Расчет показателей радиоактивного распада и оценка радиоактивной обстановки

МИНИСТЕРСТВО ПО ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ.

КОМАНДНО — ИНЖЕНЕРНЫЙ ИНСТИТУТ.

Кафедра общеобразовательных дисциплин.

Контрольная работа № 1.

по дисциплине: «Радиационная безопасность».

Вариант 03.

Номер зачетной книжки: 06/123.

Выполнил: слушатель 65А взвода сержант внутренней службы Телица Александр Васильевич.

Минск — 2010.

Вариант 03.

Номера заданий: 4, 14, 24, 34, 44, 51, 52, 53..

Задание № 4.

В какое ядро превратится ядро плутония ²³⁹Pu, испустив б — частицу? Записать уравнение реакции.

Решение..

Альфа-распад заключается в самопроизвольном испускании ядром б — частицы (ядра гелия ⁴₂He). Схема б — распада:

^A_ZX ^A-4_Z-2Y + ⁴₂He.

Обозначим неизвестное ядро символом ^А_ZХ. Так как при б — распаде атомный номер изменяется на 2, а массовое число на 4, то Z = 94 — 2 = 92, A = 239 — 4 = 235.

Элемент с порядковым номером 92 в периодической системе — уран. Следовательно, ядро ²³⁹Pu превратится в ядро ²³⁵U.

Уравнение реакции имеет вид:

²³⁹Pu ²³⁵U + ⁴₂He.

Задание № 14.

За какое время от начального количества ядер ¹³⁷Cs останется 10%?

Решение..

Согласно закону радиоактивного распада.

N = N₀ е ^{-л t} или dN = — л N dt, (14.1).

где:

N₀ — число ядер в начальный момент времени (t = 0),.

N — число ядер, оставшихся к моменту времени t,.

dN — число ядер, распавшихся за малый интервал времени dt,.

л — постоянная радиоактивного распада (вероятность распада ядра в единицу времени).

Число ядер, распавшихся за время t.

?N = N₀ — N = N₀ (1- e — ^{л t}) (14.2).

Из (14.2) имеем:

?N / N₀ = 1- e — ^{л t} (14.3).

Связь между периодом полураспада Т_Ѕ и постоянной распада.

= ln 2? Т_Ѕ (14.4).

Подставив (14.4) в (14.3), получим.

?N / N₀ = 1- e ^{— ( ln 2 / ТЅ ) t} = 1- 2 ^{— ( t / ТЅ )} (14.5).

Обозначим величину t / ТЅ = k, С учётом этого (14.5) перепишем в виде.

?N / N₀ =1- 2 — ^k, откуда.

k = (ln 1 - ln(?N / N₀)) / ln 2.

Доля распавшихся атомов ?N / N₀ = 0,90 (по заданию).

Произведём вычисления.

k =(ln 1 - ln 0,90) / ln 2 = (0 — (- 0,1054)) / 0,6931 = 0,1521.

Период полураспада Т_Ѕ ¹³⁷Cs принимаем равным 30 лет ([1] прил. табл. 3).

Находим время t за которое распадётся 90% начального количества ¹³⁷Cs.

t = ТЅ • k = 30 • 0, 1521? 4,6 лет.

Задание № 24.

Интенсивность узкого пучка г — квантов после прохождения через слой свинца, толщиной 4 см уменьшилась в 8 раз. Определить толщину слоя половинного ослабления.

Решение..

Слоем половинного ослабления называется слой вещества, толщина ХЅ которого такая, что поток проходящих через него г — квантов уменьшается в два раза. Связь между толщиной слоя половинного ослабления и линейным коэффициентом ослабления:

ln 2 0,693.

ХЅ = ————- = —————(24,1).

µ µ.

Для свинцовой плиты х = 4 см, n₀ / n = 8 (по условию) Из уравнения n = n₀e ^-µx выразим линейный коэффициент ослабления.

µ_свинца = (ln (n₀ / n)) / x = ln 8 / 4 = 0,52.

Толщину половинного слоя ослабления вычислим по формуле (24,1).

ln 2 0,693.

ХЅ = ————- = ————— = 1,33 см.

µ 0,52.

Задание № 34.

Определить массу изотопа ¹³¹J, имеющего активность, А = 37 кБк. Период полураспада считать известным.

Решение..

Активность А радиоактивного источника — число радиоактивных распадов, происходящих в источнике за единицу времени. Если в источнике за время dt распадётся dN атомов, то.

А = dN / dt = лN (34.1).

где.

л — постоянная распада,.

N — число атомов радиоактивного изотопа.

N = mN_A / M, (34.2).

где.

m — масса изотопа,.

M - его молекулярная масса,.

N_A — число Авогадро.

Подставим выражение (34.2) в выражение (34.1), получим:

А = л (mN_A / M) (34.3).

отсюда.

M • А.

m = —————(34.4).

N_A • л.

Производим вычисления, учитывая, что.

ln 2 0,693.

л = ————- = ——————- = 1,004 • 10 ^— 6.

ТЅ 6,9 • 10⁵.

ТЅ = 8 суток ([1] прил. табл. 3) = 8 • 24 • 3600 = 6,9 • 10⁵ с.

131 • 10³ • 37 • 10³.

m = ———————————————- = 0.805 • 10 — ⁸ кг = 0,805 мг.

6.022 • 10²³ • 1,004 • 10 ^— 6.

Задание № 44.

Оценить эквивалентную дозу, получаемую за счёт внешнего г — облучения за месяц нахождения на территории с мощностью экспозиционной дозой 1 мР / час.

Решение..

Переходной коэффициент от уровня экспозиционной дозы к эквивалентной дозе за счёт внешнего г — облучения — 0,05 мЗв/год на 1 мкР / час. Следовательно, эквивалентная доза за месяц составит.

0,05 • 1000 / 12 = 4,17 мЗв.

Задание № 51.

Какое из радиоактивных излучений (б -, в -, г -) представляет наибольшую опасность в случае: а) внутреннего б) внешнего облучения?

Ответ..

а) Наибольшую опасность в случае внутреннего облучения представляют б — активные радионуклиды. Внутреннее облучение делится, в свою очередь, на пероральное при попадании радиоактивных веществ внутрь с пищей или водой и ингаляционной при дыхании с воздухом. В этом случае б — излучение Здесь основное воздействие на человека оказывают б — радионуклиды, по своему вредному воздействию они существенно превосходят в -, и г — излучение ядер. б — активные радионуклиды обладают высокой ионизационной способностью, поражают внутренние органы человека, ускоряя появление первичных реакций радиационного поражения (головокружение, рвота и т. п.).

Для предотвращения внутреннего облучения б — активными радионуклидами используют средства индивидуальной защиты органов дыхания, желудочно-кишечного тракта и кожных покровов.

б) Наибольшую опасность в случае внешнего облучения представляют г — активные радионуклиды. Это обусловлено электромагнитной природой излучения, другими словами, это электромагнитные колебания очень большой частоты, распространяющиеся в пространстве со скоростью света испускаемые при ядерных превращениях. Основными процессами взаимодействия с веществом являются фотоэффект, комптоновское рассеяние (комптон-эффект) и образование электронно-позитронных пар. Таким образом, в результате всех процессов замедления и захвата г — квантов происходит ионизация вещества. Это крайне важный момент: если речь идет о ткани человеческого тела, то ионизация и обусловливает вредное биологическое воздействие излучения на живой организм.

Различают следующие основные методы защиты от воздействия г — излучения:

— уменьшение продолжительности работы на территориях или в помещениях, где имеются источники г — излучения;

— увеличение расстояния от работающего до источника;

— уменьшение до минимально возможной активности используемого радиоактивного препарата;

— сооружение защитных ограждений (стенок, экранов, контейнеров и т. д.) из поглощающих материалов между источником и зоной размещения персонала. Для краткости эти возможные способы защиты называют соответственно защита временем, расстоянием, количеством и экранировкой.

Задание № 52.

Охарактеризуйте радиоактивную обстановку в Вашем районе и в Вашей области.

Ответ. Согласно Постановления Совета Министров Республики Беларусь от 23 декабря 2004 г. № 1623 «Об утверждении перечня населенных пунктов и объектов, находящихся в зонах радиоактивного загрязнения» перечень населенных пунктов и объектов, находящихся в зонах радиоактивного загрязнения по Витебской области выглядит следующим образом: Населенные пункты.

Зона проживания с периодическим радиационным контролем — территория с плотностью загрязнения почв цезием-137 от 1 до 5 Ки/кв.км либо стронцием-90 от 0,15 до 0,5 Ки/кв.км или плутонием-238, 239, 240 от 0,01 до 0,02 Ки/кв.км, где среднегодовая эффективная доза облучения населения не должна превышать 1 мЗв в год:

— Толочинский район: Толочинский сельский Совет: д. Новая Будовка, д.Сани. Глубокский район в данный перечень не входит, следовательно можно говорить о том, что радиоактивная обстановка в районе не превышает допустимых норм.

Задание № 53.

Сформулируйте практические рекомендации, соблюдение которых при нахождении на загрязнённых территориях позволяет существенно уменьшить риск неблагоприятных радиационных последствий.

Ответ..

Для уменьшения риска неблагоприятных радиационных последствий при нахождении на загрязнённых территориях необходимо:

1. По возможности сократить время пребывания в радиоактивной зоне.

2. Держатся как можно дальше от источника радиационного заражения.

3. Использовать необходимые меры защиты:

— держать окна закрытыми;

— ежедневная влажная уборка помещений, удаление пыли;

— использовать маску, находясь в пыльном месте;

— надевать защитные перчатки при работе с заражёнными материалами;

— регулярно проходить медицинские обследования, даже если признаков и симптомов радиационной болезни не наблюдается.

Необходимо чётко разделять понятия «внутри» и «снаружи». Верхнюю одежду и обувь следует хранить отдельно от той, которая носится дома, так как верхняя одежда имеет более высокий уровень радиоактивного загрязнения. Не приносить в дом никаких предметов, которые могут быть заражёнными. Тщательно мыться (принимать душ) после каждого возвращения с улицы и стирать одежду, которую носили вне дома.

После окончания воздействия радиации необходимо избавится от одежды, которая использовалась в загрязнённой зоне, или отправить её на обеззараживание.

Наряду с проникновением радиоактивных частиц в организм с воздухом при дыхании, вторым основным путём внутреннего радиационного заражения является попадание через пищеварительный тракт. Поэтому необходимо соблюдать следующие основные правила:

— брать воду с источника, который не подвергался радиационному заражению;

— избегать употребления местных продуктов питания. Если другие продукты не доступны, Лечебно — профилактические и санитарно — гигиенические мероприятия по уменьшению поступления радионуклидов в организм человека с загрязненными продуктами питания сводятся к следующему:

1) проведение по возможности радиационной кулинарной обработки пищевых продуктов, предусматривающей, в частности, приготовление не жаренных или тушенных, а отварных продуктов;

2) приготовление «вторичных» бульонов и отвара, т. е. мясо или рыбу в течение 2 — 3 часов сначала вымачивают в холодной воде, затем вода сливается, продукты заливают новой порцией воды, доводят до кипения и воду опять сливают, варку заканчивают новой порцией воды;

3) полное очищение корнеплодов и овощей от частиц земли, тщательная их промывка и снятие кожуры, широкое использование засолки или маринования овощей и фруктов;

— необходимо использовать йодированную соль вместо обычной поваренной, если это возможно, принимать йод в таблетках;

— рацион питания должен содержать продукты, повышающие устойчивость организма к радиации (морская капуста, кальмары и т. д.) и содержащие метионин и способствующие выведению радионуклидов из организма (молочнокислые продукты, творог, яйца, рыба). Для ускорения выведения цезия из организма желательно употреблять продукты, богатые калием (свекла, орехи, урюк, курага). Продукты, содержащие в большом количестве кальций, способствуют выведению из организма стронция (молочные продукты, фасоль, горох, геркулес, морковь, капуста и др.);

— витамины оказывают тоже противолучевой эффект. Действие витаминов сводится к обеспечению оптимальной жизнедеятельности организма, к подъему его радиоустойчивости. Поэтому в рацион питания хорошо включать овощи и фрукты, богатые витамином С (капуста, лимоны, цитрусовые, черная смородина и др.), витамином Е (сливы, зеленый горошек и др.). Благоприятное воздействие оказывает употребление овощных и фруктово-ягодных соков, особенно с мякотью. Соки с мякотью хорошо сорбируют радионуклиды. Для ускоренного выведения радионуклидов из организма употребляют продукты, ускоряющие моторную функцию кишечника. Это продукты, содержащие большое количество клетчатки: перловая крупа, пшено, белково-отрубный хлеб, ягоды и фрукты.

Нет оснований оставаться в изоляции, необходимо больше общаться с другими людьми. Не следует драматизировать ситуацию, представляя её хуже чем на самом деле. Необходимо помнить о том, что некоторое время жить в радиационной зоне в принципе возможно (это зависит от уровня радиоактивности), но для этого требуется определённая самодисциплина.

плутоний распад облучение радиация обстановка.

1. Радиационная безопасность. Методические указания и контрольная работа для слушателей заочного обучения / А. В. Ильюшонок — Минск: ВПТУ МВД РБ, 1997.

2. Багатырев В. А., Бусел А. В., Дорожко С. В. Методическое пособие по основам радиационной безопасности и радиационной экологии для студентов технических вузов республики. Часть 1. Мн.: БГПА, 1992.

3. Асаенок И. С., Лубашев Л. П., Навоша А. И. Радиационная безопасность. Учебное пособие. Мн.: БГУ, 2000.

4. Ильин Л. А., Кириллов В. Ф., Коренков И. П. Радиационная гигиена. М.: «Медицина», 1999.

5. Постановление Совета Министров Республики Беларусь от 23 декабря 2004 г. № 1623 «Об утверждении перечня населенных пунктов и объектов, находящихся в зонах радиоактивного загрязнения».