Йонізаційна дія радіоактивного випромінювання. Природний радіоактивний фон. Дозиметри

 
 

Радіоактивне випромінювання може бути небезпечним для організмів. Із цього параграфа ви довідаєтеся, чому це так, за допомогою яких приладів можна виміряти рівень радіації, який рівень радіації є небезпечним, а за якого можна бути спокійними.

Дізнаємося про вплив йонізуючого випромінювання на організм

Радіоактивні а-, р-, у-випромінювання чинять значний вплив на організми. Потрапляючи в речовину, радіоактивне випромінювання передає їй енергію. Через поглинання цієї енергії деякі атоми й молекули речовини йонізуються (рис. 25.1), унаслідок чого змінюється їхня хімічна активність, утворюються нові, надзвичайно активні хімічні сполуки.

Життєдіяльність будь-якого організму забезпечується хімічними реакціями, що відбуваються в його клітинах, тому потужне радіоактивне опромінення призводить до порушень функцій майже всіх органів: зростають крихкість і проникність судин, знижується опірність організму, відбувається розлад діяльності шлунково-кишкового тракту, порушуються функції кровотворних органів, нормальні клітини перероджуються на злоякісні.

Рис. 25.1. Унаслідок поглинання енергії йонізуючого випромінювання електрон вилітає з атома й атом перетворюється на позитивний йон

Характеризуємо йонізуюче випромінювання

Зрозуміло, що чим більшою є поглинута речовиною енергія випромінювання, тим більший вплив цього випромінювання на речовину.

Відношення енергії W йонізуючого випромінювання, поглинутої речовиною, до маси т цієї речовини називають поглинутою дозою йонізуючого випромінювання (В):

Одиниця поглинутої дози в СІ — грей (на честь англійського фізика Л. Ґрея (рис. 25.2)):

Біологічний вплив різних видів випромінювання на організми є неоднаковим за однакової поглинутої дози. Наприклад, за однакової енергії а-випромінювання значно небезпечніше, ніж р- або у-випромінювання.

Фізичну величину, яка характеризує біологічний вплив поглинутої дози йонізуючого випромінювання, називають еквівалентною дозою йонізуючого випромінювання (Н):

Н = К * D

де її — поглинута доза; К — коефіцієнт якості, який характеризує небезпечність даного виду випромінювання: чим більший коефіцієнт якості, тим небезпечнішим є випромінювання (див. таблицю).

Одиниця еквівалентної дози в СІ — зиверт (на честь шведського вченого Р. Зіверта (рис. 25.3)):

[H] = 1 Зв



 

Виявляємо особливості впливу радіації

Ушкодження організмів, зумовлені впливом радіації, мають низку особливостей.

По-перше, найбільш чутливими до радіації є ті клітини, що швидко діляться. Так, першим відчуває дію радіоактивного випромінювання кістковий мозок, унаслідок чого порушується процес кровотворення.

По-друге, різні типи організмів мають різну чутливість до радіоактивного випромінювання (рис. 25.4). Найстійкішими до радіації є одноклітинні.

По-третє, наслідки впливу однакової поглинутої дози випромінювання залежать від віку організму.

Зазначимо, що окрім зовнішнього опромінення існує небезпека й внутрішнього опромінення, адже радіонукліди можуть потрапити в організм, наприклад, із їжею або водою. Підвищена небезпека внутрішнього опромінення зумовлена кількома причинами.

По-перше, деякі радіонукліди здатні вибірково накопичуватися в окремих органах. Наприклад, 30 % йоду накопичується в щитоподібній залозі, маса якої становить лише

0,03 % маси тіла людини. Радіоактивний йод, таким чином, усю свою енергію віддає невеликому об’єму тканини.

По-друге, внутрішнє опромінення є тривалим: радіонуклід, який потрапив в організм, не відразу виводиться з нього, а зазнає низки радіоактивних перетворень усередині організму. При цьому виникає радіоактивне випромінювання, яке йонізує молекули й цим змінює їхню біохімічну активність.

Дізнаємося про радіаційний фон

Усі люди на Землі зазнають впливу радіації, адже в будь-якій місцевості завжди є певний радіаційний фон (рис. 25.5).

Радіаційний фон Землі складається з кількох компонентів: космічне випромінювання; випромінювання природних радіонуклідів, які містяться в земній корі, повітрі та інших об’єктах зовнішнього середовища; випромінювання штучних радіоактивних ізотопів.

Випромінювання природних радіонуклідів і космічне випромінювання створюють природний радіаційний фон.

У результаті діяльності людини радіаційний фон Землі значно змінився — відбулося техногенне підвищення радіаційного фону. Приклад такої діяльності людини — видобування корисних копалин, які містять підвищену кількість радіонуклідів. Так, підвищений уміст природних радіоактивних ізотопів є в граніті. А далі будуємо ланцюжок. Гранітний щебінь

Джерела радіаційного фону

Радіаційний фон — йонізуюче випромінювання земного та космічного походження

Рис. 25.5. Середні еквівалентні дози йонізуючого випромінювання, які отримує людина протягом року від деяких джерел радіації

є складником бетону, з якого споруджують будинки. Отже, підвищений радіаційний фон слід шукати насамперед усередині будинків із бетону, особливо в закритих приміщеннях, які не провітрюються (концентрація радону в закритих приміщеннях у середньому у вісім разів вища, ніж іззовні).

Проаналізуйте рис. 25.5. Від яких джерел людина отримує найбільшу дозу радіації? Чи значним є вплив радіації, пов’язаної з розвитком атомної енергетики?


Знайомимося з дозиметром

Життя на Землі виникло та розвивається в умовах безперервної дії радіації. Тому природний радіаційний фон суттєво не впливає на життя та здоров’я людей. Сучасні радіобіологічні дослідження показують, що за тих доз, які відповідають радіаційному фону 1-2 мЗв на рік, дія радіації є безпечною для людини.

Але навіть невелике перевищення допустимого рівня радіації може спричинити генетичні дефекти, які, можливо, виявляться в дітей або онуків людини, що була опромінена. Великі дози радіації спричиняють серйозні ураження тканин. Наприклад, отримана протягом кількох годин еквівалентна доза йонізуючого опромінення 1 Зв викликає небезпечні зміни в крові, а у 50 % випадків доза 3-5 Зв спричиняє загибель. Тому працівники, які мають справу з радіацією або певний час перебувають на радіаційно забрудненій території, обов’язково користуються дозиметрами.

Дозиметр — прилад для вимірювання дози йонізуючого випромінювання, отриманого приладом (і тим, хто ним користується) за деякий інтервал часу, наприклад за період перебування на деякій території або протягом робочої зміни.

Прилади для вимірювання інтенсивності радіоактивного випромінювання від певного джерела (рідини, газу, забрудненої поверхні) називають радіометрами (або дозиметрами другого типу) (рис. 25.6, а).

Основною складовою будь-якого дозиметра є детектор — пристрій, що слугує для реєстрації йонізуючого випромінювання (див. рис. 25.6, б). У разі потрапляння йонізуючого випромінювання на детектор виникають електричні сигнали (імпульси струму або напруги), які зчитує вимірювальний пристрій. Дані про дозу йонізуючого випромінювання подаються на вихідний пристрій (виводяться на дисплей дозиметра); інформація про підвищення радіації може подаватися світінням, звуковим сигналом тощо.

У людському організмі міститься близько 3 · 10-3 г радіоактивного калію та 6 · 10-9 г радію. Унаслідок цього в тілі людини щосекунди відбувається 6000 р-розпадів і 220 а-розпадів.

Ще 2500 р-розпадів за секунду відбувається завдяки радіоактивному вуглецю.

Загалом у тілі людини щосекунди відбувається 10 000 актів розпаду.

Підбиваємо підсумки

Потрапляючи в речовину, радіоактивне випромінювання передає їй енергію. У результаті деякі атоми та молекули речовини йонізуються, змінюється їхня хімічна активність. Оскільки життєдіяльність організмів базується на хімічних реакціях, то радіоактивне випромінювання чинить біологічну дію.

Відношення енергії W йонізуючого випромінювання, поглинутої речовиною, до маси т цієї речовини називають поглинутою дозою йонізуючого випромінювання В: В = W/m.

Біологічний вплив йонізуючого випромінювання залежить як від поглинутої дози, так і від особливостей самого випромінювання; характеристикою біологічного впливу є еквівалентна доза йонізуючого випромінювання: Н=КВ, де К — коефіцієнт якості.

Одиниця поглинутої дози йонізуючого випромінювання в СІ — грей (Гр), одиниця еквівалентної дози — зиверт (Зв). Для вимірювання доз йонізуючого випромінювання використовують дозиметри.

На поверхні Землі реєструється певний рівень радіації — радіаційний фон, який складається з космічного випромінювання, випромінювання природних радіонуклідів і штучних радіоактивних ізотопів.


Контрольні запитання

1. У чому виявляється біологічна дія радіації на організми? 2. Дайте означення поглинутої дози йонізуючого випромінювання. Якою є її одиниця в СІ?

3. Як обчислюють еквівалентну дозу йонізуючого випромінювання? Якою є її одиниця в СІ? 4. Якими є особливості впливу радіації? Чим зумовлена підвищена небезпека радіонуклідів, що потрапили в організм? 5. Назвіть причини, через які ви завжди і незалежно від того, де живете, зазнаєте впливу радіації. 6. Що таке радіаційний фон? Із яких компонентів він складається? 7. Назвіть джерела радіаційного фону Землі. 8. Для чого призначені дозиметри? Яким є принцип їхньої дії?

Вправа № 25

1. Ви перебуваєте поблизу джерела а-випромінювання. Як ви можете захистити себе від шкідливого впливу радіації?

2. У результаті зовнішнього опромінення співробітник лабораторії щосекунди отримує поглинуту дозу йонізуючого випромінювання, що дорівнює 2 · 10-9 Гр. Яку поглинуту дозу отримає співробітник протягом години?

3. У результаті внутрішнього опромінення кожен грам живої тканини поглинув 108 а-частинок. Визначте еквівалентну дозу йонізуючого випромінювання, якщо енергія кожної а-частинки дорівнює 8,3 · 10 13 Дж.

4. Яку еквівалентну дозу йонізуючого випромінювання отримає особа, що перебуває поблизу джерела у-випромінювання протягом 1 год, якщо щосекунди вона отримує поглинуту дозу 25 · 10-9 Гр?

5. Існує гіпотеза, що людство виникло завдяки мутаціям, які відбулися в мавп унаслідок дії радіоактивного випромінювання. Скориставшись додатковими джерелами інформації, дізнайтеся про цю гіпотезу більше. Чи можна з нею погодитися? Обґрунтуйте свою думку.

Експериментальне завдання

Якщо у вас є можливість скористатися дозиметром, виміряйте радіаційний фон у різних точках своєї квартири, поблизу гранітної бруківки, в бетонному, цегляному та дерев’яному будинках, у підвалі будинку, на верхньому поверсі. Поясніть результати своїх досліджень.

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.