Энергия будущего
МОУ гимназия №1 им.
Исследование территории школы на загазованность и .загрязнение радионуклидами
Автор работы:
Г. Томск, Томская область
Гимназия №1 им. , 9 «В» класс,
Контактный телефон: 8(3822)554955
E-mail: *****@***com
Научный руководитель:
Учитель физики высшей категории гимназии №1
им. города Томска
Томск - 2008
Исследование территории школы на загрязнение радионуклидами и загазованность территории школы.
Выполнила:
Г. Томск, Томская область, МОУ СОШ № 1, 9 в класс
Руководитель:
Оглавление
1. Введение
2. Радионуклиды и радиация
3. Особенности атомной энергетики
4. Исследование загазованности территории школы
5. Исследование территории школы на предмет загрязнения радионуклидами
6. Наблюдение за состоянием здоровья учащихся
7. Выводы с рекомендациями
8. Библиографический список использованной литературы
9. Приложение
Введение
Атомная энергетика – альтернатива использованию органического топлива для производства электроэнергии. Запас ископаемого топлива сокращаются, а продолжение его использования в качестве энергоисточника ухудшает экологическую ситуацию. Вступили в силу требования Киотского протокола, который подписало большинство стран мира. Согласно этим требованиям 39 промышленно развитых стран обязаны сократить выбросы углекислого газа и еще пяти веществ, присутствие которых в атмосфере угрожает повышением температуры на планете. При этом до 2012 года участники соглашения обязались снизить совокупный уровень выбросов вредных веществ на 5,2 процента по сравнению с показателями 1990 года. Большая часть выбросов в атмосферу происходит при сжигании органического топлива. В результате эксплуатации угольных электростанций в атмосферу ежегодно попадает 24 млрд. тонн углекислого газа. Все большее число экологов приходят к выводу, что использование ядерной энергии – лучший способ снижения эмиссии углерода в атмосферу.
Но очень часто я слышала, что атомная энергетика – это очень опасно, и, зная, что наш город находится в соседстве с ЗАТО Северск (Основан в 1949 г. СХК - производство оружейного плутония, переработка радиоактивных материалов) мне стало интересно, влияет ли близость Северска на наш город, а в частности и на школу?
Цель: определить уровень загрязнения радионуклидами и загазованность территории школы.
Основная задача: предложить варианты по уменьшению загрязнения территории школы.
Радиация
В нормальных условиях (при отсутствии техногенных загрязнений и источников ионизирующих излучений) основную часть облучения население получает от естественных источников радиации (космическое излучение, излучение от рассеянных в земной коре, почве, воздухе, воде калия-40, урана-238, тория-232 вместе с продуктами распада урана и тория), причём около 50% годовой дозы облучения человек получает за счет продуктов распада радона.
Радон-222 - это радиоактивный инертный газ, который выделяется из почвы и стройматериалов в результате распада естественного урана. Вследствие большой плотности (в 7,5 раза тяжелее воздуха) радон скапливается в подвальных помещениях, на нижних этажах домов. Поставщиками радона внутрь помещений являются почва (или грунт) под зданием и около него, стройматериалы, водопровод, природный газ и атмосферный воздух.
Опасность для населения представляют дочерние продукты распада радона - изотопы висмута, свинца и полония, атомы которых, оседая на мельчайших частицах пыли, образуют радиоактивные аэрозоли. Попадание таких аэрозолей в организм приводит к увеличению вероятности онкологических заболеваний дыхательных органов.
Виды радиоактивного излучения
Альфа-частицы представляют собой атомы гелия без электронов, т. е. два протона и два нейтрона. Эти частицы относительно большие и тяжелые, и поэтому легко тормозят. Их пробег в воздухе составляет порядка нескольких сантиметров. В момент остановки выбрасывают большое количество энергии на единицу площади, и поэтому могут принести большие разрушения. Из-за ограниченного побега для получения дозы необходимо поместить источник внутрь организма. Изотопами, испускающими альфа-частицы, являются, например, уран (235U и 238U) и плутоний (239Pu). Радиоактивные изотопы могут проникать в организм вместе с пищей или водой. Через органы пищеварения они распространяются по организму. | Бета-частицы – это отрицательно или положительно заряженные частицы (положительно заряженные электроны называются позитроны). Их пробег в воздухе составляет порядка нескольких метров. Тонкая одежда способна остановить поток радиации, и, чтобы получить дозу облучения, источник радиации необходимо поместить внутрь организма, изотопы, испускающие бета-частицы – это тритий (3Н) и стронций (90Sr). Радиоактивные частицы из воздуха во время дыхания могут попасть в легкие. Но они облучают не только легкие, а также распространяются по организму. | Гамма-радиация – это разновидность электромагнитного излучения, в точности похожая на невидимый свет. Однако энергия гамма-частиц гораздо больше энергии фронтов. Эти частицы обладают большой проникающей способностью, и гамма-радиация является единственным из трех типов радиации, способной облучить организм снаружи. Два изотопа, излучающих гамма-радиацию, - это цезий (137Cs) и кобальт (60Со). Изотопы, находящиеся в земле или на её поверхности, испуская гамма-излучения, способны – облучить организм снаружи. Эти изотопы также переносятся атмосферными осадками. |
Особенности атомной энергетики
Энергия – это основа основ. Все блага цивилизации, все материальные сферы деятельности человека – от стирки белья до исследования Луны и Марса – требуют расхода энергии. И чем дальше, тем больше.
На сегодняшний день энергия атома широко используется во многих отраслях экономики. Строятся мощные подводные лодки и надводные корабли с ядерными энергетическими установками. С помощью мирного атома осуществляется поиск полезных ископаемых. Массовое применение биологии, сельском хозяйстве, медицине, в освоении космоса нашли радиоактивные изотопы.
В России имеется 9 атомных электростанций, и практически все они расположены в густонаселенной европейской части страны. В 30-километровой зоне этих АЭС проживает более 4 млн. человек.
Положительное значение атомных электростанций в энергобалансе очевидно.
В одном килограмме урана-235 заключается столько же энергии, как и в 93 вагонах угля или 67 цистернах жидкого топлива.
Гидроэнергетика для своей работы требует создание крупных водохранилищ, под которыми затапливаются большие площади плодородных земель по берегам рек. Вода в них застаивается и теряет свое качество, что в свою очередь обостряет проблемы водоснабжения, рыбного хозяйства и индустрии досуга.
Теплоэнергетические станции в наибольшей степени способствуют разрушению биосферы и природной среды Земли. Они уже истребили многие десятки тонн органического топлива. Для его добычи из сельского хозяйства и других сфер изымаются огромные земельные площади. В местах открытой добычи угля образуются «лунные ландшафты». А повышенное содержание золы в топливе является основной причиной выброса в воздух десятков миллионов тонн SO2. Все тепловые энергетические установки мира выбрасывают в атмосферу за год до 250 млн. тонн золы и около 60 млн. тонн сернистого ангидрида.
Атомные электростанции – третий «кит» в системе современной мировой энергетике. Техника АЭС, бесспорно, является крупным достижением НТП. В случае безаварийной работы атомные электростанции не производят практически никакого загрязнения окружающей среды, кроме теплового. Правда, в результате работы АЭС (и предприятий атомного топливного цикла) образуются радиоактивные отходы, представляющие потенциальную опасность. Однако объем радиоактивных отходов очень мал, они весьма компактны, и их можно хранить в условиях, гарантирующих отсутствие утечки наружу.
Таким условием является полигон жидких радиоактивных отходов Сибирского химического комбината. Он был создан в 1963 году в районе с благоприятными гидрогеологическими условиями. Слабое проявление сейсмических процессов свидетельствует о состоянии покоя полигона в ближайшие 5 – 10 тысяч лет. 30-летние наблюдения за полигоном отходов не дают никаких оснований усомниться в его надежности.
Многих жителей Томской области волновали вопросы, о безопасности полигона.
, первый заместитель генерального директора государственного унитарного предприятия Территориальный центр «Томскгеомониторинг», кандидат геолого-минералогических наук:
- Наше предприятие единственное в области, которое Министерство природных ресурсов России уполномочило проводить государственный мониторинг геологической среды. Со всей ответственностью могу заявить, что нашу питьевую воду закаченные под землю жидкие радиоактивные отходы не влияют. В обозримом будущем они не появятся на водозаборах Томска и Северска.
Ситуация находится под постоянным наблюдением геологической службы СХК и под нашим жестким контролем. Пугать людей якобы «зараженной» водой просто бессовестно. Хранилище абсолютно надежно.
АЭС экономичнее обычных тепловых станций, а, самое главное, при правильной их эксплуатации – это чистые источники энергии.
Вместе с тем, развивая ядерную энергетику в интересах экономики, нельзя забывать о безопасности и здоровье людей, так как ошибки могут провести к катастрофическим последствиям.
Всего с момента начала эксплуатации атомных станций в 14 странах мира произошло более 150 инцидентов и аварий различной степени сложности. Наиболее характерные из них: в 1957 г. – в Уиндскейле (Англия), в 1959 г. – в Санта-Сюзанне (США), в 1961 г. – в Айдахо-Фолсе (США), в 1979 г. – на АЭС Три-Майл-Айленд (США), в 1986 г. – на Чернобыльской АЭС (СССР).
Исследование загазованности территории школы
Школа № 1 находится вблизи дороги, связывающей Северск и Томск. Я провела исследование воздуха на территории школы. По результатам исследования выяснилось, что концентрация ионов тяжелых металлов в воздухе превышает норму.
Как отмечает П. Оле Фангер: «…обычно в воздухе присутствуют сотни и даже тысячи химических веществ, каждое из которых имеет небольшую концентрацию, а мы обладаем весьма ограниченной информацией о влиянии этих веществ на здоровье и комфорт людей». Известно несколько «рядов опасности» ионов металлов. Один ряд наиболее
опасных металлов следующий: серебро, золото, кадмий, хром, ртуть, марганец,
свинец, олово, теллур, вольфрам, цинк. Есть и другой ряд: хром, кадмий,
ртуть, никель, свинец, цинк, селен.
Из всех вредных и токсичных веществ, регулярно попадающих в организм
человека, 70% поступает из пищи, 20% — из воздуха, 10% — из воды. Металлы
могут попадать из воздуха в виде мельчайших частичек, образующихся при
сгорании угля, нефти, торфа и другого горючего, а также из дымов и выбросов
плавильных печей и различных производств, связанных с обработкой металлов.
По этой причине сейчас в воздухе Земли таких металлов, как золото, кадмий,
свинец, олово, селен, теллур, имеется в тысячу раз больше, чем было в
естественных условиях. Кроме того, в атмосфере находятся образовавшиеся
летучие металлоорганические соединения в виде паров. Один из основных
источников токсичных загрязнений является автотранспорт. Кроме оксидов
азота, углерода и серы автомобили выбрасывают в атмосферу соли свинца.
Свинец — давно известен своим токсичным действием на организм человека.
Отравление свинцом проявляется неспецифическими симптомами: вначале
повышенная возбудимость и бессонница, позже утомляемость и депрессия (основные симптомы жителей мегаполисов). Более поздние симптомы заключаются в расстройстве функции нервной системы и в поражении головного мозга. Свинец, также как и другие тяжелые металлы, кадмий, ртуть, отрицательно влияет на глазную сетчатку и ухудшает зрение. Кадмий может вызвать нарушение ферментного обмена, разрушение нервной и
костно-мышечной системы. Кроме прямого токсичного действия ионы металлов,
например, железа и марганца, следы которых есть и в атмосфере, ускоряют
реакцию окисления диоксида серы до триоксида и образование серной кислоты,
которая выпадает в виде кислотных дождей.
Исследование территории школы на предмет загрязнения радионуклидами.
К моему приятному удивлению счетчик Гейгера показал допустимую долю радиации, обуславливающуюся присутствием естественных радионуклидов.
Счётчик Гейгера, счётчик Гейгера—Мюллера — газоразрядный прибор для подсчёта числа попавших в него ионизирующих частиц. Представляет собой газонаполненный конденсатор, пробивающийся при пролёте ионизирующей частицы через объём газа.
Дополнительная электронная схема обеспечивает счётчик питанием (как правило, не менее 300 V), обеспечивает, при необходимости, гашение разряда и подсчитывает количество разрядов через счётчик.
Счётчики Гейгера разделяются на несамогасящиеся и самогасящиеся (не требующие внешней схемы прекращения разряда).
Чувствительность счётчика определяется составом газа, его объёмом и материалом (и толщиной) его стенок.
Значение допустимых концентраций для радионуклидов:
Нуклид, N | Период полураспада, Т1/2 лет | Выход при делении урана, % | Допустимая концентрация, Ku/л | Допустимая концентрация | ||
в воздухе | в воздухе | в воздухе, Бк/м3 | в воде, Бк/кг | |||
Тритий-3 (окись) | 12,35 | - | 3*10-10 | 4*10-6 | 7,6*103 | 3*104 |
Углерод-14 | 5730 | - | 1,2*10-10 | 8,2*10-7 | 2,4*102 | 2,2*103 |
Железо-55 | 2,7 | - | 2,9*10-11 | 7,9*10-7 | 1,8*102 | 3,8*103 |
Кобальт-60 | 5,27 | - | 3*10-13 | 3,5*10-8 | 1,4*101 | 3,7*102 |
Криптон-85 | 10,3 | 0,293 | 3,5*102 | 2,2*103 | ||
Стронций-90 | 29,12 | 5,77 | 4*10-14 | 4*10-10 | 5,7 | 4,5*101 |
Иод-129 | 1,57*10+7 | - | 2,7*10-14 | 1,9*10-10 | 3,7 | 1,1*101 |
Иод-131 | 8,04 сут | 3,1 | 1,5*10-13 | 1*10-9 | 1,8*101 | 5,7*101 |
Цезий-135 | 2,6*10+6 | 6,4 | 1,9*102 | 6,3*102 | ||
Свинец-210 | 22,3 | - | 2*10-15 | 7,7*10-11 | 1,5*10-1 | 1,8 |
Радий-226 | 1600 | - | 8,5*10-16 | 5,4*10-11 | 8,6*10-3 | 4,5 |
Уран-238 | 4,47*10+9 | - | 2,2*10-15 | 5,9*10-10 | 2,8*101 | 7,3*10-1 |
Плутоний-239 | 2,4*10+4 | - | 3*10-17 | 2,2*10-9 | 9,1*10-3 | 5 |
Выводы и рекомендации
1. Работа АЭС не влияет на экологическое состояние территории школы №1;
2. Основное загрязнение атмосферы обуславливается выбросом выхлопных газов проезжающих машин;
3. Патологии и хронические заболевания учащихся не связаны с радиоактивными загрязнениями (диаграмма «Патологии и хронические заболевания учащихся 9 классов школы № 1», приложение);
4. Наличие в городах зеленых насаждений является одним из наиболее благоприятных экологических факторов. Зеленые насаждения активно очищают атмосферу, кондиционируют воздух, снижают уровень шумов, препятствуют возникновению неблагоприятных ветровых режимов, кроме того, зелень в городах благотворно действует на эмоциональное состояние человека. При этом зеленые насаждения должны быть максимально приближены к месту жительства человека, только тогда они могут оказывать максимально положительный экологический эффект;
5. Ужесточить работу Спецавтохозяйства, так как из-за возможной халатности, уборка мусора производится несвоевременно, что тоже наносит определенный урон экологии (Диаграмма «Загрязнение территории», Таблица 2, Таблица 3, приложение);
6. Совершенствование двигателя внутреннего сгорания.
7. Проводить еженедельные субботники (Привлечение учащихся к озеленению территории, диаграмма «По озеленению территории», приложение);
8. Обязать предприятия поставить современные средства фильтрации.
Заключение.
При правильной эксплуатации АЭС и реакторов, как видно из наблюдений, нет экологического воздействия с их стороны на природу, основное воздействие оказывает автомобильный транспорт и близлежащие предприятия, выбрасывающие пыль, углекислый газ и тяжелые металлы. По моему мнению, строительство АЭС – положительная тенденция в развитии экономики и поддержания экологии.
Борьба «зеленых» направлена против развития атомной энергетики – это абсурд и не соответствует совершенному развитию общества. Нужно находить такие пути в решении экологических вопросов при развитии атомной энергетики, чтобы экология координировала и помогала в развитии атомной энергетике, так как нет в ней альтернативы.
Библиографический список литературы
Долин по технике безопасности — М.: Энергоатомиздат,
1985.— 824с.
Рихванов и региональные проблемы радиоэкологии – Томск: Издательство Томского политехнического университета, 1997. – 384 с.
Проф. Зигфрид Ауст Атомная энергия: Слово, 1989
Более чем достаточно. Оптимистический взгляд на будущее энергетики мира/ Под ред. Р. Кларка: Пер. с англ. – М.: Энергоатомиздат, 1984. – 215 с.
www. *****.
ПРИЛОЖЕНИЕ
Рассмотрим подробнее данные педиатрических заболеваний:
Глядя на состояния здоровья учащихся видно, что доминирующими являются заболевания позвоночника (нарушение осанки - 26 человек) и нарушение зрения, что обуславливается неправильным образом жизни и обширной компьютеризацией.
Привлечение учащихся к озеленению территории
Счетчики Гейгера
(рис. 1) (рис. 2)
Рис. 1 - Счётчик Гейгера СИ-8Б (СССР) со слюдяным окошком для измерения мягкого бета-излучения. Окно прозрачно, под ним можно разглядеть спиральный проволочный электрод, другим электродом является корпус прибора.
Рис. 2 - Радиометр, чувствительный элемент — счётчик Гейгера — расположен в выносном блоке на переднем плане.
Таблица 2
Эмиссия вредных веществ из установок сжигания
мусора (мг / л)
(12, с.14)
|Вредные вещества |Содержание в неочищенных дымовых |
| |газах |
|HCl |400...1150 |
|HF |2...20 |
|SO2 |200...800 |
|NOх |150...400 |
|CO |20...600 |
|Органические вещества |300...500 |
|Пыль |800...15000 |
Таблица 3
Среднее содержание металлов в пылеобразных частицах дыма
мусоросжигательной печи (10 проб, среднее содержание пыли в
отходящих топочных газах 88 мг / м3 )
(12, с.23)
|Состав пыли |Концентрация, |Состав пыли |Концентрация, |
| |мг / м3 | |мг / м3 |
|Алюминий |12,056 |Олово |0,167 |
|Цинк |3,080 |Кадмий |0,071 |
|Свинец |1,760 |Хром |0,044 |
|Медь |0,185 |Ртуть |0,001 |
