Радионуклиды в строительных материалах и их влияние на радиационную обстановку в помещениях

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки РФ

ФГБОУ ВПО «Южно-Уральский государственный университет» (НИУ)

Заочный инженерно-экономический факультет

Кафедра «Технологии строительного производства»

РЕФЕРАТ

по дисциплине « Основы экологии строительства»

Тема: Радионуклиды в строительных материалах и их влияние на радиационную обстановку в помещениях.

Челябинск 2014

Оглавления

1. Введение

2. Радионуклиды

3. Радионуклиды в строительных материалах

4. Требования НРБ-99 и ГОСТ к содержанию радионуклидов в строительных материалах

5. Челябинские строительные материалы

6. Заключение

7. Список использованных источников

1. Введение

Радиационная безопасность является одним из важнейших гигиенических критериев экологической безопасности материала и представлена в медицине в разделе радиационной гигиены человека. Экологичность строительных и отделочных материалов в последние годы стала одним из главных маркетинговых ходов производителей в рекламе своих товаров. Многие строительные и отделочные материалы продавцы и производители называют экологичными, несмотря на то, что в их состав входят токсичные для человека составляющие. В середине 90-х годов, когда участились случаи повышенного содержания радона в сдаваемых в эксплуатацию домах, специалисты пришли к выводу, что это связано с повышенным содержанием радионуклидов в строительных материалах. В результате был значительно изменен порядок радиационного контроля стройматериалов.

Радиоактивность материала может быть связана с его месторождением или получена дополнительно с использованием сырья из каменоломен, карьеров и т.п., расположенных вблизи зон техногенного радиационного загрязнения литосферы. Таким образом, радиационное загрязнение строительных материалов может быть обусловлено не только его происхождением, но и привнесением в него из окружающей среды радиоактивных веществ-загрязнителей. В каждом случае это отрицательное свойство можно диагностировать по химическому составу материала. Цель данной работы - рассмотреть сущность радионуклидов в строительных материалах, изучить требования ГОСТ и НРБ-9, а также провести сравнительную характеристику челябинских, российских и зарубежных строительных материалов.

2. Радионуклиды

Радионуклиды, нуклиды, ядра которых радиоактивны. По типам радиоактивного распада различают б-радионуклиды, в-радионуклиды, радионуклиды, ядра которых распадаются по типу электронного захвата, и радионуклиды, ядра которых подвержены спонтанному делению (см. Радиоактивность). Испускание радиоактивными ядрами б- и в-частиц, а также электронный захват обычно сопровождаются испусканием рентгеновского или г-излучения, поэтому большинство радионуклидов представляет собой источники электромагнитного излучения. Например, источником г-излучения являются ядра в-радиоактивного ⁶⁰Со, широко используемого в так называемых кобальтовых пушках и др. радионуклидных приборах. Число "чистых" радионуклидов, при распаде ядер которых испускается только корпускулярное б- или в-излучение, не сопровождаемое электромагнитным излучением, невелико. К "чистым" в-излучателям относятся T (³Н), ¹⁴С, ³⁵S, ³²P и некоторые др. Общее число известных радионуклидов превышает 1800; осуществление ядерных реакций приводит к синтезу новых радионуклидов. Сведения о типах распада и периодах полураспада Т_1/2 радионуклидов, имеющих практическое применение, приведены в статьях об отдельных химических элементах.

В зависимости от устойчивости ядер радионуклиды подразделяют на короткоживущие и долгоживущие; четкой границы между этими понятиями нет. Условно принимают, что радионуклиды, у которых Т_1/2 менее 10 суток, относятся к короткоживущим, а радионуклиды с большими периодами полураспада - к долгоживущим. В связи с развитием экспрессной экспериментальной техники все большее практическое значение приобретают радионуклиды с малыми Т_1/2 (несколько секунд или десятки секунд, например ¹⁶N (T_1/2 7,13 с), ¹⁹О (T_1/2 27 с). Важное преимущество таких радионуклидов состоит в том, что их полный распад происходит за короткое время - несколько минут, поэтому такие радионуклиды практически безвредны, их можно использовать для анализа продуктов, различных потребительских товаров.

По Нормам радиационной безопасности (НРБ-76/87), все радионуклиды подразделяются по своей радиотоксичности на 4 группы. Группу А составляют особо опасные для человека радионуклиды тяжелых элементов, ядра которых испытывают спонтанное деление или б-распад; они имеют сравнительно большие Т_1/2 и способны накапливаться в жизненно важных органах человека. К их числу принадлежат ²¹⁰Ро, ²³⁸Pu, ²³⁹Pu, ²⁴⁰Pu, ²⁴²Pu, ²⁴⁴Pu, ²⁵²Cf и др. Группу Б с высокой токсичностью составляют такие радионуклиды, как ⁹⁰Sr, ¹⁰⁶Ku, ¹³¹I, ¹⁴⁴Ce, ²³⁵U. Группу В составляют радионуклиды со средней токсичностью (⁴⁵Са, ⁶⁰Со, ⁹⁵Zr и др. Наконец, в группу Г входят радионуклиды с малой радиотоксичностыо (¹⁴С, ³Н и др.). Радиотоксичность радионуклида характеризуется его допустимой концентрацией в воздухе рабочей зоны. Это есть отношение предельно допустимого поступления (ПДП) радиоактивного вещества к объему V воздуха, с которым оно поступает в организм человека в течение года (V принимается равным 2,5·10⁶ л/год). Радионуклиды могут быть природными (естественными) или искусственно полученными (техногенными). Природные радионуклиды бывают долгоживущими (значения Т_1/2 сопоставимы с возрастом Земли) и короткоживущими.

Природные короткоживущие радионуклиды либо являются членами природных радиоактивных рядов (эти радионуклиды постоянно образуются в цепочках радиоактивных превращений), либо непрерывно образуются в результате ядерных реакций, вызываемых космическим излучением (например, ядра ¹⁴С непрерывно образуются в результате взаимодействия нейтронов космического излучения с ядрами ¹⁴N атмосферного воздуха: ¹⁴N(n, p) ¹⁴С); кроме того, они могут быть продуктами спонтанного деления ядер природного урана, поглощения ядрами урана нейтронов. В результате в природе в исчезающе малых количествах постоянно присутствуют радионуклиды таких радиоактивных элементов, как Тс, Pm, Np, Pu. Значительные количества техногенных радионуклидов образуются при работе ядерных реакторов, главным образом АЭС, в результате деления в реакторе ядер ²³⁵U, ²³⁸Pu. Кроме того, для искусственного получения радионуклидов используют нейтронные источники, ускорители, изотопные генераторы - устройства, в которых можно отделять постоянно накапливающийся "дочерний" радионуклид от более долгоживущего "материнского" радионуклида. С началом работ предприятий атомной промышленности и проведений испытаний ядерного оружия (40-50-е гг. XX в.) все большие количества техногенных радионуклидов стали попадать в окружающую среду (см. Радиоактивные горячие частицы, Радиоактивные отходы). радионуклид строительный материал техногенный

Воздействие природных и техногенных радионуклидов окружающей среды на живые организмы и их сообщества изучает радиоэкология. Химические формы (состав соединения, степень окисления и т.п.), в виде которых существуют радионуклиды после своего образования в ядерных реакциях, характеризуются большим разнообразием. Для их определения используют мёссбауэровскую спектроскопию, хроматографию и другие методы. Связь химической формы радионуклида со свойствами среды, где происходила ядерная реакция, температурой и другими факторами изучает ядерная химия. Все работы с радионуклидами проводятся в соответствии с Основными санитарными правилами (ОСП-72/87) под контролем органов МВД и санитарных служб.

3. Радионуклиды в строительных материалах

Радиационная безопасность является одним из важнейших гигиенических критериев экологической безопасности материала и п?едставлена в медицине в разделе радиационной гигиены человека. Экологичность строительных и отделочных материалов в последние годы стала одним из главных маркетинговых ходов производителей в рекламе своих товаров. Многие строительные и отделочные материалы продавцы и производители называют экологичными, несмотря на то, ?то в их состав входят токсичные для человека составляющие.

В се?едине 90-х годов, когда участились случаи повышенного содержания радона в сдаваемых в эксплуатацию домах, специалисты пришли к выводу, ?то это связано с повышенным содержанием радионуклидов в строительных материалах. В ?езультате был значительно изменен порядок радиационного кон???ля с???йматериалов. Радиоактивность материала может быть связана с его месторождением или получена дополнительно с использованием сырья из каменоломен, карьеров и т.п., расположенных вблизи зон техногенного радиационного загрязнения литосферы. Таким образом, радиационное загрязнение строительных материалов может быть обусловлено не только его происхождением, но и привнесением в него из окружающей с?еды радиоактивных веществ-загрязнителей. В каждом случае это отрицательное свойство можно диагностировать по химическому составу материала.

Понятие радионуклидов, их содержание в строительных материалах. Вклад в общую дозу. Любое минеральное сырье, используемое в стр?ительстве, содержит радиоактивные вещества в различной концентрации. Это так называемая природная радиоактивность. Она присутствует как в сырье (щебень, песок, цемент и пр.), так и в готовой продукции (кирпич, керамическая плитка, железобетонные конструкции, товарный бетон и растворы, искусственные камни, облицовочные плиты). Большинство строительных материалов конкретно являются природными компонентами экосистемы и имеют свои специфические радиационные свойства. Например, все строительные материалы минерального состава содержат в различном количестве химические элементы, изотопы которых радиоактивны.

Наиболее опасными в э?ом отношении могут быть строительные материалы из природного камня и материалы на основе минеральных вяжущих. Кроме того, необходимо знать, ?то для одного и того же вида материала показатели по радиоактивности могут отличаться исходя из местоположения месторождения, возможен некоторый разброс данных от с?едних фоновых значений. Радиационную активность строительных материалов можно прогнозировать по их химическому составу и содержанию в них называемых элементов тяжелых металлов, изотопы которых максимально радиационно активны. Естественная радиоактивность строительных материалов обусловлена содержанием в них природных радионуклидов, а именно: радия-226, тория-232, калия-40. В трех радиоактивных семействах: урана (238U), тория (232Th) и актиния (235АС) в процессах радиоактивного распада постоянно образуется 40 радиоактивных изотопов.

Средняя эффективная эквивалентная доза внешнего облучения, которую человек получает за год от земных источников, составляет около 0.35 мЗв, т.е. ?уть больше с?едней индивидуальной дозы, обусловленной облучением из-за космического фона на уровне моря. Однако уровень земной радиации неодинаков в различных районах. Так, например, в 200 километрах к северу от Сан-Пауло (Бразилия) есть небольшая возвышенность, где уровень радиации в 800 раз п?евосходит с?едний и достигает 260 мЗв в год. На юго-западе Индии 70 000 человек живут на узкой приб?ежной полосе, вдоль которой тянутся пески, богатые торием. Эта группа лиц получает в с?еднем 3.8 мЗв в год на человека. Как показали исследования, во Франции, ФРГ, Италии, Японии и США около 95% населения живут в местах с дозой облучения от 0.3 до 0.6 мЗв в год.Около 3% получает в с?еднем 1 мЗв в год и около 1.5% более 1.4 мЗв в год. Если человек находится в помещении, доза внешнего облучения изменяется за счет двух противоположно действующих факторов: 1) Экранирование внешнего излучения зданием.

2) Облучение за счет естественных радионуклидов, находящихся в материалах, из которого построено здание. Исходя из концентрации изотопов 40К, 226Ra и 232Th в различных строительных материалах мощность дозы в домах изменяется от 4 10-8 до 12 10-8 Гр/?. В с?еднем в кирпичных, каменных и бетонных зданиях мощность дозы в 2-3 раза выше, чем в де?евянных. В организме человека постоянно присутствуют радионуклиды земного происхождения, поступающие через органы дыхания и пищеварения.

4. Требования НРБ-99 и ГОСТ к содержанию радионуклидов в строительных материалах

Контроль радиационной безопасности строительных материалов на территории России проводится в соответствии с Федеральными законами «О радиационной безопасности населения» и «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения». В соответствии с Федеральным законом «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» № 52-ФЗ от 30.03.99 г., «государственные санитарно-эпидемиологические правила и нормативы - нормативные правовые акты, устанавливающие санитарно-эпидемиологические требования (в том числе критерии безопасности и (или) безвредности факторов среды обитания для человека, гигиенические и иные нормативы), несоблюдение которых создает угрозу жизни или здоровью человека, а также угрозу возникновения и распространения заболеваний». «Соблюдение санитарных правил является обязательным для граждан, индивидуальных предпринимателей и юридических лиц» (статья 39). «За нарушение санитарного законодательства устанавливается дисциплинарная, административная и уголовная ответственность» (статья 55). В соответствии с федеральным законом «О радиационной безопасности населения» № 3-ФЗ от 09.01.96 г. «Радиационная безопасность населения - состояние защищенности настоящего и будущего поколений людей от вредного для их здоровья воздействия ионизирующего излучения» (статья 1). «Граждане Российской Федерации, иностранные граждане и лица без гражданства, проживающие на территории Российской Федерации, имеют право на радиационную безопасность.

Это право обеспечивается за счет проведения комплекса мероприятий по предотвращению радиационного воздействия на организм человека ионизирующего излучения выше установленных норм, правил и нормативов.» (статья 22). Основными нормативными документами для определения радиационной безопасности строительных материалов являются: СП 2.6.1.758-99 «Нормы радиационной безопасности (НРБ-99)» и ГОСТ 30108-94 «Материалы и изделия строительные. Определение удельной эффективной активности естественных радионуклидов».

5. Челябинские строительные материалы

Средние значения средневзвешенных значений эффективной удельной активности естественных радионуклидов в стройматериалах Челябинска приведены в таблице.

Таблица

В последние годы на рынке стеновых строительных материалов Челябинска идет бум легких бетонов. Легкие бетоны привлекают застройщиков тем, что одновременно могут выполнять и несущую, и теплосберегающую функцию. К легким бетонам относится также керамзитобетон. Керамзит - это шарики из обожженной глины. Продавцы керамзита широко рекламируют тот факт, что производится он из натурального сырья безо всякой химии. На самом деле, натуральность глины может сыграть и злую роль. Все зависит от месторождения, где добывают глину для производства керамзита. Известно, что залежи глины могут содержать в себе природные радионуклиды с большим периодом полураспада. А анализы концентрации содержания радионуклидов делаются лишь в редких случаях. Приобретая керамзит, керамзитобетонные блоки, есть риск купить продукцию, в которой превышено предельно допустимое содержание природных радионуклидов. Повышенное содержание радионуклидов в материале ведет к постоянному истечению из него радиоактивного газа - радона. Радон тяжелее воздуха, поэтому особенно опасно, когда подвал дома сделан из материала с превышением ПДК по радионуклидам. Можно порекомендовать покупать крупные партии стеновых строительных материалов с дозиметром радиации. Такой прибор можно приобрести в Челябинске за 2-3 тыс. руб.

6. Заключение

Рост требований к экологически безопасному строительству связан не просто с созданием комфортной среды проживания в доме, но и с обеспечением полной безопасности жилища для здоровья человека. Установление класса материала по радиационной безопасности в настоящее время сводится только к определению эффективной удельной активности естественных радионуклидов (ЕРН). Однако ЕРН не в полной мере характеризует, например, опасность радоновыделения.

Материалы, относящиеся к безопасным по ЕРН, могут оказаться крайне опасными по радону за счет его высокой эманирующей способности. Важность экологической оценки строительных материалов по показателю ослабления ими гамма-излучения связана с проблемами радиационного загрязнения отдельных территорий в городе и, следовательно, возможным повышением радиационного фона на площадках нового строительства и реконструируемых зданий. Радиационный контроль строительных материалов и изделий носит многоуровневый характер, он проводится как на местах добычи минерального сырья (на карьерах), так и на предприятиях, занятых изготовлением строительных материалов (производственный контроль). В соответствии с федеральным законодательством в рассматриваемой сфере деятельности администрация предприятий - изготовителей строительных материалов должна обеспечить сплошной контроль входящего сырья и выборочный - для готовых изделий.

Список использованных источников

1. Василенко О.И. Радиационная экология. М.: Медицина, 2004. 216 с.

2. ГОСТ 30108-94 «Материалы и изделия строительные. Определение удельной эффективной активности естественных радионуклидов» от 30 июня 1994 г. № 18-48.

3. Козлов В.Ф. Справочник по радиационной безопасности. М.: Энергоатомиздат, 2007. 192 с.

4. Крисюк Э.М. Радиационный фон помещений. М.: Энергоатомиздат, 1999. 120 с.

5. Очкин А.В. и др. Введение в радиоэкологию. М.: ИздАТ, 2003. 199 с.

6. Радиация. Дозы, дефекты, риск / Пер. с англ. Ю.А. Банникова. М.: Мир, 2000. 78 с.

7. Семенов И. Экологичность строительных материалов // Ремонтно-строительный портал Челябинской области www.remchel.ru. 2009. 29 ноября.

8. СП 2.6.1.758-99 «Нормы радиационной безопасности (НРБ-99)» от 2.02.1999.

Размещено на Allbest.ru