безопасность доза

1. Общие сведения о радиации

1.1 Естественная и искусственная радиоактивность

1.2 Виды радиоактивных излучений

1.3 Единицы измерения активности, дозы излучения

1.4 Принцип расчета доз при внутреннем (инкорпированном) облучении

2. Основы радиоэкологии

2.1 Некорневое поступление радионуклидов в сельскохозяйственные культуры и передача их по трофическим цепям

2.2 Радиоактивное загрязнение лесных фитоценозов

3. СанПиН 2.6.6.1169-02 "Обеспечение радиационной безопасности при обращении с производственными отходами с повышенным содержанием природных радионуклидов на объектах нефтегазового комплекса российской федерации"

3.1 Критерии обеспечения радиационной безопасности

3.2 Требования к проектированию и эксплуатации систем сбора, хранения и захоронения производственных отходов с повышенным содержанием природных радионуклидов

3.3 Радиационно-гигиенические требования по реабилитации территорий при прекращении эксплуатации предприятий НГК

3.4 Производственный радиационный контроль при обращении с производственными отходами с повышенным содержанием природных радионуклидов

3.5 Вычисление эффективной удельной активности природных радионуклидов в производственных отходах

3.6 Требования к радиационно-гигиенической паспортизации организаций НГК

4. Рабочее задание 1. Защита от ионизирующих излучений с помощью защитных экранов

5. Дозы облучения населения от источников искусственной радиации

6. Устройство дозиметра и радиометра РКСБ-104

6.1 Назначение прибора

6.2 Основные технические данные и характеристики прибора

6.3 Устройство и принцип работы

6.4 Указание мер безопасности

6.5 Подготовка к работе

6.6 Порядок работы

7. Рабочее задание 2

7.1 Выполнение измерений

7.2 Обработка и оформление результатов измерений

8. Рабочее задание 3

Контрольные вопросы

Список литературы

Приложение А

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О РАДИАЦИИ

1.1 Естественная и искусственная радиоактивность

Радиоактивность - это свойство атомных ядер определенных химических элементов самопроизвольно превращаться в ядра других элементов с испусканием особого рода излучения, называемого радиоактивным. Нельзя повлиять на течение процесса радиоактивного распада, не изменив состояния атомного ядра. На скорость течения радиоактивных превращений не оказывают никакого воздействия изменения температуры и давления, наличие электрического и магнитного полей, вид химического соединения данного радиоактивного элемента и его агрегатное состояние.

Радиоактивные явления, происходящие в природе, называют естественной радиоактивностью (космическая радиация и излучения природных радионуклидов, рассеянных в земных породах, почве, воде, воздухе, строительных и других материалах, живых организмах). Например, изотоп ⁴⁰K широко рассеян в почвах и прочно удерживается глинами вследствие процессов сорбции. Глинистые почвы почти везде богаче радиоактивными элементами, чем песчаные и известняки. Радиоактивные тяжелые элементы (U, Th, Ra) содержатся преимущественно в горных гранитных породах. Радиоактивные элементы распространены в природе в ничтожных количествах. В земной коре естественно-радиоактивные элементы есть преимущественно в урановых рудах, и почти все они являются изотопами тяжелых элементов с атомным номером более 83. Цепи радиоактивных распадов начинаются с урана - радия (- Ra), тория () или актиния ().

Аналогичные процессы, происходящие в искусственно полученных веществах (через соответствующие ядерные реакции), называют искусственной радиоактивностью (сжигание угля, разработка месторождений радиоактивных руд, применение радионуклидов в различных отраслях экономики, работа ядерно-технических установок, ядерные взрывы в мирных целях (строительство подземных хранилищ, нефтедобыча, строительство каналов), аварии на объектах, содержащих радиоактивные вещества, ядерные отходы АЭС, промышленности, флота, испытание ядерного оружия (при ядерных взрывах образуется около 250 изотопов 35 элементов (из них 225 радиоактивных) как непосредственных осколков деления ядер тяжелых элементов (²³⁵U, ²³⁹Pu, ²³³U, ²³⁸U), так и продуктов их распада.

Количество радиоактивных продуктов деления (РПД) возрастает соответственно мощности ядерного заряда. Часть образовавшихся РПД распадается в ближайшие секунды и минуты после взрыва, другая часть имеет период полураспада порядка нескольких часов.

Радионуклиды, такие как ⁸⁶Rb, ⁸⁹Sr, ⁹¹Y, ⁹⁵Cd, ¹²⁵Sn. ^l25Te, ^l31I, ¹³³Xe, ^l36Cs, ¹⁴⁰Ba, ¹⁴¹Ce, ¹⁵⁶Eu, ¹⁶¹Yb, обладают периодом полураспада в несколько дней, a ⁸⁵Kr, ⁹⁰Sr, ¹⁰⁶Ru, ¹²⁵Sb, ¹³⁷Cs, ^l47Pm, ^l5lSm, ^l55Eu - от одного года до нескольких десятков лет. Группа, состоящая из ⁸⁷Rb, ⁹³Zr, ^l29I, ¹³⁵Cs, ¹⁴⁴Nd, ¹³⁷Sm, характеризуется чрезвычайно медленным распадом, продолжающимся миллионы лет)).

Искусственные радионуклиды по различным причинам попадают в окружающую среду, повышая тем самым радиационный фон. Кроме того, они включаются в биологические системы и поступают непосредственно в организм животных и человека. Все это создает опасность для нормальной жизнедеятельности живого организма.

Внешние и внутренние источники, действуя непрерывно, сообщают организму определенную поглощенную дозу. Большую часть облучения от источников естественной радиации человек получает за счет земных источников -- в среднем более 5/6 годовой эффективной эквивалентной дозы, получаемой населением (в основном внутреннее облучение). Оставшаяся часть приходится на космическое излучение (главным образом внешнее облучение). Эффективная эквивалентная доза от воздействия космического излучения составляет около 300 мкЗв/год (для живущих на уровне моря), для живущих выше 2 тыс. м над уровнем моря эта величина в несколько раз больше. Среднегодовая безопасная доза для человека составляет около 1,2 мГр на гонады и 1,3 мГр на скелет.

1.2 Виды радиоактивных излучений

Лучи, отклоняющиеся в поперечном магнитном поле к отрицательно заряженной пластинке, были названы альфа-лучами, отклоняющиеся к положительно заряженной пластинке - бета-лучами, а лучи, которые совсем не отклонялись, - гамма-лучами.

Альфа-частицы (-частицы) представляют собой ядра атомов гелия и состоят из двух протонов и двух нейтронов; они имеют двойной положительный заряд и относительно большую массу, превышающую массу электрона в 7300 раз, движутся со скоростью около 20000 км/с. Имеют энергию, которая колеблется в пределах 2 - 11 МэВ. Для каждого данного изотопа энергия альфа-частиц постоянна. Пробег альфа-частиц в воздухе составляет в зависимости от энергии 2 - 10 см, в биологических тканях - несколько десятков микрометров (30 -150 мкм), в алюминии -10 - 70 мкм. Так как альфа-частицы массивны и обладают сравнительно большой энергией, путь их в веществе прямолинеен; они на своем пути создают ионизацию большой плотности (в воздухе на 1 см пути альфа-частица образует 100 - 250 тыс. пар ионов), вызывают сильно выраженные эффекты ионизации и флуоресценции. Этот вид излучения наблюдается преимущественно у естественных радиоактивных элементов (радий, торий, полоний, уран и др.). Альфа-излучатели при попадании в организм (через поврежденные участки ткани, дыхание, с водой, пищей, радиоактивной пылью) крайне опасны для человека и животных.

Вся энергия альфа-частиц передается клеткам организма, что наносит им вред. Для альфа-излучения лист бумаги или неповрежденная кожа - непреодолимое препятствие.

Бета-частицы (в-частицы) представляют собой поток частиц (электроны или позитроны) ядерного происхождения. Позитрон - элементарная частица, подобная электрону, но с положительным знаком заряда. Бета-частицы одного и того же радиоактивного элемента обладают различным запасом энергии (от нуля до некоторого максимального значения). Это объясняется тем, что при бета-распаде из атомного ядра вылетают одновременно с бета-частицей нейтрино. Поскольку бета-частицы одного и того же радиоактивного элемента имеют различный запас энергии, то величина их пробега в одной и той же среде будет неодинаковой. Путь бета-частиц в веществе извилист, так как, имея крайне малую массу, они легко изменяют направление движения под действием электрических полей встречных атомов. Бета-излучение обладает меньшим эффектом ионизации, чем альфа-излучение. Оно образует 50 - 100 пар ионов на 1 см пути в воздухе и имеет «рассеянный тип ионизации». Пробег бета-частиц в воздухе может составлять в зависимости от энергии до 25 м, в биологических тканях - до 1 см, в металлах - до 1 мм. Скорость движения бета-частиц в вакууме равна 1 ^. 10¹⁰ - 2,9 ^. 10¹⁰ см/с (0,3 - 0,99 скорости света). Проходя через вещество бета-частицы взаимодействуют как с электронами, так и с ядрами атомов. Различные радиоактивные изотопы значительно отличаются друг от друга по уровню энергии бета-частиц. Максимальная энергия бета-частиц различных элементов имеет широкие пределы - от 0,015 - 0,05 МэВ (мягкое бета-излучение) до 3 - 12МэВ (жесткое бета-излучение). Удельная ионизирующая способность бета-частицы меньше, чем у альфа-частицы, но выше, чем у гамма-частицы. В результате ионизации в некоторых средах происходят вторичные процессы: люминесценция, фотохимические реакции, образование химически активных радикалов.

Гамма-излучение () представляет собой поток электромагнитных волн, так же, как радиоволны, видимый свет, ультрафиолетовые и инфракрасные лучи, рентгеновское излучение. Различные виды электромагнитного излучения отличаются условиями образования и определенными свойствами (длиной волны, энергией).

Гамма-излучение распространяется со скоростью света, оно свободно проходит через тело человека и другие материалы без заметного ослабления. Гамма-излучение распространяется прямолинейно, оно имеет большой пробег в воздухе и может создавать вторичное и рассеянное излучения в средах, через которые проходит.

Рентгеновское излучение возникает при торможении электронов в электрическом поле ядер атомов вещества (тормозное рентгеновское излучение) или при перестройке электронных оболочек атомов при ионизации и возбуждении атомов и молекул (характеристическое рентгеновское излучение). При различных переходах атомов и молекул из возбужденного состояния в невозбужденное может происходить испускание видимого света, инфракрасных и ультрафиолетовых лучей.

Гамма-кванты -- это излучение ядерного происхождения. Они испускаются ядрами атомов при альфа- и бета-распаде природных и искусственных радионуклидов в тех случаях, когда в дочернем ядре оказывается избыток энергии, не захваченный корпускулярным излучением (альфа- и бета-частицей). Это избыток мгновенно высвечивается в виде гамма-квантов. Гамма-кванты лишены массы покоя. Это значит, что фотоны существуют только в движении. Они не имеют заряда и поэтому в электрическом и магнитном полях не отклоняются. В веществе и вакууме гамма-лучи распространяются прямолинейно и равномерно во все стороны от источника. Скорость распространения их в вакууме равняется скорости света (3 ^. 10¹⁰см/с). Частота колебаний гамма-квантов связана с длиной их волны. Чем меньше длина волны, тем больше частота колебаний излучения, тем больше его энергия и, следовательно, проникающая способность. Энергия гамма-излучения естественных радиоактивных элементов колеблется от нескольких килоэлектронвольт до 2 - 3 МэВ и редко достигает 5 - 6 МэВ. Гамма-излучатели редко имеют однозначную энергию квантов. В состав потока гамма-излучения чаще входят кванты различной энергии. Например, при распаде изотопа йода (¹³¹I) образуется пять групп квантов с энергиями 0,08; 0,163; 0,364; 0,637 и 0,722 МэВ. Бром (⁸²Вr) излучает 11 групп гамма-квантов с энергией в пределах 0,248 - 1,453 МэВ, а кадмий (¹¹⁵Cd) - 13 групп от 0,335 до 1,28 МэВ. Гамма-кванты, не имея заряда и массы покоя, вызывают слабое ионизирующее действие, но обладают большой проникающей способностью. Путь пробега в воздухе достигает 100 - 150 м.

Нейтронное излучение -- поток нейтронов. Заряд - 0, масса - 1а.е.м., энергия - 0,1-20 МэВ, излучается при ядерных превращениях, пробег больше, чем у других излучений.

Наиболее опасными являются г - излучения и нейтроны, так как имеют наибольшие пробеги.

1.3 Единицы измерения активности, дозы излучения

Количество любого радиоактивного изотопа со временем уменьшается вследствие радиоактивного распада (превращения ядер). Скорость распада определяется строением ядра. На этот процесс нельзя повлиять никакими обычными физическими или химическими способами, не изменив состояния атомного ядра. Для каждого радиоактивного изотопа средняя скорость распада его атомов постоянна, неизменна и характерна только для данного изотопа. Постоянная радиоактивного распада для определенного изотопа показывает, какая доля ядер распадается в единицу времени. Постоянную распада выражают в обратных единицах времени: с^-1, мин^-1, ч^-1 и т. д., чтобы показать, что количество радиоактивных ядер убывает.

Для характеристики скорости распада радиоактивных элементов в практике пользуются вместо постоянной распада периодом полураспада. Период полураспада -- это время, в течение которого распадается половина исходного количества радиоактивных ядер. Для различных радиоактивных изотопов период полураспада имеет значения от долей секунды до миллиардов лет. Причем у одного и того же элемента могут быть изотопы с различными периодами полураспада. Соответственно и радиоактивные элементы разделяются на короткоживущие (часы, дни) и долгоживущие (годы).

Связь между периодом полураспада и постоянной распада имеет обратную зависимость, т. е. чем больше значение , тем меньше значение Т, и наоборот:

.

Особенность радиоактивного распада в том, что ядра одного и того же элемента распадаются не все сразу, а постепенно, в различное время. Иными словами, распад ядер происходит неравномерно -- то большими, то меньшими порциями, поэтому при одном и том же времени измерения числа импульсов от радиоактивного препарата получаются разные значения. Следовательно, для получения точных результатов необходимо измерения проводить несколько раз. Однако при определении радиоактивности короткоживущих препаратов будут наслаиваться другие ошибки, во избежание которых необходимо правильно выбрать время счета (таблица Бэлла и др.).

Количество радиоактивного вещества обычно определяют не единицами массы (грамм, миллиграмм и т. п.), а активностью данного вещества, которая равна числу распадов в единицу времени. Чем больше радиоактивных превращений испытывают атомы данного препарата в секунду, тем больше его активность. Как следует из закона радиоактивного распада, активность радионуклида пропорциональна числу радиоактивных атомов, т. е. возрастает с увеличением количества данного вещества. Поскольку скорость распада радиоактивных изотопов различна, то одинаковые по массе количества различных радионуклидов имеют разную активность. Так, если взять радионуклиды ²³⁸U, ³²Р и ⁸Li одинаковой массы, но с различными периодами полураспада (4,5 ^. 10⁹ лет, 14,3 дня и 0,89 с соответственно), то самая высокая активность будет у лития и фосфора и очень малая у урана, так как наибольшее число распадов в 1 с будет у первых двух изотопов.