Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство транспорта российской федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «российский университет транспорта»

РУТ (МИИТ)

Факультет: Управление процессом перевозок

Кафедра: Техносферная безопасность

КУРСОВАЯ РАБОТА

Дисциплина: Радиационная безопасность

Тема: Чрезвычайные ситуации (аварии на АЭС)

Выполнил:

Я.В. Курочкина

Проверил:

С.М. Кокин

Москва 2018 г



Теоретическая часть. Чрезвычайные ситуации (аварии на АЭС)

Радиационная безопасность -- состояние защищенности настоящего и будущего поколений людей от вредного для их здоровья воздействия ионизирующего излучения.

Ионизирующее излучение -- излучение, которое создается при радиоактивном распаде, ядерных превращениях, торможении заряженных частиц в веществе и образует при взаимодействии со средой ионы разных типов.

Наиболее значимы следующие типы ионизирующего излучения [6]:

- коротковолновое электромагнитное излучение (рентгеновское и гамма-излучения);

- потоки заряженных частиц: бета-частиц (электронов и позитронов), альфа-частиц (ядер атома гелия-4), протонов, других ионов, мюонов и др., а также нейтронов.

Источники ионизирующего излучения могут быть природные и искусственные.

В природе ионизирующее излучение обычно генерируется в результате [6]:

- спонтанного радиоактивного распада радионуклидов;

- ядерных реакций (синтез и индуцированное деление ядер, захват протонов, нейтронов, альфа-частиц и др.);

- ускорения заряженных частиц в космосе (природа такого ускорения космических частиц до конца не ясна).

Искусственными источниками ионизирующего излучения являются [6]:

- искусственные радионуклиды (генерируют альфа-, бета- и гамма-излучения);

- ядерные реакторы (генерируют главным образом нейтронное и гамма-излучение);

- радионуклидные нейтронные источники;

- ускорители элементарных частиц (генерируют потоки заряженных частиц, а также тормозное фотонное излучение), рентгеновские аппараты (генерируют тормозное рентгеновское излучение);

- медицинские препараты;

- многочисленные контрольно-измерительные устройства (дефектоскопия металлов, контроль качества сварных соединений), которые используются в сельском хозяйстве, геологической разведке, при борьбе со статическим электричеством и др.

В России радиационная безопасность регулируется федеральным законом от 9 января 1996 г. N 3-ФЗ «О радиационной безопасности населения» (с изменениями от 22 августа 2004 г.), принятом Государственной Думой 5 декабря 1995 года, определяющим правовые основы обеспечения радиационной безопасности населения в целях охраны его здоровья.

Радиационная авария - авария на радиационном опасном объекте, приводящая к выходу (выбросу) радиоактивных продуктов и (или) ионизирующих излучений за предусмотренное проектом для нормальной эксплуатации границы в количествах, превышающие установленные пределы безопасной эксплуатации объекта. В более широком смысле радиационная авария - это потеря управления источником ионизирующего излучения с негативными последствиями для людей и окружающей среды. Радиационная авария нередко становится причиной чрезвычайной ситуации. [7]

Ядерная авария- авария, связанная с повреждением тепловыделяющих элементов (ТВЭлов), превышающем установленные пределы безопасной эксплуатации, и (или) облучением персонала, превышающем допустимое для нормальной эксплуатации, вызванная [7]:

- нарушением контроля и управления цепной ядерной реакции деления в активной зоне реактора;

- образованием критической массы при перегрузке, транспортировке и хранением ТВЭлов;

- нарушением теплоотвода от ТВЭлов.

Ядерные аварии, как правило, являются первопричиной радиационных аварий.

Таблица 1. - Основные причины аварий (по данным МАГАТЭ) [5]

Причины аварий	Процент аварий, %
Ошибки в проектах (дефекты)	30,7
Износ оборудования	25,5
Ошибки оператора	17,5
Ошибки в эксплуатации	14,7
Прочие причины	11,6

Под определением человеческого фактора или ошибок оператора понимается риск возникновения аварий, а также самих аварий, вследствие недобросовестного отношения к технике безопасности человека. К человеческим факторам относят не только ошибки операторов машин, но и первоначально ошибки при проектировании АЭС конструкторов и руководящий персонал. [7]

Авария подобного типа, какая произошла на Чернобыльской АЭС, так же маловероятна, как и гипотетические аварии. Причиной случившейся трагедии явилось непредсказуемое сочетание нарушений регламента и режима эксплуатации энергоблока, допущенных обслуживавшим его персоналом.

В результате этих нарушений возникла ситуация, в которой проявились некоторые существовавшие до аварии и устранённые в настоящее время недостатки РБМК. Конструкторы и руководители атомной энергетики, осуществлявшие проектирование и эксплуатацию РБМК-1000, не допускали, а, следовательно, и не учитывали возможность такого количества различных отступлений от установленных и обязательных для исполнения правил, особенно со стороны тех лиц, которым непосредственно поручалось следить за безопасностью ядерного реактора.

12 марта 2011 года через сутки после сильнейшего за время наблюдения землетрясения в Японии, на первом блоке АЭС Фукусима-1 произошел взрыв водорода, который разрушил здание реактора. С этого момента все события на АЭС классифицировались как радиационная авария.

Причиной аварии на АЭС Фукусима-1 стал человеческий фактор. Такой вывод сделала специальная комиссия парламента Японии NAIIC, которая провела расследование причин трагедии.

Радионуклиды - радиоактивные атомы с данным массовым числом и атомным номером для изомерных атомов -- и с определенным энергетическим состоянием атомного ядра. Атомы являются сложными системами, состоящими из частиц -- волн трех категорий: протонов и нейтронов в ядре атома и электронов окружающих ядро и образующих электронную оболочку. На ядро приходится почти вся масса атома. Общее число протонов и нейтронов (нуклонов) составляет массу нуклида. Некоторые могут находиться в различных ядерно-энергетических состояниях. Одно из этих состояний представляют изотопы -- нуклиды с одинаковым числом протонов, другое -- изобары -- атомы с различным числом протонов и нейтронов, но с одинаковым массовым числом. [8]

К основным радиоактивным загрязняющим веществам относят: Йод-131, Стронций-90, Цезий-137, Кобальт-60 и Америт-241.

· Йод-131 является бета- и гамма-радиоактивным. Период его полураспада около 8 суток. Под его воздействием мутируют и распадаются клетки, а ткани на глубину до нескольких миллиметров. Место концентрации - щитовидная железа.

· Стронций-90. Полураспад - 28,8 года. Опасность для живых организмов чрезвычайно повышена. Место накопления - костные ткани.

· Цезий-137. Полураспад - 30 лет. Главное радиоактивное загрязняющее вещество биосферы.

· Кобальт-60. Полураспад -- 5,3 года.

· Америций-241. Полураспад - 433 года. [8]

Радиоактивное заражение местности зависит от вида взрыва. Наиболее опасен в этом отношении наземный. Здесь сильна так называемая наведенная активность, возникающая в результате воздействия потока нейтронов на химические элементы, составляющие грунт (натрий, кремний, магний и др.). Наведенная активность увеличивается, за счет вовлечения частиц грунта в облако взрыва и вместе с осколками деления они вызывают радиоактивное заражение местности за пределами района взрыва.

Масштабы и степень загрязнения местности зависят от количества, мощности и вида ядерного взрыва, метеорологических условий и, прежде всего, от скорости и направления среднего ветра в пределах высоты подъема радиоактивного облака.

При наземном взрыве светящаяся область касается поверхности земли и сотни тонн грунта мгновенно испаряются. Горячие потоки воздуха поднимают вслед за огненным шаром значительное количество пыли. Например, при взрыве мощностью 1 млн. т испаряется и вовлекается в огненный шар около 20 тыс. т грунта. Образуется огромное облако, состоящее из большого количества радиоактивных частиц. Размер их колеблется от нескольких микрон до нескольких миллиметров. Облако под воздействием воздушных потоков перемещается, и по мере движения из него происходит выседание радиоактивной пыли, что приводит к заражению местности. Образуется так называемый радиоактивный след. Этот процесс идет в течение 10 - 20 ч после взрыва. Выпадение самой радиоактивной пыли в той или иной точке длится от нескольких минут до 2 часов. [8]

Местность заражается неравномерно. Более высокая степень радиоактивного загрязнения наблюдается на ближних участках следа и на его оси, а наименьшая - на внешних границах.

В зависимости от степени загрязнения и опасности поражения людей след делится на четыре зоны: А - умеренного, Б - сильного, В - опасного и Г - чрезвычайно опасного заражения.

Дозы излучения за время полного распада таковы: на внешней границе зоны А - 40 Р, на внутренней - 400 Р, на внешней границе зоны Б - 400 Р, на внутренней - 1200 Р; на внешней границе зоны В -1200 Р на внутренней - 4000 Р; на внешней границе зоны Г - 4000 Р, в середине зоны - 10000 Р и более. [8]

Опасность поражения людей на открытой местности на следе с течением времени уменьшается. Это происходит вследствие самопроизвольного распада радиоактивных веществ.

Спад мощности дозы по времени идет примерно так: каждое семикратное увеличение времени после взрыва приводит к снижению мощности дозы в 10 раз, т.е. через 7 ч она уменьшится в 10 раз, через 49 ч - в 100, через две недели - в 1000, т.е. наиболее резкий спад мощности дозы происходит в первые часы после ядерного взрыва.

Объясняется это тем, что большая часть радиоактивных изотопов, выпавших на местность, имеет очень малый период полураспада - от нескольких минут до нескольких часов. За 30 суток пребывания на следе человек может получить дозу, равную 73,2% от общей дозы за время полного распада. Поэтому очень важно первое время, особенно первые сутки после заражения местности находиться в убежищах, противорадиационных укрытиях или в подвалах.

Зона умеренного загрязнения (зона А) занимает около 60% всей площади следа. На внешней границе этой зоны экспозиционная доза излучения за время полного распада составит 40 Р, а на внутренней границе -- 400 Р. Уровень радиации через час после взрыва на внешней границе этой зоны составит 8 Р/ч, через 10 ч -- 0,5 Р/ч. В течение первых суток пребывания в этой зоне незащищенные люди могут получить дозу облучения выше допустимых норм, а 50% из них -- заболеть лучевой болезнью. Работы на объектах, как правило, не прекращаются. Работы на открытой местности, расположенной в середине зоны или у ее внутренней границы, должны быть прекращены. [8]

Зона сильного загрязнения (зона Б) занимает около 20% всей площади следа. Экспозиционная доза за время полного распада на внешней границе зоны будет равна 400 Р, а на внутренней -- 1200 Р. Уровень радиации через 1 ч после взрыва составит на внешней границе зоны 80 Р/ч, через 10 ч -- 5 Р/ч. Опасность поражения незащищенных людей в этой зоне сохраняется до 3 суток. Потери в этой зоне среди незащищенного населения составят 100%. Работы на объектах прекращаются на срок до 1 суток, рабочие и служащие укрываются в защитных сооружениях, подвалах или других укрытиях. [8]

Зона опасного загрязнения (зона В) занимает около 13% всей площади следа. На внешней границе этой зоны экспозиционная доза до полного распада составит 1200 Р, а на внутренней -- 4000 Р. Уровень радиации через 1 ч после взрыва на ее внешней границе составит 240 Р/ч, через 10 ч -- 15 Р/ч. Тяжелые поражения людей возможны даже при их кратковременном пребывании в этой зоне. Работы на объектах прекращаются на срок от 1 до 3-4 суток, рабочие и служащие укрываются в защитных сооружениях. [8]

Зона чрезвычайно опасного загрязнения (зона Г) занимает около 7% всей площади следа. На внешней границе экспозиционная доза излучения за время полного распада будет равна 4000 Р, а в середине этой зоны -- до 10 000 Р. Уровень радиации через час после взрыва на внешней границе зоны составит 800 Р/ч, через 10ч -- 50 Р/ч. Поражения людей могут возникнуть даже при их пребывании в противорадиационных укрытиях. В зоне работы на объектах прекращаются на 4 суток и более, рабочие и служащие укрываются в убежищах. По истечении указанного срока уровень радиации на территории объекта спадает до значений, обеспечивающих безопасную деятельность рабочих и служащих в производственных помещениях.

Очагом ядерного поражения называется территория, в пределах которой в результате воздействия поражающих факторов ядерного взрыва произошли массовые поражения людей, сельскохозяйственных животных и растений, разрушения и повреждения зданий, сооружений, пожары и радиоактивное загрязнение местности.

Размеры очага зависят от мощности примененного боеприпаса, вида взрыва, характера застройки, рельефа местности и др. Внешней границей очага считается условная наружная линия на местности, где избыточное давление во фронте ударной волны не превышает 10 кПа (0,1 кгс/смІ). Условно очаг ядерного поражения делят на четыре круговые зоны: полных, сильных, средних и слабых разрушений.

Зона слабых разрушений характеризуется избыточным давлением во фронте ударной волны от 10 до 20 кПа (0,1-0,2 кгс/смІ). На ее долю приходится до 62% площади всего очага. В пределах этой зоны здания получают слабые разрушения (трещины, разрушения перегородок, дверных и оконных заполнений). Подвалы и нижние этажи сохраняются. От светового излучения возникают отдельные пожары.

Люди, находящиеся в этой зоне вне укрытий, могут получить травмы от падающих обломков и бьющегося стекла, ожоги. В укрытиях потери отсутствуют. Могут возникнуть вторичные поражения от пожаров, взрывов емкостей с горючими и смазочными материалами, загрязненности территории АОХВ и т.д. При наземном ядерном взрыве от эпицентра взрыва по направлению ветра возникают зоны загрязнения местности РВ с большими мощностями доз ионизирующего излучения.

Основные спасательные работы в этой зоне проводятся с целью тушения пожаров и спасения людей из частично разрушенных и горящих зданий. Условия для работы медицинских формирований относительно благоприятны.

Зона средних разрушений характеризуется избыточным давлением во фронте ударной волны от 20 до 30 кПа (0,2-0,3 кгс/смІ) и занимает около 15% очага. В этой зоне деревянные здания будут сильно или полностью разрушены, каменные -- получат средние и слабые разрушения. Убежища и укрытия подвального типа сохраняются. На улицах образуются отдельные завалы. От светового излучения могут возникнуть сплошные пожары. Характерны массовые санитарные потери среди незащищенного населения. Люди могут получить легкие травмы, ожоги, а при наземных взрывах возможны поражения радиоактивными осадками.

Спасательные и другие неотложные работы заключаются в тушении пожаров, спасении людей из-под завалов, разрушенных и горящих зданий. Условия работы спасательных формирований по оказанию первой медицинской помощи ограничены и возможны лишь после работы противопожарных и инженерных формирований, условия для их работы неблагоприятны.

Зона сильных разрушений образуется при избыточном давлении во фронте ударной волны от 30 до 50 кПа (0,3-0,5 кгс/смІ) и составляет около 10% всей площади очага. В этой зоне наземные здания и сооружения получают сильные повреждения, разрушаются части стен и перекрытий. Убежища, большинство укрытий подвального типа и подземные сети коммунально-энергетического хозяйства, как правило, сохраняются. В результате разрушения зданий образуются сплошные или местные завалы. От светового излучения возникают сплошные (90% горящих зданий) и массовые (более 25% горящих зданий) пожары. Люди, находящиеся на открытой местности, от ударной волны получают повреждения средней тяжести. На них может воздействовать световой импульс, что часто приводит к возникновению ожогов III-IV степени. В этой зоне возможно отравление людей угарным газом, характерны массовые безвозвратные потери среди незащищенного населения.

Зона полных разрушений возникает при избыточном давлении во фронте ударной волны 50 кПа (0,5 кгс/смІ) и более. На се долю приходится около 13% всей площади очага поражения. В этой зоне полностью разрушаются жилые, промышленные здания, противорадиационные укрытия, до 25% убежищ, разрушаются и повреждаются подземные сети коммунально-энергетического хозяйства, образуются сплошные завалы. Пожары не возникают, так как пламя сбивается ударной волной. Возможны единичные очаги горения и тления в завалах.

У незащищенных людей возникают тяжелые и крайне тяжелые травмы и ожоги. Поражающее действие проникающей радиации на людей достигает 500Р и более. При наземном ядерном взрыве отмечается также сильное радиоактивное загрязнение местности.

Для этой зоны характерны массовые потери среди незащищенного населения. Непораженными останутся люди, находящиеся в хорошо оборудованных и достаточно заглубленных убежищах. Характер поражений и разрушений определяет основное содержание спасательных работ.

В очаге ядерного поражения медицинские формирования могут приступить к работе, как правило, после тушения пожаров, расчистки завалов и вскрытия убежищ и подвалов. Пострадавшие, находящиеся в разрушенных убежищах, укрытиях и подвалах, имеют травматические повреждения преимущественно закрытого характера, вне укрытий -- комбинированные повреждения в виде ожогов и открытых травм, возможно воздействие на них ионизирующего излучения. В местах выпадения радиоактивных веществ вероятны лучевые поражения.

При радиоактивном заражении местности не все жители могут своевременно выйти из опасной зоны. В этом случае полученная доза радиации будет зависеть от накопления в организме радиоактивных веществ. Главную опасность представляет радиоактивная пыль, принесенная облаком. Поэтому существуют определенные правила поведения в опасной зоне. [9]

При возникновении опасной ситуации проводится оповещение населения. Как правило, с помощью радиосетей и телевидения. Перед этим включаются сирены и другие звуковые сигналы предприятий и всех транспортных средств прерывистые в течение одной минуты. Это сигнал «Внимание всем!».

С получением сигнала необходимо:

- принять меры по защите органов дыхания (ватно-марлевые повязки, противогазы, платки, шарфы и т.д.) Главное - это защита от радиоактивной пыли.

- быстро укрыться в защищенном здании (убежище, укрытии), если оно есть поблизости. Если нет, то укрыться в собственной квартире.

- снять и положить в полиэтиленовый пакет верхнюю одежду и обувь. - плотно закрыть двери и окна, закрыть полиэтиленовой пленкой вентиляционные отдушины в кухне, ванной, туалете. Выключить всякую вентиляцию. Включить телевизор и радиоприемник.

- провести герметизацию помещения со стороны улицы: затянуть пленкой проемы окон и дверей, уложить на подоконники и у порога дверей ветошь, смоченную водой или 2% раствором соды, заклеить щели в окнах бумажной полосой или скотчем.

- открытые продукты уложить в полиэтиленовые пакеты и закрыть в холодильник, сделать запас воды в закрытых сосудах. [9]

Так же, при возникновении аварии на АЭС следует подготовить все необходимое для возможной эвакуации:

- средства индивидуальной защиты: ватно-марлевую повязку, плащ или накидку, перчатки, головной убор, сапоги (если нет сапог - плотные полиэтиленовые пакеты, чтобы надеть на обувь;

- однодневный запас продуктов и лекарства (для больных);

- документы и деньги;

- другие ценные и необходимые вещи;

- чемодан (рюкзак) с вещами обернуть полиэтиленовой пленкой. [9]

Перед выходом к месту сбора для эвакуации необходимо отключить квартиру от всех коммуникаций и тщательно закрыть. Но если эвакуация не проводилась, людям следует постоянно находиться в загерметизированном помещении (до получения по радио- или телевидению сигнала «Отбой»), выходить на улицу только в крайнем случае, одевая все средства защиты.

Находясь на открытой местности нельзя снимать средства индивидуальной защиты, следует избегать поднятия пыли, движения по высокой траве и кустарнику. Так же, не рекомендуется садиться без надобности, прикасаться к посторонним предметам, есть, пить и курить на открытом воздухе. Заходя в помещение, нужно обязательно обтереть одежду и обувь влажной тряпкой, обмыть водой открытые участки тела.

К числу основных мероприятий, способов и средств, обеспечивающих защиту населения от радиационного воздействия, относятся:

- обнаружение факта радиационной опасности и оповещение о ней;

- выявление радиационной обстановки;

- организация радиационного контроля;

- установление и поддержание режима радиационной безопасности;

- проведение, при необходимости, йодной профилактики населения, персонала аварийного объекта, участников ликвидации последствий;

- обеспечение населения, персонала аварийного объекта, участников ликвидации последствий необходимыми средствами индивидуальной защиты и использование этих средств;

- укрытие населения, оказавшегося в зоне заражения в убежищах и противорадиационных укрытиях, обеспечивающих снижение уровня внешнего облучения, а при возможности и защиту органов дыхания от проникновения в них радионуклидов, оказавшихся в атмосферном воздухе;

- санитарная обработка населения, персонала аварийного объекта, участников ликвидации. [9]

Расчетная часть

Тема 1.

За один год начальное количество радиоактивного изотопа уменьшилось в 1,14 раз. За какое время оно уменьшится в 14 раз? Пользуясь таблицей 1, определите, какой это изотоп. Определите среднюю продолжительность жизни его атомов. Запишите уравнение реакции распада и укажите, к какому виду распадов она относится.

Решение. Запишем уравнение радиоактивного распада:

N= N0е-лt

Для моментов t1 и t2:



N1= N0е-лt1 и N2= N0е-лt 2

и

Из вышеприведенных уравнений вытекает зависимость:

Подставляя данные, получим:

= 14,

t2 = = 23 года.

Определим период полураспада радиоактивного изотопа, предварительно вычислив постоянную радиоактивного распада л:

л = = 4,15•10-9

(t=1год= 365•24•3600=3,15•107с),

Т0,5= = 1,67•108с = 5,3 года.

Как видно из таблицы 1 методических указаний [4], такие параметры имеет радиоактивный изотоп кобальта. Средняя продолжительность жизни атома составит:

ф = 1/ л =1/4,15•10-9 =2,41•108с = 7,65 года.

Кобальт-60 претерпевает бета-распад, в результате которого образуется стабильный изотоп никеля 60Ni. Если в ядре имеется излишек нейтронов (“нейтронная перегрузка” ядра), то происходит электронный бета-распад, при котором один из нейтронов превращается в протон, испуская при этом электрон e- и антинейтрино. При этом распаде заряд ядра и, соответственно, атомный номер дочернего ядра увеличивается на 1, а массовое число не изменяется, т. е. дочерний элемент сдвинут в периодической системе Д. И. Менделеева на одну клетку вправо от исходного. Процесс бета-распада для 60Со записывается так:

27 60 C o > 28 60 N i + e ? + н Ї e . {\displaystyle \mathrm {^{60}_{27}Co} \rightarrow \mathrm {^{60}_{28}Ni} +e^{-}+{\bar {\nu }}_{e}.}

e

Ответ: t2 = 23 года; ф = 7,65 года. Изотоп кобальта-60 подвергается в- распаду. радиоактивный загрязняющий разрушение радон

Тема 2.

Определите массу препарата - изотопа , имеющего первоначальную активность 37•109 Бк, и вычислите активность этого препарата спустя 25 суток. Запишите уравнение реакции распада и укажите, к какому виду распадов она относится.

Решение:

1. Определим начальное число ядер:

N0= = =

где A0 - его активность в начальный момент времени (при t =0);

л - постоянная распада;

Т1/2 - период полураспада радиоактивных ядер, для изотопа йода Т1/2 = 8 суток = 691200 с

N0 = .

2. Определим количество вещества в исходном образце:

,

где NA - число Авогадро (число атомов вещества в одном моле);

NA = 6,022·1023 моль-1.

,

3. Определим массу образца:

,

где мА - его атомная препарата, мА () = 131г/моль.

m = 5,63·10-20 моль ·131г/моль = 7,37·10-18 г.

4. Вычислим активность препарата спустя 25 суток.

Активность радиоактивного препарата уменьшается со временем. В данном случае используем формулу:

,

где t - время распада препарата.



.,

5. Уравнение реакции в распада для имеет вид:

> + + .

Ответ: m = 7,37·10-18 г ; А = 4,24·109 Бк

Тема 3.

Вычислите удельную активность препарата кобальта [4].

Активность определяется как A:

А

Удельная энергичность бУД радиоактивного изотопа - это инициативность А, причтённая к единице массы m изотопа:

бУД =,

период полураспада изотопа кобальта = T1/2 = 5,3 года.

Реализовывая преобразования, обретём:

бУД=

Сможем рассчитать



бУД =

Ответ:

бУД = 4,16•1016 Бк/кг.

Тема 4.

Поглощенная доза для г- излучения составляет 1 Гр. Чему равна соответствующая эквивалентная доза в зивертах а) для в-излучения; б) для б-частиц?

Решение:

Эквивалентная доза Н определяется как произведение поглощенной дозы D на относительную биологическую эффективность К:

,

Единицей эквивалентной дозы в системе СИ является зиверт (Зв). 1 Зв равен эквивалентной дозе, при которой поглощенная доза равна 1 Гр и К=1.

Поглощенная доза ионизирующего излучения D является универсальной мерой воздействия любого вида излучения на вещество. Она равна отношению энергии W, переданной веществу, к массе вещества m, т.е.:

В системе СИ единицей поглощенной дозы является грей (Гр).

Эквивалентная доза определяется путем умножения поглощенной дозы на коэффициент качества излучения, отражающий способность излучения данного вида повреждать ткани организма. Для рентгеновского, гамма- и бета-излучения коэффициент качества равен 1, а для альфа-излучения - 20. В системе СИ эквивалентная доза измеряется в зивертах (Зв), внесистемная единица -бэр (биологический эквивалент рада).

Руководствуясь вышеизложенным, выполним перевод поглощенной дозы D =1 Гр в эквивалентную. Для:

а) для в-излучения

К=1; Н= D·К=1·1=1 Зв;

б) для б-частиц

К=20; Н= D·К=1·20=20 Зв

Ответ: 1 Зв; 20 Зв.

Тема 5.

Мощность экспозиционной дозы г-излучения на расстоянии 40 см от точечного источника равна 3,6 мкА/кг. Определите время, в течение которого можно находиться на расстоянии 6 м от источника, если средний допустимый уровень эквивалентной дозы составляет 60 мкЗв. Поглощением г-излучения в воздухе пренебречь.

Решение:

1. Выразим допустимую эквивалентную дозу через экспозиционную. Эквивалентная доза связана с экспозиционной следующим соотношением:

H=k?f?X,

где: k- коэффициент качества излучения, для г-излучения k =1;

f - некоторый переводной коэффициент, зависящий от облучаемого вещества и длины волны излучения. В мягких тканях f ? 1, поэтому поглощенная доза излучения в радах численно равна соответствующей экспозиционной дозе в рентгенах.

Значит экспозиционная доза X2 будет в данном случае численно равна эквивалентной, а учитывая, что 1 зиверт = 100 рентген, то:



X2=60 мкЗв ?60 ? 10-6 ? 100=6 ? 10-3 Рн.

2. По мере удаления от точечного источника радиации экспозиционная доза снижается (доза обратно пропорциональна квадрату расстояния до источника). И если известна экспозиционная доза X2 на расстоянии r2 от точечного источника г-излучения, можно, пренебрегая поглощением излучения в воздухе, вычислить экспозиционную дозу X1 на расстоянии r1, поскольку :

X1?r12 = X2?r22.

X1 = X2 ? / = 6 ? 10-3 ? 62 / 0,42 = 1,35 Рн.

3. Зная экспозиционную дозу X1=1,35 Рн от точечного источника с мощностью ? = 1,4?10-2 Р/с, можно определить допустимое время излучения:

,

Ответ: t = 1 мин 36c.

Тема 6.

Мощность экспозиционной дозы г-излучения на высоте 4500 м над уровнем моря составляет 0,3 мкЗв/ч. Определите необходимую толщину стен деревянного дома, чтобы в этом месте обеспечить уровень мощности экспозиционной дозы внутри помещения не выше 0,1 мкЗв/ч. Толщину слоя половинного ослабления используемой древесины принять равной 15 см.

Решение:

Ослабление экспозиционной дозы при прохождении через защитный экран:



,

где: м - линейный коэффициент ослабления;

х- толщина защитного экрана.

Линейный коэффициент ослабления (м) связан с толщиной половинного ослабления (х0,5) соотношением:

м = .

Тогда

.

Выполнив преобразования, имеем:

.

Подставляя численные значения, получим:

= 24 см.



Ответ: 24 см.

Тема 7.

В кровь человека ввели небольшое количество раствора, содержащего 1123Na (период полураспада 15 часов) с активностью 2,0·103 Бк. Спустя 5 часов активность 1 см3 крови оказалась равной 0,267 Бк/см3. Полагая, что раствор распределился по крови равномерно, оцените, чему равен её общий объем в теле человека?

Решение:

Активность образца в начальный момент времени t=0 связана с его массой соотношением:

,

где: л - постоянная распада;

m - масса образца;

M - его молярная масса,

NA = 6,02•1023 моль-1 - число Авогадро (число атомов вещества в одном моле).

Учитывая, что активность меняется во времени по показательному закону, запишем для момента времени t

где Т1/2 - период полураспада изотопа.

Имеем, спустя 5 часов:

По условию, спустя 5 часов активность 1 см3 крови оказалась равной 0,267 Бк/см3. Следовательно, общий объем крови равен:

Ответ: ?5,9 литра.

Тема 8.

Какому количеству периодов полураспада будет соответствовать время, которое должно пройти с тем, чтобы территория, загрязненная радиоактивным йодом до уровня активности 37·1010 Бк/км2, очистилась до фонового уровня, до аварии составлявшего на данной территории 0,08 Ки/км2?

Решение:

Выразим данные активности в одинаковых единицах:

А=0,08 Ки/км2 =3,7·1010·0,08 =0,296·1011Бк.

На основании закона радиоактивного распада и определения периода полураспада можем записать:

А/А0=2-t /Т1/2

Тогда, количество периодов полураспада:

n = = ,

Ответ: 15 периодов полураспада.

Тема 9.

В одном литре воды из минерального источника содержится 2109 атомов радона. Какова активность радона, который попадает в организм человека, выпившего стакан такой воды объемом 0,25 л?

Решение:

1. Определим активность радона в стакане воды:

А = Av· V =2109 Бк/л·0,25л = 527,25 Бк.

2. Определим количество атомов радона в стакане воды:

N(Rn) = A/л=Aln2/T1/2=527,25·0,696/3,82=96,06 атомов

Ответ: в организм человека попадет 96,06 атомов радона.

Тема 10.

Во сколько раз уменьшается интенсивность потока гамма-излучения с длиной волны 2·10-12 м при прохождении двухслойного экрана: толщина слоя алюминия 10 мм, толщина слоя свинца 5 мм?

Решение:

Чтобы найти линейный коэффициент ослабления экрана необходимо преобразовать длину волны в электрон-вольты. Для этого необходимо определить энергию кванта.

Ек = ,

где v - скорость света, м/с;

л - дина волны, м;

6,6 ·10-34 - постоянная Планка, Дж?с

Ек = · 6,6 · = 9,9·10-14 Дж = 0,6МэВ



Линейный коэффициент ослабления при Ек = 0,6МэВ определяем по графику рис.1 [4]:

для алюминия м =·с= 0,076·2,6 = 0,195 см-1 [4];

для свинца м =·с = 0,117·11,3 = 1,322 см-1 [4].

Число м означает во сколько раз излучение ослабляется слоем материала толщиной в 1 см.

Определим интенсивность ослабления г - лучей экраном состоящий из 5мм алюминия и 1 мм свинца [4]:

I1 = = ·ехр( + (

Определим интенсивность ослабления г - лучей экраном состоящий из 5 мм свинца и 1мм алюминия:

I2 = = ·ехр (,

где - слой экрана свинца 5мм;

- слой экрана алюминия 1мм.

Определяем во сколько раз отличаются прошедшие потоки г- лучей по интенсивности?

n = = = = = 1,56 раз

Ответ: в первом случае в 1,56 раза больше.



Заключение

В данной курсовой работы были рассмотрены возможные причины аварий на АЭС, выделены основные загрязняющие окружающую среду нуклеотиды и изложены методы по защите населения от последствий чрезвычайных ситуаций на ядерных объектах.



Список используемых источников

1. Нормы радиационной безопасности (НРБ-99) СП 2.6.1.758-99 Издание. М: Минздрав России. - 1999.

2. Кокин С.М., Силина Е.К., Долженко В.Н. Радиационная безопасность. - М.: РОАТ, 2017. - 69 с.

3. Купаев В.И., Рассказов C.B. Радиационная безопасность на объектах железнодорожного транспорта: учеб.пособие. -- М.: ФГБОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2013. -- 576 с.

4. Радиационная безопасность. Задание на курсовую работу с методическими указаниями по дисциплине для студентов-бакалавров 3 курса, направления: «Техносферная безопасность». - М.: МИИТ, 2013. - 26 c.

Размещено на Allbest.ru

...