Какие свойства имеют радиоактивные вещества
Последствия радиационных аварий
Для аварий на радиационно опасных объектах характерен выброс радиоактивных продуктов в окружающую среду. Он приводит к радиационному загрязнению воздуха, воды, почвы и, следовательно, к облучению персонала объекта, а в некоторых случаях и населения (см. схему 11). При этом из атомных реакторов выбрасываются в атмосферу радиоактивные вещества в виде мельчайших пылинок и аэрозолей. Может произойти разлив жидкости, приводящий к радиоактивному загрязнению местности, водоемов.
Радиоактивные вещества имеют специфические свойства:
– у них нет запаха, цвета, вкусовых качеств или других внешних признаков, из-за чего только приборы могут указать на заражение людей, животных, местности, воды, воздуха, предметов домашнего обихода, транспортных средств, продуктов питания;
– они способны вызывать поражение не только при непосредственном соприкосновении, но и на расстоянии (до сотен метров) от источника загрязнения;
– поражающие свойства радиоактивных веществ не могут быть уничтожены химическим и/или каким-либо другим способом, так как их радиоактивный распад не зависит от внешних факторов, а определяется периодом полураспада данного вещества.
Период полураспада — это время, в течение которого распадается половина всех атомов радиоактивного вещества. Период полураспада различных радиоактивных веществ колеблется в широких временных пределах.
При радиационной аварии происходит загрязнение продуктов питания, воды и водоемов, что влечет за собой возникновение у людей и животных различных форм лучевой болезни, тяжелых отравлений, инфекционных заболеваний.
В результате аварийного выброса радиоактивных веществ в атмосферу возможны виды радиационного воздействия на людей и животных, приведеиные на рисунке.
Особенности радиоактивного загрязнения (заражения) местности
Радиоактивное загрязнение при аварии на предприятии (объекте) ядерной энергетики имеет несколько особенностей:
– радиоактивные продукты легко проникают внутрь помещений, так большая часть их находится в парообразном или аэрозольном состоянии;
– наибольшую опасность представляет внутреннее облучение, обусловленное попаданием радиоактивных веществ внутрь организма;
– при большой продолжительности радиоактивного выброса, когда направление ветра может многократно меняться, возникает вероятность радиоактивного загрязнения местности практически во все стороны от источника аварии.
Рассмотрим характерные особенности радиоактивного загрязнения местности при авариях на АЭС в отличие от радиоактивного загрязнения местности при ядерных взрывах.
При наземном ядерном взрыве в его облако вовлекаются десятки тысяч тонн грунта. Радиоактивные частицы смешиваются с минеральной пылью, оплавляются и оседают на местности. Воздух загрязняется незначительно. Формирование следа радиоактивного облака завершается за несколько часов. За это время метеорологические условия, как правило, резко не изменяются, и след облака имеет конкретные геометрические размеры и очертания. В этом случае главную опасность для людей, оказавшихся на следе радиоактивного облака, представляет внешнее облучение (90—95% общей дозы облучения). Доза внутреннего облучения незначительна. Она обусловлена попаданием внутрь организма радиоактивных веществ через органы дыхания и с продуктами питания.
При авариях на АЭС значительная часть продуктов деления ядерного топлива находится в парообразном или аэрозольном состоянии. Их выброс в атмосферу может продолжаться от нескольких суток до нескольких недель. Воздействие радиоактивного загрязнения окружающей среды на людей в первые часы и сутки после аварии определяется как внешним облучением от радиоактивного облака и радиоактивных выпадений на местности, так и внутренним облучением в результате вдыхания радионуклидов из облака выброса. В последующем в течение многих лет вредное воздействие и накопление дозы облучения у людей будет обусловлено вовлечением в биологическую цепочку выпавших радионуклидов и употреблением загрязненных продуктов питания и воды. Суммарную дозу облучения, прогнозируемую на 50 ближайших после аварии лет, в этом случае принято рассчитывать следующим образом: 15% —внешнее облучение, 85% — внутреннее облучение.
Характер поражения людей и животных.
Загрязнение сельскохозяйственных растений и продуктов питания
При авариях на ядерных энергетических установках сложно создать условия, полностью предохраняющие людей от облучения.
Однако, зная, что воздействие ионизирующих излучений на отдельные ткани и органы человека не одинаково, его можно значительно ослабить.
Итак, одни органы более чувствительны к воздействию ионизирующих излучений, другие — менее.
При сравнительно равномерном облучении организма ущерб здоровью определяют по уровню облучения всего тела, что соответствует первой группе критических органов.
К первой группе критических органов относят также половые органы и красный костный мозг.
Ко второй группе критических органов относят мышцы, щитовидную железу, жировую ткань, печень, почки, селезенку, желудочно-кишечный тракт, легкие, хрусталики глаз.
Третью группу критических органов составляют кожный покров, костная ткань, кисти рук, предплечья, голени и стопы.
При действиях на местности, загрязненной радиоактивными веществами, устанавливают определенные допустимые дозы облучения на тот или иной промежуток времени, которые, как правило, не должны вызывать у людей радиоактивных поражений.
Степень лучевых (радиационных) поражений зависит от полученной дозы излучения и времени, в течение которого человек ему подвергался. Не всякая доза облучения опасна. Если она не превышает 50 Р, то исключена даже потеря трудоспособности. Доза в 200—300 Р, полученная за короткий промежуток времени, может вызвать тяжелые радиационные поражения. Однако такая же доза, полученная в течение нескольких месяцев, не приведет к заболеванию: здоровый организм человека способен за это время вырабатывать новые клетки взамен погибших при облучении.
При определении допустимых доз облучения учитывают, что оно может быть однократным или многократным.
Однократным считают облучение, полученное за первые четверо суток. Оно может быть импульсивным (при воздействии проникающей радиации) или равномерным (при облучении на загрязненной местности).
Облучение, полученное за время, превышающее четверо суток, считают многократным.
Соблюдение установленных пределов допустимых доз облучения исключает возможность массовых радиационных поражений в зонах радиоактивного заражения местности. В табл. 9, 10 приведены возможные последствия острого однократного и многократного облучения организма человека в зависимости от полученной дозы.
Образовавшиеся в процессе аварии ядерной энергетической установки радиоактивные продукты в виде пыли, аэрозолей и других мельчайших частиц оседают на местности. Их разносит ветер, заражая все вокруг. Если запасы продовольствия окажутся не укрытыми или будет нарушена целостность их упаковки, то радиоактивные вещества загрязнят их. Радиоактивные вещества могут быть также занесены в пищу при ее обработке с зараженных поверхностей тары, кухонного инвентаря и оборудования, одежды и рук.
Радиоактивные вещества, попадающие на поверхность продуктов, если они не упакованы, или через щели и неплотности тары, проникают внутрь: в хлеб и сухари — на глубину пор; в сыпучие продукты (муку, крупу, сахарный песок, поваренную соль) — в поверхностные (10—15 мм) и нижележащие слои в зависимости от плотности продукта. Мясо, рыба, овощи и фрукты обычно загрязняются радиоактивной пылью (аэрозолями) с поверхности, к которой она весьма плотно прилипает. В жидких продуктах крупные частицы оседают на дно тары, а мелкие образуют взвеси.
Наибольшую опасность представляет попадание радиоактивных веществ внутрь организма с зараженной ими пищей и водой, причем поступление их в количествах более установленных величин вызывает лучевую болезнь. Поэтому в целях исключения опасного внутреннего облучения организма человека установлены допустимые пределы радиоактивного загрязнения продуктов питания и воды (табл. 11). Их соблюдение необходимо строго контролировать.
Примечание: удельная активность радионуклида — отношение активности радионуклида в образце к массе образца. Активность радионуклида в образце измеряют в кюри (Ки). 1 Ки = 3, 7 • 1010 ядерных превращений в секунду.
Источник
Около столетия назад у человечества наступила особая эра – время изучения сначала природной, а затем и искусственно созданной радиации. В середине века, который получил название атомного, произошло два противоположных события:
- во-первых, это атомная бомбардировка Хиросимы и Нагасаки;
- во-вторых, впервые в мире была открыта атомная электростанция в г. Обнинске.
В последнем случае разрушительная энергия стала для человечества созидательной. Какие же существуют радиоактивные материалы? Что собой представляет вещество, которое может вызвать радиацию?
Какие вещества относятся к радиоактивным
Для начала необходимо понять, какие именно вещества относятся к классу радиоактивных. В периодическую систему Менделеева входят 120 элементов. Каждое из них состоит из атомов, а атомы некоторых веществ могут распадаться на части. При этом происходит высвобождение опасного излучения.
Радиоактивный материал представлен всеми химическими элементами, расположенными после свинца. Всего известно более 80 опасных радиоактивных элементов. Например, это радий, франций, полоний, стронций, висмут, германий, цезий. Одни из них встречаются в природных условиях. Другие же являются делом рук человека.
Свойства радиоактивных веществ
Опасность названных веществ обусловлена тем, что они, в первую очередь, невидимы для человеческого глаза. У них нет цвета, вкуса или запаха. Много лет человек может жить рядом с источником радиоактивности, ничего об этом не подозревая. Еще одним опасным свойством этого класса веществ является их способность перемещаться на далекие расстояния от своего источника. При этом их распад никак не зависит от влияния факторов окружающей среды.
Ядерная опасность не может быть ликвидирована физическим или химическим путем. Радиоактивные вещества могут находиться в воздухе, земле, продуктах питания. Например, доказано, что больше всего радионуклидов содержат такие овощи, как капуста и свекла.
Природные радиоактивные элементы
Радиоактивный материал может содержаться в месторождениях полезных ископаемых, во многих горных породах, которые могут содержать радиоактивные элементы в том или ином количестве. Например, таковыми являются нефтедобывающие территории Западной Сибири. Там находится большое количество залежей урана, а также тех веществ, которые представляют собой продукты его распада – радон, радий. Также радиоактивный материал может поступать в окружающую среду посредством ГРЭС и ТЭЦ, которые могут работать на определенных типах угля.
Регионы с природным радиоактивным излучением
Примерами радиоактивных мест на планете Земля, где излучение является естественным, могут быть индийские пляжи Керала, китайская провинция Гуангдонг, где изотопы находятся в почве, а также некоторые участки на территории Бразилии. Также повышенное радиационное излучение горных пород свойственно некоторым регионам во Франции, Украине, Швеции.
Часто ядерные материалы и радиоактивные вещества содержатся в строительном сырье. Примерами могут послужить такие стройматериалы, как щебень, квасцы и фосфориты. Они имеют в своем составе высокое количество радионуклидов, при этом используясь в строительной индустрии повсеместно. Это приводит к многократному увеличению дозы гамма-излучений внутри зданий.
Использование радиоактивных материалов в строительстве: незаметная опасность
Такие случаи были установлены не раз. Например, в Омске часто строителями для наполнения бетона использовался добытый в районах Северного Казахстана строительный щебень. Он содержал в себе повышенные количества радиоактивного урана, в результате чего в зданиях был значительно повышен уровень гамма-излучения.
Был также установлен случай, когда радиоактивные строительные материалы использовались для строительства жилых зданий. Такое нарушение было зафиксировано в Екатеринбургской области, на станции Костоусово. Для постройки фундаментов, штукатурных работ, и других видов отделок, рабочие использовали песок, содержащий радиоактивный торий.
Случаев, подобных этим, фиксировалось огромное множество. В Казахстане, Забайкалье и многих других районах для обсыпки улиц, детских площадок, дворов, строителями использовались некондиционные урановые руды. Это приводило к значительному увеличению опасного радиационного поля.
Искусственные источники радиоактивности
Радиоактивный материал может быть также делом рук человека. Существуют различные источники, которые загрязняют окружающую среду радионуклидами:
- Это ядерные взрывы, которые используются при добыче нефти.
- Испытания на военных полигонах.
- Предприятия ядерно-топливного цикла.
- Аварии на атомных электростанциях.
- Также большую опасность представляют боевые действия, в которых используются атомные бомбы и снаряды.
- Захоронение радиоактивных веществ.
- Неосмотрительное использование различного рода технических устройств.
Транспортировка радиоактивных веществ
Перевозка радиоактивных материалов происходит по специальным правилам, которые утверждены Федеральным Законом «Об атомной энергии». Для многих предприятий их транспортировка является неотъемлемой частью всей деятельности. Для перевозки этих веществ существует особая система безопасности.
Делящиеся – это такие вещества, ядра которых при захвате нейтронов начинают делиться. Попросту их ядра разваливаются, и при этом выделяется энергия. Примером делящихся веществ может послужить уран-235, уран-233, плутоний-239, и другие. Делящиеся и радиоактивные материалы запрещены к перевозке через таможню. Посредством таможенного контроля происходит пресечение их транспортировки через границу.
Источник
Каждый химический элемент состоит из атомов, а атомы некоторых изотопов имеют способность к расщеплению, в результате чего высвобождается излучение.
В таблице Д.И. Менделеева, все химические элементы, находящиеся после свинца, являются радиоактивными, и, кроме этого, еще прометий и технеций.
Известно более 80 радиоактивных элементов, среди них: стронций, радий, висмут, цезий, франций, германий, полоний. Одна их часть встречается в природе, другая — является творением человека.
Общие сведения
Есть ряд химических элементов, в состав природных смесей которых входит хотя бы один радиоактивный изотоп; среди них: кальций, селен, кадмий, калий, ванадий, цирконий, молибден, индий, рубидий. Вещества, содержащие любые радиоактивные изотопы, относятся к радиоактивным веществам. Длительное время радиоактивные вещества изучались учеными, не подозревающими об их опасности. Однако, последующие смерти научили человечество относиться к ним с огромной осторожностью.
В середине прошлого века произошло два грандиозных по масштабности, противоположных по значимости события:
— атомная бомбардировка японских городов Хиросимы и Нагасаки,
— открытие первой в мире электростанции в г. Обнинске.
Попробуем разобраться какие химические элементы являются радиоактивными.
Первооткрывателем радиоактивности является известный французский ученый Антуан Беккерель. Он ушел из жизни в возрасте 55 лет, но о его заслугах знает весь мир. Его имя носит сама частица радиоактивности и, кроме того, в его честь названы кратеры на Марсе и Луне.
Величайшими учеными были Мария Склодовская-Кюри и ее муж Пьер Кюри, работавшие с радиоактивными веществами. Среди других заслуг этих ученых является открытие радиоактивных элементов: Полония и Радия.
Подробности
Опасность данных веществ
…состоит в том, что они невидны, не имеют запаха либо цвета. Человек может долгое время жить вблизи с источником радиоактивности и даже не подозревать об опасности. Наиболее опасным радиоактивным веществом считается полоний-210. Излучения, исходящие от него, представляют собой светящуюся голубую «ауру». Надо сказать, что светящихся радиоактивных веществ очень мало, полоний-210 один из них. На сегодня наибольшую радиоактивность имеет ливерморий (для распада его изотопа хвати 61 миллисекунды!). Этот факт был выявлен в 2000 году. Еще один опасный представитель радиоактивных металлов- Унунпентий-289 (его время распада составляет 87 миллисекунд). Важно знать, что одно и тоже вещество может не представлять опасности, когда его изотоп стабильный, но может стать и радиоактивным, когда ядра его изотопа находятся на грани разрушения.
Опасным свойством радиоактивных веществ считается тот факт, что они способны перемещаться на большие расстояния от самого источника. Ликвидировать ядерную опасность ни физическим, ни химическим путем невозможно. Радиоактивные вещества могут присутствовать везде: в земле, воде, воздухе, продуктах питания (к примеру, в капусте и свекле содержится наибольшее количество радионуклидов).
Радиоактивные вещества содержатся, в том или ином количестве, в месторождениях полезных ископаемых, в горных породах. К примеру, на территории Западной Сибири размещаются большие залежи Урана и других веществ, которые являются продуктами распада Урана (к примеру, Радон и Радий). В окружающую среду радиоактивные материалы могут попасть в результате деятельности ГРЭС и ТЭЦ (электростанции работают на определенных видах угля). Существуют на нашей планете территории, где наблюдается естественное излучение (к примеру, пляжи Керала в Индии, провинция Гуагдонг в Китае, части территории Бразилии).
Зачастую, радиоактивные вещества присутствуют в сырье, используемом в строительстве, что способствует повышению дозы гамма-излучений в жилых зданиях (к примеру, в составе распространенных строительных материалов: фосфориты, квасцы, щебень содержится большое количество радионуклидов). Нарушение в использовании радиоактивных строительных материалов было выявлено в Екатеринбургской области ст. Костоусово, в Казахстане, Омске.
Радиационное облучение – необратимый процесс
Результаты радиоактивного излучения могут стать заметными спустя значительное время после облучения. Надо сказать, что высокая доза радиации для человека намного опаснее, чем облучение небольшими дозами на протяжении длительного времени. В зависимости от масштабов облучения человек может погибнуть в период от нескольких часов до нескольких месяцев. Однако, нужно отметить, что слабому радиоактивному излучению люди подвергаются постоянно в процессе жизни (к примеру, при рентгене зубов человек получает 3 рад), впрочем, естественный радиационный фон Земли составляет около 0,2 рад в год.
Существует несколько видов радиоактивных излучений, рассмотрим некоторые из них:
— альфа-излучение – наиболее слабое, опасно для человека только в случае, когда частицы непосредственно проникают в тело. Данный вид излучение возможно остановить даже бумажным листом;
— бета-излучение — по сравнению с предыдущим, значительно сильнее. Электроны бета-излучения легче альфа-частиц и способны проникать в человеческую кожу на несколько сантиметров;
— гамма-излучение – его фотоны способны легко проходить через кожу человека к внутренним органам;
— нейтронное излучение — наиболее мощное и опасное в плане проникновения. Данное излучение не встречается в природе, получить его можно вблизи ядерных реакторов.
Радионуклиды, загрязняющие окружающую среду, могут быть результатом деятельности человека:
— ядерные взрывы, применяемые в процессе добычи нефти,
— проведение военных испытаний на полигонах,
— деятельность ядерно-топливных предприятий,
— аварии, происходящие на АЭС,
— использование атомных бомб в процессе боевых действий,
— захоронение радиоактивного материала.
Для множества предприятий, перевозка радиоактивных веществ является частью их деятельности. Осуществляется она в соответствии с правилами, утвержденными Федеральным Законом «Об атомной энергии», строго соблюдая систему безопасности. Таможенный контроль пресекает перевозку через границу запрещенных делящихся (например, Уран-235, Уран-233 и другие) и радиоактивных материалов.
Итоги
Человечество всегда должно помнить неоценимый вклад ученых разных стран в изучение радиоактивности. Благодаря их открытиям, люди получили знания, помогающие спасению жизни и лечению опаснейших болезней, а также, обеспечению энергией разные страны мира. Однако, радиоактивность – очень сложный процесс, который, к сожалению, не всегда может быть подвластен человеку. Поэтому очень важно понимать, что радиоактивные реакции могут помогать человечеству, но использовать их нужно с большой осторожностью, чтобы исключить угрозу экологии и жизни людей.
Источник