Распространение радиоактивных волн

Предмет: Физика
Тип работы: Реферат
Язык: Русский
Дата добавления: 02.08.2019

 

 

 

 

 

  • Данный тип работы не является научным трудом, не является готовой выпускной квалификационной работой!
  • Данный тип работы представляет собой готовый результат обработки, структурирования и форматирования собранной информации, предназначенной для использования в качестве источника материала для самостоятельной подготовки учебной работы.

Если вам тяжело разобраться в данной теме напишите мне в whatsapp разберём вашу тему, согласуем сроки и я вам помогу!

 

По этой ссылке вы сможете найти много готовых рефератов по физике:

 

Много готовых рефератов по физике

 

Посмотрите похожие темы возможно они вам могут быть полезны:

 

Методы получения полупроводниковых пластин
Действие поляризационных приборов
Проявление законов силы трения в повседневной жизни человека
Максвелл и его электромагнитная теория


Введение:

Радиоактивность была открыта в 1896 году французским ученым Антуаном Анри Беккерелем при изучении свечения урановых солей. Оказалось, что соли урана без внешнего воздействия (самопроизвольно) испускают излучение неизвестной природы, которое освещает фотографические пластины, изолированные от света, ионизирует воздух, проникает через тонкие металлические пластины и вызывает свечение ряда веществ. Вещества, содержащие полоний 21084 Ро и радий 22688 Ra, также обладали таким же свойством. 

Еще раньше, в 1985 году, рентгеновские лучи были случайно обнаружены немецким физиком Вильгельмом Рентгеном. Мария Кюри изобрела слово «радиоактивность». 

Типы радиоактивного излучения

Радиоактивность это самопроизвольное превращение (распад) ядра атома химического элемента, приводящее к изменению его атомного номера или изменению массового числа. При таком преобразовании ядра испускается радиоактивное излучение. 

Существуют естественные и искусственные различия радиоактивности.

Естественная радиоактивность это радиоактивность, наблюдаемая в естественных нестабильных изотопах. Искусственная радиоактивность это радиоактивность изотопов, полученных в результате ядерных реакций. 

Существует несколько видов радиоактивного излучения, различающихся по энергии и проникающей способности, которые по-разному влияют на ткани живого организма.

Альфа-излучение представляет собой поток положительно заряженных частиц, каждая из которых состоит из двух протонов и двух нейтронов. Проникающая способность этого типа излучения мала. Он захвачен несколькими сантиметрами воздуха, несколькими листами бумаги и обычной одеждой. Альфа-излучение может быть вредным для глаз. Он практически не может проникнуть во внешний слой кожи и не представляет опасности, пока радионуклиды, испускающие альфа-частицы, не попадут в организм через открытую рану с пищей или вдыхаемым воздухом тогда они могут стать чрезвычайно опасными. В результате облучения относительно тяжелыми положительно заряженными альфа-частицами через определенное время может произойти серьезное повреждение клеток и тканей живых организмов. 

Бета-излучение это поток отрицательно заряженных электронов, движущихся с огромной скоростью, размеры и масса которых намного меньше, чем у альфа-частиц. Это излучение обладает большей проникающей способностью, чем альфа-излучение. Его можно защитить с помощью тонкого металлического листа, такого как алюминий, или слоя дерева толщиной 1,25 см. Если человек не носит толстую одежду, бета-частицы могут проникать в кожу на глубину нескольких миллиметров. Если тело не покрыто одеждой, бета-излучение может повредить кожу, оно проходит через ткани организма на глубину 1-2 сантиметра. 

Гамма-излучение, подобно рентгеновскому излучению, является электромагнитным излучением сверхвысокой энергии. Это излучение очень коротких длин волн и очень высоких частот. Каждый, кто прошел медицинское обследование, знаком с рентгеновским излучением. Гамма-излучение обладает высокой проникающей способностью, его можно защитить только толстым слоем свинца или бетона. Рентгеновские и гамма-лучи не заряжены электрически. Они могут повредить любые органы. 

Все формы излучения нельзя увидеть, почувствовать или услышать. Излучение не имеет цвета, вкуса и запаха. Скорость распада радионуклидов практически невозможно изменить известными химическими, физическими, биологическими и другими методами. Чем больше энергии излучение передает тканям, тем больше вреда оно нанесет организму. Количество энергии, передаваемой организму, называется дозой. Организм может получать дозу радиации от любого типа радиации, в том числе радиоактивной. В этом случае радионуклиды могут находиться вне организма или внутри него. Количество энергии излучения, поглощенное единицей массы облученного тела, называется поглощенной дозой и измеряется в системе СИ в серых тонах (Гр). 

При одинаковой поглощенной дозе альфа-излучение намного опаснее, чем бета-и гамма-излучение. Степень воздействия различных видов излучения на человека оценивается с использованием такой характеристики, как эквивалентная доза. повредить ткани организма разными способами. В СИ это измеряется в единицах, называемых зивертами (Зв). 

Радиоактивный распад это естественное радиоактивное превращение ядер, которое происходит спонтанно. Ядро, подвергающееся радиоактивному распаду, называется родительским ядром; Полученное дочернее ядро ​​обычно возбуждается, а его переход в основное состояние сопровождается излучением γ -фотона. Поэтому гамма-излучение является основной формой снижения энергии возбужденных продуктов радиоактивных превращений. 

Альфа-распад. β-лучи представляют собой поток ядер гелия He. Альфа-распад сопровождается испусканием α-частицы (He) из ядра при первоначальном превращении в ядро ​​атома нового химического элемента, заряд которого меньше на 2, а массовое число на 4 единицы. 

Пролетая сквозь вещество, α-частица постепенно теряет свою энергию, расходуя ее на ионизацию молекул вещества, и, в конце концов, останавливается. Альфа-частица образует на своем пути около 106 пар ионов на см пути. 

Чем выше плотность вещества, тем меньше диапазон α-частиц до остановки. В воздухе при нормальном давлении пробег составляет несколько см, в воде в тканях человека (мышцы, кровь, лимфа) 0,1-0,15 мм. Альфа-частицы полностью захватываются обычным листом бумаги. 

α-частицы не очень опасны в случае внешнего облучения, поскольку могут задерживаться из-за одежды из каучука. Но α-частицы очень опасны, когда попадают в организм человека, из-за высокой плотности производимой ими ионизации. Повреждение, которое происходит в тканях, необратимо. 

Бета-распад бывает трех видов. Первое ядро, которое подверглось преобразованию, испускает электрон, второе позитрон, третье называется захватом электронов (e-capture), ядро ​​поглощает один из электронов. 

Скорость движения β-частиц в вакууме составляет 0,3 0,99 скорости света. Они быстрее альфа-частиц, пролетают через встречные атомы и взаимодействуют с ними. β-частицы обладают более низким ионизационным эффектом (50-100 пар ионов на 1 см пути в воздухе), и когда β-частицы попадают в организм, они менее опасны, чем α-частицы. Однако проникающая способность β-частиц высока (от 10 см до 25 м и до 17,5 мм в биологических тканях). 

Гамма-излучение это электромагнитное излучение, излучаемое атомными ядрами во время радиоактивных превращений, которое распространяется в вакууме с постоянной скоростью 300 000 км / с. Это излучение сопровождает, как правило, β-распад и реже α-распад. 

Гамма-излучение похоже на рентгеновское излучение, но имеет гораздо более высокую энергию (на более короткой длине волны). γ-лучи, будучи электрически нейтральными, не отклоняются в магнитном и электрическом полях. В веществе и вакууме они распространяются прямолинейно и равномерно во всех направлениях от источника, не вызывая прямой ионизации; перемещаясь в среде, они выбивают электроны, передавая им часть или всю свою энергию, которая производит процесс ионизации. За 1 см пробега γ-лучи образуют 1-2 пары ионов. В воздухе они проходят расстояние в несколько сотен метров или даже километров, в бетоне 25 см, в свинце до 5 см, в воде десятки метров и проникают сквозь живые организмы насквозь. 

Гамма-лучи представляют значительную опасность для живых организмов как источника внешнего излучения.

Приборы для определения активной кислотности (рН) пищевых продуктов

Значение рН характеризует качество большинства пищевых продуктов; Этот показатель используется для контроля биохимических процессов, происходящих при переработке и хранении пищевых продуктов. Жизнедеятельность микроорганизмов тесно связана с активной кислотностью среды. Активная кислотность это концентрация свободных ионов водорода в растворе. рН определяется как отрицательный логарифм концентрации ионов водорода. 

Концентрация ионов водорода может быть определена потенциалом (потенциометрическим методом), который возникает на границе различных электродов, помещаемых в исследуемый раствор. Когда электрод погружается в раствор, на границе раздела электрод-раствор возникает электрический потенциал, поскольку ионы электрода переходят в раствор. Электрод (металл) заряжен положительно, а пограничный слой раствора заряжен отрицательно. 

Существует множество устройств для определения активной кислотности (рН) пищевых продуктов, которые основаны на измерении электродвижущей силы ячейки, состоящей из электрода сравнения с известным значением потенциала и индикаторного электрода, потенциал которого определяется по концентрации ионов водорода в исследуемом растворе.

К таким устройствам относятся: pH-метр, ионометр, ионометр, переносные pH-метры, цифровые pH-метры и т. д.

Все устройства для измерения pH состоят из двух основных элементов измерительного устройства, шкала которого градуирована в единицах pH, с устройством для автоматической температурной компенсации и устройством для настройки и калибровки устройства по буферным растворам; а также штатив с закаленными электродами. В большинстве современных моделей портативных цифровых измерителей pH вместо системы электродов используется один отдельный ионоселективный электрод. 

Используя рН-метр, измерьте разность потенциалов между двумя электродами, помещенными в раствор. Основа представляет собой электрод, потенциал которого зависит от рН. Чаще всего используется стеклянный электрод, принцип действия которого основан на том факте, что некоторые типы боросиликатного стекла проницаемы для ионов H+, но непроницаемы для любых других катионов или анионов. Если тонкий слой такого стекла поместить между двумя растворами с различными концентрациями ионов H+, эти ионы будут диффундировать через стекло из раствора с высокой концентрацией ионов водорода в раствор с низкой концентрацией. Стеклянный электрод содержит 0,1 мольный раствор соляной кислоты в контакте со стеклом, проницаемым для ионов H+. Он подключен к измерительному устройству с помощью провода, покрытого хлоридом серебра и погруженного в соляную кислоту. 

Контур замыкают погружением в раствор электрода сравнения, который содержит пасту Hg / HgCl2 в насыщенном растворе хлорида калия. Хлорид калия служит для создания контакта между полуэлементом Hg / HgCl2 и раствором, в котором производится измерение. 

Такой полуэлемент помещен в стеклянный корпус, непроницаемый для ионов H+ (его потенциал не зависит от pH). Электрический контакт между раствором хлорида калия внутри электрода сравнения и измеряемым раствором осуществляется с помощью тонкой нити или капилляра в стеклянном корпусе. Напряжение, измеренное такой системой, представляет собой разность потенциалов между стеклянным электродом и электродом сравнения. 

Схема для рН-метра проста: обычно она состоит из операционных усилителей с изменением конфигурации, дающих напряжение цепи около 17 вольт. Входное сопротивление устройства должно быть очень высоким примерно от 20 до 1000 МОм, что связано с высоким сопротивлением зонда стеклянного электрода, который является наиболее критичным и важным элементом всех рН-метров. Преобразователь с инвертирующим усилителем преобразует низкое напряжение датчика (0,059 вольт / pH) пропорционально единицам pH, которые затем преобразуются обратно в требуемое напряжение для активации вольтметра, который отображает показания на шкале pH. Эти методологические и схемотехнические методы позволяют измерять ЭДС с высокой точностью, независимо от влияния внешних электростатических и электромагнитных помех, при любых, даже очень малых, значениях удельной электропроводности (ECC) среды, вплоть до теоретических чистая вода. Для управления и регулировки режимов рН-метра используется пульт дистанционного управления, подключенный к электронному преобразователю. 

Затем концы электродов погружают в предварительно приготовленный тестовый раствор, и прибор показывает устойчивое значение рН.

Электронный милливольтметр может определять pH контролируемого раствора путем измерения электродвижущей силы электродной системы, шкала которой градуирована в единицах pH.

Кроме того, pH можно измерить с помощью индикаторной бумаги, смачивая ее тестовым раствором и сравнивая полученный цвет со шкалой сравнения. Это значение pH устанавливается приблизительно. 

Измерение рН колориметрическим методом основано на свойстве индикаторов изменять свой цвет в зависимости от рН раствора. Здесь используется универсальный индикатор, который состоит из смеси индикаторов, охватывающих зону цветового перехода в диапазоне рН от 3,0 до 11,0. Универсальный индикатор представляет собой смесь, состоящую из 0,1 г метилового красного, 0,2 г бромтимолового синего, 0,4 г фенолфталеина и растворенного в этаноле в мерной колбе вместимостью 500 см3

Колориметрический метод используется для определения приблизительного значения pH неизвестного раствора с погрешностью 1,0-0,5.

Характеристика методов определения радионуклидов цезия-137 и стронция-90 в овощных продуктах

В последнее время проблема безопасности пищевых продуктов приобрела глобальный характер, поскольку одним из основных факторов, определяющих здоровье человека и сохранение генофонда, является обеспечение безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов. Интенсификация сельскохозяйственного и промышленного производства, последствия чернобыльской катастрофы привели к ухудшению экологической обстановки и увеличению риска загрязнения пищевых продуктов химическими соединениями, вредными для организма человека. Негативное влияние на здоровье человека оказывает наличие в пище веществ, которые не имеют пищевой и биологической ценности или являются токсичными. 

Распространение радиоактивных волн

Начиная с развития ядерной энергии людьми, радионуклиды с атомных электростанций (АЭС), в ходе производства ядерного топлива и испытаний ядерного оружия начали поступать в биосферу. Таким образом, возник вопрос об искусственных радионуклидах и особенностях их воздействия на организм человека. 

В результате аварии на Чернобыльской АЭС продукты деления, благородные газы, реакторное топливо и графит попали в атмосферу. Более тяжелые вещества выпадали вблизи самой атомной электростанции, а продукты легкого деления в виде радиоактивных облаков переносились на север и запад. Самые легкие вещества были подняты на высоту более 1 км, достигли скандинавских стран и были включены в глобальную циркуляцию атмосферы. 

Около 70% радиоактивных веществ, выброшенных из разрушенного реактора в атмосферу, попало на территорию Беларуси. В то же время 23% территории Республики Беларусь с 3668 населенными пунктами было загрязнено 137Cs более 37 кБк / м2

После случайного выброса значительная часть радионуклидов накапливается в верхнем слое почвы. В настоящее время почва является основным источником радионуклидов, поступающих в сельскохозяйственную продукцию. 

При оценке радиоэкологических последствий чернобыльской катастрофы основными факторами являются следующие обстоятельства: 137Cs продолжает оставаться в корневом слое растений; 90Sr стал наполовину свободным, стал легко доступным для растений и более способен проникать в пищевую цепь, попадать в организм и накапливаться там, увеличивая риск для здоровья. 

В зависимости от плотности загрязнения почвы радионуклидами и степени облучения населения территория республики делится на зоны, установленные Законом Республики Беларусь от 12 ноября 1991 года «О правовом режиме территорий». подвергается радиоактивному загрязнению в результате чернобыльской катастрофы.

Стронций 90. Период полураспада этого радиоактивного элемента составляет 29 лет. Когда стронций попадает внутрь, его концентрация в крови достигает значительного значения в течение 15 минут, и в целом этот процесс заканчивается через 5 часов. Стронций избирательно накапливается в основном в костях, а костная ткань, костный мозг и кроветворная система подвергаются облучению. В результате развивается анемия, которая в народе называется «анемия». Исследования показали, что радиоактивный стронций также можно обнаружить в костях новорожденных. Он проходит через плаценту в течение всего периода беременности, а за последний месяц до родов накапливается в скелете столько же, сколько накапливается за все предыдущие восемь месяцев. Биологический период полураспада стронция из скелета составляет более 30 лет. Ускорение выведения стронция из организма является наиболее сложной задачей. По крайней мере, до сих пор не было найдено высокоэффективных средств для быстрого удаления этого радиоактивного элемента из организма. 

Цезий 137. После стронция-90 цезий-137 является наиболее опасным радионуклидом для человека. Хорошо накапливается в растениях, попадает в пищу и быстро всасывается в желудочно-кишечном тракте. Цезий-137 является долгоживущим радионуклидом с периодом полураспада 30 лет. До 80% цезия откладывается в мышечной ткани. Биологические процессы эффективно влияют на цезий, поэтому, в отличие от стронция, биологический период полураспада цезия у взрослых составляет от 50 до 200 дней, у детей в возрасте 6-16 лет от 46 до 57 дней, у новорожденных 10 дней. Более того, около 10% нуклида быстро выводится из организма, остальные медленнее. Но в любом случае его ежегодное содержание в организме практически определяется поступлением нуклида с пищей в тот или иной год. 

По степени накопления радионуклидов овощные культуры располагаются в следующем порядке: капуста, огурцы, цуккини, помидоры, лук, сладкий перец, чеснок, салат, картофель, морковь, свекла, редис, редис, горох, фасоль, бобы, щавель.

Например, картофель освобождается от радионуклидов путем замачивания в течение 3-4 часов в слабосоленой воде, при этом удаляется до 40% радионуклидов. Тушение очищенной моркови снижает содержание в ней цезия-137 на 50%, очищенной свеклы до 30%, а томатов до 50%. Консервирование снижает содержание цезия-137 в шпинате и капусте до 20%; уборка, мойка, варка лука до 50%; маринование, маринование огурцов до 15%, консервирование до 6% от исходного. 

Обсуждая текущие и наиболее важные задачи анализа продуктов питания, необходимо прежде всего обратить внимание на основную цель защиты потребителей. Для этого требуются не только профессиональные и всесторонние знания таких дисциплин, как технология обработки пищевых продуктов, токсикология, физиология пищеварения, микробиология и т. д., базовые знания существующих законодательных требований и стандартов. 

Существуют методические указания, правила рассмотрения вопросов радиационного контроля содержания цезия-137 и стронция-90 в пищевом и сельскохозяйственном сырье, позволяющие определить их соответствие установленным требованиям.

Правила устанавливают требования к процедурам отбора проб, методам лабораторных испытаний и оценке соответствия пищевых продуктов и сельскохозяйственного сырья требованиям радиационной безопасности.

При проведении радиационного контроля продуктов питания и сельскохозяйственного сырья выполняются следующие процедуры: отбор проб из готовой партии продуктов питания и сельскохозяйственного сырья; подготовка счетных образцов и определение содержания радионуклидов в счетных образцах (измерениях); определение соответствия пищевых продуктов и сельскохозяйственного сырья требованиям радиационной безопасности. 

Для определения содержания радионуклидов стронция-90 и цезия-137 в пробах пищевых продуктов и сельскохозяйственного сырья установлены правила первичной подготовки проб и подсчета проб для измерений. Методы измерения должны соответствовать установленным законодательным требованиям. Применяемые измерительные приборы должны быть одобрены для использования. 

Отбор проб является начальным этапом радиационного контроля продуктов питания. Так, при отборе проб овощей (помидоров, огурцов, баклажанов), клубней и корнеплодов (свекла, картофель, морковь, лук, хрен и т. д.) из партии корнеплодов, упакованных в мешки, ящики, поддоны и другие контейнеры, в выборка включает 2-5% упаковок (но не менее трех). Точечные пробы из каждого контрольного пакета отбираются из разных слоев (сверху, посередине, снизу) целыми образцами по 5-10 штук, тщательно очищаясь от земли. 

Из неупакованных корней и клубней отбирают 10-15 проб из разных слоев каждой кучи (насыпи) и по периметру на равных расстояниях по ширине и длине. Размер пятна образца составляет 5-10 клубней. Их массы должны быть примерно равными. Смешайте точечные пробы, сформируйте комбинированный образец и возьмите средний образец весом не менее 3,0 кг. 

При отборе проб дыни, капусты, тыквы и других крупных овощей каждая единица производства рассматривается как выборочный образец.

Следующим этапом является подготовка образцов к измерению, которое включает обычную обработку пищи, т.е. клубни, корни, плоды промывают проточной водой, удаляют несъедобные части продуктов и измельчают ножом. 

Заключение

При измерении нативных образцов предварительно подготовленный образец помещается в выбранную измерительную кювету.

В качестве радиометрических приборов для измерения цезия-137 рекомендуется использовать сцинтилляционные и полупроводниковые гамма-спектрометры с блоками детектирования в свинцовой защите. При измерении цезия-137 с целью определения соответствия установленным стандартам целесообразно использовать метод измерения нативных проб. 

В случаях, когда чувствительность гамма-спектрометра недостаточна для получения надежного результата в нативных образцах, выполняется термическая концентрация (испарение, сушка, обугливание или озоление) образцов с последующим измерением полученного концентрата.

Бета-спектрометры («Прогресс-бета-М», «Гамма-плюс» и др.) Рекомендуются для измерения активности стронция-90. Если чувствительность бета-спектрометра недостаточна в нативных образцах, концентрирование проводят термической обработкой или с использованием специальных радиохимических методов. 

Пищевые продукты, качество которых не соответствует установленным стандартам, изымаются из обращения.