XXVIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Измерение радиационного фона Дмитриевского района Курской области

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы

Звягинцев В.С. 1

---

1Муниципальное казённое общеобразовательное учреждение "Средняя общеобразовательная школа №2 г.Дмитриева" Дмитриевского района Курской области

Домброва Т.В. 1

---

1МКОУ "Средняя общеобразовательная школа №2 г.Дмитриева"

Работа в формате PDF

212.7 KB

1. Введение

Мы живем внутри океана радиации. Радиация – неотъемлемая часть жизни на нашей планете, которая сопровождает эволюцию миллиарды лет.

Радиационный фон Земли это совокупность естественной радиации и ионизирующего излучения от техногенных источников. Он складывается из космического излучения, излучения от природных радионуклидов и источников, созданных человеком. 80% радиационного излучения – природные процессы и лишь 20 % приходится на долю искусственных источников. Естественный фон радиации не враг, а условие жизни, организм человека адаптирован к нему. Но существуют районы с повышенным радиационным фоном. В 2026 году исполнилось 40 лет Чернобыльской трагедии. Авария произошла в ночь на 26 апреля 1986 года на четвертом энергоблоке ЧАЭС. В результате взрыва был разрушен реактор, в атмосферу было выброшено огромное количество радиоактивных веществ. Это одна из крупнейших техногенных катастроф, которая принесла невосполнимые потери и стала источником повышенного радиационного фона в 15 регионах России. Курская область, в которую входит Дмитриевский район – один из регионов, где образовались зоны загрязнения местности радиоактивными элементами.

Изучение радиационного фона является актуальной задачей в современных условиях, так как уровень радиации может оказывать значительное влияние на здоровье человека и окружающую среду.

Гипотеза: уровень радиационного фона в населенных пунктах Дмитриевского района Курской области, которым присвоен статус населенных пунктов, относящихся к территориям радиоактивного загрязнения после Чернобыльской аварии, превышает допустимые нормы.

Объект исследования: населенные пункты Дмитриевского района Курской области.

Предмет исследования: радиационный фон.

Методы исследования: информационный обзор; эксперимент; сравнительный анализ.

Цель: измерение и анализ радиационного фона в Дмитриевском районе.

Задачи:

1. Изучить литературу по данной проблеме.

2. Научиться пользоваться приборами для измерения радиационного фона.

3. Провести измерения радиационного фона на местности.

4. Проанализировать полученные данные.

2. Теоретическая часть.

2.1. Открытие радиоактивности.

Открытие радиоактивного излучения – шаг, который навсегда изменил как науку, так и весь мир. Первым, кто обнаружил необычные «лучи», вызванные радиацией, стал французский физик Антуан Анри Беккерель.

В 1896 году учёный обнаружил, что соли урана самопроизвольно, без внешних влияний, создают какое-то излучение. Это явление получило название самопроизвольной радиоактивности. 

Беккерель исследовал связь люминесценции и недавно открытых рентгеновских лучей. Для проверки своей догадки он взял одну из солей урана, фосфоресцирующую жёлто-зелёным светом. Осветив соль солнечным светом, Беккерель завернул её в чёрную бумагу и положил в тёмном шкафу на фотопластинку, тоже завёрнутую в чёрную бумагу. 

Через некоторое время, проявив пластинку, Беккерель увидел изображение куска соли. Но люминесцентное излучение не могло пройти через чёрную бумагу, и только рентгеновские лучи могли в этих условиях засветить пластинку.  Беккерель установил, что интенсивность излучения определяется только количеством урана в препарате и не зависит от того, в какие соединения он входит. Таким образом, это свойство было присуще не соединениям, а химическому элементу – урану. 

Результаты исследований Беккереля привлекли внимание Пьера и Марии Кюри. Вместе они продолжили исследования, что привело к открытию радиоактивных элементов полония и радия. 

Мария Кюри предложила название «радиоактивность» для нового вида излучения.  Открытие радиоактивности положило начало новой эпохи в физической науке. Оно позволило:

• понять строение атомов и атомных ядер;

• познать закономерности ядерных превращений;

• получить доступ к ядерной энергии через ядерные реакции.

2.2. Радиация и радиационный фон.

Радиация (от лат. radiatio – сияние, блеск), поток частиц и/или электромагнитных волн. Например, солнечная радиация – излучение Солнца (электромагнитной и корпускулярной природы). Термином «радиация» (без указания её природы) называют также ионизирующее излучение.[1]

Этот процесс (ионизация) меняет химические свойства вещества и может вызывать повреждения в живых тканях. 

Некоторые виды ионизирующего излучения:

• Альфа-частицы – это быстро движущиеся (со скоростью 2*10⁷ м/с)атомы гелия, потерявшие оба электрона, т.е. ядра гелия. [2]

• Бета-частицы – это электроны, движущиеся с громадной скоростью, доходящей до 99% скорости света. [2]

• Гамма-излучение – очень короткие электромагнитные волны. [2]

Существуют два вида источников радиации: естественные и искусственные. Естественный радиационный фон формируется за счет следующих источников:

Космическое излучение: это излучение, приходящее из космоса, включая солнечные частицы и галактические космические лучи. Оно усиливается с высотой, поэтому на больших высотах (например, в самолетах) уровень радиации выше.

Земная радиация: это излучение, исходящее от радиоактивных элементов, содержащихся в земной коре, таких как уран, торий и калий. Эти элементы присутствуют в горных породах, почве и воде.

Искусственный радиационный фон возникает в результате деятельности человека, а также включает медицинские процедуры: рентгеновские снимки, компьютерные томографии и другие диагностические и терапевтические процедуры.

Атомная энергетика: работа атомных электростанций и других объектов ядерной промышленности.

Ядерные испытания: взрывы ядерных бомб и другие ядерные испытания, которые проводились в прошлом.

Промышленные и научные источники: использование радиоактивных материалов в промышленности и научных исследованиях.

Радиационный фон – это уровень ионизирующего излучения, присутствующего в окружающей среде в определённом месте, который не связан с преднамеренным введением источников излучения. [1] Радиационный фон измеряется в зивертах (Зв) или миллизивертах (мЗв).

Поглощенная доза – отношение поглощенной телом энергии ионизирующего излучения к массе тела. [3] Измеряется в системе СИ в греях, 1Гр = 1Дж/кг

Эффективная эквивалентная доза – эквивалентная доза, умноженная на коэффициент, учитывающий разную чувствительность различных тканей к облучению. Пересчитанная с учетом коэффициента, учитывающего неодинаковую радиационную опасность для организма разных видов ионизирующего излучения, называется эквивалентной дозой. Измеряется в системе СИ в зивертах. 1Зв соответствует поглощенной дозе в 1 Дж/кг для рентгеновского, гамма- и бета-излучений.

2.3. Радиационное загрязнение среды.

 Радиационное загрязнение – это присутствие радиоактивных веществ в окружающей среде (воздухе, воде, почве, продуктах питания) в количествах, превышающих естественный радиационный фон и представляющих угрозу для живых организмов.

Антропогенные источники радиационного загрязнения связаны с деятельностью человека. Некоторые из них: 

• аварии на атомных электростанциях (Чернобыль, Фукусима);

• испытания ядерного оружия;

• ненадлежащее хранение и захоронение радиоактивных отходов;

• выбросы некоторых промышленных предприятий, использующих радиоактивные материалы.

Последствия радиационного загрязнения могут быть долгосрочными, поскольку период полураспада некоторых радиоактивных изотопов составляет сотни, тысячи и даже десятки тысяч лет. Это значит, что загрязнённые территории могут оставаться опасными для жизни и здоровья на протяжении многих поколений, а радионуклиды продолжают мигрировать в окружающей среде и накапливаться в живых организмах. 

В России нормирование и контролирование радиационного облучения населения осуществляется Госкомсанэпиднадзором. Предельные значения радиации и другие требования по её ограничению установлены нормативными документами, например, НРБ-99 — «Нормы радиационной безопасности». 

2.4. Чернобыльская катастрофа.

День 26 апреля 1986 года навсегда вошел в историю. Самая страшная катастрофа на объекте атомной энергетики – авария на Чернобыльской атомной электростанции – перевернула все представления людей о мирном атоме. В результате аварии произошел взрыв с выбросом радиоактивных веществ. 

26 апреля 1986 года между 1:23:44 и 1:23:47 на ЧАЭС произошли два мощных взрыва.

Первый взрыв, паровой, разорвал технологические каналы и сдвинул многотонную плиту перекрытия, второй, водородный (результат реакции раскаленного пара с циркониевой оболочкой тепловыделяющих сборок), полностью разрушил здание реактора, выбросив в атмосферу огромное количество радиоактивных веществ, включая изотопы йода-131, цезия-134 и 137, стронция-90, плутония-239. Начался пожар графитового замедлителя, полыхавший 10 дней и ставший основным источником выбросов. Для его тушения с вертолетов сбрасывались тысячи тонн песка, глины, доломита и свинцовых болванок, что само по себе создавало опасность обрушения поврежденных конструкций и дополнительное радиоактивное загрязнение.

Реактор №4, стены и перекрытия машинного зала были полностью разрушены. В атмосферу произошел выброс огромного количества радиоактивных веществ. По международной шкале ядерных событий взрывы на ЧАЭС имеют самый высокий 7-й уровень.

Чернобыльскую аварию люди ощутили немедленно: первые пожарные, прибывшие на тушение, не были предупреждены о ядерной природе катастрофы и работали без спецзащиты в облаке смертоносной радиации. Эвакуация 49 000 жителей Припяти началась только днем 27 апреля, когда уровень радиации в городе был выше нормы в несколько раз. Окончательное формирование 30-километровой зоны отчуждения завершилось к 14 мая, но радиоактивное облако к тому времени уже накрыло значительную часть Европы.

Вокруг АЭС создана 30-километровая зона отчуждения, уничтожены и захоронены сотни мелких населённых пунктов. 

Общий ущерб от аварии, в том числе с учётом средств, направленных на ликвидацию её последствий, составил около 215 млрд рублей (в ценах 1986 года)

Последствия:

• эвакуация более 100 тысяч человек из пострадавших районов в 1986 году и переселение ещё около 200 тысяч человек из Беларуси, России и Украины.

• загрязнение окружающей среды радиоактивными материалами, что привело к проблемам со здоровьем у населения и необходимости реабилитации загрязнённых территорий.

• влияние на экологию: радиационное загрязнение затронуло ряд европейских стран, включая Беларусь, Россию и Украину.

• значительные затраты на медицину и восстановление социального и экономического благосостояния региона.

30 апреля 1986 года в четвертом блоке ЧАЭС произошел выброс цезия-137 с превышением предельно допустимой концентрации в 87 тысяч раз. При таком уровне излучения в зоне можно было безопасно находиться около половины минуты. Интенсивное выделение изотопов продолжалось еще десять суток.

На момент взрыва в реакторе четвертого энергоблока ЧАЭС находилось около 190 тонн ядерного топлива — диоксида урана. Сегодня 95 процентов (около 180 тонн) его находится внутри саркофага. Но топливо занимает лишь незначительную часть реактора, который в основном заполнен графитом и изотопами. Большая их часть так и осталась в активной зоне – при взрыве произошел выброс 30 процентов содержимого реактора.

После взрыва на ЧАЭС выпало в 400 раз больше радиоактивных осадков, чем от бомб, сброшенных США в 1945 году на Хиросиму и Нагасаки

2.5. Воздействие радиации на человека.

Естественный радиационный фон обычно не представляет опасности для здоровья, так как организм адаптирован к нему. Однако повышенный уровень радиации, например, в результате аварий на ядерных объектах или длительного воздействия медицинских процедур, может привести к различным заболеваниям, включая онкологию.

Какое влияние ионизирующее излучение окажет на организм, зависит от многих факторов: типа излучения и радиоактивных изотопов, восприимчивости тканей, продолжительности облучения и некоторых индивидуальных характеристик.

• Тип излучения

Альфа-частицы — ядра, которые не проникают глубже 0,1 мм (примерно такую толщину имеет лист бумаги). Наиболее опасны при прямом попадании в организм с продуктами или водой, но не могут проникнуть извне через кожу.

Бета-частицы — высокоэнергетические электроны, которые могут проникать на глубину до 2 см. Менее опасны, чем альфа-частицы, но из-за большей проникающей способности могут разрушать верхний слой кожи и подкожную клетчатку, приводя к серьёзным ожогам.

Гамма-излучение — высокоэнергетические частицы, которые могут проникать глубоко в ткани. Временно задержать их способен слой свинца. Приводят к массивному разрушению клеток и тканей. Именно этот тип излучения наиболее опасен при ядерном взрыве.

• Восприимчивость клеток к облучению

Наиболее чувствительны к разрушающему воздействию радиации клетки костного мозга и половые клетки, наименее – мышц и костей.

• Доза и продолжительность облучения

Высокая быстрая однократная доза наносит больший вред, чем такая же, полученная за неделю или месяц.

• Индивидуальные характеристики

Тяжесть последствий облучения зависит также от возраста и некоторых сопутствующих заболеваний. Так, дети более восприимчивы к воздействию радиации, чем взрослые. Кроме того, диабет и болезни соединительной ткани (ревматоидный артрит, системная красная волчанка и другие) могут увеличивать чувствительность клеток к радиационному поражению.

В России согласно Постановлению Главного государственного санитарного врача РФ от 07.07.2009 N 47 об утверждении СанПиН 2.6.1.2523-09 и нормам радиационной  безопасности  (НРБ-99/2009) для природного облучения в производственных условиях (любые профессии и производства) эффективная доза не должна превышать 5 мЗв в год.

3. Практическая часть.

3.1. Краткая характеристика Дмитриевского района.

Дмитриевский район – административно-территориальная единица в Курской области России. В границах района образован одноимённый муниципальный район. Административный центр – город Дмитриев. Район расположен в северо-западной части Курской области. Граничит с Железногорским, Конышевским, Хомутовским районами Курской области, а также с Комаричским и Севским районами Брянской области. Площадь – 1 270 км² (5-е место среди районов). Протяжённость района с севера на юг – 51 км, с востока на запад – 53 км, общая протяжённость границ района составляет 312 км. Район образован в 1928 году в составе Льговского округа Центрально-Чернозёмной области. В 1934 году вошёл в состав вновь образованной Курской области.

В результате катастрофы на ЧАЭС было загрязнено 4,5% территории Курской области. Наиболее загрязненными оказались 166 населенных пунктов Курской области. Они расположены в пяти северных районах региона, одним из этих районов является Дмитриевский район.

Практически сразу же после аварии в Чернобыле был утвержден список населенных пунктов, входящих в зону загрязнения. В этот документ были внесены и Дмитриевские населенные пункты. Согласно Распоряжению Правительства РСФСР от 28.12.1991 N 237-р «Об утверждении перечня населенных пунктов, относящихся к территориям радиоактивного загрязнения» статус «Зона проживания с льготным социально-экономическим статусом» в Дмитриевском районе получили 25 населенных пунктов (Богославка, Моршнево, Восточный, Неварь, Галицино-Кузнецовка, Новопальцевский, Гладкое, Пальцево, Зажелезнодорожный, Партизанский, Каменка, Полозовка, Киликино, Решетино, Кирпиловка, Роженский, Кошкино, Северный, Кубань, Таракановка, Лесной, Чемерки, Лобановский, Черневка, Ямный). Сразу после катастрофы в 1986 году радиационный фон в Дмитриевском районе значительно повысился, местами фиксировались загрязнения цезием-137 и стронцием-90. Особенно пострадали лесные массивы и сельскохозяйственные земли, уровень радиации превышал естественный фон в десятки раз. Со временем уровни радиации постепенно снижаются в результате естественного распада радионуклидов и принятым мерам по реабилитации территории, радиационный фон приходит в норму и как следствие – некоторые населенные пункты утратили особый статус. В настоящее время согласно Распоряжению Правительства РФ от 28.03.2023 N 745-р «Об утверждении перечня населенных пунктов находящихся в границах зон радиоактивного загрязнения вследствие катастрофы на Чернобыльской АЭС» статус «Зона проживания с льготным социально-экономическим статусом» в Дмитриевском районе остались 8 населенных пунктов (Богославка, Галицино-Кузнецовка, Пальцево, Каменка, Решетино, Кирпиловка, Кошкино, Таракановка).

3.2. Приборы для измерения радиационного фона.

Для измерения радиации (контроля радиационного фона) используют дозиметры – приборы, которые фиксируют уровень ионизирующего излучения и определяют накопленную дозу радиации.

Для определения радиационного фона я использовал 2 дозиметра: детектор-индикатор радиоактивности «Эколог» и «HABOTEST» HT627.

Детектор-индикатор радиоактивности «Эколог» – индикатор радиоактивности позволяет оценить радиационную обстановку и наличие загрязнения продуктов питания, строительных материалов, одежды радиоактивными веществами. Индикатор оценивает уровень мощности эквивалентной дозы (МЭД) загрязненности источниками гамма-квантов и бета-частиц окружающей среды и различных объектов. Прибор индуцирует МЭД на цифровом табло и извещает звуковым сигналом о превышении порога МЭД. Датчик представляет собой газоразрядный счётчик Гейгера-Мюллера. Диапазон показаний, мкР/ч – 0-999. Производитель: Россия, Санкт-Петербург.

«HABOTEST» HT627 – дозиметр счетчик Гейгера, портативный прибор для контроля уровня излучения в помещении и на открытом воздухе. Показания дозиметра в mW/m², подсветка экрана: зеленая, оранжевая, красная – обеспечивает наглядность измерений. Производитель: Китай.

3.3. Результаты измерений радиационного фона.

Для измерений я выбрал несколько населенных пунктов Дмитриевского района.

Населенные пункты, которые никогда не имели статуса «Зона проживания с льготным социально-экономическим статусом» – г.Дмитриев, с. Снижа.

Населенные пункты, которые утратили особый статус «Зона проживания с льготным социально-экономическим статусом», – д. Моршнево, д.Полозовка, п. Роженский

Населенные пункты, сохранившие особый статус «Зона проживания с льготным социально-экономическим статусом», – с. Пальцево, п.Кирпиловка, д.Таракановка.

Все измерения проводились в один день, приблизительно на расстоянии 1 м от земли. В каждом населенном пункте проводилось пять контрольных измерений, большее и меньшее значения отбрасывались, а из оставшихся трех вычислялось среднее арифметическое значение.

Населенные пункты без особого статуса

Населенные пункты утратившие особый статус.

Населенные пункты с особым статусом.

Уровень радиационного фона

в некоторых населенных пунктах Дмитриевского района.

3.4. Вывод.

По результатам измерений уровня радиации видно, что радиационный фон в Дмитриевской районе неоднороден. В международных и российских нормативных документах 50 мкР/ч – верхний безопасный предел для человека. Ни в одном из исследуемых населенном пункте уровень радиации не превышает верхний предел нормы. В Дмитриеве, Сниже и Моршнево – абсолютно безвредный уровень радиации (от 5 до 20 мкР/ч). В Кирпиловке и Таракановке уровень немного превышает 30 мкР/ч – отголоски страшной катастрофы на ЧАЭС.

4. Заключение.

В ходе исследования были проведены измерения радиоактивности в различных точках Дмитриевского района Курской области. Полученные данные показали, что во всех исследуемых населенных пунктах уровни радиоактивности находятся в пределах установленных нормативов. Однако в нескольких локальных участках были зафиксированы повышенные значения, что может быть связано с техногенными факторами – аварией на Чернобыльской АЭС. Гипотеза, которую я выдвинул в начале работы, – не подтвердилась. Необходимо провести дополнительные исследования для более точного определения причин повышенной радиоактивности, т.к. даже солнечная активность может влиять на уровень радиации. В целом состояние радиоактивности окружающей среды в Дмитриевском районе можно считать удовлетворительным, однако необходим регулярный мониторинг для контроля ситуации.

Для людей, проживающих в населенных пунктах с особым экономическим статусом после Чернобыльской аварии (зонах проживания с льготным социально-экономическим статусом), можно рекомендовать следующие меры предосторожности:

1. Избегать употребления в пищу продуктов, выращенных на загрязненных территориях, таких как грибы, ягоды, дичь и рыба.

2. Регулярно мыть руки с мылом, особенно после работы на открытом воздухе или контакта с почвой.

3. Избегать прогулок в лесах и полях, где уровень радиации может быть выше.

4. Проходить ежегодные медицинские осмотры для контроля состояния здоровья.

5. Участвовать в программах мониторинга и контроля радиационной обстановки.

Эти меры помогут снизить риск негативного воздействия радиации на здоровье и улучшить качество жизни людей, проживающих в зонах с особым статусом.

Литература.

1. Большая российская энциклопедия. Электронная версия. https://old.bigenc.ru/?ysclid=mikcpxb46y489636263

2. Перышкин А.В., Физика- 9, Москва, 2021.

3. Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Чаругин В.М., Парфентьева Н.А., Физики-11, Москва, 2019.

4. Маргулова Т.Х., Атомная энергетика сегодня и завтра. Москва, 1993.

5. Интернет источник - https://lenta.ru/articles/2025/11/06/avariya-na-chernobylskoy-aes-v-1986-godu/?ysclid=mig9n63xju992086072

6. Интернет источник - https://www.quarta-rad.ru/useful/vse-o-radiacii/radiaciya/?ysclid=mig7a13ii4551254441