Radioaktiivisuuden käyttö rauhanomaisiin tarkoituksiin. Radioaktiivisuuden sovellukset
Radioaktiivista säteilyä käytetään laajalti sairauksien diagnosoinnissa ja hoidossa.
Kilpirauhasen sairauksien määrittämiseen käytetään radionuklididiagnostiikkaa tai, kuten sitä kutsutaan, tagged atom -menetelmää (131 I-isotooppia käyttämällä). Tämän menetelmän avulla voit myös tutkia veren ja muiden biologisten nesteiden jakautumista, diagnosoida sydänsairauksia ja monia muita elimiä.
Gammaterapia on hoitomenetelmä onkologiset sairaudet g-säteilyä käyttämällä. Tätä tarkoitusta varten käytetään useimmiten erikoisasennuksia, joita kutsutaan kobolttitykkeiksi, joissa emittoivana isotooppina käytetään 66 Co:ta. Korkeaenergisen gammasäteilyn käyttö mahdollistaa syvällä olevien kasvainten tuhoamisen, kun taas pinnallisesti sijaitsevat elimet ja kudokset ovat alttiina vähemmän tuhoisille vaikutuksille.
Radonhoitoa käytetään myös: kivennäisvettä Sen tuotteita käytetään vaikuttamaan ihoon (radonkylvyt), ruoansulatuselimiin (juominen) ja hengityselimiin (hengitys).
Alfahiukkasia käytetään yhdessä neutronivirtojen kanssa syövän hoitoon. Kasvaimeen viedään elementtejä, joiden ytimet aiheuttavat neutronivirtauksen vaikutuksesta ydinreaktion a-säteilyn muodostuessa:
.
Siten a-hiukkasia ja rekyyliytimiä muodostuu siihen elimen osaan, joka on paljastettava.
Nykyaikaisessa lääketieteessä diagnostisiin tarkoituksiin kovaa bremsstrahlung-röntgensäteilyä saadaan kiihdyttimistä ja korkea energia kvantit (jopa useita kymmeniä MeV).
Dosimetriset laitteet
Dosimetriset laitteet tai annosmittarit, ovat laitteita ionisoivan säteilyn annosten tai annosriippuvaisten määrien mittaamiseen.
Rakenteellisesti annosmittarit ilmaisimesta ydinsäteilyä ja mittalaite. Ne on yleensä jaoteltu annosyksiköissä tai annosnopeudessa. Joissakin tapauksissa ylityksestä annetaan hälytys aseta arvo annosnopeus.
Käytetystä ilmaisimesta riippuen on olemassa ionisaatio-, luminesenssi-, puolijohde-, fotodosimetrit jne.
Annosmittarit voidaan suunnitella mittaamaan tietyntyyppisen säteilyn annoksia tai rekisteröimään sekasäteilyä.
Annosmittareita röntgen- ja g-säteilyn altistusannoksen tai sen tehon mittaamiseksi kutsutaan Röntgenmittarit.
Ne käyttävät yleensä ionisaatiokammiota ilmaisimena. Kamerapiirissä virtaava varaus on verrannollinen valotusannokseen ja virta on verrannollinen sen tehoon.
Kaasun koostumus ionisaatiokammioissa sekä niiden seinämien materiaali, joista ne koostuvat, valitaan siten, että saavutetaan identtiset olosuhteet energian absorptiolle biologisissa kudoksissa.
Jokainen yksittäinen annosmittari on miniatyyri sylinterimäinen kammio, joka on esitäytetty. Ionisoinnin seurauksena kammio purkautuu, mikä tallennetaan siihen sisäänrakennetulla elektrometrillä. Sen käyttöaiheet riippuvat ionisoivan säteilyn altistusannoksesta.
On olemassa annosmittareita, joiden ilmaisimet ovat kaasumittareita.
Radioaktiivisten isotooppien aktiivisuuden tai pitoisuuden mittaamiseksi käytetään laitteita ns radiometrit.
Kaikkien annosmittareiden yleinen lohkokaavio on samanlainen kuin kuvassa 5. Anturin (mittausanturin) roolia suorittaa ydinsäteilyn ilmaisin. Lähtölaitteina voidaan käyttää osoitininstrumentteja, tallentimia, sähkömekaanisia laskureita, ääni- ja valohälytyksiä.
VALVONTAKYSYMYKSIÄ
1. Mitä radioaktiivisuutta kutsutaan? Nimeä radioaktiivisuuden tyypit ja tyypit radioaktiivinen hajoaminen.
2. Mitä kutsutaan a-hajoamiseksi? Millaisia b-hajoamistyyppejä on olemassa? Mikä on g-säteily?
3. Kirjoita muistiin radioaktiivisen hajoamisen peruslaki. Selitä kaikki kaavaan sisältyvät määrät.
4. Mitä kutsutaan hajoamisvakio? puolikas elämä? Kirjoita näihin määriin liittyvä kaava. Selitä kaikki kaavaan sisältyvät määrät.
5. Mikä vaikutus ionisoivalla säteilyllä on biologiseen kudokseen?
7. Esitä radioaktiivisen säteilyn absorboituneiden, altistuneiden ja ekvivalenttien (biologisten) annosten määritelmät ja kaavat sekä niiden mittayksiköt. Selitä kaavat.
8. Mikä on laatutekijä? Mistä laatutekijä riippuu? Anna sen arvot eri säteilyille.
9. Mitä menetelmiä suojautua ionisoivaa säteilyä vastaan on olemassa?
Johdanto………………………………………………………………………………3
Radioaktiivisten lähteiden käyttö erilaisissa
ihmisen toiminnan alat………………………………………………………….3
Kemianteollisuus
Kaupunkitalous
Lääketeollisuus
Tuotteiden ja materiaalien säteilysterilointi
Radioisotooppitahdistimien valmistus
Siementen ja mukuloiden säteilytys ennen kylvöä
Radioisotooppidiagnostiikka (radioaktiivisen lääkkeen joutuminen kehoon)
Radioaktiiviset jätteet, niiden loppusijoitusongelmat……………………..8
Menetelmän kehittämisen puute……………………………………………………………12
Ulkoisten olosuhteiden aiheuttama paine……………………………………………………………..13
Päätöksenteko ja ongelman teknologinen monimutkaisuus……………………………13
Käsitteen epävarmuus……………………………………………………………14
Viitteet………………………………………………………….16
Johdanto
Tällä hetkellä on vaikea löytää tieteen, tekniikan, teollisuuden, Maatalous ja lääketiede aina, kun radioaktiivisuuden lähteitä (radioaktiivisia isotooppeja) ei käytetä. Keinotekoiset ja luonnolliset radioaktiiviset isotoopit ovat tehokas ja hienovarainen työkalu herkkien analyysi- ja valvontamenetelmien luomiseen teollisuudessa, ainutlaatuinen työkalu pahanlaatuisten kasvainsairauksien lääketieteelliseen diagnosointiin ja hoitoon, tehokas keino vaikuttaa. erilaisia aineita, mukaan lukien luomu. Tärkeimmät tulokset saatiin käyttämällä isotooppeja säteilylähteinä. Tehokkailla radioaktiivisen säteilyn lähteillä varustettujen laitosten luominen mahdollisti sen käytön valvontaan ja valvontaan teknisiä prosesseja; tekninen diagnostiikka; ihmisten sairauksien hoito; aineiden uusien ominaisuuksien saaminen; radioaktiivisten aineiden hajoamisenergian muuntaminen lämmöksi ja sähköksi jne. Useimmiten näihin tarkoituksiin käytetään isotooppeja, kuten ⁶⁰CO, ⁹⁰Sr, ¹3⁷Cs ja plutonium-isotooppeja. Lähteiden paineen alenemisen estämiseksi niille on asetettu tiukat mekaanisen, lämmön ja korroosionkestävyyden vaatimukset. Tämä takaa tiiviyden säilymisen lähteen koko käyttöajan.
Radioaktiivisten lähteiden käyttö eri aloilla ihmisen toiminta.
Kemianteollisuus
Polyamidikankaan säteilykemiallinen modifiointi hydrofiilisten ja antistaattisten ominaisuuksien saamiseksi.
Tekstiilimateriaalien muuntaminen villan kaltaisten ominaisuuksien saamiseksi.
Antimikrobisten ominaisuuksien omaavien puuvillakankaiden saaminen.
Kiteen säteilymuunnos eriväristen kristallituotteiden valmistamiseksi.
Kumi-kangasmateriaalien säteilyvulkanointi.
Polyeteeniputkien säteilymuunnos lämmönkestävyyden ja aggressiivisten ympäristöjen kestävyyden lisäämiseksi.
Maali- ja lakkapinnoitteiden kovettuminen eri pinnoille.
Puuteollisuus
Säteilytyksen seurauksena pehmeä puu saavuttaa merkittävästi alhaisen veden imemiskyvyn, korkean geometristen mittojen stabiilisuuden ja korkeamman kovuuden (mosaiikkiparketin valmistus).
Kaupunkitalous
Jätevesien säteilykäsittely ja desinfiointi.
Lääketeollisuus
Tuotteiden ja materiaalien säteilysterilointi
Säteilysteriloitavien tuotteiden valikoimaan kuuluu yli tuhat tuotetta, mukaan lukien kertakäyttöruiskut, verenhuoltojärjestelmät, lääketieteelliset instrumentit, ommel- ja sidemateriaalit, erilaiset sydän- ja verisuonikirurgiassa, traumatologiassa ja ortopediassa käytettävät proteesit. Säteilysteriloinnin tärkein etu on, että se voidaan suorittaa jatkuvasti suurella teholla. Soveltuu kuljetussäiliöihin tai sekundääripakkauksiin pakattujen valmiiden tuotteiden sterilointiin, ja soveltuu myös lämpölabiilien tuotteiden ja materiaalien sterilointiin.
Radioisotooppitahdistimien valmistus²³⁸Pu:iin perustuvilla virtalähteillä. Ihmiskehoon istutettuina niitä käytetään erilaisten sydämen rytmihäiriöiden hoitoon, jotka eivät ole lääkityskelpoisia. Radioisotooppivirtalähteen käyttö lisää niiden luotettavuutta, pidentää niiden käyttöikää 20 vuoteen ja palauttaa potilaat normaaliin elämään vähentämällä toistuvien sydämentahdistimen implantointileikkausten määrää.
Maatalous ja elintarviketeollisuus
Maatalous on tärkeä ionisoivan säteilyn sovellusalue. Tähän mennessä käytännössä maatalouden ja tieteellinen tutkimus Maatalouden profiilista voidaan erottaa seuraavat radioisotooppien pääkäyttöalueet:
Maataloustuotteiden (ensisijaisesti kasvien) säteilytys pienellä annoksella niiden kasvun ja kehityksen stimuloimiseksi;
Ionisoivan säteilyn käyttö säteilymutageneesiin ja kasvien valintaan;
Säteilysterilointimenetelmän käyttö maatalouskasvien tuhohyönteisten torjuntaan.
Siementen ja mukuloiden säteilytys ennen kylvöä(vehnä, ohra, maissi, perunat, punajuuret, porkkanat) parantaa siementen ja mukuloiden kylvöominaisuuksia, kiihdyttää kasvien kehitysprosesseja (ennakkosyys) ja lisää kasvien vastustuskykyä haitallisia ympäristötekijöitä vastaan.
Jalostusalalla tehdään mutageneesitutkimusta. Tavoitteena on valita makromutaatioita korkeatuottoisten lajikkeiden kehittämiseen. Kiinnostavia säteilymutantteja on jo saatu yli 50 viljelykasvelle.
Ionisoivan säteilyn käyttö tuhohyönteisten steriloimiseksi hisseissä ja aitoissa voi vähentää satohäviöitä jopa 20 %.
Tunnettu että ionisoiva γ-säteily estää perunoiden ja sipulien itämisen, sitä käytetään kuivattujen hedelmien, elintarviketiivisteiden desinfiointiin, hidastaa mikrobiologista pilaantumista ja pidentää hedelmien, vihannesten, lihan ja kalan säilyvyyttä. Mahdollisuus nopeuttaa viinien ja konjakin ikääntymisprosesseja, muuttaa hedelmien kypsymisnopeutta, poistaa epämiellyttävä haju lääkevedet. Säilyketeollisuudessa (kala, liha ja maitotuotteet, vihannekset ja hedelmät) laaja sovellus on säilykkeiden sterilointi. On huomattava, että säteilytettyjen elintarvikkeiden tutkimus osoitti, että γ-säteilytetyt tuotteet ovat vaarattomia.
Tutkimme yksittäisten toimialojen radioisotooppien käyttöä. Lisäksi radioisotooppeja käytetään kaikkialla teollisuudessa seuraaviin tarkoituksiin:
Nestemäisten sulamien tasojen mittaus;
Nesteiden ja massojen tiheyden mittaus;
Tavaroiden laskeminen säiliössä;
Materiaalien paksuuden mittaus;
Jään paksuuden mittaaminen lentokoneissa ja muissa ajoneuvoissa;
Maaperän tiheyden ja kosteuspitoisuuden mittaus;
Tuotemateriaalien rikkomaton γ-virheiden havaitseminen.
Radioisotooppiterapeuttiset laitteet sekä kliininen radioisotooppidiagnostiikka ovat löytäneet kliinistä käyttöä suoraan lääketieteellisessä käytännössä.
Ulkoista y-säteilytystä varten on hallittu y-terapeuttisia laitteita. Nämä laitteet ovat merkittävästi laajentaneet kasvainten etähoidon mahdollisuuksia staattisten ja liikkuvien säteilytysvaihtoehtojen avulla.
Käytetään tietyille kasvainalueille erilaisia vaihtoehtoja ja sädehoitomenetelmät. Pysyvät viiden vuoden parannuskeinot vaiheille 1, 2 ja 3, vastaavasti, vuonna
90-95, 75-85 ja 55-60 % potilaista. Sädehoidon positiivinen rooli rinta-, keuhko-, ruokatorvi-, suuontelo-, kurkunpää-, Virtsarakko ja muut elimet.
Radioisotooppidiagnostiikka (radioaktiivisen lääkkeen joutuminen kehoon) Siitä on tullut olennainen osa diagnostista prosessia kaikissa taudin kehittymisen vaiheissa tai terveen organismin toimintatilan arvioinnissa. Radioisotooppidiagnostiset tutkimukset voidaan pelkistää seuraaviin pääosiin:
Koko kehon, sen osien, yksittäisten elinten radioaktiivisuuden määrittäminen elimen patologisen tilan tunnistamiseksi;
Radioaktiivisen lääkkeen liikkumisnopeuden määrittäminen sydän- ja verisuonijärjestelmän yksittäisten alueiden läpi;
Tutkimus radioaktiivisen lääkkeen alueellisesta jakautumisesta ihmiskehossa elinten, patologisten muodostumien jne. visualisoimiseksi.
Kaikkein eniten tärkeitä näkökohtia diagnostiikkaan kuuluvat patologiset muutokset sydän- ja verisuonijärjestelmässä, oikea-aikainen havaitseminen pahanlaatuiset kasvaimet, luuston tilan, elimistön hematopoieettisen ja imukudoksen tilan arviointi, jotka ovat vaikeasti saavutettavia tutkimuskohteita perinteisillä kliinisillä ja instrumentaalisilla menetelmillä.
Nay, joka on merkitty ¹³y:lla, on otettu käyttöön kliinisessä käytännössä kilpirauhassairauksien diagnosoimiseksi; NaCe, joka on leimattu ²⁴Na:lla paikallisen ja yleisen verenkierron tutkimiseksi;
Na3PO4, merkitty ³3P:llä sen kerääntymisen prosessien tutkimiseksi pigmentoituneisiin ihomuodostelmiin ja muihin kasvainmuodostelmiin.
Neurologian ja neurokirurgian diagnostinen menetelmä, jossa käytetään isotooppeja ⁴⁴Tc, ¹³3Xe ja ¹⁶⁹Y, on saavuttanut johtavan merkityksen. Se on tarpeen aivosairauksien sekä sydän- ja verisuonijärjestelmän sairauksien tarkempaan diagnoosiin. Nefrologiassa ja urologiassa radioaktiiviset lääkkeet, jotka sisältävät ¹³¹Y, ¹⁹7Hg,
¹69Yb, 5¹Cr ja ¹¹3Yn. Rkäyttöönoton ansiosta munuaisten ja muiden elinten varhaissairaus on parantunut.
P/isotooppien tieteelliset ja soveltavat sovellukset ovat hyvin laajat. Katsotaanpa muutamia:
Käytännön kiinnostavaa on radioisotooppivoimaloiden (RPU) käyttö, joiden sähköteho on useista yksiköistä satoihin watteihin. Suurin käytännön sovellus on löydetty radioisotooppitermosähköisistä generaattoreista, joissa radioaktiivisen hajoamisenergian muuntaminen sähköenergiaksi suoritetaan lämpösähköisillä muuntimilla; tällaisille voimalaitoksille on ominaista täydellinen autonomia, kyky toimia missä tahansa ilmasto-olosuhteet, pitkä käyttöikä ja toimintavarmuus.
Radioisotooppiteholähteet mahdollistavat toiminnan automaattisissa järjestelmissä sääasemat; järjestelmissä navigointilaitteet syrjäisillä ja asumattomilla alueilla (majakoiden sähkönsyöttö, suuntakyltit, navigointivalot).
Niiden positiivisen kokemuksen ansiosta alhaisissa lämpötiloissa niiden käyttö tuli mahdolliseksi Etelämantereella.
Tiedetään myös, että isotooppivoimaloita, joiden ²¹ºPo, käytettiin Kuun pinnalla liikkuvissa ajoneuvoissa (kuukulkijat).
R/a-isotooppien käyttöä tieteellisessä tutkimuksessa ei voi yliarvioida, sillä kaikki käytännön menetelmät perustuvat positiivisiin tutkimustuloksiin.
Lisäksi on syytä mainita sellaiset hyvin kapeat erikoisalat, kuten tuholaistorjunta muinaisissa taide-esineissä sekä luonnollisten radioaktiivisten isotooppien käyttö radonkylvyissä ja mudassa kylpylähoidon aikana.
Radioaktiiviset lähteet on elinkaarensa lopussa toimitettava määrätyllä tavalla erityisiin laitoksiin käsittelyä (käsittelyä) varten ja sen jälkeen loppusijoitettava radioaktiivisena jätteenä.
Radioaktiivinen jäte, niiden loppusijoitusongelmat
Ongelma radioaktiivinen jäte on ihmisjätteen aiheuttaman ympäristön saastumisen yleisen ongelman erikoistapaus. Mutta samaan aikaan radioaktiivisen jätteen selvä spesifisyys edellyttää erityisten menetelmien käyttöä ihmisten ja biosfäärin turvallisuuden varmistamiseksi.
Historiallinen kokemus teollisuus- ja kotitalousjätteiden käsittelystä syntyi olosuhteissa, jolloin tietoisuus jätteen vaarasta ja sen neutralointiohjelmat perustuivat suoriin tuntemuksiin. Jälkimmäisen kyvyt varmistivat aisteilla suoraan havaittavien vaikutusten välisten yhteyksien ja tulevien seurausten tietoisuuden riittävyyden. Tietämyksen taso mahdollisti jätteiden ihmisiin ja biosfääriin kohdistuvien vaikutusmekanismien logiikan esittämisen, joka vastasi varsin tarkasti todellisia prosesseja. Käytännössä kehitettyihin perinteisiin käsityksiin jätteiden neutralointimenetelmistä on historiallisesti liittynyt laadullisesti erilaisia lähestymistapoja, jotka on kehitetty mikro-organismien löytämisen myötä, ja ne muodostavat paitsi empiirisesti myös tieteellisesti perusteltuja metodologinen tuki ihmisen ja hänen ympäristönsä turvallisuudesta. Lääketieteessä ja sosiaalijohtamisjärjestelmissä muodostettiin vastaavia alasektoreita, esimerkiksi terveys- ja epidemiologiset asiat, kuntahygienia jne.
Kemian ja kemian tuotannon nopean kehityksen myötä valmistuksessa ja kotitalousjäte uusia elementtejä, joita ei aiemmin sisällytetty niihin, ilmestyi massamäärinä ja kemialliset yhdisteet, mukaan lukien ne, joita ei ole luonnossa. Tämä ilmiö on mittakaavaltaan verrattavissa luonnollisiin geokemiallisiin prosesseihin. Ihmiskunta on joutunut kohtaamaan tarpeen saavuttaa ongelmanarvioinnin toinen taso, jossa esimerkiksi kumulatiiviset ja viivästyneet vaikutukset, altistusannosten tunnistamismenetelmät, tarve käyttää uusia menetelmiä ja erityisiä erittäin herkkiä laitteita vaaran havaitsemiseen jne. ottaa huomioon.
Laadullisesti erilaisen vaaran, vaikkakin joiltakin ominaisuuksiltaan samanlainen kuin kemiallinen, toi ihmisille "radioaktiivisuus" , ilmiönä, joka ei ole ihmisen aisteilla suoraan havaittavissa, jota ei tuhota ihmiskunnan tuntemilla menetelmillä ja jota ei ole vielä yleisesti tutkittu riittävästi: ilmiön uusien ominaisuuksien, vaikutusten ja seurausten löytämistä ei voida sulkea pois. Siksi yleisiä ja erityisiä tieteellisiä ja käytännön tehtäviä muodostettaessa "radioaktiivisen jätteen vaaran poistamiseksi" ja erityisesti näitä ongelmia ratkaistaessa syntyy jatkuvia vaikeuksia, jotka osoittavat, että perinteinen muotoilu ei heijasta tarkasti radioaktiivisen jätteen todellista, objektiivista luonnetta. "jäteongelma". Tällaisen lausunnon ideologia on kuitenkin laajalle levinnyt kansallisissa ja valtioiden välisissä oikeudellisissa ja ei-oikeudellisissa asiakirjoissa, jotka, kuten voidaan olettaa, kattavat laajan kirjon nykyaikaisia tieteellisiä näkemyksiä, suuntauksia, tutkimusta ja käytännön toimintaa; ottaa huomioon kaikkien tunnettujen kotimaisten ja ulkomaisten "radwaste-ongelmaa" käsittelevien organisaatioiden kehitys.
Venäjän federaation hallituksen 23. lokakuuta 1995 antamalla asetuksella nro 1030 kohdeohjelma"Radioaktiivisen jätteen ja käytetyn jätteen huolto ydinmateriaalit, niiden kierrätys ja hävittäminen 1996-2005."
Radioaktiivista jätettä pidetään siinä "aineina, joita ei enää käytetä (missäkään aggregaation tila), materiaalit, tuotteet, laitteet, biologista alkuperää olevat esineet, joissa radionuklidipitoisuus ylittää vahvistetut tasot määräyksiä. Ohjelmassa on erityinen osio "Ongelman tila", joka sisältää kuvauksen tietyistä kohteista ja julkisista alueista, joissa "radioaktiivisen jätteen huoltoa" esiintyy, sekä yleiset määrälliset ominaisuudet "radiojäteongelmasta" Venäjällä.
”Suuria määriä kertynyt käsittelemätöntä radioaktiivista jätettä, riittämätön teknisiä keinoja Tämän jätteen ja käytetyn ydinpolttoaineen turvallisen huollon varmistamiseksi luotettavien varastotilojen puute niiden pitkäaikaista varastointia ja (tai) loppusijoitusta varten lisää säteilyonnettomuuksien riskiä ja luo todellisen uhan ympäristön radioaktiivisesta saastumisesta, ylialtistumisesta atomienergian ja radioaktiivisten aineiden käyttöön liittyvien organisaatioiden ja yritysten väestö ja henkilöstö."
Korkea-aktiivisen jätteen (RAW) pääasialliset lähteet ovat ydinenergia (käytetty ydinpolttoaine) ja sotilaalliset ohjelmat (plutonium ydinkärjestä, käytetty polttoaine ydinsukellusveneiden kuljetusreaktoreista, radiokemiallisten laitosten nestemäinen jäte jne.).
Herää kysymys: pitäisikö radioaktiivista jätettä pitää yksinkertaisesti jätteenä vai mahdollisena energialähteenä? Vastaus tähän kysymykseen määrittää, haluammeko tallentaa ne (saatavilla olevassa muodossa) vai haudata ne (eli tehdä niistä luoksepääsemättömiä). Yleisesti hyväksytty vastaus on nyt, että radioaktiivinen jäte on todellakin jätettä, mahdollisesti plutoniumia lukuun ottamatta. Plutonium voi teoriassa toimia energianlähteenä, vaikka tekniikka energian tuottamiseksi siitä on monimutkainen ja melko vaarallinen. Monet maat, mukaan lukien Venäjä ja Yhdysvallat, ovat nyt tienhaarassa: "käynnistetään" plutoniumteknologiaa käyttämällä aseistariisunnan aikana vapautunut plutonium, tai haudata tämä plutonium? Äskettäin Venäjän hallitus ja Minatom ilmoittivat haluavansa uudelleenkäsitellä aselaatuista plutoniumia yhdessä Yhdysvaltojen kanssa; tämä tarkoittaa mahdollisuutta kehittää plutoniumenergiaa.
Tutkijat ovat vertailleet radioaktiivisen jätteen loppusijoitusvaihtoehtoja 40 vuoden ajan. Pääajatuksena on, että ne on sijoitettava sellaiseen paikkaan, etteivät ne pääse sisään ympäristöön ja vahingoittaa ihmistä. Tämä kyky vahingoittaa radioaktiivista jätettä säilyy kymmeniä ja satoja tuhansia vuosia. Säteilytetty ydinpolttoaine, jonka reaktorista poistamme sisältää radioisotoopit, joilla on puoliintumisaika useista tunteista miljoonaan vuoteen (puoliintumisaika on aika, jonka aikana radioaktiivisen aineen määrä puolittuu ja joissakin tapauksissa ilmaantuu uusia radioaktiivisia aineita). Mutta jätteen yleinen radioaktiivisuus vähenee merkittävästi ajan myötä. Radiumin puoliintumisaika on 1620 vuotta, ja on helppo laskea, että 10 tuhannen vuoden kuluttua noin 1/50 alkuperäisestä radiumimäärästä jää jäljelle. Useimpien maiden määräykset takaavat jäteturvallisuuden 10 tuhannen vuoden ajaksi. Tämä ei tietenkään tarkoita, että tämän ajan jälkeen radioaktiivinen jäte ei olisi enää vaarallista: siirrämme vain lisää vastuuta radioaktiivisesta jätteestä kaukaisille jälkipolville. Tätä varten on välttämätöntä, että tämän jätteen hautauspaikat ja -muoto ovat tiedossa jälkipolville. Huomaa, että koko ihmiskunnan kirjoitettu historia on alle 10 tuhatta vuotta vanha. Radioaktiivisen jätteen loppusijoituksen haasteet ovat tekniikan historiassa ennennäkemättömiä: näin pitkän aikavälin tavoitteita ei ole koskaan asetettu itselleen.
Mielenkiintoinen näkökohta ongelmassa on, että on välttämätöntä paitsi suojella ihmisiä jätteiltä, myös samalla suojella jätettä ihmisiltä. Heidän hautaamiseensa varattuna aikana monet sosioekonomiset muodostelmat muuttuvat. Ei voida sulkea pois sitä mahdollisuutta, että radioaktiivisesta jätteestä voi tietyssä tilanteessa tulla terroristien haluttu kohde, hyökkäyskohteita sotilaallisessa konfliktissa ja niin edelleen. On selvää, että vuosituhansia ajatellen emme voi luottaa esimerkiksi hallituksen valvontaan ja suojeluun - on mahdotonta ennakoida, mitä muutoksia voi tapahtua. Voi olla parasta tehdä jätteestä fyysisesti ihmisten ulottumattomissa, vaikka toisaalta tämä vaikeuttaisi jälkeläistemme turvatoimia.
On selvää, ettei yksikään tekninen ratkaisu, yksikään keinotekoinen materiaali voi "toimia" tuhansia vuosia. Ilmeinen johtopäätös on, että sinun on eristettävä jätteet itse. luonnollinen ympäristö. Vaihtoehtoja harkittiin: radioaktiivisen jätteen hautaaminen syvälle valtamerten syvennykset, valtamerten pohjasedimentit, napakorkeudet; lähetä ne osoitteeseen tilaa; laita ne sisään maankuoren syviä kerroksia. Nykyään on yleisesti hyväksyttyä, että optimaalinen tapa on haudata jäte syvälle geologiset muodostumat.
On selvää, että kiinteä radioaktiivinen jäte on vähemmän altis tunkeutumiselle ympäristöön (vaellus) kuin nestemäinen radioaktiivinen jäte. Siksi oletetaan, että nestemäinen radioaktiivinen jäte muunnetaan ensin kiinteään muotoon (lasitettu, muunnetaan keramiikkaaksi jne.). Venäjällä nestemäisen erittäin aktiivisen radioaktiivisen jätteen ruiskuttamista syvälle maanalaiseen horisonttiin kuitenkin harjoitetaan edelleen (Krasnojarsk, Tomsk, Dimitrovgrad).
Tällä hetkellä ns "monieste" tai "syvästi echeloned" hautauskäsite. Jätteet kerätään ensin matriisiin (lasi, keramiikka, polttoainepelletit), sitten monitoimisäiliö (käytetään kuljetukseen ja hävittämiseen), sitten säiliöiden ympärillä oleva sorbenttitäyte ja lopuksi geologinen ympäristö.
Joten yritämme haudata radioaktiivista jätettä syviin geologisiin jakeisiin. Samalla meille annettiin ehto: osoittaa, että hautauksemme toimii, kuten suunnittelemme, 10 tuhatta vuotta. Katsotaan nyt, mitä ongelmia kohtaamme tällä tiellä.
Ensimmäiset ongelmat syntyvät opiskelupaikkojen valintavaiheessa.
Esimerkiksi Yhdysvalloissa yksikään osavaltio ei halua sitä. Niin, että sen alueella sijaitsee kansallinen hautauspaikka. Tämä johti siihen, että poliitikkojen ponnisteluilla monia mahdollisesti sopivia alueita poistettiin listalta, ei tieteellisen lähestymistavan perusteella, vaan poliittisten pelien seurauksena.
Miltä se näyttää Venäjällä? Tällä hetkellä Venäjällä on edelleen mahdollista tutkia alueita tuntematta merkittävää painetta paikallisilta viranomaisilta (jos et hautaa kaupunkien lähelle!). Uskon, että federaation alueiden ja subjektien todellisen itsenäisyyden kasvaessa tilanne kääntyy kohti Yhdysvaltojen tilannetta. Jo nyt Minatomilla on taipumus siirtää toimintaansa sotilastiloihin, joihin ei käytännössä ole minkäänlaista valvontaa: esimerkiksi saaristoa ehdotetaan hautauspaikan luomiseksi. Uusi maapallo(Venäjän koepaikka nro 1), vaikka geologisten parametrien perusteella tämä on kaukana paras paikka, mistä muusta keskustellaan lisää.
Mutta oletetaan, että ensimmäinen vaihe on ohi ja paikka on valittu. On tarpeen tutkia sitä ja antaa ennuste hautauksen toimivuudesta 10 tuhannen vuoden ajan. Tässä näkyy uusi ongelma.
Menetelmän kehittämisen puute.
Geologia on kuvaava tiede. Tietyt geologian alat käsittelevät ennusteita (esim. tekninen geologia ennustaa maaperän käyttäytymistä rakentamisen aikana jne.), mutta koskaan aikaisemmin geologian tehtävänä ei ole ollut ennustaa geologisten järjestelmien käyttäytymistä kymmenien tuhansien vuosien ajalta. Useiden vuosien tutkimusten perusteella eri maissa heräsi jopa epäilyksiä, onko enemmän tai vähemmän luotettava ennuste tällaisille ajanjaksoille edes mahdollista.
Kuvitelkaamme kuitenkin, että onnistuimme laatimaan kohtuullisen suunnitelman kohteen tutkimiseksi. On selvää, että tämän suunnitelman toteuttaminen kestää useita vuosia: esimerkiksi Nevadan Yaka-vuorta on tutkittu yli 15 vuotta, mutta johtopäätös tämän vuoren soveltuvuudesta tai sopimattomuudesta tehdään vasta 5 vuoden kuluttua. . Samanaikaisesti hävitysohjelmaan kohdistuu lisääntyviä paineita.
Ulkoisten olosuhteiden aiheuttama paine.
Vuosina kylmä sota jätteisiin ei kiinnitetty huomiota; ne kerääntyivät, säilytettiin väliaikaisissa säiliöissä, katosivat jne. Esimerkkinä on Hanfordin sotilaslaitos (vastaavasti "Beaconillemme"), jossa on useita satoja jättimäisiä tankkeja nestemäisellä jätteellä, ja monille niistä ei tiedetä, mitä sisällä on. Yksi näyte maksaa miljoona dollaria! Siellä, Hanfordissa, löydetään noin kerran kuukaudessa haudattuja ja ”unohdettuja” jätetynnyreitä tai -laatikoita.
Yleisesti ottaen ydinteknologian vuosien aikana on kertynyt paljon jätettä. Useiden ydinvoimalaitosten tilapäisvarastot ovat lähellä täyttymistä, ja sotilaskompleksit ovat usein epäonnistumisen partaalla vanhuuden vuoksi tai jopa yli tämän pisteen.
Joten hautausongelma vaatii kiireellinen ratkaisuja. Tietoisuus tästä kiireellisyydestä on tulossa yhä akuutimmaksi, varsinkin kun 430 voimareaktoria, satoja tutkimusreaktoreita, satoja ydinsukellusveneiden kuljetusreaktoreita, risteilijöitä ja jäänmurtajia kerääntyvät jatkuvasti radioaktiivista jätettä. Mutta selkä seinää vasten ihmiset eivät välttämättä keksi parhaita teknisiä ratkaisuja ja tekevät todennäköisemmin virheitä. Samaan aikaan ydinteknologiaan liittyvissä päätöksissä virheet voivat olla erittäin kalliita.
Oletetaan lopuksi, että käytimme 10-20 miljardia dollaria ja 15-20 vuotta mahdollisen sivuston tutkimiseen. On aika tehdä päätös. Ilmeisesti ihanteellisia paikkoja ei ole olemassa maan päällä, ja millä tahansa paikalla on positiivisia ja negatiivisia ominaisuuksia hautaamisen kannalta. On selvää, että sinun on päätettävä, painavatko positiiviset ominaisuudet negatiiviset ja tarjoavatko nämä positiiviset ominaisuudet riittävän turvan.
Päätöksenteko ja ongelman teknologinen monimutkaisuus
Hävitysongelma on teknisesti erittäin monimutkainen. Siksi on erittäin tärkeää, että ensinnäkin on korkealaatuista tiedettä ja toiseksi tehokas vuorovaikutus (kuten Amerikassa sanotaan - "rajapinta") tieteen ja päätöksentekopoliitikkojen välillä.
Venäläinen konsepti radioaktiivisen jätteen ja käytetyn ydinpolttoaineen maanalaisesta eristämisestä ikiroutakivessä kehitettiin Venäjän atomienergiaministeriön teollisuustekniikan instituutissa (VNIPIP). Sen on hyväksynyt ekologiaministeriön valtion ympäristöasiantuntija luonnonvarat Venäjän federaation, Venäjän federaation terveysministeriön ja Venäjän federaation Gosatomnadzorin. Tieteellisen tuen konseptille tarjoaa Moskovan ikiroutatieteen osasto valtion yliopisto. On huomattava, että tämä konsepti on ainutlaatuinen. Sikäli kuin tiedän, mikään maailman maa ei harkitse radioaktiivisen jätteen hautaamista ikiroutaan.
Pääidea on tämä. Sijoitamme lämpöä tuottavan jätteen ikiroutaan ja erottelemme sen kivistä läpäisemättömällä suunnitellulla esteellä. Lämmön vapautumisen vuoksi hautausalueen ympärillä oleva ikirouta alkaa sulaa, mutta jonkin ajan kuluttua, kun lämmön vapautuminen vähenee (lyhytikäisten isotooppien hajoamisen vuoksi), kivet jäätyvät uudelleen. Siksi riittää, että varmistetaan teknisten esteiden läpäisemättömyys siihen aikaan, kun ikirouta sulaa; Jäätymisen jälkeen radionuklidien kulkeutuminen on mahdotonta.
Epävarmuuden käsite
Tässä konseptissa on ainakin kaksi vakavaa ongelmaa.
Ensinnäkin konseptissa oletetaan, että jäätyneet kivet eivät läpäise radionuklideja. Ensi silmäyksellä tämä vaikuttaa järkevältä: kaikki vesi on jäässä, jää on yleensä liikkumatonta eikä liukene radionuklideja. Mutta jos tutkit huolellisesti kirjallisuutta, käy ilmi, että monet kemialliset alkuaineet liikkuvat melko aktiivisesti jäätyneissä kivissä. Jopa 10-12 asteen lämpötiloissa kivissä on jäätymätöntä, ns. kalvoa, vettä. Erityisen tärkeää on, että radioaktiivisen jätteen muodostavien radioaktiivisten alkuaineiden ominaisuuksia niiden mahdollisen kulkeutumisen kannalta ikiroudassa ei ole tutkittu ollenkaan. Siksi oletus, että jäätyneet kivet eivät läpäise radionuklideja, on perusteeton.
Toiseksi, vaikka osoittautuisikin, että ikirouta on todella hyvä radioaktiivisen jätteen eristäjä, on mahdotonta todistaa, että ikirouta itsessään kestää tarpeeksi kauan: muistetaan, että standardit edellyttävät hävittämistä 10 tuhannen vuoden ajan. Tiedetään, että ikiroudan tilan määrää ilmasto, ja kaksi tärkeintä parametria ovat ilman lämpötila ja roudan määrä. ilmakehän sademäärä. Kuten tiedät, ilman lämpötila nousee globaalin ilmastonmuutoksen vuoksi. Suurin lämpenemisnopeus tapahtuu pohjoisen pallonpuoliskon keski- ja korkeilla leveysasteilla. On selvää, että tällaisen lämpenemisen pitäisi johtaa jään sulamiseen ja ikiroudan vähenemiseen.
Laskelmat osoittavat, että aktiivinen sulaminen voi alkaa 80-100 vuoden sisällä ja sulamisnopeus voi olla 50 metriä vuosisadassa. Siten Novaja Zemlyan jäätyneet kivet voivat kadota kokonaan 600-700 vuodessa, ja tämä on vain 6-7% ajasta, joka tarvitaan jätteen eristämiseen. Ilman ikiroutaa karbonaattikivet Novaja Zemljalla on erittäin alhaiset eristysominaisuudet radionuklidien suhteen.
Radioaktiivisen jätteen (RAW) varastointi- ja loppusijoitusongelma on ydinenergian tärkein ja ratkaisematon ongelma.
Kukaan maailmassa ei vielä tiedä, missä ja miten korkea-aktiivista jätettä säilytetään, vaikka työ tähän suuntaan on käynnissä. Toistaiseksi puhumme lupaavista, ei missään nimessä teollisista teknologioista erittäin aktiivisen radioaktiivisen jätteen sulkemiseksi tulenkestävään lasiin tai keraamisiin yhdisteisiin. On kuitenkin epäselvää, kuinka nämä materiaalit käyttäytyvät niiden sisältämän radioaktiivisen jätteen vaikutuksesta miljoonien vuosien ajan. Tällainen pitkä säilyvyysaika johtuu useiden radioaktiivisten alkuaineiden valtavasta puoliintumisajasta. On selvää, että niiden vapautuminen ulkopuolelle on väistämätöntä, koska sen säiliön materiaali, johon ne suljetaan, ei ”elä” niin paljon.
Kaikki radioaktiivisen jätteen käsittely- ja varastointitekniikat ovat ehdollisia ja kyseenalaisia. Ja jos ydintutkijat, kuten tavallista, kiistävät tämän tosiasian, olisi aiheellista kysyä heiltä: "Missä on takuu, että kaikki olemassa olevat varastot ja hautausmaat eivät ole jo radioaktiivisen saastumisen kantajia, koska kaikki havainnot niistä ovat piilossa julkinen?"
Maassamme on useita hautausmaita, vaikka ne yrittävät vaieta olemassaolostaan. Suurin sijaitsee Krasnojarskin alueella Jenissein lähellä, jonne haudataan suurimman osan venäläisjätteestä peräisin oleva jäte. ydinvoimaloita ja ydinjätesarja eurooppalaiset maat. Tämän varaston tutkimustyötä suoritettaessa tulokset osoittautuivat positiivisiksi, mutta Viime aikoina Havainnot osoittavat Jenissei-joen ekosysteemin loukkauksen, mutanttikaloja on ilmaantunut ja veden rakenne tietyillä alueilla on muuttunut, vaikka tieteellisten tutkimusten tiedot onkin piilotettu huolellisesti.
Maailmassa korkea-aktiivisten jätteiden loppusijoitusta ei ole vielä toteutettu, niiden väliaikaisesta varastoinnista on kokemusta.
Bibliografia
1. Vershinin N.V. Saniteetti- ja tekniset vaatimukset suljettuja säteilylähteitä varten.
Kirjassa. "Symposiumin aineisto". M., Atomizdat, 1976
2. Frumkin M. L. et al. Elintarvikkeiden säteilykäsittelyn teknologiset perusteet. M., Elintarviketeollisuus, 1973
3. Breger A. Kh. Radioaktiiviset isotoopit – säteilyn lähteet säteilykemiallisessa tekniikassa. Isotoopes in the USSR, 1975, nro 44, s. 23-29.
4. Pertsovsky E. S., Sakharov E. V. Radioisotooppilaitteet elintarvike-, kevyt- ja massa- ja paperiteollisuudessa. M., Atomizdat, 1972
5. Vorobjov E. I., Pobedinsky M. N. Esseitä kotimaisen kehityksen säteilylääketiede. M., lääketiede, 1972
6. Radioaktiivisen jätteen varaston rakentamispaikan valinta. E.I.M., TsNIIatominform, 1985, nro 20.
7. Nykyinen tila radioaktiivisen jätteen loppusijoitusongelmat Yhdysvalloissa. Ydinteknologia ulkomailla, 1988, nro 9.
8. Heinonen Dis, Disera F. Ydinjätteen loppusijoitus: maanalaisissa varastoissa tapahtuvat prosessit: IAEA Bulletin, Wien, 1985, osa 27, nro 2.
9. Geologiset tutkimukset radioaktiivisen jätteen loppusijoituspaikoista: E.I.M.: TsNIIatominform, 1987, nro 38.
10. Bryzgalova R.V., Rogozin Yu.M., Sinitsyna G.S. et al. Joidenkin radiokemiallisten ja geokemiallisten tekijöiden arviointi, jotka määräävät radionuklidien sijainnin radioaktiivisen jätteen hautaamisen aikana geologisiin muodostumiin. Proceedings of the 6th CMEA Symposium, osa 2, 1985.
Mikä radioaktiivisen aineen ydin hajoaa ensin, mikä hajoaa seuraavaksi ja mikä viimeiseksi? Fyysikot väittävät, että on mahdotonta tietää: yhden tai toisen radionuklidiytimen hajoaminen on satunnainen tapahtuma. Samaan aikaan radioaktiivisen aineen käyttäytyminen kokonaisuutena noudattaa selkeitä malleja.
Opitaan puoliintumisajasta
Jos otat suljetun lasipullon, joka sisältää tietyn määrän Radon-220:a, käy ilmi, että noin 56 s jälkeen radonatomien määrä pullossa vähenee puoleen, seuraavan 56 sekunnin aikana - toisella puolella jne. , on selvää, että miksi 56 sekunnin aikaväliä kutsutaan Radon-220:n puoliintumisajaksi.
puoliintumisaika T 1/2 on fysikaalinen suure, joka luonnehtii radionuklidia ja on yhtä suuri kuin aika, jonka aikana puolet tietyn radionuklidin käytettävissä olevista ytimistä hajoaa.
Joidenkin radionuklidien puoliintumisaika
Puoliintumisajan SI-yksikkö on toinen:
Jokaisella radionuklidilla on oma puoliintumisaika (katso taulukko).
Näyte sisältää 6,4 10 20 atomia jodi-131:tä. Kuinka monta jodi-131-atomia on näytteessä 16 päivän kuluttua?
Määrittelemme radioaktiivisen lähteen aktiivisuuden
Sekä uraani-238 että radium-226 ovat α-radioaktiivisia (niiden ytimet voivat hajota spontaanisti α-partikkeliksi ja vastaavaksi tytärytimeksi).
Mistä näytteestä vapautuu enemmän alfahiukkasia 1 sekunnissa, jos uraani-238:n ja Radium-226:n atomien lukumäärä on sama?
Toivomme, että vastasit kysymykseen oikein ja ottaen huomioon, että näiden radionuklidien puoliintumisajat eroavat lähes 3 miljoonaa kertaa, totesimme, että radiumnäytteessä tapahtuu samana aikana paljon enemmän α-hajoamista kuin uraanissa. näyte.
Fyysistä määrää, joka on numeerisesti yhtä suuri kuin radioaktiivisessa lähteessä aikayksikköä kohti tapahtuvien hajoamisten lukumäärä, kutsutaan radioaktiivisen lähteen aktiivisuudeksi.
Radioaktiivisen lähteen aktiivisuutta edustaa symboli A. Aktiivisuuden SI-yksikkö on becquerel.
Riisi. 24.1. Kaavio Radium-226:n aktiivisuudesta ajan funktiona. Radium-226:n puoliintumisaika on 1600 vuotta
Keinotekoisten radioaktiivisten isotooppien löytämisen historia
Ensimmäisen keinotekoisen radioaktiivisen isotoopin (15P) hankittiin vuonna 1934 Frederic ja Irene Joliot-Curie-pariskunta. Säteilyttämällä alumiinia alfahiukkasilla he havaitsivat neutronien emission, eli tapahtui seuraava ydinreaktio:
Italialainen fyysikko Enrico Fermi tunnetaan useista saavutuksista, mutta hänen korkein palkinto — Nobel palkinto- hän sai keinotekoisen radioaktiivisuuden löytämisestä, joka johtuu aineen säteilytyksestä hitailla neutroneilla. Nykyään neutronisäteilytysmenetelmää käytetään laajalti teollisuudessa radioaktiivisten isotooppien saamiseksi.
1 Bq on radioaktiivisen lähteen aktiivisuus, jossa 1 hajoamistapahtuma tapahtuu 1 sekunnissa:
1 Bq on erittäin alhainen aktiivisuus, joten he käyttävät systeemin ulkopuolista aktiivisuusyksikköä - curie (Ci):
Minkä tutkijoiden mukaan nämä yksiköt on nimetty? Mitä löytöjä he tekivät?
Jos näyte sisältää vain yhden radionuklidin atomeja, tämän näytteen aktiivisuus voidaan määrittää kaavalla:
missä N on radionuklidiatomien lukumäärä näytteessä per Tämä hetki aika; λ on radionuklidin radioaktiivinen hajoamisvakio (fysikaalinen suure, joka on radionuklidin ominaisuus ja joka liittyy puoliintumisaikaan suhteella:
Ajan myötä hajoamattomien radionuklidiytimien määrä radioaktiivisessa näytteessä vähenee ja siten näytteen aktiivisuus vähenee (kuva 24.1).
Opimme radioaktiivisten isotooppien käytöstä
Radionuklidien esiintyminen esineessä voidaan havaita säteilyllä. Olet jo havainnut, että säteilyn intensiteetti riippuu radionuklidin tyypistä ja sen määrästä, joka pienenee ajan myötä. Kaikki tämä muodostaa perustan radioaktiivisten isotooppien käytölle, joita fyysikot ovat oppineet tuottamaan keinotekoisesti. Nyt kaikille kemiallinen alkuaine, luonnosta löydetty, keinotekoisia radioaktiivisia isotooppeja on saatu.
Radioaktiivisten isotooppien käytölle voidaan erottaa kaksi suuntaa.
Riisi. 24.2. Jotta saadaan selville, kuinka kasvit imevät fosforilannoitteita, näihin lannoitteisiin lisätään fosforin radioaktiivista isotooppia, sitten kasvien radioaktiivisuus tutkitaan ja imeytyneen fosforin määrä määritetään.
Riisi. 24.3. Y-säteilyn käyttö syövän hoidossa. Jotta y-säteet eivät tuhoa terveitä soluja, käytetään useita heikkoja y-säteitä, jotka kohdistuvat kasvaimeen
1. Radioaktiivisten isotooppien käyttö indikaattoreina. Radioaktiivisuus on eräänlainen merkki, jolla voit määrittää elementin läsnäolon, seurata elementin käyttäytymistä fysikaalisten ja biologisten prosessien aikana jne. (katso esimerkiksi kuva 24.2).
2. Radioaktiivisten isotooppien käyttö γ-säteilyn lähteinä (ks. esim. kuva 24.3).
Katsotaanpa muutamia esimerkkejä.
Selvitämme, kuinka radioaktiivisia isotooppeja käytetään sairauksien diagnosoinnissa
Ihmiskeholla on kyky kerätä tiettyjä kemialliset aineet. Tiedetään esimerkiksi, että kilpirauhanen kerää jodia, luuta- fosfori, kalsium ja strontium, maksa - jotkut väriaineet jne. Aineiden kertymisnopeus riippuu elimen terveydestä. Esimerkiksi Gravesin taudin yhteydessä kilpirauhasen toiminta lisääntyy jyrkästi.
Kilpirauhasen jodin määrää on kätevää seurata sen γ-radioaktiivisen isotoopin avulla. Kemialliset ominaisuudet radioaktiivinen ja stabiili jodi eivät eroa toisistaan, joten radioaktiivinen jodi-131 kerääntyy samalla tavalla kuin sen stabiili isotooppi. Jos kilpirauhanen on normaali, jonkin aikaa sen jälkeen, kun jodi-131 on joutunut kehoon, sen γ-säteilyllä on tietty optimaalinen intensiteetti. Mutta jos kilpirauhanen toimii epänormaalisti, γ-säteilyn intensiteetti on epänormaalin korkea tai päinvastoin alhainen. Samanlaista menetelmää käytetään tutkimaan aineenvaihduntaa kehossa, tunnistamaan kasvaimia jne.
On selvää, että näitä diagnostisia menetelmiä käyttämällä on tarpeen annostella huolellisesti radioaktiivisen lääkkeen määrä niin, että sisäinen säteily on mahdollisimman vähäistä negatiivinen vaikutus ihmiskehon päällä.
Muinaisten esineiden iän määrittäminen
Riisi. 24.4. Johdettu jostakin nuori puu 1 gramman hiiltä aktiivisuus on 14-15 Bq (säteilee 14-15 β-hiukkasta sekunnissa). 5700 vuotta puun kuoleman jälkeen β-hajoamien määrä sekunnissa puolittuu
Riisi. 24.5. Yleisimmät lääketuotteet: ruiskut, verensiirtojärjestelmät jne. steriloidaan perusteellisesti γ-säteilyllä ennen kuin ne lähetetään kuluttajalle.
Maan ilmakehässä on aina tietty määrä β-radioaktiivista hiili-14:ää (^C), joka muodostuu sen seurauksena typestä ydinreaktio neutronien kanssa. Mukana hiilidioksidi Kasvit ja niiden kautta eläimet imevät tämän isotoopin. Kun eläin tai kasvi on elossa, radioaktiivisen hiilen pitoisuus siinä pysyy muuttumattomana. Elintoiminnan lakkaamisen jälkeen radioaktiivisen hiilen määrä kehossa alkaa vähentyä ja myös β-säteilyn aktiivisuus vähenee. Kun tiedetään, että hiili-14:n puoliintumisaika on 5700 vuotta, arkeologisten löytöjen ikä voidaan määrittää (kuva 24.4).
Käytämme tekniikassa γ-säteilyä
Teknologiassa erityisen tärkeitä ovat gammavianilmaisimet, joiden avulla ne tarkistavat esimerkiksi hitsausliitosten laadun. Jos mestari hitsaa saranat porttiin ja teki vian, jonkin ajan kuluttua saranat putoavat. Tämä on epämiellyttävää, mutta tilanne on korjattavissa. Mutta jos sillan rakenneosien hitsauksen aikana ilmeni vika tai ydinreaktori, tragedia on väistämätön. Koska kiinteä teräs ja onteloteräs absorboivat γ-säteet eri tavalla, gammavian ilmaisin "näkee" halkeamia metallin sisällä ja havaitsee siksi viat rakenteen valmistusvaiheessa.
Bakteerien tuhoaminen säteilyllä
Tiedetään, että tietty säteilyannos tappaa organismeja. Mutta kaikki organismit eivät ole hyödyllisiä ihmisille. Joten lääkärit työskentelevät jatkuvasti päästäkseen eroon patogeenisista mikrobeista. Muista: sairaaloissa lattia pestään erikoisliuoksilla, säteilytetään tilaa ultraviolettivalolla, hoidetaan lääketieteellisiä instrumentteja jne. Tällaisia toimenpiteitä kutsutaan desinfioimiseksi ja steriloimiseksi.
γ-säteilyn ominaisuudet mahdollistivat sterilointiprosessin asettamisen teolliseen käyttöön (kuva 24.5). Tällainen sterilointi suoritetaan erityisissä asennuksissa
luotettavalla suojalla tunkeutuvaa säteilyä vastaan. Keinotekoisesti luotuja koboltin ja cesiumin isotooppeja käytetään γ-säteiden lähteenä
Oppiminen ratkaisemaan ongelmia
Tehtävä. Määritä Radium-226:n massa, jos sen aktiivisuus on 5 Ci. Radium-226:n radioaktiivinen hajoamisvakio on 1,37 · 10 11 s 1 .
Fysikaalisen ongelman analyysi, matemaattisen mallin etsiminen
Ongelman ratkaisemiseksi käytämme aktiivisuuden määrittämiseen kaavaa: A = AN. Tuntemalla aktiivisuuden saamme selville radiumatomien lukumäärän N. Aineen massa voidaan määrittää kertomalla atomien lukumäärä yhden atomin massalla: m = N ■ m 0 .
Kemian kurssilta tiedät:
1 mooli ainetta sisältää N A = 6,02 10 atomia;
aineen moolimassa (massa 1 mol).
Atomimassa
Tehdään se yhteenveto
Aikaa, jonka aikana puolet tietyn radionuklidin käytettävissä olevista ytimistä hajoaa, kutsutaan puoliintumisajaksi T 1/2. Puoliintumisaika on tietyn radionuklidin ominaisuus. Fyysistä määrää, joka on numeerisesti yhtä suuri kuin tietyssä radioaktiivisessa lähteessä aikayksikköä kohti tapahtuvien hajoamisten lukumäärä, kutsutaan radioaktiivisen lähteen aktiivisuudeksi. Jos lähde sisältää vain yhden radionuklidin atomeja, lähteen aktiivisuus A voidaan määrittää kaavalla A = AN, missä N on radionuklidiatomien lukumäärä näytteessä; λ on radionuklidin radioaktiivinen hajoamisvakio. Aktiivisuuden SI-yksikkö on becquerel (Bq).
Ajan myötä radioaktiivisen näytteen aktiivisuus laskee, ja tämän perusteella määritetään arkeologisten löytöjen ikä.
Keinotekoisia isotooppeja käytetään lääkinnällisten laitteiden sterilointiin, sairauksien diagnosointiin ja hoitoon, metallivikojen havaitsemiseen jne.
Kontrollikysymykset
1. Määrittele puoliintumisaika. Mitä tämä fyysinen määrä luonnehtii? 2. Mikä on radioaktiivisen lähteen aktiivisuus? 3. Mikä on aktiivisuuden SI-yksikkö? 4. Miten radionuklidin aktiivisuus liittyy sen radioaktiiviseen hajoamisvakioon? 5. Muuttuuko radionuklidinäytteen aktiivisuus ajan myötä? Jos se muuttuu, miksi ja miten? 6. Anna esimerkkejä radioaktiivisten isotooppien käytöstä.
Harjoitus nro 24
1. Yoda-131:n, Radon-220:n ja Uraani-235:n ytimiä on sama määrä. Millä radionuklidilla on pisin puoliintumisaika? Mikä näyte on aktiivisin tällä hetkellä? Perustele vastauksesi.
2. Näyte sisältää 2 10 20 atomia jodi-131:tä. Määritä, kuinka monta jodiytimiä näytteessä hajoaa tunnin sisällä. Jodi-131:n aktiivisuutta tänä aikana pidetään muuttumattomana. Jodi-131:n radioaktiivinen hajoamisvakio on 9,98 · 10 -7 s -1.
3. Radioaktiivisen hiili-14:n puoliintumisaika on 5700 vuotta. Kuinka monta kertaa hiili-14-atomien määrä väheni 17 100 vuotta sitten kaadetussa männyssä?
4. Määritä radionuklidin puoliintumisaika, jos hajonneiden ytimien määrä oli 1,2 sekunnin aikana 75 % niiden alkuperäisestä lukumäärästä.
5. Radioaktiivinen näyte sisältää tällä hetkellä 0,05 moolia Radon-220:tä. Määritä Radon-220:n aktiivisuus näytteessä.
6. Nykyään radioaktiivisia isotooppeja käyttäviä aineenvaihdunnan tutkimuksia ihmiskehossa pidetään yhtenä tärkeimmistä. Erityisesti kävi ilmi, että suhteellisen lyhyessä ajassa keho on lähes täysin palautunut. Käytä lisätietolähteitä saadaksesi lisätietoja näistä tutkimuksista.
Fysiikka ja tekniikka Ukrainassa
kansallinen tiedekeskus"Harkovin fysiikan ja tekniikan instituutti"
(KIPT) on maailmankuulu tieteellinen keskus. Perustettiin vuonna 1928 akateemikko A.F. Ioffen aloitteesta Ukrainan fysiikan ja teknologian instituutiksi ydinfysiikan ja kiinteän olomuodon fysiikan alan tutkimusta varten.
Jo vuonna 1932 instituutti saavutti erinomaisen tuloksen - litiumatomin ytimen pilkkominen suoritettiin. Myöhemmin nestemäistä vetyä ja heliumia saatiin laboratorio-olosuhteissa, rakennettiin ensimmäinen kolmiulotteinen tutka ja suoritettiin ensimmäiset korkeatyhjiötekniikan tutkimukset, jotka toimivat sysäyksenä uuden fyysisen ja teknologisen suunnan kehittämiselle - tyhjiömetallurgia. Instituutin tutkijoilla oli tärkeä rooli atomienergian käytön ongelmien ratkaisemisessa.
SISÄÄN eri vuosia Erinomaiset fyysikot työskentelivät NSC KIPT: I. V. Obreimov, L. D. Landau, I. V. Kurchatov, K. D. Sinelnikov, L. V. Shubnikov, A. I. Leipunsky, E. M. Lifshits, I M. Lifshits, A. K. Walter, B. G. Lazarev, D. D. Ivanko, A. Akhiezer B. Fainberg, D. V. Volkov ym. instituutti perustettiin tieteelliset koulut, joka tunnetaan kaikkialla maailmassa.
IVY:n suurin lineaarinen elektronikiihdytin ja joukko lämpöydinkomplekseja "Uragan" sijaitsevat NSC KIPT:ssä.
Keskuksen pääjohtaja on kuuluisa ukrainalainen fyysikko, NASU:n akateemikko Nikolai Fedorovich Shulga.
Tämä on oppikirjamateriaalia
säteily hiukkanen säteilytys radon
Ihmiset ovat oppineet käyttämään säteilyä rauhanomaisiin tarkoituksiin korkeatasoinen turvallisuus, jonka ansiosta pystyimme nostamaan lähes kaikki toimialat uudelle tasolle.
Energian tuotanto ydinvoimaloilla. Kaikilta toimialoilta Taloudellinen aktiivisuus ihmisenergialla on eniten suuri vaikutus elämämme puolesta. Lämpöä ja valoa kodeissa, liikennevirrat ja teollisuuden toiminta - kaikki tämä vaatii energiaa. Tämä toimiala on yksi nopeimmin kasvavista. Ydinvoimayksiköiden kokonaiskapasiteetti on kasvanut 30 vuoden aikana 5 tuhannesta 23 miljoonaan kilowattiin.
Harvat ihmiset epäilevät, että ydinenergia on ottanut vahvan paikan ihmiskunnan energiataseessa.
Tarkastellaanpa säteilyn käyttöä vikojen havaitsemisessa. Röntgen- ja gammavirheiden havaitseminen on yksi yleisimmistä säteilyn käyttötavoista teollisuudessa materiaalien laadun säätelyssä. Röntgenmenetelmä on hajoamaton, joten testattavaa materiaalia voidaan sitten käyttää aiottuun tarkoitukseen. Sekä röntgen- että gammavirheiden havaitseminen perustuu röntgensäteilyn läpäisykykyyn ja sen materiaaleihin absorption ominaisuuksiin.
Gammasäteilyä käytetään kemiallisiin muunnoksiin esimerkiksi polymerointiprosesseissa.
Ehkä yksi tärkeimmistä kehittyvistä teollisuudenaloista on isotooppilääketiede. Ydinlääketiede on lääketieteen ala, joka liittyy ydinfysiikan saavutusten, erityisesti radioisotooppien jne. käyttöön.
Nykyään isotooppilääketiede mahdollistaa lähes kaikkien ihmisen elinjärjestelmien tutkimisen, ja sitä käytetään neurologiassa, kardiologiassa, onkologiassa, endokrinologiassa, pulmonologiassa ja muilla lääketieteen aloilla.
Isotooppilääketieteen menetelmillä tutkitaan elinten verenkiertoa, sappiaineenvaihduntaa, munuaisten, virtsarakon ja kilpirauhasen toimintaa.
On mahdollista saada staattisten kuvien lisäksi myös eri aikoina saatuja kuvia päällekkäin dynamiikan tutkimiseksi. Tätä tekniikkaa käytetään esimerkiksi sydämen toiminnan arvioinnissa.
Venäjällä käytetään jo aktiivisesti kahden tyyppistä diagnostiikkaa radioisotooppien avulla - scintigrafiaa ja positroniemissiotomografiaa. Niiden avulla voit luoda täysiä malleja urkutyöt.
Lääkärit uskovat, että pieninä annoksina säteilyllä on stimuloiva vaikutus, joka kouluttaa ihmisen biologista puolustusjärjestelmää.
Monet lomakeskukset käyttävät radonkylpyjä, joissa säteilytaso on hieman korkeampi kuin luonnollisissa olosuhteissa.
Havaittiin, että nämä kylvyt ovat parantuneet ja rauhoittuneet. hermosto, vammat paranevat nopeammin.
Ulkomaisten tutkijoiden tutkimukset viittaavat siihen, että kaikkien syöpien ilmaantuvuus ja kuolleisuus ovat alhaisempia alueilla, joilla on korkeampi luonnollinen taustasäteily (useimmat aurinkoiset maat sisältävät nämä).
Ladataan...
