Radioaktiivsuse kasutamine rahumeelsetel eesmärkidel. Radioaktiivsuse kasutamine
Radioaktiivset kiirgust kasutatakse laialdaselt haiguste diagnoosimisel ja ravis.
Kilpnäärme haiguste määramiseks kasutatakse radionukliiddiagnostikat või, nagu seda nimetatakse, märgistatud aatomite meetodit (kasutades isotoopi 131 I). See meetod võimaldab uurida ka vere ja teiste bioloogiliste vedelike jaotumist, diagnoosida südame- ja mitmete teiste organite haigusi.
Gammateraapia on vähiravi meetod gammakiirguse abil. Sel eesmärgil kasutatakse kõige sagedamini spetsiaalseid seadmeid, mida nimetatakse koobaltpüssideks, milles emiteeriva isotoobina kasutatakse 66 Co. Kõrge energiaga gammakiirguse kasutamine võimaldab hävitada sügaval asetsevad kasvajad, samas kui pindmiselt paiknevad elundid ja koed on vähem kahjulikud.
Radoonravi kasutatakse ka: mineraalvesi sisaldavad ja selle tooteid kasutatakse naha (radoonivannid), seedeelundite (joomine), hingamiselundite (sissehingamine) mõjutamiseks.
Vähi raviks kasutatakse a-osakesi koos neutronvoogudega. Kasvajasse viiakse elemendid, mille tuumad põhjustavad neutronvoo mõjul tuumareaktsiooni a-kiirguse moodustumisega:
.
Seega tekivad eksponeerimist vajava elundi kohale a-osakesed ja tagasilöögituumad.
Kaasaegses meditsiinis valmistatakse diagnostilistel eesmärkidel kõvasti röntgenikiirgust kiirendites ja millel on kõrge energia kvantid (kuni mitukümmend MeV).
Dosimeetrilised instrumendid
dosimeetrilised instrumendid või dosimeetrid, nimetatakse seadmeteks ioniseeriva kiirguse annuste või doosidega seotud koguste mõõtmiseks.
Struktuuriliselt dosimeetrid detektorist tuumakiirgus ja mõõteseade. Need on tavaliselt gradueeritud doosi või doosikiiruse ühikutes. Mõnel juhul on ületamise korral ette nähtud häire seatud väärtus doosikiirus.
Sõltuvalt kasutatavast detektorist on dosimeetrid ionisatsiooni-, luminestsents-, pooljuht-, fotodosimeetrid jne.
Dosimeetrid võivad olla kavandatud mõõtma teatud tüüpi kiirguse doose või registreerima segakiirgust.
Röntgen- ja g-kiirguse ekspositsioonidoosi või selle võimsuse mõõtmiseks mõeldud dosimeetrid nimetatakse radiomeetrid.
Tavaliselt kasutavad nad detektorina ionisatsioonikambrit. Kaamera vooluringis voolav laeng on võrdeline särituse doosiga ja voolutugevus võrdeline selle võimsusega.
Gaasi koostis ionisatsioonikambrites, samuti nende seinte aine, millest need koosnevad, valitakse nii, et bioloogilistes kudedes energia neeldumisel tekivad identsed tingimused.
Iga individuaalne dosimeeter on miniatuurne silindriline kamber, mis on eelnevalt laetud. Ionisatsiooni tulemusena tühjeneb kamber, mille registreerib sellesse ehitatud elektromeeter. Selle näidustused sõltuvad ioniseeriva kiirguse doosist.
On dosimeetrid, mille detektorid on gaasimõõturid.
Radioaktiivsete isotoopide aktiivsuse või kontsentratsiooni mõõtmiseks nn radiomeetrid.
Kõigi dosimeetrite üldine struktuurskeem on sarnane joonisel 5 kujutatule. Anduri (mõõtemuunduri) rolli täidab tuumakiirguse detektor. Väljundseadmetena saab kasutada osutiseadmeid, salvestiid, elektromehaanilisi arvestiid, heli- ja valgussignaalseadmeid.
KONTROLLKÜSIMUSED
1. Mida nimetatakse radioaktiivsuseks? Nimetage radioaktiivsuse liigid ja liigid radioaktiivne lagunemine.
2. Mida nimetatakse a-lagunemiseks? Millised on b-lagunemise tüübid? Mida nimetatakse g-kiirguseks?
3. Kirjutage üles radioaktiivse lagunemise põhiseadus. Selgitage kõik valemis sisalduvad kogused.
4. Mida nimetatakse lagunemise konstant? pool elu? Kirjutage nende koguste kohta valem. Selgitage kõik valemis sisalduvad kogused.
5. Millist mõju avaldab ioniseeriv kiirgus bioloogilisele koele?
7. Esitage radioaktiivse kiirguse neeldunud, kiiritus- ja ekvivalentdooside (bioloogiliste) määratlused ja valemid, nende mõõtühikud. Selgitage valemeid.
8. Mis on kvaliteeditegur? Mis on kvaliteeditegur? Andke selle väärtused erinevatele kiirgustele.
9. Millised on võimalused ioniseeriva kiirguse eest kaitsmiseks?
Sissejuhatus…………………………………………………………………………3
Radioaktiivsete allikate kasutamine erinevates
inimtegevuse valdkonnad…………………………………………………………….3
Keemiatööstus
Linnamajandus
Meditsiinitööstus
Toodete ja materjalide kiirgussteriliseerimine
Radioisotoopsete südamestimulaatorite tootmine
Seemnete ja mugulate kiiritamine külvieelselt
Radioisotoopide diagnostika (radioaktiivse ravimi viimine organismi)
Radioaktiivsed jäätmed, nende kõrvaldamise probleemid……………………..8
Väljatöötamata meetod………………………………………………………………..12
Väliste asjaolude surve………………………………………………………………..13
Otsuste tegemine ja probleemi tehnoloogiline keerukus……………………………13
Mõiste määramatus ………………………………………………………………………………………………………………………………………………
Viited…………………………………………………………….16
Sissejuhatus
Praegu on raske leida teaduse, tehnika, tööstuse, põllumajanduse ja meditsiini haru, kus radioaktiivsuse allikaid (radioaktiivseid isotoope) ei kasutataks. Kunstlikud ja looduslikud radioaktiivsed isotoobid on võimas ja peen tööriist tundlike analüüsi- ja kontrollimeetodite loomiseks tööstuses, ainulaadne vahend pahaloomuliste kasvajahaiguste meditsiiniliseks diagnoosimiseks ja raviks, tõhus mõjutamisvahend. erinevaid aineid, sealhulgas orgaaniline. Olulisemad tulemused saadi kasutades kiirgusallikatena isotoope. Võimsate radioaktiivse kiirguse allikatega rajatiste loomine võimaldas seda kasutada kontrolliks ja juhtimiseks tehnoloogilised protsessid; tehniline diagnostika; inimeste haiguste ravi; ainete uute omaduste saamine; radioaktiivsete ainete lagunemisenergia muundamine soojus- ja elektrienergiaks jne. Kõige sagedamini kasutatavad isotoobid on ⁶⁰CO, ⁹⁰Sr, ¹³⁷Cs ja plutooniumi isotoobid. Vältimaks allikate rõhu langust, kehtivad neile ranged mehaanilise, termilise ja korrosioonikindluse nõuded. See tagab tiheduse kogu allika tööperioodi jooksul.
Radioaktiivsete allikate kasutamine erinevates inimtegevuse valdkondades.
Keemiatööstus
Polüamiidkanga kiirgus-keemiline modifitseerimine, et anda sellele hüdrofiilsed ja antistaatilised omadused.
Tekstiilmaterjalide muutmine villataoliste omaduste saamiseks.
Antimikroobsete omadustega puuvillaste kangaste saamine.
Kristalli kiirgusmodifitseerimine erinevat värvi kristalltoodete saamiseks.
Kummikangast materjalide kiirgusvulkaniseerimine.
Polüetüleentorude kiirguse modifitseerimine, et suurendada kuumakindlust ja vastupidavust agressiivsele keskkonnale.
Värvi- ja lakikatete kõvenemine erinevatel pindadel.
Puidutööstus
Kiiritamise tulemusena omandab pehme puit oluliselt väiksema veeimamisvõime, geomeetriliste mõõtmete kõrge stabiilsuse ja suurema kõvaduse (mosaiikparketi valmistamine).
Linnamajandus
Reovee kiirguspuhastus ja desinfitseerimine.
Meditsiinitööstus
Toodete ja materjalide kiirgussteriliseerimine
Kiirgussteriliseeritud toodete valikus on üle tuhande kauba, sealhulgas ühekordsed süstlad, vereteenistussüsteemid, meditsiiniinstrumendid, õmblused ja sidemed, erinevad proteesid, mida kasutatakse kardiovaskulaarses kirurgias, traumatoloogias ja ortopeedias. Kiirgussteriliseerimise peamine eelis on see, et seda saab läbi viia pidevalt suure läbilaskevõimega. See sobib transpordimahutitesse või sekundaarsetesse pakenditesse pakitud valmistoodete steriliseerimiseks ning sobib ka kuumuslabiilsete toodete ja materjalide steriliseerimiseks.
Radioisotoopsete südamestimulaatorite tootmine²³⁸Pu baasil toiteallikatega. Inimkehasse siirdatuna kasutatakse neid mitmesuguste südamerütmihäirete raviks, mis ei allu ravimitele. Radioisotoopide toiteallika kasutamine suurendab nende töökindlust, pikendab nende kasutusiga kuni 20 aastani, naaseb patsiendi normaalsesse eluviisi, vähendades korduvate südamestimulaatori siirdamise operatsioonide arvu.
Põllumajandus ja toiduainetööstus
Põllumajandus on ioniseeriva kiirguse oluline rakendusvaldkond. Tänaseni on põllumajanduse praktikas ja teaduslikud uuringud põllumajanduslikul profiilil võib eristada järgmisi radioisotoopide peamisi kasutusvaldkondi:
Põllumajandusobjektide (peamiselt taimede) kiiritamine väikese doosiga nende kasvu ja arengu stimuleerimiseks;
Ioniseeriva kiirguse rakendamine kiirgusmutageneesiks ja sordiaretuseks;
Kiirgussteriliseerimise meetodi kasutamine põllumajandustaimede kahjurite vastu võitlemiseks.
Seemnete ja mugulate kiiritamine külvieelselt(nisu, oder, mais, kartul, peet, porgand) parandab seemnete ja mugulate külviomadusi, kiirendab taimede arengut (varusküpsus), suurendab taimede vastupidavust ebasoodsatele keskkonnateguritele.
Aretuse valdkonnas tehakse mutageneesiuuringuid. Eesmärk on valida makromutatsioonid saagikate sortide aretamiseks. Huvipakkuvad kiirgusmutandid on juba saadud rohkem kui 50 põllukultuuri jaoks.
Ioniseeriva kiirguse kasutamine kahjurite steriliseerimiseks elevaatorites ja aidates võib vähendada saagikadusid kuni 20%.
Teatud et ioniseeriv γ-kiirgus takistab kartulite ja sibulate idanemist, kasutatakse kuivatatud puuviljade, toidukontsentraatide desinfitseerimiseks, aeglustab mikrobioloogilist riknemist ning pikendab puuviljade, juurviljade, liha, kala säilivusaega. Ilmnes võimalus kiirendada veinide ja konjaki vananemisprotsesse, muuta puuviljade küpsemise kiirust, eemaldada ebameeldivad lõhnad. ravimveed. Konservitööstuses (kala, liha ja piimatooted, köögiviljad ja puuviljad) lai rakendus on konserveeritud toidu steriliseerimine. Tuleb märkida, et kiiritatud toiduainete uuring näitas, et γ-kiiritatud toiduained on kahjutud.
Oleme kaalunud üksikutele tööstusharudele omaste radioisotoopide kasutamist. Lisaks kasutatakse radioisotoope tööstuses laialdaselt järgmistel eesmärkidel:
Sulamisvedelike taseme mõõtmine;
Vedelike ja paberimassi tiheduse mõõtmine;
Konteineril olevate esemete arv;
Materjalide paksuse mõõtmine;
Jää paksuse mõõtmine lennukitel ja muudel sõidukitel;
Muldade tiheduse ja niiskusesisalduse mõõtmine;
Tootematerjalide mittepurustav γ-defektoskoopia.
Otseselt meditsiinipraktikas on leitud radioisotoopravi seadmete kliiniline kasutamine, samuti kliiniline radioisotoopide diagnostika.
Omandatud on γ-terapeutilised seadmed väliseks y-kiirguseks. Need seadmed on staatiliste ja mobiilsete kiiritusvõimaluste kasutamise kaudu oluliselt laiendanud kasvajate kaug-γ-teraapia võimalusi.
Kasvajate individuaalsete lokalisatsioonide korral kasutatakse erinevaid kiiritusravi võimalusi ja meetodeid. Aastal saavutati 1., 2. ja 3. etapis püsiv viieaastane ravi
90-95, 75-85 ja 55-60% patsientidest. Kiiritusravi positiivne roll rinna-, kopsu-, söögitoru-, suu- ja kõrivähi ravis, Põis ja muud elundid.
Radioisotoopide diagnostika (radioaktiivse ravimi viimine organismi) on saanud diagnostilise protsessi lahutamatuks osaks haiguse arengu kõikidel etappidel või terve organismi funktsionaalse seisundi hindamisel. Radioisotoopide diagnostilised uuringud võib kokku võtta järgmistes peamistes jaotistes:
Kogu keha, selle osade, üksikute elundite radioaktiivsuse määramine elundi patoloogilise seisundi tuvastamiseks;
Radioaktiivse ravimi liikumiskiiruse määramine teatud kardiovaskulaarsüsteemi piirkondades;
Radioaktiivse ravimi ruumilise jaotuse uurimine inimkehas elundite, patoloogiliste moodustiste jms visualiseerimiseks.
Kõige hulgas olulisi aspekte diagnostika hõlmab patoloogilisi muutusi südame-veresoonkonna süsteemis, õigeaegset avastamist pahaloomulised kasvajad, luustiku, keha vereloome- ja lümfisüsteemi seisundi hindamine, mis on traditsiooniliste kliiniliste ja instrumentaalsete meetoditega raskesti ligipääsetavad uurimisobjektid.
¹³y-ga märgistatud Nay on võetud kliinilisse praktikasse kilpnäärmehaiguste diagnoosimiseks; ²⁴Na-ga märgistatud NaCe, et uurida kohalikku ja üldist verevoolu;
Na3PO4 märgistatud ³3P-ga, et uurida selle akumuleerumisprotsesse naha pigmendimoodustistes ja teistes kasvajamoodustistes.
Neuroloogia ja neurokirurgia diagnostikameetod, milles kasutatakse isotoope ⁴⁴Tc, ¹³3Xe ja ¹⁶⁹Y, on omandanud juhtiva tähtsuse. See on vajalik ajuhaiguste, aga ka südame-veresoonkonna haiguste täpsemaks diagnoosimiseks. Nefroloogias ja uroloogias radioaktiivsed preparaadid, mis sisaldavad ¹³¹Y, ¹⁹⁷Hg,
¹⁶⁹Yb, ⁵¹Cr ja ¹¹3Yn. Tänu radioisotoopide uurimismeetodite kasutuselevõtule on paranenud neerude ja teiste organite varajane haigestumus.
P/isotoopide rakendusteaduslik rakendusala on väga lai. Vaatame mõnda:
Praktilist huvi pakub radioisotoopelektrijaamade (REP) kasutamine, mille elektrivõimsus on mitmest ühikust sadade vattideni. Suurima praktilise rakenduse on leidnud radioisotoopide termoelektrilised generaatorid, milles r / a lagunemisenergia muundamine elektrienergiaks toimub termoelektriliste muundurite abil, sellised elektrijaamad on täiesti autonoomsed, võimelised töötama mis tahes kliimatingimused, pikk kasutusiga ja töökindlus.
Radioisotoopide jõuallikad tagavad töö automaatsete meteoroloogiajaamade süsteemides; süsteemides navigatsiooniseadmedäärealadel ja asustamata piirkondades (majakate elektrienergia, juhtsildid, navigatsioonituled).
Tänu positiivsele kogemusele nende kasutamisest madala temperatuuriga tingimustes sai võimalikuks nende kasutamine Antarktikas.
Samuti on teada, et ²¹ºPo isotoopelektrijaamu kasutati Kuu pinnal liikuvates sõidukites (kuukulgurid).
R/a isotoopide kasutamist teadusuuringutes ei saa ülehinnata, kuna kõik praktikad tulenevad positiivsetest uurimistulemustest.
Lisaks tuleks mainida selliseid väga kitsaid erialasid nagu kahjuritõrje iidsetes kunstiobjektides, samuti looduslike radioaktiivsete isotoopide kasutamine radoonivannides ja muda kasutamine kuurortravis.
R / A tööea lõpus tuleb allikad ettenähtud viisil toimetada spetsiaalsetesse tehastesse töötlemiseks (konditsioneerimiseks) ja seejärel radioaktiivsete jäätmetena kõrvaldamiseks.
Radioaktiivsed jäätmed, nende kõrvaldamise probleemid
Probleem radioaktiivsed jäätmed on inimjäätmete põhjustatud keskkonnareostuse üldise probleemi erijuht. Kuid samal ajal nõuab RW väljendunud spetsiifilisus inimeste ja biosfääri ohutuse tagamiseks spetsiifiliste meetodite kasutamist.
Tööstus- ja olmejäätmete käitlemise ajalooline kogemus kujunes tingimustes, kus jäätmete ohtlikkuse teadvustamine ja nende neutraliseerimise programmid põhinesid otsestel aistingutel. Viimaste võimalused tagasid meelega vahetult tajutavate mõjude seoste teadvustamise adekvaatsuse eesseisvate tagajärgedega. Teadmiste tase võimaldas esitada jäätmete mõju mehhanismide loogikat inimesele ja biosfäärile, mis vastab üsna täpselt reaalsetele protsessidele. Praktiliselt välja kujunenud traditsioonilistele ideedele jäätmete kõrvaldamise meetoditest on ajalooliselt liitunud mikroorganismide avastamisega välja töötatud kvalitatiivselt erinevad lähenemised, mis ei moodusta mitte ainult empiiriliselt, vaid ka teaduslikult põhjendatud metoodika, mis tagab inimese ja tema keskkonna turvalisuse. Meditsiinis ja sotsiaaljuhtimissüsteemides moodustusid vastavad alamvaldkonnad, näiteks sanitaar- ja epidemioloogia, kommunaalhügieen jne.
Keemia ja keemiatööstuse kiire arenguga tööstus- ja majapidamisjäätmed massikogustes, uued, varem nende hulka mittekuuluvad elemendid ja keemilised ühendid, sealhulgas need, mida looduses ei eksisteeri. Mastaabi poolest on see nähtus muutunud võrreldavaks looduslike geokeemiliste protsessidega. Inimkond on seisnud silmitsi vajadusega jõuda probleemi hindamisel teistsugusele tasemele, mis peaks arvestama näiteks kumulatiivseid ja viivitatud mõjusid, mõjudooside tuvastamise meetodeid, vajadust kasutada uusi meetodeid ja spetsiaalseid ülitundlikke seadmeid ohu tuvastamiseks, jne.
Kvalitatiivselt erinev oht, kuigi mõne märgi poolest sarnaneb kemikaaliga, tõi inimesele "radioaktiivsus" , kui nähtust, mida inimmeeled otseselt ei taju, inimkonnale teadaolevate meetoditega ei hävitata ja üldiselt veel ebapiisavalt uuritud: on võimatu välistada selle nähtuse uute omaduste, mõjude ja tagajärgede avastamist. Seetõttu tekivad üldiste ja spetsiifiliste teaduslike ja praktiliste ülesannete kujundamisel "RW ohu kõrvaldamiseks" ja eriti nende probleemide lahendamisel pidevad raskused, mis näitavad, et traditsiooniline sõnastus ei kajasta täpselt selle tegelikku, objektiivset olemust. "RW probleem". Sellise väite ideoloogia on aga laialt levinud rahvuslikku ja riikidevahelist laadi juriidilistes ja mittejuriidilistes dokumentides, mis, nagu arvata võib, hõlmavad laia valikut kaasaegseid teaduslikke seisukohti, suundi, uurimistööd ja praktilist tegevust; võtta arvesse kõigi tuntud kodu- ja välismaiste organisatsioonide arenguid, mis tegelevad “kiirgusjäätmete probleemiga”.
Vene Föderatsiooni valitsuse 23. oktoobri 1995. a määrusega nr 1030 kinnitati föderaal sihtprogramm„Radioaktiivsete jäätmete ja kulutatud tuumamaterjalid, nende kasutamine ja kõrvaldamine 1996-2005”.
Radioaktiivseid jäätmeid käsitletakse selles "ainetena, mida ei kasutata edasi (ükski agregatsiooni olek), materjalid, tooted, seadmed, bioloogilist päritolu esemed, milles radionukliidide sisaldus ületab kehtestatud tasemeid. määrused. Programmil on spetsiaalne jaotis "Probleemi olukord", mis sisaldab konkreetsete rajatiste ja avalike alade kirjeldust, kus toimub "radioaktiivsete jäätmete käitlemine", ning Venemaa "radioloogiliste jäätmete probleemi" üldisi kvantitatiivseid omadusi.
“Suur kogus konditsioneerimata radioaktiivseid jäätmeid, ebapiisav tehnilisi vahendeid nende jäätmete ja kasutatud tuumkütuse ohutu käitlemise tagamiseks suurendab nende pikaajaliseks ladustamiseks ja (või) kõrvaldamiseks usaldusväärsete hoidlate puudumine kiirgusõnnetuste ohtu ja tekitab reaalset ohtu keskkonnale radioaktiivseks saastumiseks, ülekiirguseks. organisatsioonide ja ettevõtete elanikkond ja personal, kelle tegevus on seotud aatomienergia ja radioaktiivsete materjalide kasutamisega”.
Kõrge radioaktiivsete jäätmete (RW) peamised allikad on tuumaenergia (kasutatud tuumakütus) ja sõjalised programmid (tuumalõhkepeadest pärit plutoonium, tuumaallveelaevade transpordireaktorite kasutatud kütus, radiokeemiatehaste vedeljäätmed jne).
Tekib küsimus: kas RW-d tuleks käsitleda lihtsalt jäätmetena või potentsiaalse energiaallikana? Vastus sellele küsimusele määrab, kas tahame neid salvestada (juurdepääsetaval kujul) või maha matta (st muuta need kättesaamatuks). Üldtunnustatud vastus on praegu, et RW on tõepoolest jäätmed, välja arvatud plutoonium. Plutoonium võib teoreetiliselt toimida energiaallikana, kuigi sellest energia saamise tehnoloogia on keeruline ja üsna ohtlik. Paljud riigid, sealhulgas Venemaa ja USA, on praegu ristteel: käivitada plutooniumitehnoloogia desarmeerimine plutoonium, või matta see plutoonium? Hiljuti teatasid Venemaa valitsus ja Minatom, et nad soovivad töödelda relvade kvaliteediga plutooniumi USAga; see tähendab võimalust arendada plutooniumienergiat.
Teadlased on 40 aastat võrrelnud võimalusi radioaktiivsetest jäätmetest vabanemiseks. Põhiidee on see, et need tuleks asetada sellisesse kohta, kuhu nad ei pääseks keskkond ja kahjustada inimest. See võime radioaktiivseid jäätmeid kahjustada säilib kümneid ja sadu tuhandeid aastaid. Kiiritatud tuumakütus mida me reaktorist välja tõmbame, sisaldab poolestusajaga radioisotoobid mitmest tunnist miljoni aastani (poolväärtusaeg on aeg, mille jooksul radioaktiivse materjali hulk väheneb poole võrra ja mõnel juhul tekivad uued radioaktiivsed ained). Kuid jäätmete koguradioaktiivsus väheneb aja jooksul oluliselt. Raadiumi poolestusaeg on 1620 aastat ja on lihtne arvutada, et 10 tuhande aasta pärast jääb alles umbes 1/50 raadiumi esialgsest kogusest. Enamiku riikide eeskirjad näevad ette jäätmete ohutuse 10 tuhande aasta jooksul. See muidugi ei tähenda, et pärast seda aega RW enam ohtlik poleks: me lihtsalt lükkame edasise vastutuse RW eest kaugetele järglastele. Selleks on vaja, et nende jäätmete matmiskohad ja -vorm oleksid järeltulevatele teada. Pange tähele, et kogu inimkonna kirjalik ajalugu on vähem kui 10 tuhat aastat. Radioaktiivsete jäätmete kõrvaldamisel tekkivad ülesanded on tehnikaajaloos enneolematud: nii pikaajalisi eesmärke pole inimesed endale kunagi seadnud.
Probleemi huvitav aspekt on see, et on vaja mitte ainult kaitsta inimest jäätmete eest, vaid samal ajal kaitsta jäätmeid inimese eest. Nende matmiseks määratud aja jooksul muutuvad paljud sotsiaal-majanduslikud koosseisud. Ei saa välistada, et teatud olukorras võivad radioaktiivsed jäätmed saada terroristide ihaldusväärseks sihtmärgiks, sõjalise konflikti ajal löögi sihtmärgid ja nii edasi. Selge on see, et aastatuhandetest rääkides ei saa loota näiteks valitsuse kontrollile ja kaitsele – on võimatu ette näha, millised muutused võivad tekkida. Võib-olla oleks kõige parem teha jäätmed inimestele füüsiliselt kättesaamatuks, kuigi teisest küljest raskendaks see meie järeltulijatel edasiste turvameetmete rakendamist.
Selge on see, et ükski tehniline lahendus, ükski tehismaterjal ei saa "töötada" tuhandeid aastaid. Ilmselge järeldus: isoleerige jäätmed ise looduskeskkond. Kaaluti variante: matta radioaktiivsed jäätmed sügavale ookeanide lohud, ookeanide põhjasetetes, polaarmütsides; saata need aadressile ruumi; pane need sisse maakoore sügavad kihid. Praegu on üldiselt aktsepteeritud, et parim viis on matta jäätmed sügavale geoloogilised moodustised.
On selge, et tahkel kujul on RW vähem altid keskkonda tungimisele (migratsioonile) kui vedelal kujul. Seetõttu eeldatakse, et vedelad radioaktiivsed jäätmed muundatakse esmalt tahkeks (klaasistatakse, muudetakse keraamikaks jne). Kuid vedelate kõrgradioaktiivsete jäätmete süstimine sügavatesse maa-alustesse horisontidesse (Krasnojarsk, Tomsk, Dimitrovgrad) on Venemaal endiselt kasutusel.
Praegusel ajal on nn "mitme tõkkega" või "sügava ešeloniga" matmise mõiste. Jäätmed koondatakse esmalt maatriksisse (klaas, keraamika, kütusegraanulid), seejärel mitmeotstarbeline konteiner (kasutatakse transpordiks ja kõrvaldamiseks), seejärel mahutite ümber olev sorbendi (absorbent) täidis ja lõpuks geoloogiline. keskkond.
Seega proovime radioaktiivsed jäätmed matta sügavamatesse geoloogilistesse fraktsioonidesse. Samas anti meile tingimus: näidata, et meie matmine toimib, nagu plaanime, 10 tuhat aastat. Vaatame nüüd, milliste probleemidega me teel kokku puutume.
Esimesed probleemid ilmnevad õppekohtade valimise etapis.
Näiteks USA-s ei taha ükski osariik. Et selle territooriumil asuks riiklik matmispaik. See viis selleni, et poliitikute jõupingutustega kustutati nimekirjast paljud potentsiaalselt sobivad valdkonnad ja seda mitte teadusliku lähenemise, vaid poliitiliste mängude tulemusena.
Kuidas see Venemaal välja näeb? Praegu on Venemaal veel võimalik piirkondi uurida ilma kohalike võimude märkimisväärset survet tundmata (kui just linnade lähedale matmist ei arvata!). Usun, et Föderatsiooni piirkondade ja subjektide tegeliku iseseisvuse tugevnedes nihkub olukord USA olukorra suunas. Juba praegu kipub Minatom oma tegevust kolima militaarobjektidele, mille üle puudub praktiliselt igasugune kontroll: näiteks peaks saarestik looma matmispaiga. Uus Maa(Vene polügoon nr. 1), kuigi geoloogiliste parameetrite poolest pole see kaugeltki parim koht, millest tuleb pikemalt juttu.
Kuid oletame, et esimene etapp on läbi ja koht on valitud. Seda on vaja uurida ja anda prognoos matmispaiga toimimise kohta 10 tuhandeks aastaks. Siit tuleb uus probleem.
Meetodi vähearenenud.
Geoloogia on kirjeldav teadus. Ennustamisega tegelevad geoloogia eraldi harud (näiteks insenergeoloogia ennustab pinnaste käitumist ehituse ajal jne), kuid kunagi varem pole geoloogia ülesandeks olnud ennustada geoloogiliste süsteemide käitumist kümnete tuhandete aastate jooksul. Mitmeaastased uuringud erinevates riikides tekitasid isegi kahtlusi, kas enam-vähem usaldusväärne prognoos selliste perioodide kohta on üldse võimalik.
Kujutage aga ette, et meil õnnestus alaga tutvumiseks välja töötada mõistlik plaan. On selge, et selle plaani elluviimine võtab palju aastaid: näiteks Yaka mäge Nevadas on uuritud üle 15 aasta, kuid järeldus selle mäe sobivuse või mittesobivuse kohta tehakse mitte varem kui 5 aastat hiljem. . Samal ajal on kõrvaldamisprogramm üha suurema surve all.
Väliste asjaolude surve.
Aastatel külm sõda jäätmetele ei pööratud tähelepanu; need kogunesid, ladustati ajutistesse konteineritesse, kadusid jne. Näitena võib tuua Hanfordi sõjaväeobjekti (analoog meie Mayakiga), kus on mitusada hiiglaslikku vedelate jäätmetega tanki ja paljude jaoks pole teada, mis seal sees on. Üks proov maksab 1 miljon dollarit! Samast kohast, Hanfordist, leitakse umbes kord kuus maha maetud ja "unustatud" tünnid või prügikastid.
Üldiselt on tuumatehnoloogiate arendamise aastate jooksul kogunenud palju jäätmeid. Paljude tuumaelektrijaamade ajutised laod on peaaegu täis ja sõjaväerajatistes on need sageli "vanaduse" rikke äärel või isegi pärast seda.
Nii et matmisprobleem nõuab kiireloomuline lahendusi. Teadlikkus sellest kiireloomulisusest muutub üha teravamaks, eriti kuna 430 jõureaktorit, sadu uurimisreaktoreid, sadu tuumaallveelaevade transpordireaktoreid, ristlejaid ja jäämurdjaid koguvad jätkuvalt radioaktiivseid jäätmeid. Kuid vastu seina toetatud inimesed ei pruugi tulla parimate tehniliste lahendustega ja vigade tõenäosus suureneb. Samal ajal võivad tuumatehnoloogiaga seotud otsustes tehtud vead olla väga kulukad.
Lõpuks oletame, et kulutasime potentsiaalse saidi uurimisele 10–20 miljardit dollarit ja 15–20 aastat. On aeg teha otsus. Ilmselgelt ideaalsed kohad Maal ei eksisteeri ja igal paigal on matmise seisukohast positiivsed ja negatiivsed omadused. Ilmselgelt tuleb otsustada, kas positiivsed omadused kaaluvad üles negatiivsed ja kas need positiivsed omadused pakuvad piisavat kindlust.
Otsuste tegemine ja probleemi tehnoloogiline keerukus
Matmise probleem on tehniliselt äärmiselt keeruline. Seetõttu on väga oluline, et esiteks oleks kvaliteetne teadus ja teiseks tõhus suhtlus (nagu Ameerikas öeldakse – "liides") teaduse ja otsustajate vahel.
Venemaa kontseptsioon radioaktiivsete jäätmete ja kasutatud tuumkütuse maa-alusest isolatsioonist igikeltsas töötati välja Venemaa aatomienergia ministeeriumi tööstustehnoloogia instituudis (VNIPIP). Selle kiitis heaks Ökoloogiaministeeriumi Riiklik Ökoloogiaekspertiis ja loodusvarad Venemaa Föderatsioon, Vene Föderatsiooni tervishoiuministeerium ja Vene Föderatsiooni Gosatomnadzor. Kontseptsiooni teaduslikku tuge pakub Moskva igikeltsateaduse osakond riigiülikool. Tuleb märkida, et see kontseptsioon on ainulaadne. Niipalju kui mina tean, ei käsitle ükski riik maailmas RW igikeltsa kõrvaldamise küsimust.
Põhiidee on selline. Asetame soojust tekitavad jäätmed igikeltsa ja eraldame need kivimitest läbimatu insenertõkkega. Soojuse eraldumise tõttu hakkab matmispaiga ümber olev igikelts sulama, kuid mõne aja pärast, kui soojuseraldus väheneb (lähiealiste isotoopide lagunemise tõttu), külmuvad kivimid uuesti. Seetõttu piisab, kui tagada igikeltsa sulamise ajaks tehniliste tõkete läbimatus; pärast külmumist muutub radionukliidide migratsioon võimatuks.
Mõiste ebakindlus
Selle kontseptsiooniga on seotud vähemalt kaks tõsist probleemi.
Esiteks eeldab kontseptsioon, et külmunud kivimid on radionukliidide suhtes mitteläbilaskvad. Esmapilgul tundub see mõistlik: kogu vesi on jääs, jää on tavaliselt liikumatu ega lahusta radionukliide. Kuid kui te hoolikalt töötate kirjandusega, selgub, et paljud keemilised elemendid rändavad külmunud kivimites üsna aktiivselt. Isegi temperatuuril -10-12ºC esineb kivimites mittekülmuvat, nn kilevett. Eriti oluline on see, et RW moodustavate radioaktiivsete elementide omadusi nende võimaliku rände seisukohalt igikeltsas ei ole üldse uuritud. Seetõttu on oletus külmunud kivimite radionukliidide mitteläbilaskvuse kohta alusetu.
Teiseks, isegi kui selgub, et igikelts on tõepoolest hea RW isolaator, on võimatu tõestada, et igikelts ise kestab piisavalt kaua: tuletame meelde, et standardid näevad ette matmise 10 tuhande aasta jooksul. On teada, et igikeltsa seisundi määrab kliima ning kaks kõige olulisemat parameetrit on õhutemperatuur ja sademed. Nagu teate, tõuseb õhutemperatuur globaalsete kliimamuutuste tõttu. Suurim soojenemise määr toimub just põhjapoolkera keskmistel ja kõrgetel laiuskraadidel. On selge, et selline soojenemine peaks kaasa tooma jää sulamise ja igikeltsa vähenemise.
Arvutused näitavad, et aktiivne sulatamine võib alata juba 80-100 aasta pärast ja sulamiskiirus võib ulatuda 50 meetrini sajandis. Seega võivad Novaja Zemlja külmunud kivimid täielikult kaduda 600–700 aastaga, mis on vaid 6–7% jäätmete isoleerimiseks kuluvast ajast. Ilma igikeltsata Novaja Zemlja karbonaatkivimitel on radionukliidide suhtes väga madalad isolatsiooniomadused.
Radioaktiivsete jäätmete (RW) ladustamise ja kõrvaldamise probleem on tuumaenergia kõige olulisem ja lahendamata probleem.
Mitte keegi maailmas ei tea veel, kus ja kuidas hoida kõrge radioaktiivsusega radioaktiivseid jäätmeid, kuigi töö selles suunas käib. Siiani räägime paljulubavatest ja sugugi mitte tööstuslikest tehnoloogiatest kõrge aktiivsusega radioaktiivsete jäätmete sulgemiseks tulekindlatesse klaasidesse või keraamilistesse ühenditesse. Siiski pole selge, kuidas need materjalid miljoneid aastaid neis sisalduvate radioaktiivsete jäätmete mõjul käituvad. Selline pikk säilivusaeg on tingitud mitmete radioaktiivsete elementide tohutust poolestusajast. On selge, et nende väljapoole laskmine on vältimatu, sest konteineri materjal, millesse need pannakse, ei "ela" nii palju.
Kõik RW töötlemise ja salvestamise tehnoloogiad on tingimuslikud ja kahtlased. Ja kui tuumateadlased, nagu tavaliselt, vaidlustavad selle fakti, siis oleks kohane neilt küsida: "Kus on garantii, et kõik olemasolevad hoidlad ja matmispaigad ei ole juba praegu radioaktiivse saaste kandjad, kuna kõik nende vaatlused on peidetud avalikkuse eest?"
Meie riigis on mitu matmispaika, kuigi nad püüavad nende olemasolust vaikida. Suurim asub Krasnojarski piirkonnas Jenissei all, kus on enamik venelasi tuumaelektrijaamad ja tuumajäätmed Euroopa riigid. Selle hoidla uurimistöö käigus osutusid tulemused positiivseks, kuid hiljutised vaatlused näitavad Jenissei jõe ökosüsteemi rikkumist, et on tekkinud mutantseid kalu, vee struktuur on teatud piirkondades muutunud, kuigi teaduslikud uuringud on hoolikalt peidetud.
Maailmas ei ole kõrgradioaktiivseid jäätmeid veel maetud, nende ajutisest ladustamisest on kogemusi.
Bibliograafia
1. Vershinin N. V. Suletud kiirgusallikate sanitaar- ja tehnilised nõuded.
Raamatus. "Sümpoosioni materjal". M., Atomizdat, 1976
2. Frumkin M. L. jt Toidukaupade kiirgustöötluse tehnoloogilised alused. M., Toiduainetööstus, 1973
3. Breger A. Kh. Radioaktiivsed isotoobid kui kiirgusallikad kiirgus-keemiatehnoloogias. Isotoobid NSV Liidus, 1975, nr 44 lk 23-29.
4. Pertsovsky E. S., Sakharov E. V. Radioisotoopseadmed toiduaine-, kerge- ja tselluloosi- ja paberitööstuses. M., Atomizdat, 1972
5. Vorobjov E. I., Pobedinsky M. N. Esseed kodumaise kiiritusmeditsiini arengust. M., meditsiin, 1972
6. Radioaktiivsete jäätmete hoidla rajamise koha valik. E. I. M., TsNIIatominform, 1985, nr 20.
7. Praegune seis probleeme radioaktiivsete jäätmete kõrvaldamisega Ameerika Ühendriikides. Tuumatehnoloogia Välismaal, 1988, nr 9.
8. Heinonen Dis, Disera F. Nuclear Waste Disposal: Underground Storage Processes: IAEA Bulletin, Vienna, 1985, 27. kd, nr 2.
9. Radioaktiivsete jäätmete lõppladustuskohtade geoloogilised uuringud: E. I. M.: TsNIIatominform, 1987, nr 38.
10. R. V. Bryzgalova, Yu. M. Rogozin, G. S. Sinitsyna jt, "Mõnede radiokeemiliste ja geokeemiliste tegurite hindamine, mis määravad radionukliidide lokaliseerimise radioaktiivsete jäätmete kõrvaldamisel geoloogilistes formatsioonides", At. CMEA 6. sümpoosioni materjalid, v. 2, 1985
Milline tuum radioaktiivses aines laguneb esimesena, milline - järgmisena, milline - viimasena? Füüsikud ütlevad, et pole võimalik teada: radionukliidi ühe või teise tuuma lagunemine on juhuslik sündmus. Samal ajal on radioaktiivse aine käitumine tervikuna allutatud selgetele mustritele.
Lisateave poolväärtusaja kohta
Kui võtta kinnine klaaskolb, mis sisaldab teatud kogust Radon-220, siis selgub, et umbes 56 sekundi pärast väheneb radooni aatomite arv kolvis poole võrra, järgmise 56 sekundi jooksul - veel kaks korda jne. Seega on selge, miks ajavahemikku 56 s nimetatakse radoon-220 poolestusajaks.
poolestusaeg T 1/2 on radionukliidi iseloomustav füüsikaline suurus, mis võrdub ajaga, mille jooksul laguneb pool antud radionukliidi olemasolevast tuumade arvust.
Mõnede radionukliidide poolestusaeg
Poolväärtusaja ühik SI-s on teine:
Igal radionukliidil on oma poolestusaeg (vt tabelit).
Proov sisaldab 6,4 x 10 20 joodi-131 aatomit. Mitu jood-131 aatomit on proovis 16 päeva pärast?
Määratleme radioaktiivse allika aktiivsuse
Nii uraan-238 kui ka raadium-226 on α-radioaktiivsed (nende tuumad võivad spontaanselt laguneda α-osakeseks ja vastavaks tütartuumaks).
Millisest proovist lendab 1 sekundi jooksul välja rohkem α-osakesi, kui uraan-238 ja raadium-226 aatomite arv on sama?
Loodame, et vastasite küsimusele õigesti ja arvestades, et nende radionukliidide poolestusajad erinevad peaaegu 3 miljonit korda, olete kindlaks teinud, et raadiumiproovis toimub sama aja jooksul palju rohkem α-lagunemisi kui uraaniproovis.
Füüsikalist suurust, mis on arvuliselt võrdne radioaktiivses allikas ajaühikus toimuvate lagunemiste arvuga, nimetatakse radioaktiivse allika aktiivsuseks.
Radioaktiivse allika aktiivsust tähistatakse sümboliga A. Aktiivsuse SI ühikuks on bekerell.
Riis. 24.1. Raadium-226 aktiivsuse graafik ajas. Raadium-226 poolestusaeg on 1600 aastat
Kunstlike radioaktiivsete isotoopide avastamise ajalugu
Esimese kunstliku radioaktiivse isotoobi (15P) said 1934. aastal abikaasa Fredericomi Irene Joliot-Curie. Kiiritades alumiiniumi α-osakestega, täheldasid nad neutronite emissiooni, see tähendab, et toimus järgmine tuumareaktsioon:
Itaalia füüsik Enrico Fermi on tuntud mitme saavutuse poolest, kuid tema kõrgeim autasu — Nobeli preemia- ta sai kunstliku radioaktiivsuse avastamise eest, mis on põhjustatud aine kiiritamisest aeglaste neutronitega. Nüüd kasutatakse tööstuses radioaktiivsete isotoopide saamiseks laialdaselt neutronkiirguse meetodit.
1 Bq on sellise radioaktiivse allika aktiivsus, mille puhul toimub 1 lagunemisakt 1 sekundi jooksul:
1 Bq on väga väike tegevus, seetõttu kasutatakse süsteemivälist aktiivsusühikut - curie (Ci):
Millised teadlased on nimetatud nende üksuste järgi? Milliseid avastusi nad tegid?
Kui proov sisaldab ainult ühe radionukliidi aatomeid, saab selle proovi aktiivsust määrata järgmise valemiga:
kus N on radionukliidi aatomite arv proovis antud ajahetkel; λ on radionukliidi radioaktiivse lagunemise konstant (füüsikaline suurus, mis on radionukliidile iseloomulik ja on seotud poolestusajaga suhtega:
Aja jooksul radioaktiivses proovis radionukliidide lagunemata tuumade arv väheneb, mistõttu väheneb ka proovi aktiivsus (joon. 24.1).
Lisateave radioaktiivsete isotoopide kasutamise kohta
Radionukliidide olemasolu objektis saab tuvastada kiirgusega. Olete juba avastanud, et kiirguse intensiivsus sõltub radionukliidi tüübist ja selle kogusest, mis aja jooksul väheneb. Kõik see on aluseks radioaktiivsete isotoopide kasutamisele, mida füüsikud on õppinud kunstlikult hankima. Nüüd kõigile keemiline element looduses leitud, on saadud kunstlikke radioaktiivseid isotoope.
Radioaktiivseid isotoope saab kasutada kahel viisil.
Riis. 24.2. Et teada saada, kuidas taimed fosforväetisi omastavad, lisatakse nendele väetistele Fosfori radioaktiivset isotoopi, seejärel uuritakse taimede radioaktiivsust ja määratakse imendunud fosfori kogus.
Riis. 24.3. γ-kiirguse kasutamine vähi raviks. Et γ-kiired ei hävitaks terveid rakke, kasutatakse mitmeid nõrku y-kiirte kiiri, mis on suunatud kasvajale.
1. Radioaktiivsete isotoopide kasutamine indikaatoritena. Radioaktiivsus on omamoodi silt, mille abil saab määrata elemendi olemasolu, jälgida elemendi käitumist füüsikaliste ja bioloogiliste protsesside käigus jne (vt näiteks joon. 24.2).
2. Radioaktiivsete isotoopide kasutamine γ-kiirguse allikana (vt nt joon. 24.3).
Vaatame mõnda näidet.
Uurige, kuidas radioaktiivseid isotoope kasutatakse haiguste diagnoosimiseks
Inimkeha kipub oma kudedesse kogunema teatud keemilised ained. Näiteks on teada, et kilpnääre kogub joodi, luu- fosfor, kaltsium ja strontsium, maks - mõned värvained jne. Ainete kogunemise kiirus sõltub elundi tervislikust seisundist. Näiteks Gravesi tõve korral suureneb kilpnäärme aktiivsus järsult.
Mugav on jälgida joodi kogust kilpnäärmes selle γ-radioaktiivse isotoobi abil. Keemilised omadused radioaktiivne ja stabiilne jood ei erine, seega koguneb radioaktiivne jood-131 samamoodi nagu selle stabiilne isotoop. Kui kilpnääre on normaalne, on mõni aeg pärast jood-131 kehasse viimist γ-kiirgus teatud optimaalse intensiivsusega. Aga kui kilpnääre funktsioneerib normist kõrvalekaldega, siis on γ-kiirguse intensiivsus ebanormaalselt kõrge või vastupidi madal. Sarnast meetodit kasutatakse ka organismi ainevahetuse uurimiseks, kasvajate avastamiseks jne.
On selge, et neid diagnostilisi meetodeid kasutades tuleb radioaktiivse preparaadi kogus hoolikalt doseerida, et sisemine kokkupuude avaldaks minimaalset mõju. negatiivne mõju inimese kehal.
Muistsete esemete vanuse määramine
Riis. 24.4. Pärit noor puu 1 g süsiniku aktiivsus on 14-15 Bq (kiirgab 14-15 β-osakest sekundis). 5700 aastat pärast puu surma väheneb β-lagunemiste arv sekundis poole võrra
Riis. 24.5. Levinumad meditsiinitooted: süstlad, vereülekandesüsteemid jne steriliseeritakse enne tarbijale saatmist hoolikalt γ-kiirgusega
Maa atmosfääris on alati teatud kogus β-radioaktiivset süsinik-14 (^C), mis tekib lämmastikust tuumareaktsiooni tulemusena neutronitega. Osana süsinikdioksiid seda isotoopi neelavad taimed ja nende kaudu loomad. Kuni loom või taim on elus, jääb radioaktiivse süsiniku sisaldus neis muutumatuks. Pärast elutegevuse lakkamist hakkab radioaktiivse süsiniku hulk organismis vähenema, samuti väheneb β-kiirguse aktiivsus. Teades, et Carbon-14 poolestusaeg on 5700 aastat, on võimalik määrata arheoloogiliste leidude vanust (joon. 24.4).
Kasutame tehnoloogias γ-kiirgust
Tehnoloogias on eriti olulised gamma veadetektorid, mille abil kontrollitakse näiteks keevisliidete kvaliteeti. Kui meister hingesid värava külge keevitades sõlmis abielu, kukuvad hinged mõne aja pärast maha. See on tüütu, kuid see on parandatav. Kuid kui abielu juhtus silla või tuumareaktori konstruktsioonielementide keevitamise ajal, on tragöödia vältimatu. Tulenevalt asjaolust, et massiivne teras ja tühimike teras neelavad γ-kiiri erinevalt, "näeb" gammakiirguse veadetektor metalli sees pragusid ja tuvastab seetõttu defektid isegi konstruktsiooni valmistamise etapis.
Mikroobide tapmine kiirgusega
On teada, et teatud kiirgusdoos tapab organisme. Kuid mitte kõik organismid pole inimestele kasulikud. Seega töötavad arstid pidevalt selle nimel, et vabaneda patogeensetest mikroobidest. Pidage meeles: haiglates pesevad nad põrandat spetsiaalsete lahustega, kiiritavad ruumi ultraviolettvalgusega, töötlevad meditsiinilisi instrumente jne. Selliseid protseduure nimetatakse desinfitseerimiseks ja steriliseerimiseks.
γ-kiirguse iseärasused võimaldasid asetada steriliseerimisprotsessi tööstuslikule alusele (joon. 24.5). Selline steriliseerimine toimub spetsiaalsetes seadmetes.
usaldusväärse kaitsega läbitungiva kiirguse eest. γ-kiirte allikana kasutatakse kunstlikult loodud koobalti ja tseesiumi isotoope.
Probleemide lahendamise õppimine
Ülesanne. Määrake raadium-226 mass, kui selle aktiivsus on 5 Ci. Raadium-226 radioaktiivse lagunemise konstant on 1,37 · 10 11 s 1 .
Füüsikalise probleemi analüüs, matemaatilise mudeli otsimine
Ülesande lahendamiseks kasutame aktiivsuse määramise valemit: A = AN. Teades tegevust, selgitame välja raadiumi aatomite arvu N. Aine massi saab määrata, korrutades aatomite arvu ühe aatomi massiga: m = N ■ m 0 .
Keemiakursusest tead:
1 mol ainet sisaldab N A \u003d 6,02 10 aatomit;
aine molaarmass (mass 1 mol).
aatomi mass
Summeerida
Aega, mille jooksul pool antud radionukliidi olemasolevast tuumade arvust laguneb, nimetatakse poolestusajaks T 1/2. Poolväärtusaeg on antud radionukliidi omadus. Füüsikalist suurust, mis on arvuliselt võrdne antud radioaktiivses allikas ajaühikus toimuvate lagunemiste arvuga, nimetatakse radioaktiivse allika aktiivsuseks. Kui allikas sisaldab ainult ühe radionukliidi aatomeid, saab allika aktiivsust A määrata valemiga A = AN, kus N on radionukliidi aatomite arv proovis; λ on radionukliidi radioaktiivse lagunemise konstant. Aktiivsuse SI ühik on bekerell (Bq).
Aja jooksul radioaktiivse proovi aktiivsus väheneb ja seda kasutatakse arheoloogiliste leidude vanuse määramisel.
Kunstlikke isotoope kasutatakse meditsiiniseadmete steriliseerimiseks, haiguste diagnoosimiseks ja raviks, metallide defektide tuvastamiseks jne.
Kontrollküsimused
1. Määratlege poolestusaeg. Mis iseloomustab seda füüsikalist suurust? 2. Milline on radioaktiivse allika aktiivsus? 3. Mis on SI aktiivsusühik? 4. Kuidas on radionukliidi aktiivsus seotud tema radioaktiivse lagunemisega konstantne? 5. Kas radionukliidi proovi aktiivsus ajas muutub? Kui see muutub, siis miks ja kuidas? 6. Too näiteid radioaktiivsete isotoopide kasutamisest.
Harjutus number 24
1. Jood-131, radoon-220 ja uraan-235 tuumasid on sama palju. Millise radionukliidi poolestusaeg on pikim? Milline valim on hetkel kõige aktiivsem? Selgitage oma vastust.
2. Proov sisaldab 2 x 1020 joodi-131 aatomit. Määrake, kui palju joodi tuumasid proovis ühe tunni jooksul laguneb. Arvestage jood-131 aktiivsust selle aja jooksul muutumatuna. Jood-131 radioaktiivse lagunemise konstant on 9,98 · 10 -7 s -1.
3. Radioaktiivse süsinik-14 poolestusaeg on 5700 aastat. Mitu korda on süsinik-14 aatomite arv 17 100 aastat tagasi langetatud männis vähenenud?
4. Määrake radionukliidi poolestusaeg, kui 1,2 sekundi jooksul moodustas lagunenud tuumade arv 75% nende esialgsest arvust.
5. Praegu sisaldab radioaktiivne proov 0,05 mol Radoon-220. Määrake Radoon-220 aktiivsus proovis.
6. Tänapäeval üks olulisemaid uuringuid inimorganismi ainevahetuse kohta radioaktiivsete isotoopide abil. Eelkõige selgus, et suhteliselt lühikese ajaga on keha peaaegu täielikult taastatud. Kasutage täiendavaid teabeallikaid ja uurige nende uuringute kohta lisateavet.
Füüsika ja tehnoloogia Ukrainas
Rahvuslik teaduskeskus"Harkovi füüsika ja tehnoloogia instituut"
(KIPT) on maailmakuulus teaduskeskus. Asutati 1928. aastal akadeemik A. F. Ioffe initsiatiivil Ukraina Füüsika ja Tehnoloogia Instituudina valdkonna uurimise eesmärgil. tuumafüüsika ja tahkisfüüsika.
Juba 1932. aastal saavutati instituudis silmapaistev tulemus - viidi läbi liitiumi aatomi tuuma lõhustumine. Hiljem saadi laboritingimustes vedel vesinik ja heelium, ehitati esimene kolme koordinaadiga radar, viidi läbi esimesed kõrgvaakumtehnoloogia uuringud, mis andsid tõuke uue füüsikalise ja tehnoloogilise suuna - vaakumi - arendamiseks. metallurgia. Instituudi teadlastel oli oluline roll aatomienergia kasutamise probleemide lahendamisel.
IN erinevad aastad Silmapaistvad füüsikud töötasid NSC KIPT -s: I. V. Obreimov, L. D. Landau, I. V. Kurchatov, K. D. Sinelnikov, L. V. Shubnikov, A. I. Leipunsky, E. M. Lifshits, I. M. Lifshitz, A. K. K. WALTER, B. G. Lazarev, D. D. D. Ivanenko, A. I. A. A. A. A. A. A. A. A. I. A. A. I. A. A. I. Loodi B. Fainbergi, D. V. Volkovi jt instituut teaduskoolid tuntud üle kogu maailma.
NSC KIPTis on SRÜ suurim lineaarne elektronkiirend ja termotuumakomplekside kompleks "Uragan".
Keskuse peadirektor on tuntud Ukraina füüsik, Ukraina Riikliku Teaduste Akadeemia akadeemik Mykola Fedorovich Shulga.
See on õpiku materjal.
kiirgusosakeste kokkupuude radooniga
Inimesed on õppinud kiirgust kasutama rahumeelsetel eesmärkidel, koos kõrge tase turvalisus, mis võimaldas tõsta peaaegu kõik tööstusharud uuele tasemele.
Energia saamine tuumajaamade abil. Kõigist inimeste majandustegevuse harudest mõjutab meie elu kõige enam energia. Soojus ja valgus majades, liiklusvood ja tööstuse töö – kõik see nõuab energiat. See tööstusharu on üks kiiremini kasvavaid. 30 aasta jooksul on tuumaelektrijaamade koguvõimsus kasvanud 5000-lt 23 miljonile kilovatile.
Vähesed inimesed kahtlevad, et tuumaenergia on inimkonna energiabilansis kindla koha võtnud.
Kaaluge kiirguse kasutamist vigade tuvastamisel. Röntgen- ja gammavigade tuvastamine on üks levinumaid kiirguse rakendusi tööstuses materjalide kvaliteedi kontrollimiseks. Röntgenimeetod on mittepurustav, nii et testitavat materjali saab seejärel kasutada ettenähtud otstarbel. Nii röntgen- kui ka gammavigade tuvastamine põhinevad röntgenikiirguse läbitungimisvõimel ja selle materjalides neeldumise omadustel.
Gammakiirgust kasutatakse keemilisteks transformatsioonideks, näiteks polümerisatsiooniprotsessides.
Võib-olla on tuumameditsiin üks olulisemaid arenevaid tööstusharusid. Tuumameditsiin on meditsiini haru, mis on seotud tuumafüüsika saavutuste, eelkõige radioisotoopide jms kasutamisega.
Tuumameditsiin võimaldab tänapäeval uurida peaaegu kõiki inimese organsüsteeme ning leiab rakendust neuroloogias, kardioloogias, onkoloogias, endokrinoloogias, pulmonoloogias ja teistes meditsiiniharudes.
Tuumameditsiini meetodite abil uuritakse elundite verevarustust, sapi ainevahetust, neerude, põie ja kilpnäärme talitlust.
Dünaamika uurimiseks on võimalik mitte ainult saada staatilisi pilte, vaid ka erinevatel ajahetkedel saadud pilte üle kanda. Seda tehnikat kasutatakse näiteks südame töö hindamisel.
Venemaal kasutatakse juba aktiivselt kahte tüüpi diagnostikat radioisotoopide abil - stsintigraafia ja positronemissioontomograafia. Need võimaldavad teil luua täielikud mudelid organite töö.
Arstid usuvad, et väikestes annustes on kiirgusel ergutav toime, treenides inimese bioloogilist kaitsesüsteemi.
Paljudes kuurortides kasutatakse radoonivanne, kus kiirgustase on veidi kõrgem kui looduslikes tingimustes.
Täheldati, et need, kes neid vanne võtavad, parandavad oma töövõimet, rahunevad närvisüsteem paraneb vigastused kiiremini.
Välisteadlaste uuringud viitavad sellele, et suurema loodusliku kiirgusfoonga piirkondades (võib kaasata enamiku päikesepaistelisi riike) on kõigi vähiliikide esinemissagedus ja suremus madalam.
Laadimine...
