Біологічна дія радіобіологічних випромінювань
Реферат
Біологічна дія
радіобіологічних випромінювань
Біологічна дія радіоактивних випромінювань.
Вивченням впливу іонізуючого випромінювання на людей, тварини і рослини займається одна з наймолодших сучасних наук — радіобіологія. Природа цього випромінювання надзвичайно різноманітна. Це можуть бути швидкі елементарні частинки (електрони, позитрони, протони, ,нейтрони, мезони), складні частинки різної маси (а-частинки, ядра різних атомів, "швидкі іони) і короткохвильове електромагнітне випромінювання (рентгенівське і випромінювання). Спільне, що дозволяє об'єднати вплив радіоактивних випромінювань на клітини рослин і тварин,— і це виділення енергії у процесах іонізації їх молекул розщеплення на актив-ні уламки (радикали). З цим пов'язано початкову одиницю радіобіоло-гії: енергію W іонізуючого випромінювання (вимірюється у джоулях і не має окремої назви).
Енергія випромінювання передається живій речовині у різних про-цесах: іонізації з утворенням іона і електрона, при розщепленні моріе-кул на іони, при непружних і пружних зіткненнях з частинками ре-човини тощо. Радіаційний остаточний прояв цього поглинання обов'Іяз-крво залежить від кількості поглинутої енергії в одиниці маси живої речовини, яку називають поглинутою дозою (дозою D). У системі СІ її одиницею є 1 Гр — 1 Дж/кг:
Дж/кг:
Ця одиниця названа на честь англійського фізика С. Грея за його великий внесок у створення радіаційної дозиметрії.
Жива речовина складається переважно з води, і миттєве погли-нання дози 1 Гр приведе до її нагрівання на 0,00024°. Якби шкідлива дія іонізуючого випромінювання зводилася до нагрівання живих тканин, то доза в 1 Гр (і навіть кілька греїв) була б нешкідливою. Насправді це не так, і така доза може привести до загибелі живого ор-ганізму, бо ланцюжок перетворень, які започатковує в ньому іоніза-ція, призводить до дуже небезпечних наслідків (біологічного посилення фізичного впливу).
Експерименти свідчать про те, що однакова поглинута доза для різних видів радіоактивного випромінювання в одному і тому самому органі супроводиться неоднаковим біоефектом. Найбільший вплив спричинюють а-частинки, протони, швидкі нейтрони, трохи менший — теплові нейтрони, найменший — електрони і у-кванти, які утворюють малу кількість іонів на одиницю довжини пробігу. Вказану різницю встановили експериментальне, її зручно характеризувати коефіці-єнтом якості випромінювання k, який показує, у скільки разів дане випромінювання шкідливіше від у-квантів з енергією 200—250 кеВ. Для (- і -випромінюваиня радіоактивних ядер (радіонуклідів) , для а-частинок ka не менше 10, для уламків ядер — до 20.
До найважливіших величин радіобіології належить еквівалентна доза Н іонізуючого випромінювання, яка визначається формулою
H=k1D1+k2D2+…..
де Dl D2 Дози різних видів випромінювання, k1k2,.. — їхні коефіцієнти якості. У СІ одиницею еквівалентної дози є зіверт (Зв), названий так на честь шведського вченого Р. Зіверта. Досить часто згадується позасистемна застаріла величина еквівалентної дози під назвою біологічний еквівалент рада (скорочено — бер), який дорівнює 1/100 зіверта: 1 Зв — 100 бер. Крім наведених одиниць у дозиметрії існують інші величини і коефіцієнти для ще точнішої характеристики біодії іонізуючого випромінювання на окремі органи людини. На рис. 399 схематично вказано узагальнені наслідки дії деяких доз на людину.
Основною характеристикою джерел іонізуючого випромінювання є активність — число актів розпаду за 1 с. Одиниця активності у си-стемі СІ — 1 Бк (беккерель), один акт розпаду за секунду. Досить поширена стара одиниця активності — кюрі:
1 кюрі (Кі) =3,7 * 1010 (Бк).
Розглянемо закон радіоактивного розпаду. Позначимо через N0 початкову кількість ядер, dN — кількість їх розпадів на малий час dt. Експеримент свідчить про те, що значення dN прямо пропорційне:
а) до кількості цілих ядер N у даний момент часу;
б) до dt
в) до ймо-вірності розпаду К. Отже, dN =—N, Враховано, що dN від'ємне (кількість ядер зменшується), а величини ft,dt іК додатні, Запишемо диференціальне рів-няння радіоактивного розпаду
і знайдемо розв'язок інтегруванням In N = —t + С.
Константу інтегрування С визначимо з початкової умови: у момент t = 0 кіль-кість ядер дорівнювала N0, отже,
In N0 = 0 + С – С = In N0
Підставивши його у здобутий розв'язок, виконаємо алгебраїчне пере-творення:
Ця формула визначає шуканий закон радіоактивного розпаду, гра-фік якого зображено на рис. 400. Звернемо увагу на те, що спочатку швидкість розпаду велика і за короткий час, який називається періо-дом піврозпаду TO.G, розпадається половина початкової кількості ядер. Якщо пройде час t = T0.5, то лишаться цілими N= N0/2n ядер.
За означенням активності джерел радіації А = | dN/dt |. Її можна обчислити через введені характеристики за формулами
Знаючи активність та енергію випромінюваних частинок, можна і об-числити потужність радіоактивного джерела, оцінюючи цим самим його небезпеку. і
Наприклад, якщо забрудненість 1 км2 території цезієм-137 дррівнює 5 кюрі, то на кожному квадратному метрі активність
а = A/S == 5 * 3,7 * 101С с-1 : 10s м2 = 1,85 * 105 Бк/мг, тобто за 1 с відбу-вається 185 000 розпадів. Цезій при кожному поділі утворює електрон з енергією 0,52 МеВ і у-квант з енергією hv = 0,662 МеВ. Пробіг останнього у повітрі дорівнює десяткам і сотням метрів, у тканині нашого тіла — близько 30 см. Електрони гальмуються швидше, і їхній пробіг у нашому тілі — лічені міліметри.
За рік це становить 0,4 бер, що у 4—5 разів перевищує значення природної дози. Відомо, що радіоактивне випромінювання належить до числа природних факторів, які діють на людину в умовах поверхні Землі, її прийнято характеризувати або потужністю дози у мікро рентгенах за годину (значення коливаються від 3—4 до 10—20 мкР/год) або річною ефективною дозою (у середньому 0,1—0,2 бер на рік). Вка-жемо, що годинне перебування у полі радіації потужністю 1 Р за год призводить до одержання дози «0,00877 Гр = 0,877 бер. У багатьох місцях на поверхні Землі, внаслідок близького розміщення родовищ уранових чи торієвих руд, природний радіаційний фон значно підви-щений, інколи навіть у 1000 разів. Наприклад, у штаті Керала (Індія) сотні тисяч людей здавна живуть на торієвому родовищі, де річна доза сягає 2 бер на рік. Підвищена природна радіація у деяких зонах в Бразілії, Ірані, Італії, Франції, Нігерії, Канаді, у цент-ральній Україні (Хмельник, Миронівка, Жовті Води, де чимало виходів на поверхню збагачених радоном джерел, вода яких здавна викорис-товувалась для лікування). Найдокладніше вивчення стану здоров'я населення таких місць показало, що всі показники їхнього здоров'я перебувають у межах норми. Відомо, що в горах, де теж підвищений радіаційний фон, середня тривалість життя населення найдовша.
Це означає, що людина цілком пристосувалась до тих величин радіаційного опромінення, які зустрічаються на поверхні Землі. Зауважимо, що у більшості випадків мова йде про рівномірне слабке опромінення всього об'єму тіла у-променями. Штучні ж джерела дуже часто концентровані, мають сс-активність, радіонукліди кон-центруються у тілі людини. Не тільки ядерні електростанції, але й прилади та установки з малими кількостями радіонуклідів можуть стати причиною радіаційних уражень, якщо грубо знехтувати прави-лами їх безпеки, оскільки це веде до «малих» і «великих» радіаційних катастроф.
Для допитливих. Те, що найбільші в історії людства радіаційні ката-строфи трапилися в колишньому СРСР, є логічним наслідком системи цінностей со-ціалістичного суспільства, його законів та звичаїв. Це була єдина країна у світі, де заробітна плата персоналу всіх потенційно небезпечних установок та виробництв залежала виключно від їхньої продуктивності, а не від точності додержання правил використання і техніки безпеки. Стимуляція «раціоналізації» цих установок, замовчування причин і наслідків аварій, відсутність їх глибокого аналізу, нехтування зако-нами екології й цінністю кожної людини в умовах домінування психології «оточеної ворогами фортеці» пояснюють, чому в СРСР безперервно вибухали заводи і газопро-води, горіли шахти, тонули кораблі та підводні човни, встановлювалися світові «ре-корди» аварійності навіть на автотранспорті.
Катастрофа на Чорнобильській АЕС 26 квітня 1986 р. трапилася під час проведення заключного (третього) експерименту, мета якого полягала у підвищенні стійкості реакторів перед миттєвою втратою електроживлення. Бажання авторів цього досліду будь-що довести його до кінця, помилки ненавченої на тренажерах команди молодих операторів (сучасний тренажер створили тільки після вибуху) у поєднанні з недоліка-ми реактора і системи його керування (в кінці вигоряння ядерного пального реактор набував схильності до саморозгону) призвели до серії вибухів різної природи, які зруйнували реактор і закінчилися викидом величезної кількості радіонуклідів.
Незвичайний склад викиду, наявність у ньому «гарячих частинок» (сажа з решт-ками урану та продуктів його розпаду чи перетворення), велика нерівномірність випадання радіонуклідів та інші причини пояснюють частково, чому вчені не можуть дати точні прогнози й задовільні рекомендації щодо захисту населення від опромі-нення.
Такого ще не було, і, сподіватимемося, ніколи більше не буде.
Перспективи розвитку атомної енергетики
Після пуску першої в світі атомної електростанції (АЕС) ви. 06-ніі-Іську в J954 р. колишній СРСР нагромадив великий науково-тех-нічний і виробничий досвід проектування, спорудження і експлуатації великих ДЕС різного типу. За цей період було створено комплексну індустріальну базу, дальше підсилення і розвиток якої дає можли-вість забезпечити безперебійне постачання зростаючій атомній енер-гетиці ядерного пального і обладнання для атомних електростанцій. Довгострокові прогнози розвитку енергетики передбачають значний розвиток атомної енергетики і підвищення її частки в паливно-енер-гетичному балансі. Програма будівництва АЕС базується на двох ти-пах ядерних реакторів: на теплових і швидких нейтронах. Як відомо, у світі найбільш поширені реактори на теплових нейтронах. Побудова-ні і дають енергію атомні електростанції, реактори яких працюють на швидких нейтронах. .Стан і обсяг робіт по спорудженню АЕС на теп-лових і швидких нейтронах з різними сповільнювачами і теплоносі-ями, розрахованих на різну потужність, показують, що атомна енер-гетика стала самостійною галуззю електроенергетичного виробни-цтва.
Висока енергомісткість ядерного пального і практично необмежена автономність дають можливість створювати атомні двигуни, які з ус-піхом використовують у надводних і підводних кораблях. 17 серпня 1977 р. атомний криголам «Арктика» досяг Північного полюса, здійс-нивши вікову мрію людства. Атомні криголами «Ленін», «Арктика», «Сибирь» довели можливість цілорічної навігації в Арктиці.
Нині особлива увага приділяється створенню нових джерел енер-гії. До них належать паливні киснево-водневі елементи, термогене-ратори, сонячні батареї, МГД-генератори. Але всі ці пристрої поки що порівняно малопотужні й дорогі, тому їх можна використовувати лише як допоміжні джерела енергії, наприклад, на космічних кораблях. Розв'язання енергетичної проблеми в найближчому майбутньому на-лежатиме термоядерним електростанціям, проте й досі не вдалося за-безпечити стійкої керованої реакції синтезу. Над цією проблемою працюють найвидатніші вчені всього світу, її розв'язання дасть люд-ству невичерпне джерело енергії.
Теоретично вчені передбачили створення ще одного джерела енер-гії, яке ґрунтується на анігіляції — реакції з'єднання атомів речови-ни і антиречовини. Якщо вдасться побудувати анігіляційний реактор, де будуть взаємодіяти, наприклад, водень і антиводень, то він вироб-лятиме величезний потік світлової енергії. Цю енергію за допомогою сонячних батарей можна перетворити в електричну.
Біологічна дія радіоактивних випромінювань
В основі біологічної дії випромінювань лежить процес поглинання енергії, який проявляється в іонізації і збудженні атомів та молекул. За сучасними уявленнями іонізація — це лише перша ланка в складному ланцюгу біологічної дії радіації. Іонізація живої тканини призводить до розриву молекулярних зв'язків і зміни хімічної струк-тури різних сполук. Зміни в хімічному складі клітини порушують її нормальне функціонування, обмін речовин і клітина гине.
Біологічний ефект або ступінь променевого ураження зростає, із збільшенням поглинутої дози випромінювання, тобто кількості енергії, яку поглинає одиниця маси тканини.
Загальна реакція організму на дію випромінювання залежить від дози випромінювання, його виду, розміру опроміненої поверхні, від-носної чутливості органів, які зазнали опромінення, індивідуальних .особливостей організму.
При тій самій дозі біологічна дія різних типів випромінювань не-однакова через відмінності в. густині іонізації (кількість іонів, які утворюються на одиниці шляху іонізуючої частинки). Чим густіша іонізація, тим значніша дія ураження.
Оцінюючи дію випромінювання на організм, треба розрізняти зов-нішнє і внутрішнє опромінення. Той самий вид радіації (наприклад, а-проміння) порівняно безпечний при зовнішньому опроміненні, але може бути дуже шкідливим при локалізації радіоактивності всередині організму.
Отже, в разі зовнішнього опромінення особливу увагу слід приді-ляти захисту від гамма- (а також рентгенівського) випромінювання і нейтронів, які мають велику проникну здатність, а-частинки прони-кають у шкіру на кілька мікрон і затримуються рогівкою епідерми, що не чинить помітної шкоди, (3-частинки проникають у тканину на кілька міліметрів і значною мірою поглинаються шкірою і підшкірною клітковиною.
Малі дози опромінення, хоч .і створюють небезпеку небажаних ге-нетичних змін, проте можуть у ряді: випадків стимулювати ріст і розвиток рослинних, а іноді і тваринних організмів. і Стійкість різних організмів проти дії іонізуючих випромінювань коливається в дуже широких межах. При цьому чим більший і склад-ніший організм, тим легше він руйнується під дією випромінювання. Так, наприклад, бактерії в тисячі раз стійкіші проти ядерних випро-мінювань, ніж людина і високорозвинені тварини.
Найсприйнятливіші до променевої дії клітини, які швидко розви-ваються: органи розмноження і пухлини легше руйнуються, ніж нормальна м'язова тканина; зародки тварин, які розвиваються, знач-но чутливіші, ціж дорослі особи; пророщені зерна сприйнятливіші від звичайних, а вегетативні форми бактерій незрівнянно чутливіші від бактеріальних спор.
Доза випромінювання
Дія випромінювання на живі організми характеризується дозою випромінювання. Експозиційною дозою випромінювання називають міру іонізації повітря, яка відбувається під дією даного випроміню-вання.
УСІ дозу випромінювання виражають у- кулонах на кілограм (Кл/кг). Якщо сумарний заряд іонів одного знака, утворених випро-мінюванням в 1 кг повітря, дорівнює 1 Кл, то доза випромінювання дорівнює 1 Кл/кг.
Дія на організм випромінювань різної природи за тієї самої дози Do не однакова. Тому для оцінки небезпеки випромінювання вводять коефіцієнти відносної біологічної активності. Для рентгенівського випромінення, у-випромінення та електронів k = 1; для повільних нейтронів k = 5; для швидких нейтронів і а- частинок k = 10 і т. д. Практично важливо знати біологічну дозу опромінення Об, яку визна-чають за формулою
D6 = kD0.
Природний фон радіації (космічне проміння, радіоактивність нав-колишнього середовища і тіла людини) становить за рік біологічну дозу близько 2,5-10–5 Кл/кг. Міжнародна комісія з радіаційного за-хисту встановила для осіб, що працюють з випромінюванням, гранич-но допустиму за рік дозу 1,3 * 1.0–3 Кл/кг. Біологічна доза в 0,15 Кл/кг, одержана за короткий час, смертельна.
Список використаної літератури
1.Кучерук І.М., Горбачу І.Т., Загальний курс фізики. 1999
2. Б.К.Остафійчук, М.М.Яцура. Фізики.Оптика. Фізика атома і атомного ядра., 2004р.
Біологічна дія
радіобіологічних випромінювань
Біологічна дія радіоактивних випромінювань.
Вивченням впливу іонізуючого випромінювання на людей, тварини і рослини займається одна з наймолодших сучасних наук — радіобіологія. Природа цього випромінювання надзвичайно різноманітна. Це можуть бути швидкі елементарні частинки (електрони, позитрони, протони, ,нейтрони, мезони), складні частинки різної маси (а-частинки, ядра різних атомів, "швидкі іони) і короткохвильове електромагнітне випромінювання (рентгенівське і випромінювання). Спільне, що дозволяє об'єднати вплив радіоактивних випромінювань на клітини рослин і тварин,— і це виділення енергії у процесах іонізації їх молекул розщеплення на актив-ні уламки (радикали). З цим пов'язано початкову одиницю радіобіоло-гії: енергію W іонізуючого випромінювання (вимірюється у джоулях і не має окремої назви).
Енергія випромінювання передається живій речовині у різних про-цесах: іонізації з утворенням іона і електрона, при розщепленні моріе-кул на іони, при непружних і пружних зіткненнях з частинками ре-човини тощо. Радіаційний остаточний прояв цього поглинання обов'Іяз-крво залежить від кількості поглинутої енергії в одиниці маси живої речовини, яку називають поглинутою дозою (дозою D). У системі СІ її одиницею є 1 Гр — 1 Дж/кг:
Дж/кг:
Ця одиниця названа на честь англійського фізика С. Грея за його великий внесок у створення радіаційної дозиметрії.
Жива речовина складається переважно з води, і миттєве погли-нання дози 1 Гр приведе до її нагрівання на 0,00024°. Якби шкідлива дія іонізуючого випромінювання зводилася до нагрівання живих тканин, то доза в 1 Гр (і навіть кілька греїв) була б нешкідливою. Насправді це не так, і така доза може привести до загибелі живого ор-ганізму, бо ланцюжок перетворень, які започатковує в ньому іоніза-ція, призводить до дуже небезпечних наслідків (біологічного посилення фізичного впливу).
Експерименти свідчать про те, що однакова поглинута доза для різних видів радіоактивного випромінювання в одному і тому самому органі супроводиться неоднаковим біоефектом. Найбільший вплив спричинюють а-частинки, протони, швидкі нейтрони, трохи менший — теплові нейтрони, найменший — електрони і у-кванти, які утворюють малу кількість іонів на одиницю довжини пробігу. Вказану різницю встановили експериментальне, її зручно характеризувати коефіці-єнтом якості випромінювання k, який показує, у скільки разів дане випромінювання шкідливіше від у-квантів з енергією 200—250 кеВ. Для (- і -випромінюваиня радіоактивних ядер (радіонуклідів) , для а-частинок ka не менше 10, для уламків ядер — до 20.
До найважливіших величин радіобіології належить еквівалентна доза Н іонізуючого випромінювання, яка визначається формулою
H=k1D1+k2D2+…..
де Dl D2 Дози різних видів випромінювання, k1k2,.. — їхні коефіцієнти якості. У СІ одиницею еквівалентної дози є зіверт (Зв), названий так на честь шведського вченого Р. Зіверта. Досить часто згадується позасистемна застаріла величина еквівалентної дози під назвою біологічний еквівалент рада (скорочено — бер), який дорівнює 1/100 зіверта: 1 Зв — 100 бер. Крім наведених одиниць у дозиметрії існують інші величини і коефіцієнти для ще точнішої характеристики біодії іонізуючого випромінювання на окремі органи людини. На рис. 399 схематично вказано узагальнені наслідки дії деяких доз на людину.
Основною характеристикою джерел іонізуючого випромінювання є активність — число актів розпаду за 1 с. Одиниця активності у си-стемі СІ — 1 Бк (беккерель), один акт розпаду за секунду. Досить поширена стара одиниця активності — кюрі:
1 кюрі (Кі) =3,7 * 1010 (Бк).
Розглянемо закон радіоактивного розпаду. Позначимо через N0 початкову кількість ядер, dN — кількість їх розпадів на малий час dt. Експеримент свідчить про те, що значення dN прямо пропорційне:
а) до кількості цілих ядер N у даний момент часу;
б) до dt
в) до ймо-вірності розпаду К. Отже, dN =—N, Враховано, що dN від'ємне (кількість ядер зменшується), а величини ft,dt іК додатні, Запишемо диференціальне рів-няння радіоактивного розпаду
і знайдемо розв'язок інтегруванням In N = —t + С.
Константу інтегрування С визначимо з початкової умови: у момент t = 0 кіль-кість ядер дорівнювала N0, отже,
In N0 = 0 + С – С = In N0
Підставивши його у здобутий розв'язок, виконаємо алгебраїчне пере-творення:
Ця формула визначає шуканий закон радіоактивного розпаду, гра-фік якого зображено на рис. 400. Звернемо увагу на те, що спочатку швидкість розпаду велика і за короткий час, який називається періо-дом піврозпаду TO.G, розпадається половина початкової кількості ядер. Якщо пройде час t = T0.5, то лишаться цілими N= N0/2n ядер.
За означенням активності джерел радіації А = | dN/dt |. Її можна обчислити через введені характеристики за формулами
Знаючи активність та енергію випромінюваних частинок, можна і об-числити потужність радіоактивного джерела, оцінюючи цим самим його небезпеку. і
Наприклад, якщо забрудненість 1 км2 території цезієм-137 дррівнює 5 кюрі, то на кожному квадратному метрі активність
а = A/S == 5 * 3,7 * 101С с-1 : 10s м2 = 1,85 * 105 Бк/мг, тобто за 1 с відбу-вається 185 000 розпадів. Цезій при кожному поділі утворює електрон з енергією 0,52 МеВ і у-квант з енергією hv = 0,662 МеВ. Пробіг останнього у повітрі дорівнює десяткам і сотням метрів, у тканині нашого тіла — близько 30 см. Електрони гальмуються швидше, і їхній пробіг у нашому тілі — лічені міліметри.
За рік це становить 0,4 бер, що у 4—5 разів перевищує значення природної дози. Відомо, що радіоактивне випромінювання належить до числа природних факторів, які діють на людину в умовах поверхні Землі, її прийнято характеризувати або потужністю дози у мікро рентгенах за годину (значення коливаються від 3—4 до 10—20 мкР/год) або річною ефективною дозою (у середньому 0,1—0,2 бер на рік). Вка-жемо, що годинне перебування у полі радіації потужністю 1 Р за год призводить до одержання дози «0,00877 Гр = 0,877 бер. У багатьох місцях на поверхні Землі, внаслідок близького розміщення родовищ уранових чи торієвих руд, природний радіаційний фон значно підви-щений, інколи навіть у 1000 разів. Наприклад, у штаті Керала (Індія) сотні тисяч людей здавна живуть на торієвому родовищі, де річна доза сягає 2 бер на рік. Підвищена природна радіація у деяких зонах в Бразілії, Ірані, Італії, Франції, Нігерії, Канаді, у цент-ральній Україні (Хмельник, Миронівка, Жовті Води, де чимало виходів на поверхню збагачених радоном джерел, вода яких здавна викорис-товувалась для лікування). Найдокладніше вивчення стану здоров'я населення таких місць показало, що всі показники їхнього здоров'я перебувають у межах норми. Відомо, що в горах, де теж підвищений радіаційний фон, середня тривалість життя населення найдовша.
Це означає, що людина цілком пристосувалась до тих величин радіаційного опромінення, які зустрічаються на поверхні Землі. Зауважимо, що у більшості випадків мова йде про рівномірне слабке опромінення всього об'єму тіла у-променями. Штучні ж джерела дуже часто концентровані, мають сс-активність, радіонукліди кон-центруються у тілі людини. Не тільки ядерні електростанції, але й прилади та установки з малими кількостями радіонуклідів можуть стати причиною радіаційних уражень, якщо грубо знехтувати прави-лами їх безпеки, оскільки це веде до «малих» і «великих» радіаційних катастроф.
Для допитливих. Те, що найбільші в історії людства радіаційні ката-строфи трапилися в колишньому СРСР, є логічним наслідком системи цінностей со-ціалістичного суспільства, його законів та звичаїв. Це була єдина країна у світі, де заробітна плата персоналу всіх потенційно небезпечних установок та виробництв залежала виключно від їхньої продуктивності, а не від точності додержання правил використання і техніки безпеки. Стимуляція «раціоналізації» цих установок, замовчування причин і наслідків аварій, відсутність їх глибокого аналізу, нехтування зако-нами екології й цінністю кожної людини в умовах домінування психології «оточеної ворогами фортеці» пояснюють, чому в СРСР безперервно вибухали заводи і газопро-води, горіли шахти, тонули кораблі та підводні човни, встановлювалися світові «ре-корди» аварійності навіть на автотранспорті.
Катастрофа на Чорнобильській АЕС 26 квітня 1986 р. трапилася під час проведення заключного (третього) експерименту, мета якого полягала у підвищенні стійкості реакторів перед миттєвою втратою електроживлення. Бажання авторів цього досліду будь-що довести його до кінця, помилки ненавченої на тренажерах команди молодих операторів (сучасний тренажер створили тільки після вибуху) у поєднанні з недоліка-ми реактора і системи його керування (в кінці вигоряння ядерного пального реактор набував схильності до саморозгону) призвели до серії вибухів різної природи, які зруйнували реактор і закінчилися викидом величезної кількості радіонуклідів.
Незвичайний склад викиду, наявність у ньому «гарячих частинок» (сажа з решт-ками урану та продуктів його розпаду чи перетворення), велика нерівномірність випадання радіонуклідів та інші причини пояснюють частково, чому вчені не можуть дати точні прогнози й задовільні рекомендації щодо захисту населення від опромі-нення.
Такого ще не було, і, сподіватимемося, ніколи більше не буде.
Перспективи розвитку атомної енергетики
Після пуску першої в світі атомної електростанції (АЕС) ви. 06-ніі-Іську в J954 р. колишній СРСР нагромадив великий науково-тех-нічний і виробничий досвід проектування, спорудження і експлуатації великих ДЕС різного типу. За цей період було створено комплексну індустріальну базу, дальше підсилення і розвиток якої дає можли-вість забезпечити безперебійне постачання зростаючій атомній енер-гетиці ядерного пального і обладнання для атомних електростанцій. Довгострокові прогнози розвитку енергетики передбачають значний розвиток атомної енергетики і підвищення її частки в паливно-енер-гетичному балансі. Програма будівництва АЕС базується на двох ти-пах ядерних реакторів: на теплових і швидких нейтронах. Як відомо, у світі найбільш поширені реактори на теплових нейтронах. Побудова-ні і дають енергію атомні електростанції, реактори яких працюють на швидких нейтронах. .Стан і обсяг робіт по спорудженню АЕС на теп-лових і швидких нейтронах з різними сповільнювачами і теплоносі-ями, розрахованих на різну потужність, показують, що атомна енер-гетика стала самостійною галуззю електроенергетичного виробни-цтва.
Висока енергомісткість ядерного пального і практично необмежена автономність дають можливість створювати атомні двигуни, які з ус-піхом використовують у надводних і підводних кораблях. 17 серпня 1977 р. атомний криголам «Арктика» досяг Північного полюса, здійс-нивши вікову мрію людства. Атомні криголами «Ленін», «Арктика», «Сибирь» довели можливість цілорічної навігації в Арктиці.
Нині особлива увага приділяється створенню нових джерел енер-гії. До них належать паливні киснево-водневі елементи, термогене-ратори, сонячні батареї, МГД-генератори. Але всі ці пристрої поки що порівняно малопотужні й дорогі, тому їх можна використовувати лише як допоміжні джерела енергії, наприклад, на космічних кораблях. Розв'язання енергетичної проблеми в найближчому майбутньому на-лежатиме термоядерним електростанціям, проте й досі не вдалося за-безпечити стійкої керованої реакції синтезу. Над цією проблемою працюють найвидатніші вчені всього світу, її розв'язання дасть люд-ству невичерпне джерело енергії.
Теоретично вчені передбачили створення ще одного джерела енер-гії, яке ґрунтується на анігіляції — реакції з'єднання атомів речови-ни і антиречовини. Якщо вдасться побудувати анігіляційний реактор, де будуть взаємодіяти, наприклад, водень і антиводень, то він вироб-лятиме величезний потік світлової енергії. Цю енергію за допомогою сонячних батарей можна перетворити в електричну.
Біологічна дія радіоактивних випромінювань
В основі біологічної дії випромінювань лежить процес поглинання енергії, який проявляється в іонізації і збудженні атомів та молекул. За сучасними уявленнями іонізація — це лише перша ланка в складному ланцюгу біологічної дії радіації. Іонізація живої тканини призводить до розриву молекулярних зв'язків і зміни хімічної струк-тури різних сполук. Зміни в хімічному складі клітини порушують її нормальне функціонування, обмін речовин і клітина гине.
Біологічний ефект або ступінь променевого ураження зростає, із збільшенням поглинутої дози випромінювання, тобто кількості енергії, яку поглинає одиниця маси тканини.
Загальна реакція організму на дію випромінювання залежить від дози випромінювання, його виду, розміру опроміненої поверхні, від-носної чутливості органів, які зазнали опромінення, індивідуальних .особливостей організму.
При тій самій дозі біологічна дія різних типів випромінювань не-однакова через відмінності в. густині іонізації (кількість іонів, які утворюються на одиниці шляху іонізуючої частинки). Чим густіша іонізація, тим значніша дія ураження.
Оцінюючи дію випромінювання на організм, треба розрізняти зов-нішнє і внутрішнє опромінення. Той самий вид радіації (наприклад, а-проміння) порівняно безпечний при зовнішньому опроміненні, але може бути дуже шкідливим при локалізації радіоактивності всередині організму.
Отже, в разі зовнішнього опромінення особливу увагу слід приді-ляти захисту від гамма- (а також рентгенівського) випромінювання і нейтронів, які мають велику проникну здатність, а-частинки прони-кають у шкіру на кілька мікрон і затримуються рогівкою епідерми, що не чинить помітної шкоди, (3-частинки проникають у тканину на кілька міліметрів і значною мірою поглинаються шкірою і підшкірною клітковиною.
Малі дози опромінення, хоч .і створюють небезпеку небажаних ге-нетичних змін, проте можуть у ряді: випадків стимулювати ріст і розвиток рослинних, а іноді і тваринних організмів. і Стійкість різних організмів проти дії іонізуючих випромінювань коливається в дуже широких межах. При цьому чим більший і склад-ніший організм, тим легше він руйнується під дією випромінювання. Так, наприклад, бактерії в тисячі раз стійкіші проти ядерних випро-мінювань, ніж людина і високорозвинені тварини.
Найсприйнятливіші до променевої дії клітини, які швидко розви-ваються: органи розмноження і пухлини легше руйнуються, ніж нормальна м'язова тканина; зародки тварин, які розвиваються, знач-но чутливіші, ціж дорослі особи; пророщені зерна сприйнятливіші від звичайних, а вегетативні форми бактерій незрівнянно чутливіші від бактеріальних спор.
Доза випромінювання
Дія випромінювання на живі організми характеризується дозою випромінювання. Експозиційною дозою випромінювання називають міру іонізації повітря, яка відбувається під дією даного випроміню-вання.
УСІ дозу випромінювання виражають у- кулонах на кілограм (Кл/кг). Якщо сумарний заряд іонів одного знака, утворених випро-мінюванням в 1 кг повітря, дорівнює 1 Кл, то доза випромінювання дорівнює 1 Кл/кг.
Дія на організм випромінювань різної природи за тієї самої дози Do не однакова. Тому для оцінки небезпеки випромінювання вводять коефіцієнти відносної біологічної активності. Для рентгенівського випромінення, у-випромінення та електронів k = 1; для повільних нейтронів k = 5; для швидких нейтронів і а- частинок k = 10 і т. д. Практично важливо знати біологічну дозу опромінення Об, яку визна-чають за формулою
D6 = kD0.
Природний фон радіації (космічне проміння, радіоактивність нав-колишнього середовища і тіла людини) становить за рік біологічну дозу близько 2,5-10–5 Кл/кг. Міжнародна комісія з радіаційного за-хисту встановила для осіб, що працюють з випромінюванням, гранич-но допустиму за рік дозу 1,3 * 1.0–3 Кл/кг. Біологічна доза в 0,15 Кл/кг, одержана за короткий час, смертельна.
Список використаної літератури
1.Кучерук І.М., Горбачу І.Т., Загальний курс фізики. 1999
2. Б.К.Остафійчук, М.М.Яцура. Фізики.Оптика. Фізика атома і атомного ядра., 2004р.
