Ионизирующее действие радиоактивного излучения. Естественный радиоактивный фон. Дозиметры

 
 

Радиоактивное излучение может быть опасным для организмов. Из этого параграфа вы узнаете, почему это так, с помощью каких приборов можно измерить уровень радиации, какой уровень радиации опасен, а при каком можно быть спокойными.

Рис. 25.1. В результате поглощения энергии ионизирующего излучения электрон вылетает из атома и атом преобразуется в положительный ион

Узнаём о воздействии ионизирующего излучения на организмы

Радиоактивные α-, β-, γ-излучения оказывают значительное воздействие на организмы. Попадая в вещество, радиоактивное излучение передает ему энергию. В результате поглощения этой энергии некоторые атомы и молекулы вещества ионизируются (рис. 25.1) — их химическая активность изменяется и образуются новые, чрезвычайно активные химические соединения.

Рис. 25.2. Льюис Харольд Грей (1905-1965) — английский физик, работал над проблемами, связанными с действием облучения на биологические системы; основатель радиобиологии



 

Жизнедеятельность любого организма обеспечивается химическими реакциями, происходящими в его клетках, поэтому мощное радиоактивное облучение приводит к нарушению функций почти всех органов. Так, у человека увеличиваются хрупкость и проницаемость сосудов, снижается сопротивляемость организма, происходит разлад деятельности желудочно-кишечного тракта, нарушаются функции кроветворных органов, нормальные клетки перерождаются в злокачественные.

характеризуем ионизирующее излучение

Чем больше поглощенная веществом энергия излучения, тем большее воздействие оказывает это излучение на вещество.

Отношение энергии W ионизирующего излучения, поглощенной веществом, к массе m этого вещества называют поглощенной дозой ионизирующего излучения (D):

Единица поглощенной дозы в СИ — грей (в честь английского физика Л. Грея (рис. 25.2)):

Биологическое действие на организмы разных видов излучения неодинаково при одинаковой поглощенной дозе. Так, при одинаковой энергии α-излучение значительно опаснее, чем β- или γ-излучение.

Коэффициенты качества некоторых видов ионизирующего излучения

Рис. 25.3. Рольф Максимилиан Зиверт (1896-1966) — шведский ученый. Работал в области медицинской физики, изучал воздействие радиации на биологические системы

Рис. 25.4. Змеи очень устойчивы к радиации. Некоторые из них могут выдержать радиоактивное излучение до 150 Гр

Физическую величину, характеризующую биологическое действие поглощенной дозы ионизирующего излучения, называют эквивалентной дозой ионизирующего излучения (H):

где D — поглощенная доза; К — коэффициент качества, характеризующий опасность данного вида излучения: чем больше коэффициент качества, тем опаснее излучение (см. таблицу).

Единица эквивалентной дозы в СИ — зиверт (названа в честь шведского ученого Р. Зиверта (рис. 25.3)):


Выясняем особенности воздействия радиации

Повреждения организмов, обусловленные действием радиации, имеют ряд особенностей.

Во-первых, наиболее чувствительны к радиации быстро делящиеся клетки. Так, действие радиоактивного излучения первым ощущает костный мозг, вследствие чего нарушается процесс кроветворения.

Во-вторых, разные типы организмов имеют разную чувствительность к радиоактивному излучению (рис. 25.4). Самые стойкие к радиации — одноклеточные.

В-третьих, последствия воздействия одинаковой поглощенной дозы излучения зависят от возраста организма.

Отметим, что кроме внешнего облучения существует опасность и внутреннего облучения, ведь радионуклиды могут попасть в организм, например, с пищей или водой. Повышенная опасность внутреннего облучения обусловлена несколькими причинами.

Во-первых, некоторые радионуклиды способны выборочно накапливаться в определенных органах. Например, 30 % йода накапливается в щитовидной железе, масса которой

составляет лишь 0,03 % массы тела человека. Радиоактивный Йод, таким образом, всю свою энергию отдает небольшому объему ткани.

Во-вторых, внутреннее облучение является длительным: радионуклид, попавший в организм, не сразу выводится из него, а проходит ряд радиоактивных преобразований внутри организма. При этом возникает радиоактивное излучение, которое ионизирует молекулы, изменяя тем самым их биохимическую активность.

Узнаём о радиационном фоне

Все люди на Земле испытывают воздействие радиации, ведь в любой местности всегда есть радиационный фон (рис. 25.5).

Радиационный фон Земли складывается из нескольких компонентов: космическое излучение; излучение естественных радионуклидов, содержащихся в земной коре, воздухе и других объектах внешней среды; излучение искусственных радиоактивных изотопов.

Излучение естественных радионуклидов и космическое излучение создают естественный радиационный фон.

В результате деятельности человека естественный радиационный фон Земли значительно изменился — произошло техногенное повышение естественного радиационного фона. Пример такой деятельности — добыча полезных ископаемых, имеющих повышенную концентрацию радионуклидов. Так, повышенное содержание естественных радионуклидов имеется

Рис. 25.5. Средние эквивалентные дозы ионизирующего излучения, которые получает человек в течение года от некоторых источников радиации

в граните. А далее выстраиваем цепочку. Гранитный щебень — компонент бетона, из которого сооружают дома. Значит, повышенный радиационный фон следует искать прежде всего внутри зданий из бетона, особенно в закрытых непроветриваемых помещениях (концентрация радона в закрытых помещениях в среднем в восемь раз выше, чем снаружи.

Проанализируйте рис. 25.5. Из каких источников человек получает наибольшую дозу радиации? Значительно ли воздействие радиации, связанной с развитием атомной энергетики?


Знакомимся с дозиметром

Жизнь на Земле возникла и развивается в условиях непрерывного воздействия радиации, поэтому естественный радиационный фон существенно не влияет на жизнь и здоровье людей. Современные радиобиологические исследования показывают, что при дозах, соответствующих естественному радиационному фону 1-2 мЗв в год, воздействие радиации безопасно для человека.

Но даже небольшое превышение уровня радиации может вызвать генетические дефекты, которые, возможно, проявятся у детей или внуков облученного человека. Большие дозы радиации служат причиной серьезных поражений тканей. Например, полученная за несколько часов эквивалентная доза ионизирующего облучения 1 Зв вызывает опасные изменения в крови, а доза 3-5 Зв в 50 % случаев служит причиной гибели. Поэтому работники, имеющие дело с радиацией или некоторое время находящиеся на радиа-ционно загрязненной территории, обязательно пользуются дозиметрами.

Дозиметр — прибор для измерения дозы ионизирующего излучения, полученной прибором (и, следовательно, тем, кто им пользуется) за некоторый интервал времени, например за время пребывания на определенной территории или в течение рабочей смены.

Приборы для измерения интенсивности радиоактивного излучения от определенного источника (жидкости, газа, загрязненной поверхности) называют радиометрами (или дозиметрами второго типа) (рис. 25.6, а).

В организме человека содержится около 3·10-3 г радиоактивного калия и 6 · 10-9 г радия. В результате в теле человека ежесекундно происходит 6000 β-распадов и 220 α-распадов. Еще 2500 β-распадов в секунду происходит благодаря радиоактивному углероду. В целом в теле человека ежесекундно происходит 10 000 актов распада.

Основной составляющей любого дозиметра и радиометра является детектор — устройство для регистрации ионизирующего излучения (см. рис. 25.6, б). При попадании ионизирующего излучения на детектор возникают электрические сигналы (импульсы тока или напряжения), которые считываются измерительным устройством. Данные о дозе ионизирующего излучения подаются на выходное устройство (выводятся на дисплей дозиметра); информация о повышении радиации может подаваться свечением, звуковым сигналом и т. п.

Подводим итоги

Попадая в вещество, радиоактивное излучение передает ему энергию. В результате некоторые атомы и молекулы вещества

ионизируются, изменяется их химическая активность. Так как жизнедеятельность организмов базируется на химических реакциях, радиоактивное излучение оказывает биологическое действие.

Отношение энергии W ионизирующего излучения, поглощенной веществом, к массе m этого вещества называют поглощенной дозой ионизирующего излучения D: D = W/m.

Биологическое действие ионизирующего излучения зависит как от поглощенной дозы, так и от особенностей самого излучения; характеристикой биологического действия является эквивалентная доза ионизирующего излучения: H=KD, где K — коэффициент качества.

Единица поглощенной дозы ионизирующего излучения в СИ — грей (Гр), единица эквивалентной дозы — зиверт (Зв). Для измерения доз ионизирующего излучения используют дозиметры.

На поверхности Земли регистрируется определенный уровень радиации — радиационный фон, состоящий из космического излучения, излучения естественных и искусственных радионуклидов.

Контрольные вопросы

1. В чем проявляется биологическое действие радиации на организмы?

2. Дайте определение поглощенной дозы ионизирующего излучения. Какова ее единица в СИ? 3. Как вычисляют эквивалентную дозу ионизирующего излучения? Какова ее единица в СИ? 4. Каковы особенности воздействия радиации? Чем обусловлена повышенная опасность радионуклидов, попавших в организм? 5. Назовите причины, по которым вы всегда и независимо от того, где живете, испытываете действие радиации. 6. Что такое радиационный фон? Из каких компонентов он состоит? 7. Назовите источники радиационного фона Земли. 8. Для чего предназначены дозиметры? Каков принцип их действия?

Упражнение № 25

1. Как, находясь вблизи источника α-излучения, можно защититься от негативного воздействия радиации?

2. В результате внешнего облучения сотрудник лаборатории ежесекундно получает поглощенную дозу ионизирующего излучения, равную 2 · 10-9 Гр. Какую поглощенную дозу получит работник в течение часа?

3. В результате внутреннего облучения каждый грамм живой ткани поглотил 108 α-частиц. Определите эквивалентную дозу облучения, если энергия каждой α-частицы равна 8,3 · 1013 Дж.

4. Какую эквивалентную дозу ионизирующего излучения получит человек, находящийся вблизи источника γ-излучения в течение 1 ч, если ежесекундно он получает поглощенную дозу ионизирующего излучения 25 · 10-9 Гр?

5. Существует гипотеза, что человечество возникло благодаря мутациям, произошедшим у обезьян в результате воздействия радиоактивного излучения. Воспользовавшись дополнительными источниками информации, узнайте об этой гипотезе больше. Можно ли с ней согласиться? Обоснуйте свою точку зрения.

Экспериментальное задание

Если у вас есть возможность воспользоваться дозиметром, измерьте радиационный фон в разных точках своей квартиры, вблизи гранитной мостовой, в бетонном, кирпичном и деревянном домах, в подвале дома, на верхнем этаже. Поясните результаты своих исследований.

скачать dle 11.0фильмы бесплатно

Популярне з Фізики за 9 клас

Добавити коментар

Автору дуже потрібно знати, чи Вам допоміг даний матеріал?!

    • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
      heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
      winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
      worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
      expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
      disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
      joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
      sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
      neutral_faceno_mouthinnocent
оновити, якщо не видно коду

Коментарів 0


Ми створили сайт TEXTBOOKS з метою розміщення матеріалів (шкільних підручників) Міністерства Освіти України, для покращення освітнього процесу учнів у школах та вузах України.
Онлайн перегляд шкільного матеріалу допоможе Вам знайти якісну відповідь на поставлені питання вчителя.
Використовуйте Наш ресур для підготовки до ЗНО 2021, адже у нас присутні підготовчі курси з математики, української мови та літератури, англіської мови та історії України.