XV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Радиоактивность и влияние её на живые организмы
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Предлагаемая вниманию читателя исследовательская работа посвящена Радиации, а именно её влиянию на живые организмы. Я выбрал именно эту тему для исследования, потому что в будущем я хотел бы связать свою жизнь с радиацией и ядерными реакторами, поэтому уже сейчас интересуюсь данной темой. Желание узнать о эффекте радиации появилось у меня еще в детстве. Меня заинтересовало строение и метод работы ядерных реакторов. По мере поиска информации для проекта, я открыл для себя много нюансов в работе ядерных реакторов.
Актуальность темы моей работы определяется тем, что в настоящее время мы все пользуемся радиацией просто этого не замечая. Атомные электростанции полностью основаны на эффекте распада ядерного топлива. Сегодня радиация не является особой проблемой, так как она по сути везде, но в малых дозах и поэтому не опасна. Однако тема является предметом оживлённых дискуссий по поводу её безопасности. На сегодняшний день существует два противоположных взгляда на данную проблему одни говорят, что атомная энергетика совсем не вредна и даже полезна обществу, другие говорят, что все атомные электростанции должны быть закрыты из-за опасности радиационного влияния на окружающую среду. Такое мнение в первую очередь вызвано многочисленными репортажами на эту тему, которые, в большинстве своём, говорят об опасности радиации.
Я уверен в том, что на сегодняшний день уже существуют работы, посвящённые аналогичной моей теме. Новизна же моего проекта заключается в подходе к изучению материала с разных сторон, учитывая мнение всех сторон, по возможности того.
Цель моей работы- объяснить эффект радиации.
Основная цель работы- разобраться какое влияние оказывает радиация на живые организмы.
Задачи работы:
Узнать кто и когда открыл эффект радиации.
Когда был запущен первый атомный реактор, и кто его создатель.
Примерно описать последствия аварий на АЭС и при использовании ядерного оружия.
Узнать о радиации на живые организмы.
Гипотеза влиянии - уровень радиации, которую мы получаем в быту, не велик и не вреден, но в больших дозах опасен.
Глава 1. Кто и когда открыл эффект радиации?
Начнём с понятия радиации. Ионизирующее излучение (неточный синоним с более широким значением — радиация) — потоки фотонов, элементарных частиц или атомных ядер, способны ионизировать вещество.
О существовании ионизирующего излучения стало известно в результате открытия в 1860-х годах катодных лучей (потоков электронов, ускоряемых в вакуумной трубке высоким напряжением). Следующим открытым видом ионизирующего излучения стали рентгеновские лучи (Вильям Рентген, 1895). В 1896 году Анни Беккерель обнаружил ещё один вид ионизирующего излучения — невидимые лучи, испускаемые ураном, проходящие сквозь плотное непрозрачное вещество и засвечивающие фотоэмульсию (в современной терминологии — гамма-излучение). В результате дальнейшего исследования явления радиоактивности было обнаружено (Эрнест Резерфорд, 1899), что в результате радиоактивного распада испускаются альфа-, бета- и гамма-лучи, отличающиеся по ряду свойств, в частности, по электрическому заряду. Впоследствии были обнаружены и другие виды ионизирующей радиации, возникающие при радиоактивном распаде ядер: позитроны, конверсионные и оже-электроны, нейтроны, протоны, осколки деления, кластеры (лёгкие ядра, испускаемые при кластерном распаде). В 1911—1912 годах были открыты космические лучи.
Природные источники ионизирующего излучения[8][9][10]:
Спонтанный радиоактивный распад радионуклидов.
Термоядерные реакции, например, на Солнце.
Индуцированные ядерные реакции в результате попадания в ядро высокоэнергичных элементарных частиц или слияния ядер.
Космические лучи.
Искусственные источники ионизирующего излучения:
Искусственные радионуклиды.
Ядерные реакторы.
Ускорители элементарных частиц (генерируют потоки заряженных частиц, а также тормозное фотонное излучение).
Рентгеновский аппарат как разновидность ускорителей, генерирует тормозное рентгеновское излучение.
Многие стабильные атомы ,в результате облучения и соответствующей индуцированной реакции, превращаются в нестабильные изотопы. В результате такого облучения стабильное вещество становится радиоактивным, причём тип вторичного ионизирующего излучения будет отличаться от первоначального облучения. Наиболее ярко такой эффект проявляется после нейтронного облучения.
В процессе ядерного распада или синтеза возникают новые нуклиды, которые также могут быть нестабильны. В результате возникает цепочка ядерных превращений. Каждое превращение имеет свою вероятность и свой набор ионизирующих излучений. В результате интенсивность и характер излучений радиоактивного источника может значительно меняться со временем.
Исторически первыми датчиками ионизирующего излучения были химические светочувствительные материалы, используемые в фотографии. Ионизирующие излучения засвечивали фотопластинку, помещённую в светонепроницаемый конверт. Однако от них быстро отказались из-за длительности и затрат на процесс, сложности проявки и низкой информативности.
В качестве датчиков ионизирующего излучения в быту и промышленности наибольшее распространение получили дозиметры на базе счётчиков Гейгера. Счётчик Гейгера — газоразрядный прибор, в котором ионизация газа излучением превращается в электрический ток между электродами. Как правило, такие приборы корректно регистрируют только гамма-излучение. Некоторые приборы снабжаются специальным фильтром, преобразующим бета-излучение в гамма-кванты за счёт тормозного излучения. Счётчики Гейгера плохо распознают излучения по энергии, для этого используют другую разновидность газоразрядного счётчика, т. н. пропорциональный счётчик.
Существуют полупроводниковые датчики ионизирующего излучения. Принцип их действия аналогичен газоразрядным приборам с тем отличием, что ионизируется объём полупроводника между двумя электродами. В простейшем случае это обратносмещенный полупроводниковый диод. Для максимальной чувствительности такие детекторы имеют значительные размеры.
Широкое применение в науке получили сцинтилляторы. Эти приборы преобразуют энергию излучения в видимый свет за счёт поглощения излучения в специальном веществе. Вспышка света регистрируется фотоэлектронным умножителем. Сцинтилляторы хорошо разделяют излучение по энергиям.
Для исследования потоков элементарных частиц применяют множество других методов, позволяющих полнее исследовать их свойства, например, пузырьковая камера, камера Вильсона.
Эффективность взаимодействия ионизирующего излучения с веществом зависит от типа излучения, энергии частиц и сечения взаимодействия облучаемого вещества. Важные показатели взаимодействия ионизирующего излучения с веществом:
линейная передача энергии (ЛПЭ), показывающая, какую энергию излучение передаёт среде на единице длины пробега при единичной плотности вещества.
поглощённая доза излучения, показывающая, какая энергия излучения поглощается в единице массы вещества.
В Международной системе единиц (СИ) единицей поглощённой дозы является грэй (русское обозначение: Гр, международное: Gy), численно равный поглощённой энергии в 1 Дж на 1 кг массы вещества. Иногда встречается устаревшая внесистемная единица рад (русское обозначение: рад; международное: rad): доза, соответствующая поглощённой энергии 100 эрг на 1 грамм вещества. 1 рад = 0,01 Гр. Не следует путать поглощённую дозу с эквивалентной дозой .
Также широко применяется устаревшее понятие экспозиционная доза излучения — величина, показывающая, какой заряд создаёт фотонное (гамма- или рентгеновское) излучение в единице объёма воздуха. Для этого обычно используют внесистемную единицу экспозиционной дозы рентген (русское обозначение: Р; международное: R): доза фотонного излучения, образующего ионы с зарядом в 1 ед. заряда СГСЭ ((1/3)⋅10−9 кулон) в 1 см³ воздуха. В системе СИ используется единица кулон на килограмм (русское обозначение: Кл/кг; международное: C/kg): 1 Кл/кг = 3876 Р; 1 Р = 2,57976⋅10−4 Кл/кг[12].
Активность радиоактивного источника ионизирующего излучения определяется как среднее количество распадов ядер в единицу времени. Соответствующая единица в системе СИ беккерель (русское обозначение: Бк; международное: Bq) обозначает количество распадов в секунду. Применяется также внесистемная единица кюри(русское обозначение: Ки; международное: Ci). 1 Ки = 3,7⋅1010 Бк. Первоначальное определение этой единицы соответствовало активности 1 г радия-226.
Корпускулярное ионизирующее излучение также характеризуется кинетической энергией частиц. Для измерения этого параметра наиболее распространена внесистемная единица электронвольт (русское обозначение: эВ, международное: eV). Как правило радиоактивный источник генерирует частицы с определённым спектром энергий. Датчики излучений также имеют неравномерную чувствительность по энергии частиц.
По механизму взаимодействия с веществом выделяют непосредственно потоки заряженных частиц и косвенно ионизирующее излучение (потоки нейтральных элементарных частиц — фотонов и нейтронов). По механизму образования — первичное (рождённое в источнике) и вторичное (образованное в результате взаимодействия излучения другого типа с веществом) ионизирующее излучение.
Энергия частиц ионизирующего излучения лежит в диапазоне от нескольких сотен электронвольт (рентгеновское излучение, бета-излучение некоторых радионуклидов) до 1015—1020 и выше электронвольт (протоны космического излучения, для которых не обнаружено верхнего предела по энергии).
Длина пробега и проникающая способность сильно различаются — от микрометров в конденсированной среде (альфа-излучение радионуклидов, осколки деления) до многих километров(высокоэнергетические мюоны космических лучей).
Первый реактор
Начнём как всегда с определения: Ядерный реактор — устройство, предназначенное для организации, управляемой самоподдерживающейся цепной реакции деления, которая всегда сопровождается выделением энергии.
На самом деле первый ядерный реактор построен и запущен в декабре 1942 года в США под руководством Э. Ферми. Первым реактором, построенным за пределами США, стал ZEEP, запущенный в Канаде5 сентября1945 года. В Европе первым ядерным реактором стала установка Ф-1, заработавшая 25 декабря1946 года в Москве под руководством И. В. Курчатова. К 1978 году в мире работало уже около сотни ядерных реакторов различных типов. Но мы углубимся чуть в их историю.
Теоретическую группу «Урановый проект» нацистской Германии, работающую в Обществе кайзера Вильгельма, возглавлял Карл Фридрих фон Вайцзеккер, но лишь формально. Фактическим лидером стал Вернер Карл Гейзенберг, разрабатывающий теоретические основы цепной реакции, Вайцзеккер же с группой участников сосредоточился на создании «урановой машины» — первого реактора. Поздней весной 1940 года один из учёных группы — Хартек— провёл первый опыт с попыткой создания цепной реакции, используя оксид урана и твёрдый графитовый замедлитель. Однако имеющегося в наличии делящегося материала не хватило для достижения этой цели. В 1941 году в Лейпцигском университете участником группы Гейзенберга Дёпелем был построен стенд с тяжеловодным замедлителем, в экспериментах на котором к маю 1942 года удалось достичь производства нейтронов в количестве, превышающем их поглощение. Полноценной цепной реакции немецким учёным удалось достичь в феврале 1945 года в эксперименте, проводимом в горной выработке близ Хайгерлоха. Однако спустя несколько недель ядерная программа Германии прекратила существование.
Как таковая цепная реакция деления ядер, или цепная реакция была впервые осуществлена в декабре 1942 года группой физиков из Чикагского университета, возглавляемыми Э. Ферми. Они создали первый в мире ядерный реактор, названный «Чикагской поленницей» (или Chicago Pile-1, или CP-1). Он состоял из графитовых блоков, между которыми были расположены шары из природного урана и его диоксида. Быстрые нейтроны, появляющиеся после деления ядер изотопа урана 235, замедлялись графитом до тепловой энергии, а затем вызывали новые деления ядер. Реакторы, подобные СР-1, в которых основная доля делений происходит под действием тепловых нейтронов, так и называют реакторами на тепловых нейтронах. В их состав входит очень много замедлителя по сравнению с ядерным топливом.
В СССР теоретические и экспериментальные исследования особенностей пуска, работы и контроля реакторов были проведены группой физиков и инженеров под руководством Курчатова. Первый советский реактор Ф-1 был построен в Лаборатории № 2 АН СССР (Москва). Он выведен в критическое состояние 25 декабря 1946 года. Реактор Ф-1 – был шаром из графита и диаметром 7,5 м. В центральной части шара диаметром 6 м по отверстиям в графитовых блоках размещены урановые стержни. Реактор Ф-1, как и CP-1, не имел системы охлаждения, поэтому работал на малых мощностях. Результаты исследований на реакторе Ф-1 стали основой более сложных по конструкции реакторов. В 1948 году введён в действие реактор И-1 (или А-1, если судить по другим данным) по производству плутония, а 27 июня 1954 года вступила в строй первая АЭС, мощностью 5 МВт в г. Обнинске.
У реакторов есть своя классификация. Они классифицируются по назначению на:
Энергетические реакторы, предназначенные для получения электрической и тепловой энергии, используемой в энергетике, а также для опреснения морской воды (реакторы для опреснения также относят к промышленным). Основное применение такие реакторы получили на атомных электростанциях. Тепловая мощность современных энергетических реакторов достигает 5 ГВт. В отдельную группу выделяют:
Транспортные реакторы, предназначенные для снабжения энергией двигателей транспортных средств. Наиболее широкие группы применения — морские транспортные реакторы, применяющиеся на подводных лодках и различных надводных судах, а также реакторы, применяющиеся в космической технике (см. ядерные реакторы на космических аппаратах).
Экспериментальные реакторы, предназначенные для изучения различных физических величин, значение которых необходимо для проектирования и эксплуатации ядерных реакторов; мощность таких реакторов не превышает нескольких кВт.
Исследовательские реакторы, в которых потоки нейтронов и гамма-квантов, создаваемые в активной зоне, используются для исследований в области ядерной физики, физики твёрдого тела, радиационной химии, биологии, для испытания материалов, предназначенных для работы в интенсивных нейтронных потоках (в том числе деталей ядерных реакторов), для производства изотопов. Мощность исследовательских реакторов не превосходит 100 МВт. Выделяющаяся энергия, как правило, не используется.
Промышленные (оружейные, изотопные) реакторы, используемые для наработки изотопов, применяющихся в различных областях. Наиболее широко используются для производства ядерных оружейных материалов, например плутония 239. Также к промышленным относят реакторы, использующиеся для опреснения морской воды.
Часто реакторы применяются для решения двух и более различных задач, в таком случае они называются многоцелевыми. Например, некоторые энергетические реакторы, особенно на заре атомной энергетики, предназначались, в основном, для экспериментов. Реакторы на быстрых нейтронах могут быть одновременно и энергетическими, и нарабатывать изотопы. Промышленные реакторы кроме своей основной задачи часто вырабатывают электрическую и тепловую энергию.
Так же реакторы классифицируют по спектру нейтронов.
Реактор на медленных нейтронах («тепловой реактор»)
Реактор на быстрых нейтронах («быстрый реактор»)
Реактор на промежуточных нейтронах
Реактор со смешанным спектром.
По конструкции они бывают корпусные (современные реакторы) и канальные (как И-1 и СР-1), и т.п.
Существует МАГАТЭ (Международное агентство по атомной энергии) и они используют свою классификацию реакторов по материалам теплоносителя и замедлителя. Снизу приведена она.
PWR (pressurized water reactor) — реактор с водой под давлением, в котором лёгкая вода является и теплоносителем и замедлителем (например ВВЭР);
BWR (boiling water reactor) — кипящий реактор, в котором, в отличие от PWR, образование пара, подаваемого на турбины, происходит непосредственно в реакторе;
FBR (fast breeder reactor) — реактор-размножитель на быстрых нейтронах, не требующий наличия замедлителя;
GCR (gas-cooled reactor) — газоохлаждаемыйреактор. В качестве замедлителя используется как правило графит;
LWGR (light water graphite reactor) — графито-водный реактор, например РБМК;
PHWR (pressurised heavy water reactor) — тяжеловодныйреактор;
HTGR (high-temperature gas-cooled) — высокотемпературныйгазоохлаждаемыйреактор;
HWGCR (heavy-water-moderated, gas-cooled reactor) — газоохлаждаемыйреакторстяжеловоднымзамедлителем;
HWLWR (heavy-water-moderated, boiling light-water-cooled reactor) — кипящийреакторсзамедлителемизтяжёлойводы;
PBMR (англ.pebble bed modular reactor) — модульныйреакторсшаровымитвэлами;
SGHWR (Steam-Generating Heavy-Water Reactor) — кипящийтяжеловодныйреактор.
1.2 Аварии на АЭС
Чрезвычайные случаи, связанные с радиационными классифицируются по шкале МАГАТЭ INES по состоящей из 7 уровней. Большие уровни соответствуют большей опасности. Так, риск облучения населения возникает на уровнях 4 и выше, и начиная с него инцидент квалифицируется как авария. Приведу примеры из пяти случаев.
Авария на японской атомной электростанции, расположенной в городе Окума уезда Футаба префектуры Фукусима, классифицируется как катастрофа седьмого уровня. Произошла она в 2011 году. Причиной аварии стало землетрясение – настолько сильное, что станция не смогла ему противостоять. За землетрясением же последовало цунами, также сыгравшее немаловажную роль в катастрофе. По прогнозам ученых, полная ликвидация последствий катастрофы может занять до сорока лет. При этом последствия видны уже сейчас: ученые зафиксировали, что под воздействием радиации изменились некоторые виды насекомых, у людей же стали чаще диагностировать рак. Рыбу в тех краях запрещено ловить до сих пор, а те, у кого есть возможность не возвращаться в Фукусиму, предпочитают держаться подальше от своих домов.
Самой серьезной аварией на французских АЭС стала катастрофа на Сен-Лоран-дез-О, находящейся в долине реки Луары в 1980 году. Произошло частичное расплавление активной зоны реактора. Для того, чтобы ликвидировать последствия аварии, потребовалось почти 2,5 года и 500 человек. Сен-Лоран-дез-О возобновила работу после аварии. В 1983-м поврежденный энергоблок снова начал работу, однако в 1992-м его окончательно закрыли. Сама же атомная электростанция продолжает функционировать в штатном режиме.
Авария на атомной электростанции Три-Майл-Айленд, находящейся в Пенсильвании, стала крупнейшей в истории США. Расплавилась почти половина активной зоны второго энергоблока. Восстановить его не представлялось возможным. Аварии в Пенсильвании был присвоен 5-й уровень опасности.Эта авария существенно повлияла на положение дел в сфере американской ядерной энергетики: после этой аварии, произошедшей в 1979 году, вплоть до 2012-го никто не получал лицензии на возведение АЭС. Не были запущены и десятки уже согласованных к тому моменту станций.
В 1989 году на АЭС, находящейся в маленьком испанском городке Вандельос, вспыхнул пожар. В результате первый энергоблок с графитогазовым реактором (единственным в Испании)– был закрыт. Второй же энергоблок продолжает работу и сейчас. После этого инцидента во всем мире был пересмотрен подход к пожарной безопасности на АЭС. В 2004 году вышел из-под контроля второй энергоблок – водо-водяной (появилась течь). Эта авария привела к тому, что в Вандельосе была усовершенствована система подачи воды для охлаждения: морскую воду заменили пресной и сама система при этом стала замкнутой.
Чернобыльская катастрофа – была самой крупной за всю историю атомной энергетики. Количество людей, здоровью которых был нанесен непоправимый ущерб, исчисляется тысячами. «Товарищи, временно оставляя свое жилье, не забудьте, пожалуйста, закрыть окна, выключить электрические и газовые приборы, перекрыть водопроводные краны», –говорили в объявлении об эвакуации. Однако стала она далеко не временной. Произошла авария на четвертом энергоблоке ЧАЭС в 1986 году, а Припять до сих пор является зоной отчуждения. При этом нет пока единого мнения, почему же авария все-таки произошла. Среди версий назывались как преднамеренное преступление, так и небольшое землетрясение.
Глава 2. Последствия применения ядерного оружия.
В зависимости от задач, поставленных перед ядерным оружием, от вида и расположения объектов, по которым планируются удары, а также от характера будущих боевых действий ядерные взрывы могут быть осуществлены не только у поверхности земли (воды), а также в воздухе и под землей (водой). В соответствии с этим различают: воздушный (высокий и низкий), наземный (надводный), подземный (подводный). Ядерный взрыв может мгновенно уничтожить или вывести из строя незащищенных людей, открыто стоящую технику, различные сооружения и материальные средства. Основными поражающими факторами ядерного взрыва являются: ударная волна, световое излучение, проникающая радиация, радиоактивное заражение местности и электромагнитный импульс. Ударная волна в большинстве случаев является основным поражающим фактором ядерного взрыва. Она действует продолжительное время и обладает большой разрушительной силой. Ударная волна ядерного взрыва может на значительном расстоянии от центра взрыва наносить поражения людям, разрушать сооружения и повреждать боевую технику. Из физики знаем, что ударная волна представляет собой область сильного сжатия воздуха, распространяющуюся с большой скоростью во все стороны от центра взрыва. Скорость распространения зависит от давления воздуха во фронте ударной волны; вблизи центра взрыва она в несколько раз превышает скорость звука, но с увеличением расстояния от места взрыва резко падает. За первые 2 сек ударная волна проходит около 1000 м, за 5 сек − 2000 м, за 8 сек − около 3000 м. Ударная волна способна наносить поражения и в закрытых помещениях. Поражения, наносимые ударной волной, подразделяются на легкие, средние, тяжелые и крайне тяжелые. Легкие поражения- это временное повреждение органов слуха, общая легкая контузия, ушибы и вывихи конечностей. Поражение средней тяжести- это кратковременная потеря сознания (с последующими тяжёлыми головными болями), нарушения памяти, повреждение органов слуха, кровотечения из носа и ушей, вывихи конечностей. Тяжелые поражения- это сильная контузия всего организма (при этом могут наблюдаться повреждения головного мозга и органов брюшной полости), сильное кровотечения из носа и ушей, тяжелые переломы и вывихи конечностей. Степень поражения зависит, прежде всего, от мощности и вида взрыва. При воздушном взрыве мощностью 20 кТ легкие травмы возможны на расстояниях до 2,5 км, средние − до 2 км, тяжелые − до 1,5 км от эпицентра взрыва. С ростом калибра радиус поражения растёт пропорционально кубическому корню от мощности взрыва. При подземном взрыве возникает ударная волна в грунте, а при подводном − в воде. Кроме того, при этих видах часть энергии расходуется на создание ударной волны и в воздухе тоже. Ударная волна, распространяясь в грунте, может вызывать повреждения подземных сооружений, канализации, водопровода; при распространении ее в воде возможны повреждения подводной части кораблей, находящихся даже на значительном расстоянии от места взрыва. Также опасно и световое излучение ядерного взрыва, представляющее собой поток лучистой энергии из ультрафиолетового, видимого и инфракрасного излучений. Источником светового излучения является область, состоящая из раскаленных продуктов взрыва и раскаленного воздуха. Она состоит из нагретых до огромной температуры паров веществ боеприпаса, воздуха, а при наземных взрывах и грунта. Размеры этой области и время свечения зависят от мощности, а форма от вида взрыва. Световое излучение распространяется со скоростью света, мгновенно. Время действия светового излучения для ядерных взрывов сверхмалой мощности составляет около 0,2 с, малой- 1-2 с, средней- 2-5 с, крупной -5-10 с и сверхкрупной- 20-40 с. Яркость излучения в первую секунду в несколько раз превосходит яркость Солнца. Распространение светового излучения по большому счёту зависит от прозрачности атмосферы. В дождливую, снежную погоду, в туман, в запылённом или задымлённом воздухе действие светового излучения значительно ослабевает. Поглощенная энергия переходит в тепловую, что приводит к разогреву слоя материала. Нагрев может быть такой силы, что возможно обугливание или даже воспламенение горючего материала и растрескивание или оплавление негорючего, что может приводить к пожарам. При этом действие светового излучения ядерного взрыва сравнимо с массированным применением зажигательного оружия. Кожа человека также поглощает энергию, за счет чего может нагреваться до высокой температуры и получать ожоги. Если смотреть в сторону взрыва без защиты глаз, то возможно их поражение, в последствии приводящее к полной потере зрения.
Но опасность есть не только физическая, но и психическая. Весь страх в том, что для этого ядерное оружие нет надобности использовать вообще. Специалисты пришли к заключению, что уже сам факт наличия огромных ядерных арсеналов постоянно травмирует психику большого количества людей. Как отмечают психиатры и психологи, число заболеваний неврозами с каждым годом увеличивается. При этом массовым фактором их развития выступает именно накопление ядерного вооружения и страх перед ядерной войной.
Использованиеядерного оружия в военном конфликте повлечет за собой не только массовое разрушение производительных сил, гибель людей, но и необратимую перестройку всей системы ценностей. Человек уже не будет способен воспринимать свое поведение как сейчас, традиционные нравственные нормы также повергнутся колоссальным изменениям. Другими словами, многое говорит за то, что выжившие представители человечества, скорее всего, будут готовы завершить окончательное разрушение цивилизации больше, чем восстановить и без того хрупкий мир.
При оценке отдаленных последствий ядерного конфликта необходимо учитывать наследственность, в результате которой неизбежно произойдет тотальное поражение последующих поколений опухолевыми заболеваниями, что, по сути тоже самое, что эпидемия рака. Абсурдность гипотезы о победе в войне с использованием ядерного оружия не вызывает сомнений. Всеми давно понятно, что наука не может предложить миру защиты от последствий ядерной войны. Медицина не даст даже самой скромной помощи населению. В связи с этим были пересмотрены и возможности медицины по оказанию помощи населению, как таковые. Главный вывод врачей состоит в том, что в условиях, когда разрушены больницы, электрификация, водоснабжение, канализация, пищевые продукты и медикаменты заражены радиацией, и врачи гибнут, как и другие люди. Пока известны далеко не все опасные варианты мирного использования атомной энергии для биосферы, жизни и здоровья человечества.
В годы проведения испытаний ядерного оружия поверхность Земли просто светилась от радиоактивных излучений. Трудно указать другой пример такого глобального вторжения человека в жизнь биосферы. Испытания явились первым в истории цивилизации самым глобально опасным экспериментом, в результате которого радиоактивные частицы были рассеяны по всей планете, а огромное количество губительных веществ вовлекается в процессы, протекающие в биосфере, накапливается в почвах, водах и, главное, в живых организмах, облучению населения всего земного шара. Что касается отдаленных последствий ядерных взрывов, то фактически с тех пор, как было изобретено ядерное оружие и начались его испытания, степень опасности радиоактивного заражения и его последствий или недооценивалась, или сознательно занижалась по разным причинам.
2.1 Воздействие радиации на живой организм
При воздействии радиации на любой живой организм главной мишенью ее воздействия является генетический материал клетки или вируса. При этом чувствительность этой мишени превышает чувствительность других биологических мишеней (белков, мембран, надмолекулярных структур в десятки раз). Причиной радиационной гибели многоклеточных организмов является гибель фракции наиболее чувствительных и незаменимых для жизнедеятельности организма клеток, которые, в свою очередь, гибнут из-за поражения их генетического материала.
Считается, что радиация в любых дозах очень опасна. Ее влияние на живой организм может носить, как и позитивный характер: использование в медицине, так и негативный: лучевая болезнь. Любопытные результаты получили ученые, исследуя воздействие радиации на растения и животных. Результаты экспериментального облучения показывают, что наиболее чувствительны к действию радиации млекопитающие, за ними следуют птицы, рыбы, пресмыкающиеся и насекомые. Чувствительность растений к излучению варьируется в самых широких пределах, частично совпадая с показателями для животных. Менее всего чувствительны к высоким дозам радиации мхи, лишайники, водоросли и микроорганизмы, в частности бактерии и вирусы. Воздействие радиации на человека называют облучением. Облучение может вызвать нарушения обмена веществ, инфекционные осложнения, лейкоз и злокачественные опухоли, лучевое бесплодие, лучевую катаракту, лучевой ожог, лучевую болезнь.
Существует несколько путей поступления радиоактивных веществ в организм: при вдыхании воздуха, загрязненного радиоактивными веществами, через зараженную пищу или воду, через кожу, а также при заражении открытых ран. Наиболее опасен первый путь, поскольку, во-первых, объем легочной вентиляции очень большой, а во-вторых, значения коэффициента усвоения в легких более высоки.
Излучения радиоактивных веществ оказывает очень сильное воздействие на все живые организмы. Даже сравнительно слабое излучение, которое при полном поглощении повышает температуру тела лишь на 0,001°С, нарушает жизнедеятельность клеток.
При попадании радиоактивных веществ в организм любым путём они уже через несколько минут обнаруживаются в крови. Если поступление радиоактивных веществ было однократным, то концентрация их в крови вначале возрастает до максимума, а затем в течение 15-20 суток снижается.
В основе повреждающего действия ионизирующих излучений лежит комплекс взаимосвязанных процессов. Ионизация и возбуждение атомов и молекул дают начало образованию высокоактивных радикалов, вступающих в последующем в реакции с различными биологическими структурами клеток. В повреждающем действии радиации важное значение имеют возможный разрыв связей в молекулах за счет непосредственного действия радиации и внутри- и межмолекулярной передачи энергии возбуждения. Физико-химические процессы, протекающие на начальных этапах, принято считать первичными - пусковыми. В последующем развитие лучевого поражения проявляется в нарушении обмена веществ с изменением соответствующих функций органов.
Эффекты воздействия радиации на человека обычно делятся на две категории:
Соматические (или телесные) - возникающие в организме человека, который подвергался облучению; и
Генетические - связанные с повреждением генетического аппарата и проявляющиеся в дальнейших поколениях: это дети, внуки и более отдаленные потомки человека.
Хроническое облучение слабее действует на живой организм по сравнению с однократным облучением в той же дозе, что связано с постоянно идущими процессами восстановления радиационных повреждений. Считается, что примерно 90 % радиационных повреждений восстанавливается. Стохастические (вероятностные) эффекты, такие как злокачественные новообразования, генетические нарушения, могут возникать при любых дозах облучения. С увеличением дозы повышается не тяжесть этих эффектов, а вероятность их появления. .
Изменения, развивающиеся в органах и тканях облучённого организма, называют соматическими. Различают ранние соматические эффекты, для которых характерна чёткая дозовая зависимость, и поздние - к которым относят повышение риска развития опухолей (лейкозов), укорочение продолжительности жизни и разного рода нарушения функции органов. Специфических новообразований, присущих только ионизирующей радиации, нет. Существует тесная связь между дозой, выходом опухолей и длительностью латентного периода. С уменьшением дозы частота опухолей падает, а латентный период увеличивается.
В отдалённые сроки могут наблюдаться и генетические (врождённые уродства, нарушения, передающиеся по наследству), повреждения, которые наряду с опухолевыми эффектами являются стохастическими. В основе генетических эффектов облучения лежит повреждение клеточных структур, ведающих наследственностью - половых яичников и семенников.
Промежуточное место между соматическими и генетическими повреждениями занимают эмбриотоксические эффекты - пороки развития - последствия облучения плода. Плод весьма чувствителен облучению, особенно в период органогенеза (на 4-12 неделях беременности у человека). Особенно чувствительным является мозг плода (в этот период происходит формирование коры).
Одна из первых систем регистрации воздействия радиации на здоровье человека была организована в Японии после атомной бомбардировки городов Хиросима и Нагасаки в 1945 г. Начало крупномасштабным эпидемиологическим исследованиям последствий ядерного взрыва было положено в 1948 г. по решению Правительства Японии. Основой таких исследований является регистр - организация, собирающая и анализирующая состояние здоровья облученного населения. Число внесенных в регистр Хиросимы и Нагасаки лиц, переживших атомную бомбардировку, составляло 86,5 тыс. человек, которые находятся под постоянным медицинским наблюдением. На основе опыта, полученного японскими специалистами, в России сразу после аварии на ЧАЭС был создан Национальный чернобыльский регистр.
Авария на Чернобыльской станции не имеет аналогов по своим последствиям для населения и окружающей среды. Результатом аварии чернобыльского реактора стало глобальное загрязнение среды радиоактивными веществами. В первые дни после аварии особую опасность представлял радиоактивный йод-131. Так как этот радионуклид представлял наибольшую опасность, в начальный период после аварии были предприняты меры борьбы с поступлением его в организм человека. Для этих целей использовался хорошо апробированный метод защиты с использованием нерадиоактивного йода. Однако из-за неподготовленности населения к сложившейся ситуации были нередки случаи отравления большими дозами нерадиоактивного йода вследствие его неумеренного потребления.
Дозиметрический контроль населения, эвакуированного из 30 км зоны, выявил большой процент людей (особенно детей) с высоким содержанием радиоактивного йода в щитовидной железе.
На участках со средней загрязненностью выжил заметный процент зимовавших животных, и, наконец, на участках с низким загрязнением изменения численности популяции мышей по сравнению с контролем не отмечено. Крупные животные (лисы, зайцы, одичавшие собаки) начали быстро размножаться на зараженной территории из-за отсутствия человека и благодаря большому количеству кормов в виде мелкого домашнего скота и птицы и неубранным сельхозугодиям. Культурные растения в течение первых трех лет после аварии были практически полностью вытеснены с полей сорняками. При этом наблюдалось чередование различных видов сорняков в течение этого периода.
2.2 Методы защиты от радиоактивности
Несмотря на высокую опасность, которую несет в себе практически любой источник радиации, методы защиты от облучения все же существуют. Все способы защиты от радиационного воздействия можно разделить на три вида: время, расстояние и специальные экраны.
Защита временем
Смысл этого метода защиты от радиации заключается в том, чтобы максимально уменьшить время пребывания вблизи источника излучения. Чем меньше времени человек находится вблизи источника радиации, тем меньше вреда здоровью он причинит. Данный метод защиты использовался, к примеру, при ликвидации аварии на АЭС в Чернобыле. Ликвидаторам последствий взрыва на атомной электростанции отводилось всего несколько минут на то, чтобы сделать свою работу в пораженной зоне и вернуться на безопасную территорию. Превышение времени приводило к повышению уровня облучения и могло стать началом развития лучевой болезни и других последствий, которые может вызывать радиация.
Защита расстоянием
Если Вы обнаружили вблизи себя предмет, являющийся источником радиации - такой, который может представлять опасность для жизни и здоровья, необходимо удалиться от него на расстояние, где радиационный фон и излучение находятся в пределах допустимых норм. Также можно вывести источник радиации в безопасную зону или для захоронения.
Противорадиационные экраны и спецодежда
В некоторых ситуациях просто необходимо осуществлять какую-либо деятельность в зоне с повышенным радиационным фоном. Примером может быть устранение последствий аварии на атомных электростанциях или работы на промышленных предприятиях, где существуют источники радиоактивного излучения. Находиться в таких зонах без использования средств индивидуальной защиты опасно не только для здоровья, но и для жизни. Специально для таких случаев были разработаны средства индивидуальной защиты от радиации. Они представляют собой экраны из материалов, которые задерживают различные виды радиационного излучения и специальную одежду.
Заключение
В результате исследования выяснилось, что о существовании ионизирующего излучения стало известно в результате открытия в 1860-х годах катодных лучей (потоков электронов, ускоряемых в вакуумной трубке высоким напряжением). Следующим открытым видом ионизирующего излучения стали рентгеновские лучи (Вильям Рентген, 1895). В 1896 году Анни Беккерель обнаружил ещё один вид ионизирующего излучения — невидимые лучи, испускаемые ураном, проходящие сквозь плотное непрозрачное вещество и засвечивающие фотоэмульсию (в современной терминологии — гамма-излучение). В результате дальнейшего исследования явления радиоактивности было обнаружено (Эрнест Резерфорд, 1899), что в результате радиоактивного распада испускаются альфа-, бета- и гамма-лучи, отличающиеся по ряду свойств, в частности, по электрическому заряду.
Первый ядерный реактор был построен и запущен в декабре 1942 года в США под руководством Э. Ферми. Первым реактором, построенным за пределами США, стал ZEEP, запущенный в Канаде5 сентября1945 года. В Европе первым ядерным реактором стала установка Ф-1, заработавшая 25 декабря1946 года в Москве под руководством И. В. Курчатова. К 1978 году в мире работало уже около сотни ядерных реакторов различных типов.
Чрезвычайные случаи, связанные с радиационными классифицируются по шкале МАГАТЭ INES по состоящей из 7 уровней. Большие уровни соответствуют большей опасности. Так, риск облучения населения возникает на уровнях 4 и выше, и начиная с него инцидент квалифицируется как авария.Последствия радиационных аварий обусловлены их поражающими факторами, к которым на объекте аварии относятся ионизирующее излучение как непосредственно при выбросе, так и при радиоактивном загрязнении территории объекта; ударная волна (при наличии взрыва при аварии); тепловое воздействие и воздействие продуктов сгорания (при наличии пожаров при аварии).
Последствия ядерного взрыва. В результате ядерного взрыва происходит колоссальные разрушения. Наносится непоправимый урон для экологии. Разрушается озоновый слой планеты. Начинают происходить климатические изменения. Ядерный взрыв поднимает большее количество пыли, пепла в воздух. Образуется смог, облака. Солнечный свет не может добраться до поверхности земли, происходит понижение температуры. В результате ядерного взрыва начинаются пожары.
Степень и характер облучения могут быть различными и могут привести:
к острой лучевой болезни к поражениям центральной нервной системы к местным лучевым ожогам к раку к злокачественным болезням крови к иммунным патологиям к бесплодию к мутациям
Список использованной литературы:
1. Гусаров И.И., Дубовской А.В. Радонотерапия и радиационный гормезис // Мед. радиол. и радиац. безопасность.-1999
2. Кэбин Э. Радиация. Опасности реальные и ложные. Попытка популярного изложения актуальных проблем радиационной экологии.
3. И. Я. Василенко, О. И. Василенко. Радиационный риск при облучении в малых дозах ничтожно мал.
4. Интернет - ресурсы.