Применение ядерной энергии в различных отраслях. Доза радиоактивного излучения

1. ПРЕЗЕНТАЦИЯ ПО ТЕМЕ «прИМЕНЕНИЕ ЯДЕРНОЙ ЭНЕРГИИ В РАЗЛИЧНЫХ ОТРАСЛЯХ. Доза радиоактивного излучения»

ПРЕЗЕНТАЦИЯ ПО ТЕМЕ «ПРИМЕНЕНИЕ
ЯДЕРНОЙ ЭНЕРГИИ В РАЗЛИЧНЫХ
ОТРАСЛЯХ. ДОЗА РАДИОАКТИВНОГО
ИЗЛУЧЕНИЯ»
Презентацию подготовил
Бабарин Юрий
Студент 1 курса

2. Хронология событий

ХРОНОЛОГИЯ СОБЫТИЙ
• Впервые в истории человечества
искусственное превращение ядер
было осуществлено
Резерфордом
в 1919 году.
• В 1932 году произошло важнейшее
для всей ядерной физики событие:
учеником Резерфорда,
английским
физиком Д.Чедвиком был открыт
нейтрон.

3. Хронология событий

ХРОНОЛОГИЯ СОБЫТИЙ
• Первая ядерная реакция - 1932 год –
расщепление лития на две альфа-частицы.
• В 1938 году немецкие ученые
Ган и Штрассман обнаружили, что
при облучении урана нейтронами
образуются элементы из середины
периодической системы
— барий и лантан.
• Спонтанное деление ядер
урана было открыто Флеровым и Петржаком в 1940
году.

4.

• Фактор радиации присутствовал на нашей планете с момента ее
образования, и как показали дальнейшие исследования,
ионизирующие излучения наряду с другими явлениями
физической, химической и биологической природы
сопровождали развитие жизни на Земле. Однако, физическое
действие радиации начало изучаться только в конце XIX столетия, а
ее биологические эффекты на живые организмы — в середине
XX. Ионизационные излучения относятся к тем физическим
феноменам, которые не ощущаются нашими органами чувств,
сотни специалистов, работая с радиацией, получили
радиационные ожоги от больших доз облучения и умерли от
злокачественных опухолей, вызванных переоблучением.
• Тем не менее, сегодня мировая наука знает 6 биологическом
воздействии радиации больше, чем о действии любых других
факторов физической и биологической природы в окружающей
среде.

5. Повторение основных понятий

ПОВТОРЕНИЕ
ОСНОВНЫХ ПОНЯТИЙ
• Ядерная цепная реакция –
• реакция, в которой частицы, вызывающие ее (нейтроны)
образуются как продукты этой реакции.
• Где используется управляемая ядерная
реакция?
• в ядерном реакторе АЭС, на атомных подводных лодках, атомоходах.
• Где используется неуправляемая ядерная
реакция?
• в атомных бомбах.

6. Применение радиоактивных изотопов:

ПРИМЕНЕНИЕ
РАДИОАКТИВНЫХ
ИЗОТОПОВ:
• Меченые атомы
• Получение элементов , не существующих в природе
• В медицине
• В биологии
• В промышленности

7.

•Ядерная энергетика
является самым
экологически чистым
видом энергетики.
•Более того, только
благодаря ядерной
энергетике
существует и будет
существовать жизнь
на Земле.

8. Аварии на АЭС

АВАРИИ НА АЭС
Всего с момента начала
эксплуатации АЭС в 14
странах мира
произошло более 150
инцидентов и аварий
различной степени
сложности. Некоторые
из них:
1957г – в Уиндскейле (Англия)
1959г – в Санта-Сюзанне (США)
1961г – В Айдахо-Фолсе (США)
1979г – в Три-Майл-Айленд (США)
1986 год – Чернобыльская
катастрофа (Россия)
2011 год - Фукусима (Япония)

9.

Использование ядерной энергии в военных целях
Атомная бомба
Последствия применения ядерного оружия, как Водородная
и последствия катастроф
бомбана
ядерных реакторах, не ограничиваются огромными разрушениями. Зная, что
период полураспада многих радиоактивных элементов длится многие сотни,
тысячи, миллионы и даже миллиарды лет, можно представить себе, насколько
долго сохранится радиоактивное загрязнение в районе ядерного взрыва. В случае
же массированного применения ядерного оружия все живое на нашей планете
может погибнуть.

10.

• Неуправляемая цепная реакция с
большим коэффициентом
увеличения нейтронов осуществляется
в атомной бомбе.
• Для того чтобы происходило почти
мгновенное выделение энергии
(взрыв), реакция должна идти на
быстрых нейтронах (без применения
замедлителей). Взрывчатым
веществом служит чистый уран и
плутоний

11.

• С помощью ядерных реакций
получены трансурановые элементы. О
нептунии и плутонии мы уже знаем.
Кроме них, получены еще следующие
элементы: америций (Z = 95), кюрий (Z
= 96), берклий (Z = 97), калифорний (Z
= 98), эйнштейний (Z = 99), фермий (Z
= 100), менделевий (Z = 101), нобелий
(Z = 102), лоуренсий (Z = 103),
резерфордий (Z = 104), дубний (Z =
105), сиборгий (Z = 106), борий (Z =
107), хассий (Z = 108), мейтнерий (Z =
109), а также элементы под
номерами 110, 111 и 112, не
имеющие пока общепризнанных
названий.

12.

• При взрыве атомной бомбы температура достигает
десятков миллионов кельвин. При такой высокой
температуре очень резко повышается давление и
образуется мощная взрывная волна. Одновременно
возникает мощное излучение. Продукты цепной
реакции при взрыве атомной бомбы сильно
радиоактивны и опасны для жизни живых организмов.

13.

При изучении действия радиации на живой организм были
определены следующие особенности:
• Действие ионизирующих излучений на организм не ощутимо человеком. У
людей отсутствует орган чувств, который воспринимал бы ионизирующие
излучения. Существует так называемый период мнимого благополучия —
инкубационный период проявления действия ионизирующего излучения.
Продолжительность его сокращается при облучении в больших дозах.
• Действие от малых доз может суммироваться или накапливаться.
• Излучение действует не только на данный живой организм, но и на его
потомство — это так называемый генетический эффект.
• Различные органы живого организма имеют свою чувствительность к
облучению. При ежедневном воздействии дозы 0,002-0,005 Гр уже наступают
изменения в крови.
• Не каждый организм в целом одинаково воспринимает облучение.
• Облучение зависит от частоты. Одноразовое облучение в большой дозе
вызывает более глубокие последствия, чем фракционированное.

14.

15.

• Применение ядерной энергии для преобразования ее в
электрическую впервые было осуществлено в нашей стране в
1954 году. В городе Обнинске была введена в строй первая атомная
электростанция (АЭС). Энергия, выделяющаяся в ядерном реакторе,
использовалась для превращения воды в пар, который вращал затем
связанную с генератором турбину. По такому же принципу действуют
введенные в эксплуатацию Нововоронежская, Курская, Кольская и
другие электростанции. Атомные электростанции строятся, прежде
всего, в европейской части страны. Это связано с преимуществами АЭС
по сравнению с тепловыми электростанциями, работающими на
органическом топливе. Ядерные реакторы не потребляют дефицитного
органического топлива, не потребляют атмосферный кислород и не
засоряют среду золой и продуктами сгорания.

16.

• Начиная с 1970 года, во многих странах мира широко
распространяется применение ядерной энергетики. В
настоящее время сотни ядерных реакторов работают в США,
Японии, Франции, Канаде, Англии и других государствах.
Энергия атома используется во многих отраслях экономики.
Это и мощные подводные лодки, и надводные корабли с
ядерными энергетическими установками. Обойтись без
использования радиоактивности и изотопов человечество
не может.

17.

• Мы используем радиоактивные изотопы практически во всех
областях деятельности: медицине, археологии, дефектоскопии,
селекции сельскохозяйственных культур. Например, использование
меченых атомов позволяет провести диагностику многих
заболеваний, с помощью радиоактивного изотопа йода диагностируют
заболевание щитовидной железы на ранней стадии, раковые
новообразования сначала облучают радиоактивным кобальтом, а затем
уже удаляют больные ткани.
• По количеству радиоактивного изотопа углерода и органических
остатков (дерево, угли из костра, кости животных) археологи
достаточно точно определяют возраст своих находок.
• Современная селекция просто не может обойтись без радиоактивного
облучения, с его помощью получают новые сорта уже через несколько
поколений, а то и в следующем.

18.

• К настоящему времени выполнено 115 мирных ядерных взрывов.
Глубинное сейсмозондирование земной коры с целью поиска полезных
ископаемых, интенсификация нефтяных и газовых месторождений,
создание подземных емкостей для хранения газа и конденсата, гашение
аварийных газовых фонтанов и многое другое. Достоверные данные о
нанесении при этом ущерба жизни и здоровью хотя бы одного человека
отсутствуют. Надо помнить, что совершенно безопасных технологий не
бывает.
• В России имеется 29 энергоблоков на 9 атомных электростанциях (АЭС),
119 исследовательских ядерных установок, 13 промышленных
предприятий топливного цикла, 9 атомных судов. А также 13 000 других
предприятий и объектов, осуществляющих свою деятельность с
использованием радиоактивных веществ.

19.

• Радиоактивные изотопы в промышленности.
Не менее обширна область применения
радиоактивных изотопов в промышленности.
Одним из примеров может служить способ
контроля износа поршневых колец в
двигателях внутреннего сгорания. Облучая
поршневое кольцо нейтронами, вызывают в
нем ядерные реакции и делают его
радиоактивным. При работе двигателя
частички материала кольца попадают в
смазочное масло. Исследуя уровень
радиоактивности масла после
определенного времени работы двигателя,
определяют износ кольца.

20.

• Радиоактивные изотопы в
сельском хозяйстве. Все
более широкое применение
получают радиоактивные
изотопы в сельском
хозяйстве. Облучение семян
растений (хлопчатника,
капусты, редиса и др.)
небольшими дозами γ-лучей
от радиоактивных препаратов
приводит к заметному
повышению урожайности.

21.

Облучение живых организмов может оказывать и определенную пользу.
Быстроразмножающиеся клетки в злокачественных опухолях (раковых) более
чувствительны, чем нормальные. Поэтому для подавления раковой опухоли
используют гамма-лучи радиоактивного препарата. Воздействие излучений на
живые организмы характеризуется дозой излучения. Поглощенной дозой
излучения называется отношение поглощенной энергии Е ионизирующего
излучения к массе облучаемого вещества. В СИ эту величину выражают в грэях.
1 Гр равен поглощенной дозе излучения, при котором облученному веществу
массой 1 кг передается энергия ионизирующего излучения 1 Дж.
1Гр =1 Дж/1 кг.
Естественный фон радиации (космические лучи, радиоактивность
окружающей среды и человеческого тела) составляет за год дозу излучения
около 2*10"3 Гр на человека. На практике широко используется внесистемная
единица экспозиционной дозы излучения - рентген В практической дозиметрии
можно считать 1 Р приблизительно эквивалентным поглощенной дозе
излучения 0,01 Гр.

22. Применение ионизирующих излучений

ПРИМЕНЕНИЕ ИОНИЗИРУЮЩИХ
ИЗЛУЧЕНИЙ
В технике
• Интроскопия (в том числе для досмотра багажа и людей в
аэропортах).
• Стерилизация медицинских инструментов, расходных
материалов и продуктов питания.
• «Вечные» люминесцентные источники света широко
использовались в середине 20-го века в циферблатах приборов,
подсветке специального оборудования, елочных игрушках,
рыболовецких поплавках и т. п..
• Датчики пожара (задымления).
• Датчики и счетчики предметов на принципе перекрытия
предметом узкого гамма- или рентгеновского луча.
• Некоторые виды изотопных генераторов электроэнергии.
• Ионизация воздуха (например, для борьбы с пылью в
прецизионной оптике или облегчения пробоя в автомобильных
свечах зажигания).

23.

В медицине
Ядерная медицина, Радиотерапия и Радиохирургия
• Для получения картины внутренних органов и скелета
используют рентгенография, рентгеноскопия,
компьютерная томография.
• Для лечения опухолей и других патологических очагов
используют лучевую терапию: облучение гамма-квантами,
рентгеном, электронами, тяжёлыми ядерными частицами,
такими как протоны, тяжёлые ионы, отрицательные πмезоны и нейтроны разных энергий.
• Введение в организм радиофармацевтических препаратов,
как с лечебными, так и с диагностическими целями.

24.

В аналитической химии
• Радиоактивационный анализ путем бомбардировки
нейтронами и анализа характера и спектра наведенной
радиоактивности.
• Анализ веществ с использованием спектров поглощения,
испускания или рассеяния гамма- и рентгеновских лучей.
См. рентгеноспектральный анализ,
рентгенофлуоресцентный анализ.
• Анализ веществ с использованием обратного рассеяния
бета-частиц.

25. Основные понятия, термины и определения

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ,
ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Радиация - это явление, происходящее в
радиоактивных элементах, ядерных реакторах,
при ядерных взрывах, сопровождающееся
испусканием частиц и различными излучениями,
в результате чего возникают вредные и опасные
факторы, воздействующие на людей.
Термин «проникающая радиация» следует понимать
как поражающий фактор ионизирующих
излучений, возникающих, например, при взрыве
атомного реактора.
Ионизирующее излучение - это любое излучение,
вызывающее ионизацию среды, т.е. протекание
электрических токов в этой среде, в том числе и
в организме человека, что часто приводит к
разрушению клеток, изменению состава крови,
ожогам и другим тяжелым последствиям.