Radioaktivitātes izmantošana miermīlīgiem nolūkiem. Radioaktivitātes izmantošana
Radioaktīvo starojumu plaši izmanto slimību diagnostikā un ārstēšanā.
Vairogdziedzera slimību noteikšanai izmanto radionuklīdu diagnostiku jeb, kā to sauc, iezīmēto atomu metodi (izmantojot izotopu 131 I). Šī metode ļauj arī izpētīt asins un citu bioloģisko šķidrumu sadalījumu, diagnosticēt sirds un vairāku citu orgānu slimības.
Gamma terapija ir vēža ārstēšanas metode, izmantojot gamma starojumu. Šim nolūkam visbiežāk tiek izmantotas īpašas iekārtas, ko sauc par kobalta pistolēm, kurās kā izstarojošais izotops tiek izmantots 66 Co. Augstas enerģijas gamma starojuma izmantošana dod iespēju iznīcināt dziļi iesakņojušos audzējus, savukārt virspusēji izvietotie orgāni un audi ir mazāk kaitīgi.
Radona terapiju izmanto arī: minerālūdens saturošie un tā produkti tiek izmantoti ādas (radona vannas), gremošanas orgānu (dzeršanas), elpošanas orgānu (ieelpošana) iedarbībai.
Vēža ārstēšanai a-daļiņas izmanto kombinācijā ar neitronu plūsmām. Audzējā tiek ievadīti elementi, kuru kodoli neitronu plūsmas ietekmē izraisa kodolreakciju ar a-starojuma veidošanos:
.
Tādējādi orgāna vietā, kuru nepieciešams pakļaut, veidojas a-daļiņas un atsitiena kodoli.
Mūsdienu medicīnā diagnostikas nolūkos pie akseleratoriem tiek ražoti cietie rentgena stari. augsta enerģija kvanti (līdz vairākiem desmitiem MeV).
Dozimetriskie instrumenti
Dozimetriskie instrumenti vai dozimetri, sauc par ierīcēm jonizējošā starojuma devu vai ar devām saistīto daudzumu mērīšanai.
Strukturāli dozimetri no detektora kodolstarojums un mērierīce. Tos parasti graduē devas vai devas jaudas vienībās. Dažos gadījumos par pārsniegšanu tiek nodrošināta trauksme iestatītā vērtība devas ātrums.
Atkarībā no izmantotā detektora dozimetri ir jonizācijas, luminiscences, pusvadītāju, fotodozimetri utt.
Dozimetri var būt paredzēti, lai mērītu noteikta veida starojuma devas vai reģistrētu jauktu starojumu.
Tiek saukti dozimetri rentgenstaru un g-starojuma ekspozīcijas dozas vai tā jaudas mērīšanai radiometri.
Viņi parasti izmanto jonizācijas kameru kā detektoru. Kameras ķēdē plūstošais lādiņš ir proporcionāls ekspozīcijas devai, un strāvas stiprums ir proporcionāls tās jaudai.
Gāzes sastāvs jonizācijas kamerās, kā arī viela no sienām, no kurām tās sastāv, ir izvēlēts tā, lai tiktu realizēti identiski apstākļi ar enerģijas absorbciju bioloģiskajos audos.
Katrs atsevišķs dozimetrs ir miniatūra cilindriska kamera, kas ir iepriekš uzlādēta. Jonizācijas rezultātā kamera tiek izlādēta, ko fiksē tajā iebūvēts elektrometrs. Tās indikācijas ir atkarīgas no jonizējošā starojuma iedarbības devas.
Ir dozimetri, kuru detektori ir gāzes skaitītāji.
Lai izmērītu radioaktīvo izotopu aktivitāti vai koncentrāciju, tiek izmantoti instrumenti, ko sauc radiometri.
Visu dozimetru vispārējā struktūras diagramma ir līdzīga tai, kas parādīta 5. att. Sensora (mērīšanas devēja) lomu veic kodolstarojuma detektors. Kā izvadierīces var izmantot rādītāju ierīces, ierakstītājus, elektromehāniskos skaitītājus, skaņas un gaismas signalizācijas ierīces.
TESTA JAUTĀJUMI
1. Ko sauc par radioaktivitāti? Nosauciet radioaktivitātes veidus un veidus radioaktīvā sabrukšana.
2. Ko sauc par a-sabrukšanu? Kādi ir b-sabrukšanas veidi? Ko sauc par g-starojumu?
3. Uzrakstiet radioaktīvās sabrukšanas pamatlikumu. Izskaidrojiet visus formulā iekļautos daudzumus.
4. Ko sauc sabrukšanas konstante? Pus dzīve? Uzrakstiet formulu, kas attiecas uz šiem daudzumiem. Izskaidrojiet visus formulā iekļautos daudzumus.
5. Kādu ietekmi uz bioloģiskajiem audiem atstāj jonizējošais starojums?
7. Sniedziet radioaktīvā starojuma absorbētās, ekspozīcijas un ekvivalentās (bioloģiskās) dozas definīcijas un formulas, to mērvienības. Izskaidrojiet formulas.
8. Kāds ir kvalitātes faktors? Kāds ir kvalitātes faktors? Norādiet tā vērtības dažādiem starojumiem.
9. Kādi ir aizsardzības veidi pret jonizējošo starojumu?
Ievads………………………………………………………………………3
Radioaktīvo avotu izmantošana dažādos
cilvēka darbības sfēras………………………………………………………….3
Ķīmiskā rūpniecība
Pilsētas ekonomika
Medicīnas nozare
Izstrādājumu un materiālu sterilizācija ar starojumu
Radioizotopu elektrokardiostimulatoru ražošana
Sēklu un bumbuļu apstarošana pirms sējas
Radioizotopu diagnostika (radioaktīvu zāļu ievadīšana organismā)
Radioaktīvie atkritumi, to apglabāšanas problēmas……………………..8
Neizstrādātā metode………………………………………………………………..12
Ārējo apstākļu spiediens……………………………………………………….
Lēmumu pieņemšana un problēmas tehnoloģiskā sarežģītība……………………………13
Jēdziena nenoteiktība……………………………………………………………14
Atsauces…………………………………………………………….16
Ievads
Šobrīd ir grūti atrast zinātnes, tehnikas, rūpniecības, lauksaimniecības un medicīnas nozari, kurā netiktu izmantoti radioaktivitātes avoti (radioaktīvie izotopi). Mākslīgie un dabiskie radioaktīvie izotopi ir spēcīgs un smalks instruments jutīgu analīzes un kontroles metožu radīšanai rūpniecībā, unikāls instruments ļaundabīgo audzēju slimību medicīniskai diagnostikai un ārstēšanai, efektīvs ietekmēšanas līdzeklis. dažādas vielas, ieskaitot organisko. Svarīgākie rezultāti tika iegūti, izmantojot izotopus kā starojuma avotus. Iekārtu izveide ar spēcīgiem radioaktīvā starojuma avotiem ļāva to izmantot kontrolei un vadībai tehnoloģiskie procesi; tehniskā diagnostika; cilvēku slimību terapija; jaunu vielu īpašību iegūšana; pārvēršot radioaktīvo vielu sabrukšanas enerģiju siltumenerģijā un elektriskajā enerģijā utt. Šiem nolūkiem visbiežāk izmantotie izotopi ir ⁶⁰CO, ⁹⁰Sr, ¹³⁷Cs un plutonija izotopi. Lai novērstu avotu spiediena samazināšanos, uz tiem attiecas stingras mehāniskās, termiskās un korozijas izturības prasības. Tas nodrošina hermētiskuma garantiju visā avota darbības laikā.
Radioaktīvo avotu izmantošana dažādās cilvēka darbības jomās.
Ķīmiskā rūpniecība
Poliamīda auduma radiācijas ķīmiskā modifikācija, lai piešķirtu tam hidrofilas un antistatiskas īpašības.
Tekstilmateriālu pārveidošana, lai iegūtu vilnai līdzīgas īpašības.
Kokvilnas audumu iegūšana ar pretmikrobu īpašībām.
Kristāla radiācijas modifikācija, lai iegūtu dažādu krāsu kristāla izstrādājumus.
Gumijas audumu materiālu radiācijas vulkanizācija.
Polietilēna cauruļu radiācijas modifikācija, lai palielinātu karstumizturību un izturību pret agresīvu vidi.
Krāsu un laku pārklājumu sacietēšana uz dažādām virsmām.
Kokapstrādes nozare
Apstarošanas rezultātā mīkstais koks iegūst ievērojami zemāku ūdens uzsūkšanas spēju, augstu ģeometrisko izmēru stabilitāti un lielāku cietību (mozaīkas parketa izgatavošana).
Pilsētas ekonomika
Radiācijas attīrīšana un notekūdeņu dezinfekcija.
Medicīnas nozare
Izstrādājumu un materiālu sterilizācija ar starojumu
Ar starojumu sterilizēto preču klāstā ir vairāk nekā tūkstotis preču, tostarp vienreizējās lietošanas šļirces, asins servisa sistēmas, medicīnas instrumenti, šuves un pārsienamie materiāli, dažādas protēzes, ko izmanto sirds un asinsvadu ķirurģijā, traumatoloģijā un ortopēdijā. Radiācijas sterilizācijas galvenā priekšrocība ir tā, ka to var veikt nepārtraukti ar lielu caurlaidspēju. Tas ir piemērots transportēšanas konteineros vai sekundārajos iepakojumos iesaiņotu gatavo produktu sterilizācijai, kā arī ir piemērots karstumizturīgu produktu un materiālu sterilizācijai.
Radioizotopu elektrokardiostimulatoru ražošana ar barošanas avotiem, kuru pamatā ir ²³⁸Pu. Implantēti cilvēka ķermenī, tos izmanto dažādu sirds ritma traucējumu ārstēšanai, kas nav pakļauti zāļu iedarbībai. Radioizotopu barošanas avota izmantošana palielina to uzticamību, pagarina to kalpošanas laiku līdz 20 gadiem, atgriež pacientus normālā dzīvē, samazinot atkārtotu elektrokardiostimulatora implantēšanas operāciju skaitu.
Lauksaimniecība un pārtikas rūpniecība
Lauksaimniecība ir svarīga jonizējošā starojuma izmantošanas joma. Līdz šim lauksaimniecības praksē un zinātniskie pētījumi lauksaimniecības profilā var izdalīt šādas galvenās radioizotopu izmantošanas jomas:
Lauksaimniecības objektu (galvenokārt augu) apstarošana ar mazu devu, lai stimulētu to augšanu un attīstību;
Jonizējošā starojuma pielietošana radiācijas mutaģenēzē un augu selekcijā;
Radiācijas sterilizācijas metodes izmantošana, lai apkarotu lauksaimniecības augu kaitēkļus.
Sēklu un bumbuļu apstarošana pirms sējas(kvieši, mieži, kukurūza, kartupeļi, bietes, burkāni) uzlabo sēklu un bumbuļu sējas īpašības, paātrina augu attīstību (priekšlaicīgumu), palielina augu izturību pret nelabvēlīgiem vides faktoriem.
Selekcijas jomā tiek veikti mutaģenēzes pētījumi. Mērķis ir atlasīt makromutācijas augstražīgu šķirņu audzēšanai. Interesējošie radiācijas mutanti jau iegūti vairāk nekā 50 kultūrām.
Jonizējošā starojuma izmantošana kaitēkļu sterilizācijai liftos un klētīs var samazināt ražas zudumus līdz pat 20%.
Zināms ka jonizējošais γ starojums novērš kartupeļu un sīpolu dīgšanu, tiek izmantots žāvētu augļu, pārtikas koncentrātu dezinsekcijā, palēnina mikrobioloģisko bojāšanos un pagarina augļu, dārzeņu, gaļas, zivju glabāšanas laiku. Tika atklāta iespēja paātrināt vīnu un konjaka novecošanas procesus, mainīt augļu nogatavošanās ātrumu, novērst nepatīkamās smakas. ārstniecības ūdeņi. Konservu rūpniecībā (zivis, gaļa un piena produkti, dārzeņi un augļi) plašs pielietojums ir konservu sterilizācija. Jāatzīmē, ka apstaroto pārtikas produktu izpēte parādīja, ka γ-apstarotā pārtika ir nekaitīga.
Mēs esam apsvēruši atsevišķām nozarēm raksturīgu radioizotopu izmantošanu. Turklāt radioizotopus plaši izmanto rūpniecībā šādiem mērķiem:
Izkausēto šķidrumu līmeņa mērīšana;
Šķidrumu un celulozes blīvuma mērīšana;
Preču skaits uz konteinera;
Materiālu biezuma mērīšana;
Ledus biezuma mērīšana lidmašīnās un citos transportlīdzekļos;
Augsņu blīvuma un mitruma satura mērīšana;
Produkta materiālu nesagraujošā γ-defektoskopija.
Tieši medicīnas praksē radioizotopu terapeitiskās ierīces ir atradušas klīnisku pielietojumu, kā arī klīnisko radioizotopu diagnostiku.
Apgūtas γ-terapeitiskās ierīces ārējai γ-apstarošanai. Šīs ierīces ir ievērojami paplašinājušas audzēju attālinātās γ terapijas iespējas, izmantojot statiskās un mobilās apstarošanas iespējas.
Individuālām audzēju lokalizācijām tiek izmantotas dažādas staru terapijas iespējas un metodes. Noturīga piecu gadu ārstēšana 1., 2. un 3. stadijā tika iegūta attiecīgi
90-95, 75-85 un 55-60% pacientu. Staru terapijas pozitīvā loma krūts, plaušu, barības vada, mutes dobuma, balsenes vēža ārstēšanā, Urīnpūslis un citi orgāni.
Radioizotopu diagnostika (radioaktīvu zāļu ievadīšana organismā) ir kļuvusi par diagnostikas procesa neatņemamu sastāvdaļu visos slimības attīstības posmos vai veselīga organisma funkcionālā stāvokļa novērtēšanā. Radioizotopu diagnostikas pētījumus var apkopot šādās galvenajās sadaļās:
Visa ķermeņa, tā daļu, atsevišķu orgānu radioaktivitātes noteikšana, lai identificētu orgāna patoloģisko stāvokli;
Radioaktīvo zāļu kustības ātruma noteikšana noteiktos sirds un asinsvadu sistēmas apgabalos;
Radioaktīvo zāļu telpiskā izplatības izpēte cilvēka organismā orgānu, patoloģisku veidojumu u.c. vizualizēšanai.
Starp visvairāk svarīgi aspekti diagnostika ietver patoloģiskas izmaiņas sirds un asinsvadu sistēmā, savlaicīgu atklāšanu ļaundabīgi audzēji, kaulu, asinsrades un ķermeņa limfātiskās sistēmas stāvokļa novērtējums, kas ir grūti sasniedzami objekti pētījumiem ar tradicionālajām klīniskajām un instrumentālajām metodēm.
Nay, kas marķēts ar ¹³y, ir ieviests klīniskajā praksē vairogdziedzera slimību diagnosticēšanai; NaCe, kas marķēts ar ²⁴Na, lai pētītu vietējo un vispārējo asins plūsmu;
Na₃PO₄ marķēts ar ³³P, lai pētītu tā uzkrāšanās procesus ādas pigmentu veidojumos un citos audzēju veidojumos.
Diagnostikas metode neiroloģijā un neiroķirurģijā, izmantojot izotopus ⁴⁴Tc, ¹³³Xe un ¹⁶⁹Y, ir ieguvusi vadošo nozīmi. Tas nepieciešams smadzeņu slimību, kā arī sirds un asinsvadu sistēmas slimību precīzākai diagnostikai. Nefroloģijā un uroloģijā radioaktīvie preparāti, kas satur ¹³¹Y, ¹⁹⁷Hg,
¹⁶⁹Yb, ⁵¹Cr un ¹¹³Yn. Pateicoties radioizotopu izmeklēšanas metožu ieviešanai, ir uzlabojusies nieru un citu orgānu agrīna saslimstība.
P/izotopu lietišķais zinātniskais pielietojums ir ļoti plašs. Apskatīsim dažus:
Praktiska interese ir radioizotopu spēkstaciju (REP) izmantošana ar elektrisko jaudu no vairākām vienībām līdz simtiem vatu. Vislielāko praktisko pielietojumu ir atraduši radioizotopu termoelektriskie ģeneratori, kuros r/a sabrukšanas enerģijas pārvēršana elektroenerģijā tiek veikta, izmantojot termoelektriskos pārveidotājus, šādas spēkstacijas ir pilnīgi autonomas, spēj darboties jebkurā klimatiskie apstākļi, ilgs kalpošanas laiks un uzticamība darbībā.
Radioizotopu enerģijas avoti nodrošina darbību automātisko meteoroloģisko staciju sistēmās; sistēmās navigācijas iekārtas attālās un neapdzīvotās vietās (elektrība bākugunīm, vadošās zīmes, navigācijas gaismas).
Pateicoties pozitīvajai pieredzei, izmantojot tos zemas temperatūras apstākļos, kļuva iespējams tos izmantot Antarktīdā.
Ir arī zināms, ka izotopu spēkstacijas ar ²¹ºPo tika izmantotas transportlīdzekļos, kas pārvietojās pa Mēness virsmu (Mēness roveriem).
R/a izotopu izmantošanu zinātniskajos pētījumos nevar pārvērtēt, jo visas prakses izriet no pozitīviem pētījumu rezultātiem.
Papildus jāmin arī tādas ļoti šauras specializācijas kā kaitēkļu apkarošana senajos mākslas priekšmetos, kā arī dabisko radioaktīvo izotopu izmantošana radona vannās un dūņu izmantošana spa ārstēšanā.
Pēc R / A ekspluatācijas laika beigām avoti saskaņā ar noteikto kārtību jānogādā īpašās rūpnīcās apstrādei (kondicionēšanai) ar sekojošu apglabāšanu kā radioaktīvos atkritumus.
Radioaktīvie atkritumi, to apglabāšanas problēmas
Problēma radioaktīvie atkritumi ir īpašs gadījums vispārējai vides piesārņojuma problēmai ar cilvēku radītajiem atkritumiem. Bet tajā pašā laikā izteiktā RW specifika prasa izmantot īpašas metodes, lai nodrošinātu drošību cilvēkiem un biosfērai.
Ražošanas un sadzīves atkritumu apsaimniekošanas vēsturiskā pieredze veidojās apstākļos, kad atkritumu bīstamības apziņa un to neitralizēšanas programmas balstījās uz tiešām sajūtām. Pēdējās iespējas nodrošināja sajūtu adekvātu apzināšanos par maņām tieši uztveramo ietekmju kopsakarībām ar gaidāmajām sekām. Zināšanu līmenis ļāva prezentēt atkritumu ietekmes uz cilvēku un biosfēru mehānismu loģiku, kas diezgan precīzi atbilst reāliem procesiem. Praktiski izstrādātajiem tradicionālajiem priekšstatiem par atkritumu apglabāšanas metodēm vēsturiski pievienojās kvalitatīvi atšķirīgas pieejas, kas izstrādātas līdz ar mikroorganismu atklāšanu, veidojot ne tikai empīriski, bet arī zinātniski pamatotu metodisku, kas nodrošina cilvēku un viņu vides drošību. Medicīnā un sociālās vadības sistēmās veidojās atbilstošas apakšnozares, piemēram, sanitārās un epidemioloģiskās lietas, komunālā higiēna u.c.
Strauji attīstoties ķīmijai un ķīmiskajām nozarēm rūpnieciskajā un sadzīves atkritumi masas daudzumos, jauni, iepriekš tajos neiekļautie elementi un ķīmiskie savienojumi, ieskaitot tos, kas dabā neeksistē. Mēroga ziņā šī parādība ir kļuvusi pielīdzināma dabiskajiem ģeoķīmiskajiem procesiem. Cilvēce ir saskārusies ar nepieciešamību sasniegt atšķirīgu problēmu novērtēšanas līmeni, kurā būtu jāņem vērā, piemēram, kumulatīvā un aizkavētā ietekme, iedarbības devu noteikšanas metodes, nepieciešamība izmantot jaunas metodes un īpašu ļoti jutīgu aprīkojumu apdraudējuma noteikšanai, utt.
Kvalitatīvi atšķirīgas briesmas, lai gan dažās zīmēs līdzīgas ķīmiskajām zīmēm, ir radītas cilvēkam "radioaktivitāte" , kā parādība, kas nav tieši uztverta ar cilvēka maņām, netiek iznīcināta ar cilvēcei zināmām metodēm un joprojām kopumā ir nepietiekami pētīta: nav iespējams izslēgt šīs parādības jaunu īpašību, efektu un seku atklāšanu. Līdz ar to, veidojot vispārīgus un specifiskus zinātniskus un praktiskus uzdevumus “RW bīstamības novēršanai” un jo īpaši šo problēmu risināšanā, rodas pastāvīgas grūtības, kas liecina, ka tradicionālais formulējums precīzi neatspoguļo reālo, objektīvo raksturu. “RW problēma”. Taču šāda apgalvojuma ideoloģija ir plaši izplatīta nacionāla un starpvalstu rakstura juridiskos un nejuridiskajos dokumentos, kas, kā varētu pieņemt, aptver plašu mūsdienu zinātnes uzskatu, virzienu, pētījumu un praktiskās darbības spektru; ņemt vērā visu pazīstamo pašmāju un ārvalstu organizāciju attīstību, kas nodarbojas ar “radiācijas atkritumu problēmu”.
Krievijas Federācijas valdības 1995. gada 23. oktobra dekrēts Nr.1030 apstiprināja federālo mērķa programma"Radioaktīvo atkritumu un izlietoto atkritumu apsaimniekošana kodolmateriāli, to utilizācija un iznīcināšana 1996.-2005.gadam”.
Radioaktīvie atkritumi tajā tiek uzskatīti par "vielām, kas nav pakļautas turpmākai izmantošanai (nevienā agregācijas stāvoklis), materiāliem, izstrādājumiem, iekārtām, bioloģiskas izcelsmes objektiem, kuros radionuklīdu saturs pārsniedz noteiktos līmeņus. noteikumi. Programmā ir speciāla sadaļa “Problēmas stāvoklis”, kurā ir aprakstītas konkrētas iekārtas un sabiedriskās zonas, kurās notiek “radioaktīvo atkritumu apsaimniekošana”, kā arī vispārīgi kvantitatīvi raksturojumi “radioloģisko atkritumu problēmai” Krievijā.
“Liels daudzums bezkondicionētu radioaktīvo atkritumu uzkrāts, nepietiekams tehniskajiem līdzekļiem Lai nodrošinātu šo atkritumu un izlietotās kodoldegvielas drošu apstrādi, uzticamu glabātavu trūkums to ilgstošai uzglabāšanai un (vai) apglabāšanai palielina radiācijas avāriju risku un rada reālus vides radioaktīvā piesārņojuma, pārmērīgas ekspozīcijas draudus. organizāciju un uzņēmumu, kuru darbība saistīta ar atomenerģijas un radioaktīvo materiālu izmantošanu, iedzīvotāji un personāls”.
Galvenie augsta radioaktivitātes līmeņa radioaktīvo atkritumu (RW) avoti ir kodolenerģija (izlietotā kodoldegviela) un militārās programmas (plutonijs no kodolgalviņām, izlietotā kodoldegviela no kodolzemūdeņu transporta reaktoriem, šķidrie atkritumi no radioķīmisko rūpnīcām utt.).
Rodas jautājums: vai RW būtu jāuzskata vienkārši par atkritumiem vai kā potenciāls enerģijas avots? Atbilde uz šo jautājumu nosaka, vai mēs vēlamies tos uzglabāt (pieejamā veidā) vai apglabāt (t.i., padarīt tos nepieejamus). Pašlaik vispārpieņemtā atbilde ir tāda, ka RW patiešām ir atkritumi, izņemot, iespējams, plutoniju. Plutonijs teorētiski var kalpot kā enerģijas avots, lai gan enerģijas iegūšanas tehnoloģija no tā ir sarežģīta un diezgan bīstama. Daudzas valstis, tostarp Krievija un ASV, tagad atrodas krustcelēs: lai palaistu plutonija tehnoloģiju, izmantojot atbruņošanās plutonijs, vai apglabāt šo plutoniju? Nesen Krievijas valdība un Minatom paziņoja, ka vēlas ar ASV apstrādāt ieroču kvalitātes plutoniju; tas nozīmē iespēju attīstīt plutonija enerģiju.
Jau 40 gadus zinātnieki ir salīdzinājuši iespējas, kā atbrīvoties no radioaktīvajiem atkritumiem. Galvenā doma ir tāda, ka tie jānovieto tādā vietā, lai tie nevarētu iekļūt vidi un kaitēt cilvēkam. Šī spēja kaitēt radioaktīvajiem atkritumiem saglabājas desmitiem un simtiem tūkstošu gadu. Apstarotā kodoldegviela ko mēs ekstrahējam no reaktora satur radioizotopi ar pussabrukšanas periodu no vairākām stundām līdz miljonam gadiem (pussabrukšanas periods ir laiks, kurā radioaktīvā materiāla daudzums samazinās uz pusi, un dažos gadījumos parādās jaunas radioaktīvās vielas). Bet kopējā atkritumu radioaktivitāte laika gaitā ievērojami samazinās. Rādijam pussabrukšanas periods ir 1620 gadi, un ir viegli aprēķināt, ka pēc 10 tūkstošiem gadu paliks apmēram 1/50 no sākotnējā rādija daudzuma. Lielākajā daļā valstu noteikumi paredz atkritumu drošību 10 tūkstošu gadu periodā. Protams, tas nenozīmē, ka pēc šī laika RW vairs nebūs bīstams: mēs vienkārši novelam tālāku atbildību par RW uz attāliem pēcnācējiem. Šim nolūkam ir nepieciešams, lai šo atkritumu apbedīšanas vietas un veids būtu zināmas pēcnācējiem. Ņemiet vērā, ka visa cilvēces rakstītā vēsture ir mazāka par 10 tūkstošiem gadu. Uzdevumi, kas rodas radioaktīvo atkritumu apglabāšanas laikā, ir bezprecedenta tehnikas vēsturē: cilvēki nekad nav izvirzījuši sev tik ilgtermiņa mērķus.
Interesants problēmas aspekts ir tas, ka ir nepieciešams ne tikai aizsargāt cilvēku no atkritumiem, bet tajā pašā laikā aizsargāt atkritumus no cilvēka. Viņu apbedīšanai atvēlētajā laika posmā mainīsies daudzi sociāli ekonomiskie veidojumi. Nevar izslēgt, ka noteiktā situācijā radioaktīvie atkritumi var kļūt par teroristu vēlamu mērķi, trieciena mērķi militāra konflikta laikā utt. Skaidrs, ka, runājot par tūkstošiem gadu, nevar paļauties, teiksim, uz valdības kontroli un aizsardzību – nevar paredzēt, kādas izmaiņas var notikt. Vislabāk būtu padarīt atkritumus cilvēkiem fiziski nepieejamus, lai gan, no otras puses, tas apgrūtinātu mūsu pēcteču turpmāko drošības pasākumu veikšanu.
Skaidrs, ka neviens tehniskais risinājums, neviens mākslīgais materiāls nevar "strādāt" tūkstošiem gadu. Acīmredzams secinājums: izolējiet pašus atkritumus dabiska vide. Tika apsvērti varianti: radioaktīvos atkritumus aprakt dziļumā okeāna ieplakas, okeānu dibena nogulumos, polāros cepurēs; nosūtīt tos uz telpa; ielieciet tos dziļi zemes garozas slāņi. Tagad ir vispāratzīts, ka labākais veids ir atkritumus aprakt dziļi ģeoloģiskie veidojumi.
Ir skaidrs, ka RW cietā veidā ir mazāk pakļauti iekļūšanai vidē (migrācijai) nekā šķidrie RW. Tāpēc tiek pieņemts, ka šķidrie radioaktīvie atkritumi vispirms tiks pārveidoti cietā veidā (stikloti, pārvērsti keramikā utt.). Tomēr Krievijā joprojām tiek praktizēta šķidro augsta līmeņa radioaktīvo atkritumu ievadīšana dziļos pazemes horizontos (Krasnojarskā, Tomskā, Dimitrovgradā).
Šobrīd t.s "vairāku barjeru" vai "dziļi ešelonēts" apbedīšanas jēdziens. Atkritumus vispirms satur matrica (stikls, keramika, degvielas granulas), tad daudzfunkcionālais konteiners (izmanto transportēšanai un iznīcināšanai), tad sorbenta (absorbenta) pildījums ap konteineriem un visbeidzot ģeoloģiskais. vidi.
Tātad, mēs centīsimies apglabāt radioaktīvos atkritumus dziļās ģeoloģiskās frakcijās. Tajā pašā laikā mums tika dots nosacījums: parādīt, ka mūsu apbedīšana darbosies, kā mēs plānojam, 10 tūkstošus gadu. Tagad redzēsim, ar kādām problēmām mēs saskarsimies ceļā.
Pirmās problēmas rodas studiju vietu atlases posmā.
Piemēram, ASV nevēlas neviena valsts. Lai tās teritorijā atrastos nacionālā apbedījuma vieta. Tas noveda pie tā, ka ar politiķu pūlēm daudzas potenciāli piemērotas jomas tika svītrotas no saraksta, un nevis pamatojoties uz zinātnisku pieeju, bet gan politisko spēļu rezultātā.
Kā tas izskatās Krievijā? Patlaban Krievijā joprojām ir iespējams pētīt teritorijas, nejūtot ievērojamu vietējo varas iestāžu spiedienu (ja nedomā apbedījumus pilsētu tuvumā!). Uzskatu, ka, nostiprinoties federācijas reģionu un subjektu patiesajai neatkarībai, situācija virzīsies uz ASV situāciju. Jau šobrīd Atomenerģijas ministrijai ir tendence savu darbību pārcelt uz militāriem objektiem, pār kuriem praktiski nav kontroles: piemēram, arhipelāgā paredzēts izveidot apbedījumu vietu. Jaunā Zeme(Krievijas poligons Nr. 1), lai gan ģeoloģisko parametru ziņā šī ir tālu no labākās vietas, par ko tiks runāts tālāk.
Bet pieņemsim, ka pirmais posms ir beidzies un vieta ir izvēlēta. Nepieciešams to izpētīt un sniegt prognozi par apbedījuma vietas funkcionēšanu 10 tūkstošiem gadu. Šeit rodas jauna problēma.
Metodes nepietiekama attīstība.
Ģeoloģija ir aprakstoša zinātne. Atsevišķas ģeoloģijas sadaļas nodarbojas ar prognozēšanu (piemēram, inženierģeoloģija prognozē grunts uzvedību būvniecības laikā u.c.), taču nekad agrāk ģeoloģijai nav bijis uzdevums prognozēt ģeoloģisko sistēmu uzvedību desmitiem tūkstošu gadu. No daudzu gadu pētījumiem dažādās valstīs pat radās šaubas, vai vispār ir iespējama vairāk vai mazāk ticama prognoze šādiem periodiem.
Tomēr iedomājieties, ka mums izdevās izstrādāt saprātīgu vietnes izpētes plānu. Skaidrs, ka šī plāna īstenošana prasīs daudzus gadus: piemēram, Jakas kalns Nevadā ir pētīts jau vairāk nekā 15 gadus, bet slēdziens par šī kalna piemērotību vai nepiemērotību tiks izdarīts ne ātrāk kā pēc 5 gadiem. . Tajā pašā laikā apglabāšanas programma būs pakļauta pieaugošam spiedienam.
Ārējo apstākļu spiediens.
Gados aukstais karš netika pievērsta uzmanība atkritumiem; tie tika uzkrāti, uzglabāti pagaidu konteineros, pazaudēti utt. Piemērs ir militārais objekts Hanford (analogs mūsu "Mayak"), kur ir vairāki simti milzu tanku ar šķidriem atkritumiem, un daudziem no tiem nav zināms, kas atrodas iekšā. Viens paraugs maksā 1 miljonu dolāru! Turpat, Hanfordā, aptuveni reizi mēnesī tiek atrastas apraktas un "aizmirstas" mucas vai kastes ar atkritumiem.
Kopumā kodoltehnoloģiju attīstības gados ir sakrājies daudz atkritumu. Pagaidu uzglabāšanas telpas daudzās atomelektrostacijās ir gandrīz pilnas, un militārajās iekārtās tās bieži vien ir uz "vecuma" neveiksmes robežas vai pat ilgāk.
Tātad apbedīšanas problēma prasa steidzams risinājumus. Apziņa par šo steidzamību kļūst arvien aktuālāka, jo īpaši tāpēc, ka 430 enerģijas reaktori, simtiem pētniecības reaktoru, simtiem kodolzemūdeņu transporta reaktoru, kreiseri un ledlauži turpina nepārtraukti uzkrāt radioaktīvos atkritumus. Taču cilvēki, kas atrodas pret sienu, ne vienmēr nāk klajā ar vislabākajiem tehniskajiem risinājumiem, un palielinās kļūdu iespējamība. Tikmēr lēmumos, kas saistīti ar kodoltehnoloģiju, kļūdas var maksāt ļoti dārgi.
Visbeidzot, pieņemsim, ka potenciālās vietnes izpētei mēs iztērējām 10–20 miljardus dolāru un 15–20 gadus. Ir pienācis laiks pieņemt lēmumu. Acīmredzot ideālas vietas uz Zemes nepastāv, un jebkurai vietai būs pozitīvas un negatīvas īpašības apbedīšanas ziņā. Acīmredzot būs jāizlemj, vai pozitīvās īpašības atsver negatīvās un vai šīs pozitīvās īpašības sniedz pietiekamu drošību.
Lēmumu pieņemšana un problēmas tehnoloģiskā sarežģītība
Apbedīšanas problēma ir tehniski ārkārtīgi sarežģīta. Tāpēc ir ļoti svarīgi, lai, pirmkārt, būtu kvalitatīva zinātne, otrkārt, efektīva mijiedarbība (kā Amerikā saka - "interfeiss") starp zinātni un lēmumu pieņēmējiem.
Krievijas koncepcija par radioaktīvo atkritumu un lietotās kodoldegvielas pazemes izolāciju mūžīgajā sasalumā tika izstrādāta Krievijas Atomenerģijas ministrijas Rūpnieciskās tehnoloģijas institūtā (VNIPIP). To apstiprinājusi Ekoloģijas ministrijas Valsts ekoloģiskā ekspertīze un dabas resursi Krievijas Federācija, Krievijas Federācijas Veselības ministrija un Krievijas Federācijas Gosatomnadzor. Zinātnisko atbalstu koncepcijai nodrošina Maskavas Mūžīgā sasaluma zinātnes departaments valsts universitāte. Jāatzīmē, ka šī koncepcija ir unikāla. Cik man zināms, neviena pasaules valsts neizskata jautājumu par RW apglabāšanu mūžīgajā sasalumā.
Galvenā doma ir šāda. Mēs ievietojam siltumu radošos atkritumus mūžīgajā sasalumā un atdalām tos no akmeņiem ar necaurlaidīgu inženiertehnisko barjeru. Siltuma izdalīšanās dēļ mūžīgais sasalums ap apbedījuma vietu sāk atkust, bet pēc kāda laika, kad siltuma izdalīšanās samazināsies (sakarā ar īslaicīgu izotopu sabrukšanu), ieži atkal sasals. Tāpēc ir pietiekami nodrošināt inženiertehnisko barjeru necaurlaidību uz laiku, kad atkusīs mūžīgais sasalums; pēc sasalšanas radionuklīdu migrācija kļūst neiespējama.
Jēdziena nenoteiktība
Ar šo koncepciju ir saistītas vismaz divas nopietnas problēmas.
Pirmkārt, koncepcija paredz, ka sasaluši ieži ir necaurlaidīgi pret radionuklīdiem. No pirmā acu uzmetiena tas šķiet saprātīgi: viss ūdens ir sasalis, ledus parasti ir nekustīgs un nešķīst radionuklīdus. Bet, ja rūpīgi strādā ar literatūru, izrādās, ka daudzi ķīmiskie elementi diezgan aktīvi migrē sasalušos iežos. Pat pie -10-12ºC temperatūrā klintīs ir nesasalstošs, tā sauktais plēves ūdens. Īpaši svarīgi ir tas, ka RW veidojošo radioaktīvo elementu īpašības no to iespējamās migrācijas mūžīgajā sasalumā vispār nav pētītas. Tāpēc pieņēmumam par sasalušu iežu necaurlaidību radionuklīdiem nav nekāda pamata.
Otrkārt, pat ja izrādīsies, ka mūžīgais sasalums patiešām ir labs RW izolators, nav iespējams pierādīt, ka pats mūžīgais sasalums pastāvēs pietiekami ilgi: mēs atgādinām, ka standarti paredz apbedīšanu uz 10 tūkstošiem gadu. Zināms, ka mūžīgā sasaluma stāvokli nosaka klimats, un divi svarīgākie parametri ir gaisa temperatūra un nokrišņi. Kā zināms, globālo klimata pārmaiņu ietekmē gaisa temperatūra paaugstinās. Vislielākais sasilšanas ātrums notiek tieši ziemeļu puslodes vidējos un augstajos platuma grādos. Ir skaidrs, ka šādai sasilšanai vajadzētu izraisīt ledus atkusšanu un mūžīgā sasaluma samazināšanos.
Aprēķini liecina, ka aktīva atkausēšana var sākties jau 80-100 gadu vecumā, un atkušanas ātrums var sasniegt 50 metrus gadsimtā. Tādējādi Novaja Zemļas sasalušie ieži var pilnībā izzust 600–700 gadu laikā, kas ir tikai 6–7% no atkritumu izolēšanai nepieciešamā laika. Bez mūžīgā sasaluma Novaja Zemļas karbonātu iežiem ir ļoti zemas izolācijas īpašības attiecībā pret radionuklīdiem.
Radioaktīvo atkritumu (RW) uzglabāšanas un apglabāšanas problēma ir vissvarīgākā un neatrisinātā kodolenerģijas problēma.
Neviens pasaulē vēl nezina, kur un kā uzglabāt augsta līmeņa radioaktīvos atkritumus, lai gan darbs šajā virzienā notiek. Pagaidām mēs runājam par daudzsološām un nekādā gadījumā ne rūpnieciskām tehnoloģijām ļoti aktīvo radioaktīvo atkritumu ierobežošanai ugunsizturīgā stikla vai keramikas savienojumos. Tomēr nav skaidrs, kā šie materiāli izturēsies tajos esošo radioaktīvo atkritumu ietekmē miljoniem gadu. Tik ilgs glabāšanas laiks ir saistīts ar vairāku radioaktīvo elementu milzīgo pussabrukšanas periodu. Skaidrs, ka to izlaišana uz āru ir neizbēgama, jo konteinera materiāls, kurā tie tiks ievietoti, tik ļoti "nedzīvo".
Visas RW apstrādes un uzglabāšanas tehnoloģijas ir nosacītas un apšaubāmas. Un, ja kodolzinātnieki, kā parasti, apstrīd šo faktu, tad derētu viņiem jautāt: “Kur ir garantija, ka visas esošās krātuves un apbedījumu vietas jau tagad nav radioaktīvā piesārņojuma nesēji, jo visi novērojumi par tiem ir slēpti no publikas?”
Mūsu valstī ir vairākas apbedījumu vietas, lai gan viņi cenšas klusēt par savu esamību. Lielākais atrodas Krasnojarskas reģionā zem Jeņisejas, kur atkritumi lielākā daļa krievu atomelektrostacijas un kodolatkritumiem Eiropas valstis. Veicot pētniecisko darbu šajā krātuvē, rezultāti izrādījās pozitīvi, taču pēdējā laikā novērojumi liecina par Jeņisejas upes ekosistēmas pārkāpumu, ka parādījušās mutācijas zivis, atsevišķos apgabalos ir mainījusies ūdens struktūra, lai gan zinātniskie izmeklējumi tiek rūpīgi slēpti.
Pasaulē augsta līmeņa radioaktīvie atkritumi vēl nav apglabāti, ir tikai pieredze par to pagaidu glabāšanu.
Bibliogrāfija
1. Vershinin N. V. Sanitārās un tehniskās prasības slēgtiem starojuma avotiem.
Grāmatā. "Simpozija materiāli". M., Atomizdat, 1976. gads
2. Frumkins M. L. u.c. Pārtikas produktu radiācijas apstrādes tehnoloģiskie pamati. M., Pārtikas rūpniecība, 1973
3. Breger A. Kh Radioaktīvie izotopi kā starojuma avoti radiācijas ķīmiskajā tehnoloģijā. Izotopi PSRS, 1975, Nr.44 23.-29.lpp.
4. Pertsovsky E. S., Sakharov E. V. Radioizotopu ierīces pārtikas, vieglās un celulozes un papīra rūpniecībā. M., Atomizdat, 1972. gads
5. Vorobjovs E. I., Pobedinsky M. N. Esejas par sadzīves radiācijas medicīnas attīstību. M., Medicīna, 1972
6. Vietas izvēle radioaktīvo atkritumu krātuves būvniecībai. E. I. M., TsNIIatominform, 1985, 20.nr.
7. Pašreizējais stāvoklis problēmas ar radioaktīvo atkritumu apglabāšanu Amerikas Savienotajās Valstīs. KodoltehnoloģijasĀrzemēs, 1988, 9.nr.
8. Heinonen Dis, Disera F. Nuclear Waste Disposal: Underground Storage Processes: IAEA Bulletin, Vīne, 1985, 27. sēj., 2. nr.
9. Radioaktīvo atkritumu galīgās apglabāšanas vietu ģeoloģiskie pētījumi: E. I. M.: TsNIIatominform, 1987, Nr.38.
10. R. V. Bryzgalova, Yu. M. Rogozin, G. S. Sinitsyna u.c., “Dažu radioķīmisko un ģeoķīmisko faktoru novērtējums, kas nosaka radionuklīdu lokalizāciju radioaktīvo atkritumu apglabāšanas laikā ģeoloģiskajos veidojumos”, plkst. 6. CMEA simpozija materiāli, 2. sēj., 1985. gads
Kurš radioaktīvās vielas kodols sadalīsies pirmais, kurš pēc tam, kurš pēdējais? Fiziķi saka, ka nevar zināt: viena vai otra radionuklīda kodola sabrukšana ir nejaušs notikums. Tajā pašā laikā radioaktīvās vielas uzvedība kopumā ir pakļauta skaidriem modeļiem.
Uzziniet par pussabrukšanas periodu
Ja ņemam slēgtu stikla kolbu, kurā ir noteikts daudzums radona-220, izrādās, ka pēc aptuveni 56 s radona atomu skaits kolbā samazināsies uz pusi, nākamo 56 s laikā - vēl divas reizes utt. Tādējādi ir skaidrs, kāpēc laika intervālu 56 s sauc par Radona-220 pussabrukšanas periodu.
pussabrukšanas periods T 1/2 ir fizikāls lielums, kas raksturo radionuklīdu un ir vienāds ar laiku, kurā sadalās puse no konkrētā radionuklīda pieejamā kodolu skaita.
Dažu radionuklīdu pussabrukšanas periods
Pussabrukšanas perioda vienība SI ir otrā:
Katram radionuklīdam ir savs pussabrukšanas periods (skatīt tabulu).
Paraugs satur 6,4 x 10 20 joda-131 atomus. Cik joda-131 atomu būs paraugā pēc 16 dienām?
Mēs definējam radioaktīvā avota aktivitāti
Gan urāns-238, gan rādijs-226 ir α-radioaktīvi (to kodoli var spontāni sadalīties par α-daļiņu un atbilstošo meitas kodolu).
No kura parauga 1 sekundē izlidos vairāk α-daļiņu, ja urāna-238 un rādija-226 atomu skaits ir vienāds?
Mēs ceram, ka jūs pareizi atbildējāt uz jautājumu un, ņemot vērā, ka šo radionuklīdu pussabrukšanas periodi atšķiras gandrīz 3 miljonus reižu, jūs esat noskaidrojuši, ka rādija paraugā tajā pašā laikā notiks daudz vairāk α-sabrukšanas nekā urāna paraugā.
Fizikālo lielumu, kas skaitliski vienāds ar sabrukšanas gadījumu skaitu radioaktīvā avotā laika vienībā, sauc par radioaktīvā avota aktivitāti.
Radioaktīvā avota aktivitāti apzīmē ar simbolu A. Aktivitātes SI mērvienība ir bekerels.
Rīsi. 24.1. Rādija-226 aktivitātes un laika grafiks. Rādija-226 pussabrukšanas periods ir 1600 gadi
Mākslīgo radioaktīvo izotopu atklāšanas vēsture
Pirmo mākslīgo radioaktīvo izotopu (15P) 1934. gadā ieguva dzīvesbiedri Frederikomi Irēna Džolio-Kirī. Apstarojot alumīniju ar α-daļiņām, viņi novēroja neitronu emisiju, tas ir, notika šāda kodolreakcija:
Itāļu fiziķis Enriko Fermi ir pazīstams ar vairākiem sasniegumiem, bet viņa augstākais apbalvojums — Nobela prēmija- viņš saņēma par mākslīgās radioaktivitātes atklāšanu, ko izraisa vielas apstarošana ar lēniem neitroniem. Tagad neitronu apstarošanas metodi plaši izmanto rūpniecībā, lai iegūtu radioaktīvos izotopus.
1 Bq ir tāda radioaktīvā avota aktivitāte, kurā 1 s laikā notiek 1 sabrukšanas akts:
1 Bq ir ļoti maza aktivitāte, tāpēc tiek izmantota ārpussistēmas aktivitātes vienība - kirī (Ci):
Kuri zinātnieki ir nosaukti šo vienību vārdā? Kādus atklājumus viņi izdarīja?
Ja paraugā ir tikai viena radionuklīda atomi, tad šī parauga aktivitāti var noteikt pēc formulas:
kur N ir radionuklīdu atomu skaits paraugā noteiktā laika brīdī; λ ir radionuklīda radioaktīvās sabrukšanas konstante (fizisks lielums, kas ir radionuklīda īpašība un ir saistīts ar pussabrukšanas periodu ar attiecību:
Laika gaitā radioaktīvā paraugā samazinās nesabrukušo radionuklīdu kodolu skaits, līdz ar to samazinās arī parauga aktivitāte (24.1. att.).
Uzziniet par radioaktīvo izotopu izmantošanu
Radionuklīdu klātbūtni objektā var noteikt ar starojumu. Jūs jau noskaidrojāt, ka starojuma intensitāte ir atkarīga no radionuklīda veida un tā daudzuma, kas laika gaitā samazinās. Tas viss ir pamats radioaktīvo izotopu izmantošanai, ko fiziķi ir iemācījušies iegūt mākslīgi. Tagad visiem ķīmiskais elements atrasti dabā, ir iegūti mākslīgie radioaktīvie izotopi.
Ir divi veidi, kā var izmantot radioaktīvos izotopus.
Rīsi. 24.2. Lai noskaidrotu, kā augi absorbē fosfora mēslojumu, šiem mēslošanas līdzekļiem pievieno fosfora radioaktīvo izotopu, pēc tam veic augu radioaktivitātes pārbaudi un nosaka absorbētā fosfora daudzumu.
Rīsi. 24.3. γ-starojuma izmantošana vēža ārstēšanā. Lai γ stari neiznīcinātu veselās šūnas, tiek izmantoti vairāki vāji γ staru kūļi, kas ir vērsti uz audzēju.
1. Radioaktīvo izotopu kā indikatoru izmantošana. Radioaktivitāte ir sava veida etiķete, ar kuras palīdzību var noteikt elementa klātbūtni, izsekot elementa uzvedībai fizikālo un bioloģisko procesu laikā utt. (sk., piemēram, 24.2. att.).
2. Radioaktīvo izotopu kā γ-starojuma avotu izmantošana (sk., piemēram, 24.3. att.).
Apskatīsim dažus piemērus.
Uzziniet, kā radioaktīvos izotopus izmanto slimību diagnosticēšanai
Cilvēka ķermenis mēdz uzkrāties savos audos noteikti ķīmiskās vielas. Ir zināms, piemēram, ka vairogdziedzeris uzkrāj jodu, kaulu- fosfors, kalcijs un stroncijs, aknas - dažas krāsvielas utt. Vielu uzkrāšanās ātrums ir atkarīgs no orgāna veselības stāvokļa. Piemēram, ar Graves slimību vairogdziedzera darbība krasi palielinās.
Ir ērti kontrolēt joda daudzumu vairogdziedzerī, izmantojot tā γ-radioaktīvo izotopu. Ķīmiskās īpašības radioaktīvais un stabilais jods neatšķiras, tāpēc radioaktīvais jods-131 uzkrāsies tāpat kā tā stabilais izotops. Ja vairogdziedzeris ir normāls, tad kādu laiku pēc joda-131 ievadīšanas organismā γ-starojums no tā būs ar noteiktu optimālu intensitāti. Bet, ja vairogdziedzeris funkcionē ar novirzi no normas, tad γ-starojuma intensitāte būs nenormāli augsta vai, gluži otrādi, zema. Līdzīgu metodi izmanto, lai pētītu vielmaiņu organismā, atklātu audzējus utt.
Ir skaidrs, ka, izmantojot šīs diagnostikas metodes, ir rūpīgi jādozē radioaktīvā preparāta daudzums, lai iekšējai apstarošana būtu minimāla. negatīva ietekme uz cilvēka ķermeņa.
Seno priekšmetu vecuma noteikšana
Rīsi. 24.4. Atvasināts no jauns koks 1 g oglekļa aktivitāte ir 14-15 Bq (izstaro 14-15 β-daļiņas sekundē). 5700 gadus pēc koka nāves β sabrukšanas gadījumu skaits sekundē ir uz pusi mazāks
Rīsi. 24.5. Visizplatītākie medicīnas izstrādājumi: šļirces, asins pārliešanas sistēmas utt., pirms nosūtīšanas patērētājam tiek rūpīgi sterilizēti, izmantojot γ-starojumu.
Zemes atmosfērā vienmēr atrodas noteikts daudzums β-radioaktīvā oglekļa-14 (^C), kas veidojas no slāpekļa kodolreakcijas ar neitroniem rezultātā. Kā daļa no oglekļa dioksīdsšo izotopu absorbē augi, un caur tiem - dzīvnieki. Kamēr dzīvnieks vai augs ir dzīvs, radioaktīvā oglekļa saturs tajos nemainās. Pēc vitālās aktivitātes pārtraukšanas organismā sāk samazināties radioaktīvā oglekļa daudzums, samazinās arī β-starojuma aktivitāte. Zinot, ka Carbon-14 pussabrukšanas periods ir 5700 gadi, iespējams noteikt arheoloģisko atradumu vecumu (24.4. att.).
Tehnoloģijā izmantojam γ-starojumu
Tehnoloģijās īpaši svarīgi ir gamma defektu detektori, ar kuriem pārbauda, piemēram, metināto savienojumu kvalitāti. Ja meistars, metinot eņģes pie vārtiem, noslēdza laulību, pēc kāda laika eņģes nokritīs. Tas ir kaitinoši, bet tas ir labojams. Bet, ja laulība notika tilta vai kodolreaktora konstrukcijas elementu metināšanas laikā, traģēdija ir neizbēgama. Sakarā ar to, ka masīvs tērauds un tērauds ar tukšumiem γ starus absorbē atšķirīgi, gamma staru defektu detektors "redz" plaisas metāla iekšpusē un tāpēc atklāj defektus pat konstrukcijas ražošanas stadijā.
Mikrobu nogalināšana ar starojumu
Ir zināms, ka noteikta starojuma deva nogalina organismus. Bet ne visi organismi ir noderīgi cilvēkiem. Tātad, ārsti pastāvīgi strādā, lai atbrīvotos no patogēniem mikrobiem. Atcerieties: slimnīcās viņi mazgā grīdu ar īpašiem šķīdumiem, apstaro telpu ar ultravioleto gaismu, apstrādā medicīniskos instrumentus utt. Šādas procedūras sauc par dezinfekciju un sterilizāciju.
γ-starojuma īpatnības ļāva sterilizācijas procesu likt uz rūpnieciskiem pamatiem (24.5. att.). Šāda sterilizācija tiek veikta īpašās iekārtās.
ar drošu aizsardzību pret iespiešanās starojumu. Mākslīgi radītie kobalta un cēzija izotopi tiek izmantoti kā γ-staru avots.
Mācīšanās risināt problēmas
Uzdevums. Nosakiet rādija-226 masu, ja tā aktivitāte ir 5 Ci. Rādija-226 radioaktīvās sabrukšanas konstante ir 1,37 · 10 11 s 1 .
Fizikālas problēmas analīze, matemātiskā modeļa meklēšana
Lai atrisinātu problēmu, mēs izmantojam aktivitātes noteikšanas formulu: A = AN. Zinot darbību, noskaidrosim rādija atomu skaitu N. Vielas masu var noteikt, reizinot atomu skaitu ar viena atoma masu: m = N ■ m 0 .
No ķīmijas kursa jūs zināt:
1 mols vielas satur N A \u003d 6,02 10 atomus;
vielas molārā masa (masa 1 mol).
atoma masa
Summējot
Laiku, kurā sadalās puse no konkrētā radionuklīda pieejamā kodolu skaita, sauc par pussabrukšanas periodu T 1/2. Pussabrukšanas periods ir konkrēta radionuklīda īpašība. Fizikālo lielumu, kas skaitliski vienāds ar sabrukšanas gadījumu skaitu noteiktā radioaktīvā avotā laika vienībā, sauc par radioaktīvā avota aktivitāti. Ja avotā ir tikai viena radionuklīda atomi, avota aktivitāti A var noteikt pēc formulas A = AN, kur N ir radionuklīda atomu skaits paraugā; λ ir radionuklīda radioaktīvās sabrukšanas konstante. Aktivitātes SI mērvienība ir bekerels (Bq).
Laika gaitā radioaktīvā parauga aktivitāte samazinās, un to izmanto, lai noteiktu arheoloģisko atradumu vecumu.
Mākslīgos izotopus izmanto medicīnisko ierīču sterilizēšanai, slimību diagnosticēšanai un ārstēšanai, metālu defektu noteikšanai u.c.
testa jautājumi
1. Definējiet pussabrukšanas periodu. Kas raksturo šo fizisko lielumu? 2. Kāda ir radioaktīvā avota aktivitāte? 3. Kas ir SI aktivitātes mērvienība? 4. Kā radionuklīda aktivitāte ir saistīta ar tā radioaktīvās sabrukšanas konstanti? 5. Vai radionuklīdu parauga aktivitāte laika gaitā mainās? Ja tas mainās, kāpēc un kā? 6. Sniedziet radioaktīvo izotopu izmantošanas piemērus.
24. vingrinājums
1. Ir vienāds joda-131, radona-220 un urāna-235 kodolu skaits. Kuram radionuklīdam ir garākais pussabrukšanas periods? Kurš paraugs šobrīd ir visaktīvākais? Paskaidrojiet savu atbildi.
2. Paraugs satur 2 x 1020 joda-131 atomus. Nosakiet, cik daudz joda kodolu paraugā sadalīsies stundas laikā. Apsveriet, ka joda-131 aktivitāte šajā laikā nav mainījusies. Joda-131 radioaktīvās sabrukšanas konstante ir 9,98 · 10 -7 s -1.
3. Radioaktīvā oglekļa-14 pussabrukšanas periods ir 5700 gadi. Cik reizes ir samazinājies oglekļa-14 atomu skaits priedē, kas nocirsta pirms 17 100 gadiem?
4. Nosakiet radionuklīda pussabrukšanas periodu, ja 1,2 s laika intervālā sabrukušo kodolu skaits sasniedza 75% no to sākotnējā skaita.
5. Šobrīd radioaktīvais paraugs satur 0,05 mol Radona-220. Noteikt radona-220 aktivitāti paraugā.
6. Mūsdienās viens no svarīgākajiem pētījumiem par vielmaiņu cilvēka organismā ar radioaktīvo izotopu palīdzību. Jo īpaši izrādījās, ka salīdzinoši īsā laikā ķermenis ir gandrīz pilnībā atjaunots. Izmantojiet papildu informācijas avotus un uzziniet vairāk par šiem pētījumiem.
Fizika un tehnoloģijas Ukrainā
Valsts zinātnes centrs"Harkovas Fizikas un tehnoloģiju institūts"
(KIPT) ir pasaulē slavens zinātnes centrs. Dibināts 1928. gadā pēc akadēmiķa A. F. Joffe iniciatīvas kā Ukrainas Fizikas un tehnoloģijas institūts, lai veiktu pētījumus šajā jomā. kodolfizika un cietvielu fizika.
Jau 1932. gadā institūtā tika sasniegts izcils rezultāts - tika veikta litija atoma kodola skaldīšana. Vēlāk laboratorijas apstākļos tika iegūts šķidrais ūdeņradis un hēlijs, uzbūvēts pirmais trīs koordinātu radars, veikti pirmie augsta vakuuma tehnoloģijas pētījumi, kas kalpoja par stimulu jauna fizikāli tehnoloģiskā virziena - vakuuma attīstībai. metalurģija. Institūta zinātniekiem bija nozīmīga loma atomenerģijas izmantošanas problēmu risināšanā.
AT dažādi gadi NSC KIPT strādāja izcili fiziķi: I. V. Obreimovs, L. D. Landau, I. V. Kurčatovs, K. D. Siņeļņikovs, L. V. Šubņikovs, A. I. Leipunskis, E. M. Lifšits, I. M. Lifšics, I. Ivanāns, A. K. Valters, B. D. V. Lazarevs, B. G. V. Lazarevs. Tika izveidots B. Fainberga, D. V. Volkova uc institūts zinātniskās skolas pazīstams visā pasaulē.
NSC KIPT atrodas lielākais lineārais elektronu paātrinātājs NVS un kodoltermisko kompleksu komplekss "Uragan".
Centra ģenerāldirektors ir pazīstamais ukraiņu fiziķis, Ukrainas Nacionālās Zinātņu akadēmijas akadēmiķis Mikola Fedorovičs Šulga.
Šis ir mācību grāmatas materiāls.
radiācijas daļiņu iedarbības radons
Cilvēki ir iemācījušies izmantot starojumu miermīlīgiem nolūkiem, ar augsts līmenis drošību, kas ļāva pacelt gandrīz visas nozares jaunā līmenī.
Enerģijas iegūšana ar atomelektrostaciju palīdzību. No visām cilvēku saimnieciskās darbības nozarēm enerģētikai ir vislielākā ietekme uz mūsu dzīvi. Siltums un gaisma mājās, satiksmes plūsmas un rūpniecības darbs - tas viss prasa enerģiju. Šī nozare ir viena no visstraujāk augošajām. 30 gadu laikā kopējā kodolagregātu jauda ir pieaugusi no 5000 līdz 23 miljoniem kilovatu.
Tikai daži cilvēki šaubās, ka kodolenerģija ir ieņēmusi stingru vietu cilvēces enerģijas bilancē.
Apsveriet iespēju izmantot starojumu defektu noteikšanā. Rentgenstaru un gamma defektu noteikšana ir viens no visizplatītākajiem starojuma pielietojumiem rūpniecībā, lai kontrolētu materiālu kvalitāti. Rentgena metode ir nesagraujoša, tāpēc pārbaudāmo materiālu pēc tam var izmantot paredzētajam mērķim. Gan rentgena, gan gamma defektu noteikšana balstās uz rentgenstaru caurlaidības spēju un tā absorbcijas īpašībām materiālos.
Gamma starojumu izmanto ķīmiskām pārvērtībām, piemēram, polimerizācijas procesos.
Iespējams, viena no svarīgākajām jaunajām nozarēm ir kodolmedicīna. Kodolmedicīna ir medicīnas nozare, kas saistīta ar kodolfizikas sasniegumu izmantošanu, jo īpaši radioizotopu utt.
Mūsdienās kodolmedicīna dod iespēju pētīt gandrīz visas cilvēka orgānu sistēmas un tiek izmantota neiroloģijā, kardioloģijā, onkoloģijā, endokrinoloģijā, pulmonoloģijā un citās medicīnas nozarēs.
Ar kodolmedicīnas metožu palīdzību viņi pēta orgānu asins piegādi, žults metabolismu, nieru, urīnpūšļa un vairogdziedzera darbību.
Ir iespējams ne tikai iegūt statiskus attēlus, bet arī pārklāt dažādos laika punktos iegūtos attēlus, lai pētītu dinamiku. Šo paņēmienu izmanto, piemēram, sirds darba novērtēšanā.
Krievijā jau aktīvi izmanto divu veidu diagnostiku, izmantojot radioizotopus - scintigrāfiju un pozitronu emisijas tomogrāfiju. Tie ļauj jums izveidot pilni modeļi orgānu darbs.
Ārsti uzskata, ka pie mazām devām starojumam ir stimulējoša iedarbība, trenē cilvēka bioloģisko aizsardzības sistēmu.
Daudzos kūrortos tiek izmantotas radona vannas, kur radiācijas līmenis ir nedaudz augstāks nekā dabiskos apstākļos.
Tika novērots, ka tie, kas lieto šīs vannas, uzlabo darba spējas, nomierinās nervu sistēmaātrāk izārstēt traumas.
Ārvalstu zinātnieku pētījumi liecina, ka biežums un mirstība no visiem vēža veidiem ir zemāka apgabalos ar augstāku dabisko fona starojumu (var iekļaut lielāko daļu saulaino valstu).
Notiek ielāde...
