Источники радиоактивного заражения

Источники радиоактивного заражения. Основная часть населения земного шара получает облучение от естественного источника радиации.

На протяжении всей истории существования Земли разные виды излучения попадают на поверхность земли из космоса и поступают от радиоактивных веществ, находящихся в земной коре. Уровень радиации в некоторых местах земного шара, там, где залегают особенно радиоактивные породы, оказывается значительно выше, а в других местах соответственно ниже. Доза облучения зависит от образа жизни людей, применения некоторых строительных материалов, использования газов для приготовления пищи, полеты на самолетах – все это увеличивает уровень облучения человека за счет естественного источника радиации.

Радиационный фон, создаваемый космическими лучами дает лишь чуть менее половины выше облучения, получаемого населением от естественного источника радиации.

Космические лучи в основном приходят к нам из глубин Вселенной, не которая часть рождается на солнце во время солнечных вспышек. Космические лучи могут достигать поверхности земли или взаимодействует с ее атмосферой, порождая вторичное излучение и приводя к образованию различных радионуклидов. За последние несколько десятилетий человек создал несколько сотен искусственных источников радионуклидов и научился использовать энергию атома в самых различных целях: в медицине, для создания атомного оружия, для производства энергии и обнаружения пожаров, для изготовления светящихся циферблатов часов и поиска полезных ископаемых.

Все это приводит к увеличению дозы облучения, как отдельных людей, так и населения Земли в целом. Источником облучения является атомные электростанции АЭС – доза облучения от ядерного реактора зависит от времени и расстояния. Каждый реактор выбрасывает в окружающую среду целый ряд радионуклидов с разными периодами полураспада.

Большинство радионуклидов распадаются быстро и поэтому имеют лишь местное значение. Однако некоторые из них живут долго и могут распадаться по всему Земному шару, а определенная часть остается в окружающей среде практически бесконечно. 1.2. Деление радионуклидного заражения местности на зоны. При наземном ядерном взрыве еще до того, как радиоактивное облако достигнет своей максимальной высоты, наиболее крупные частицы выпадают из облака на местность в районе взрыва. Выпадающие вещества образуют на пути движение облака зону радиоактивного заражения, так называемый – след радиоактивного облака.

Степень радиоактивного заражения местности зависит от высоты взрыва, мощности боеприпаса, метеорологических условий, характера грунта, рельеф местности. Заражение в районе взрыва усиливает за счет поведенной радиоактивности грунта, которая возникает в следствии поглощения нейтронов при ядерном взрыве ядрами атомов кремния, натрия, магния, алюминия и других элементами, входящими в состав почвы.

Наведенная радиоактивность образуется в поверхностном слое почвы толщиной до 10 – 15 см. Радиоактивные вещества, выпадая на местность, заражает ее неравномерно: сильнее вблизи взрыва и слабее по мере отдаленности от места взрыва. Радиоактивное заражение характеризуется уровнем радиации и дозами, которые будут различными в разные его точках. В соответствии с этими характерными следствиями радиоактивного облака условно делится на 4 зоны: Зона А – умеренного заражения, на внешней границе которой уровень радиации через 1 час после взрыва (Р0) будет 8 рентген/ч, а доза радиации до полного распада 40 рентген.

Зона Б – сильного заражения на внешней границе, которой уровень радиации будет 80 рентген/ч, а доза радиации до полного распада 400 рентген. Зона В – опасного заражения на внешней границе, которой уровень радиации будет 240 рентген/ч, а доза радиации до полного распада 1200 рентген. Зона Т – чрезвычайно опасного заражения на внешней границе, которой уровень радиации будет 800 рентген/ч, а доза радиации до полного распада 4000 рентген.

Границы зон радиационного заражения местности обозначается на карте местности (схеме, плане) определенным цветом: зона А – синий, зона Б – зеленый, зона В – коричневый, зона Т – черный. 1.3. Закон спада уровня радиации. Характерной особенностью радиационного заражения местности является постоянный спад уровня радиации вследствие распада радиоактивных нуклидов. За время кратное 7 уровень радиации снижается в 10 раз так, если через 1 час после взрыва уровень радиации принять за исходный, то через 7 часов он снизится в 10 раз, через 49 часов (примерно 2 суток) в 100 раз, а через 14 суток в 1000 раз по сравнению с первоначальной.

Таким образом, чем позднее произведено измерение уровня радиации, тем ниже показания прибора. Поэтому, чтобы сравнить зараженность различных участков, измерения уровня радиации на них нужно проводить к одинаковому времени, например, к первому часу после взрыва (Р0). Этот уровень радиации называется эталонным.

Задача № 1. Рассчитать величину уровня радиации через 3, 18, 36 часов после ядерного взрыва и аварии на АЭС, построить график, сделать вывод. Дано: Р0 р/ч 80 t1 ч 3 t2 ч 18 t3 ч 36 Рu Решение: Закон спада уровня радиации определяется: Рt = 1) Рассчитаем уровень радиации при аварии на АЭС 2) Рассчитаем уровень радиации после ядерного взрыва Из расчетов можно сделать вывод, что при аварии на АЭС уровень радиации значительно ниже, чем при ядерном взрыве и спад уровня радиации при аварии на АЭС гораздо больше. 2. Ядерное оружие (поражающие факторы ядерного оружия). Ядерное оружие - это оружие массового поражения взрывного действия.

В его основе лежит в основе использования внутриядерной энергии выделяющихся в результате цепных реакций деления тяжелых ядер (уран, плутоний) или при термоядерных реакций синтеза легких ядер – дейтерии и трития. В результате ядерного взрыва выделяется огромное количество энергии, значительно превышающая энергию взрыва обычного боеприпаса.

Ядерные взрывы, осуществляющиеся в воздухе на различной высоте, на поверхности земли, воды, и под землей и водой. Точка, где произошел ядерный взрыв, называется центром взрыва. А проекция этой точки на поверхность воды, земли – эпицентром ядерного взрыва. При применении ядерного оружия поражающими факторами является ударная волна, световое излучение, проницающая радиация, электромагнитный импульс, радиоактивное заражение местности. 2.1. Ударная волна.

Ударная волна – наиболее мощный поражающий фактор при взрыве ядерного боеприпаса, большинстве случаев является основным поражающим фактором ядерного взрыва. Ударная волна представляет собой зону сжатого воздуха, распространенного со сверхзвуковой скоростью во все стороны от центра взрыва. Источником возникновения ударной волны является высокое давление в центре взрыва, достигающая млр.а.т.м. На ее образование уходит до 50 % всей энергии взрыва с увеличением расстояния, скорость быстро падает, а волна ослабевает. Наибольшее давление возникает на передней границе зоны сжатия, которую называют фронтом ударной волны.

Вслед за движением фронта в зоне сжатия происходит перемещение частиц воздуха, создающее скоростной напор. Поражающее действие ударной волны на людей и разрушающее действие на технику, инженерные сооружения и материальные средства, определяющиеся избыточным давлением (∆Рф) и скоростью движения воздуха в ее фронте. Не защищенные люди могут, кроме того, поражаться летящими с огромной скоростью осколками камней, стекла, обломками разрушенных зданий, падающими деревьями, комьями земли, приводимые в движении скоростным напором волны.

Наибольшее поражение будут наблюдаться в населенных пунктах. Ударная волна способна наносить поражения и в закрытых помещениях, проникающая через щели и отверстия. Поражение от взрывной волны делятся на: легкие, средние, тяжелые, и крайне тяжелые. Задача №2. Граница ядер поражения и зоны слабых, средних, полных разрушений при наземном ядерном взрыве мощностью 4,0 Мт. Решение: Определение зон разрушения от величины избыточного давления по фронту ударной волны (∆Рф) находим по следующей формуле: (закон подобия) Где R2 , R1 – радиусы зон; q1 ,q2 – тротиловые эквиваленты.

Проведены испытания бомбы мощностью 10 км и получили следующие радиусы зон: при ∆Рф >50 кПа – зона полных разрушений; при ∆Рф 30 - 50 кПа – зона сильных разрушений; при ∆Рф 20 - 30 кПа – зона средних разрушений; при ∆Рф 10 - 20 кПа – зона слабых разрушений.

R2=1,9•7,4=14,06 (км) R2=2,5•7,4=18,5 (км) R2=3,2•7,4=23,68 (км) R2=5,2•7,4=38,48 (км) 2.2. Световое излучение Световое излучение – это поток видимых, инфракрасных и ультрафиолетовых лучей, исходящих от светящейся области, состоящей из продуктов взрыва и воздуха, разогретых до миллионов градусов. На его образование расходуется 30 – 35 % всей энергии взрыва. Поражающая способность светового излучения определяется величиной светового импульса.

Световой импульс – это количество световой энергии, падающей за время 30 с. Единица измерения в Дж/м2. Величина светового импульса зависит от мощности и вида взрыва. Поверхностные слои тел, поглощая видимые и инфракрасные излучения, энергия которых при этом переходит в тепловую, сильно нагреваются, что ведет к возникновению массовых пожаров, ожогов кожи у людей и животных. Непрозрачная преграда, создающая зону тени, надежно защищает от светового излучения. 2.3. Проникающая радиация Проникающая радиация представляет собой невидимый поток γ – излучения испускаемый из зоны ядерного взрыва, поражающее действие проникающей радиации определяется способностью γ – излучений ионизировать атомы среды, в которых они распространяются.

Проходя через живую ткань γ – излучения ионизируют атомы и молекулы входящие в состав клеток, что приводит к изменению жизненных функций органов и систем. Под влиянием ионизации возникают биологические процессы заражения клеток.

В результате этого у пораженных людей возникает специфическое заболевание называемое лучевой болезнью. В зависимости от дозы излучения различают три типа лучевой болезни: легкая, средняя и тяжелая. 2.4. Ионизирующее излучение Ионизирующее излучение – электромагнитные и корпускулярные излучения способные при взаимодействии со средой создавать в ней заряженные частицы – это отрицательные электроны и положительные ионы, т.е. ионизировать среду.

Ионизирующая способность излучения характеризуется экспозиционной дозой облучения (Dэ) измеряемой в рентген (Ρ). Рентген – такая экспозиционная доза, при которой в 1см3 сухого атмосферного воздуха создается 2,08•109 пар ионов. Мощность экспозиционной дозы – (Ρэ) доза экспозиции, накапливаемая в единицу времени (Ρ/ч). Поражающее воздействие радиации на человека При одной и той же экспозиционной дозе облучения в одном и том же поле облучения радиационный эффект (Zэф) оказывается разным.

В мягком теле человека Zэф=7,42, а в костной ткани Zэф=13,8. Более высокое значение радиационного эффекта в костной ткани по сравнению с мягкой тканью человека, вызывает возникновение большого количества фотоэлектронов и большей передачи энергии. Поэтому в качестве универсальной характеристики радиационного воздействия на среду принимается понятие – поглощающая доза. Поглощающая доза (Dпог) – это количество энергии поглощенной единицы массы облучения вещества (рад). Для количественной оценки отдельных видов излучений введено понятие взвешивающих коэффициентов (WR) (γ,β=1,0; α=20; n0=5), а для оценки радиобиологического эффекта живых организмов используется понятие эквивалентной дозы (Dэкв). Эквивалентной дозы – доза поглощенная, умноженная на соответствующий взвешивающий коэффициент для данного излучения (ед. измерения – зиверт (Зв) вне системы бер (БЭР). 13 Зв=100 БЭР Задача 3. Дано: Решение: Ρ0=120 Dэкс t=3 β=30% α=70% Dэкс= Dпог= Dпог= Вывод: вредные эффекты от воздействия ионизирующего излучения могут наступить при Dэкв не менее 1,5 Зв в год или 150 БЭР в год. Смертельная доза 6 Зв, поэтому смертельный исход, так как 46,29 (Зв). 2.5. Заражение местности См. п.1.2. 2.6. Электромагнитный импульс Электромагнитный импульс воздействия, прежде всего на радиоэлектронную и электронную аппаратуру (пробои изоляции, порча электронных приборов). Электромагнитный импульс представляет собой возникающее на очень короткое время мощное электромагнитное поле. 3.