МБОУ «Старояшкинская средняя общеобразовательная школа»
Грачёвского района Оренбургской области
Учебно-исследовательская конференция
«Шаг в будущее»
Работу выполнила: КОРОБОВА ОЛЬГА АНДРЕЕВНА
учащаяся 8 класса
МБОУ «Старояшкинская СОШ»
с. Старояшкино
ул. Кооперативная, д.78
телефон: (35344)32686
Руководитель: СЕЛЬХОВА ЕЛЕНА АЛЕКСАНДРОВНА
учитель физики высшей категории
с. Старояшкино 2012
Содержание
Введение……………………………………………...………………………3
1.1 Радиоактивность на службе человека……………………….…….…5
2.1 Радиация……………………………………………………………..….6
2.2 Источники радиации……………………………………………….….7
2.3 Влияние радиации на живые организмы……………………...………..8
2.4 Измерение радиационного фона……………………………………….9
3. Практическая часть исследовательской работы……………...………..10
3.1 Измерение радиационного фона с помощью счётчика Гейгера…....10
3.2 Измерение мощности радиационного излучения некоторых объектов с помощью широкодиапазонного дозиметра дрг - о1m1…………….…11
Заключение…………………………………………………….…12
Литература………………………………………………………….….…..13
1. Введение
Человек всегда стремился познать окружающий мир. Познать, для того, чтобы ответить на интересующие его вопросы - Что? Как? Почему? Зачем?
А ещё затем, чтобы использовать явления природы для решения своих проблем. Очень важный вопрос, имеющий многовековую историю в науке: из чего созданы все тела? Древнегреческий учёный Демокрит считал, что все тела состоят из мельчайших неделимых частиц - атомов. Впоследствии обнаружили, что атомы делятся, а ещё позднее узнали, что делятся не только атомы, но и частицы, входящие в их состав. Выяснили, что при делении этих частиц может выделяться колоссальная энергия. Человек решил использовать эту энергию для своих потребностей. Но природа очень неохотно делится своими тайнами и богатствами. Вместе с удивительной и огромной энергией атома мы получили опасное и таинственное явление – радиацию.
Что же такое – радиация? Радиация – это естественный фактор окружающей среды, существовавший задолго до появления человечества и существующий на всём протяжении его развития (есть, даже теории о том, что радиации принадлежит не последняя роль в появлении жизни на Земле).
Прошло 2,5 тысячи лет с того времени, как Демокрит выдвигал свою гипотезу о строении вещества, но сколько трагических событий в истории человечества было связано с радиацией! С того самого момента, как в 1896 году Беккерелем было обнаружено явление радиоактивности, многие учёные погибли, не зная о том, что подвергали себя смертельной опасности, работая с радиоактивными веществами. А ещё многие тысячи людей погибли при взрыве бомб над Хиросимой и Нагасаки, пострадали те, кто участвовал в испытании атомной бомбы на Тоцком полигоне и те, кто проживал на прилежащих к полигону территориях, пострадали те, кто участвовал в ликвидации Чернобыльской аварии и не был вовремя эвакуирован с загрязнённых территорий. После всего перечисленного авария на Фукусиме-1 не кажется уже такой страшной…
А сколько ещё произошло подобных аварий, о которых не упоминалось в печати, сколько ещё было испытаний, результаты которых до сих пор засекречены! Приложения № 1, №2
Каковы же последствия всех этих испытаний и аварий? Ведь радиация не имеет ни вкуса, ни запаха, и её наличие человек обнаружить не может. Может быть, мы живём в радиоактивной зоне, но об этом не догадываемся?
Задумавшись над этим вопросом, я решила провести исследование на тему «Вся правда о радиации». Изучить информацию по данному вопросу, провести социологический опрос в компьютерной сети, побеседовать с очевидцами Тоцкого взрыва, провести измерение уровня радиации в селе Старояшкино и сравнить его с допустимым уровнем, выяснить, от чего зависит уровень радиации и как его можно уменьшить.
3
Цель проекта: формирование у учащихся бережного отношения к
своему здоровью и здоровью окружающих через
изучение и распространение информации о правилах
защиты от радиации.
Цель исследования: измерить уровень радиации и выяснить, какими
способами от неё защититься.
Объект исследования: явление радиоактивности
Предмет исследования: уровень радиоактивности в селе Старояшкино
Гипотеза: уровень радиации на территории нашего села повышен и
уменьшить его невозможно
Задачи:
ü проанализировать литературу и интернет-ресурсы по данной
проблеме;
ü ознакомиться с историей открытия и применения ядерной
энергии;
ü выяснить, каковы причины повышения уровня радиации;
ü изучить влияние радиационного излучения на живые
организмы,
ü провести социологический опрос среди пользователей
социальной сети «в контакте»;
ü взять интервью у очевидцев Тоцкого взрыва;
ü рассмотреть вопрос о радиационной безопасности;
ü измерить уровень радиоактивного излучения на территории
села Старояшкино;
ü проанализировать результаты социологического опроса и
результаты измерений уровня радиоактивности;
ü составить правила поведения в быту для осуществления
радиационной безопасности;
ü выступить с данным вопросом перед учащимися школы и
опубликовать результаты исследовательской работы на сайте
Старояшкинской школы.
4
1.1 Радиоактивность на службе человека
Одной из важнейших проблем, стоящих перед человечеством, является проблема источников энергии. Потребление энергии растёт столь быстро, что известные в настоящие время запасы топлива окажутся исчерпанными в сравнительно короткое время.
Проблему «энергетического голода» не решает и использование энергии так называемых возобновляемых источником (энергии рек, ветра, солнца, морских волн, глубинного тепла земли), так как они могут обеспечить в лучшем случае только 5-10% наших потребностей. В связи с этим в середине XX века возникла необходимость поиска новых источников энергии.
В настоящее время реальный вклад в энергоснабжение вносит ядерная энергетика.
Атомные Электростанции имеют ряд преимуществ перед другими видами электростанций. Основные их преимущества заключается в том, что для работы атомных электростанций требуется очень небольшое количество топлива.
Второе преимуществ атомных электростанций (при правильной их эксплуатации) заключается в их экологической чистоте по сравнению с тепловыми электростанциями. Конечно, в выбросах атомных электростанций содержаться радиоактивные газы и частицы.
Но большая часть радиоактивных ядер содержащихся в выбросах атомных электростанций, довольно быстро распадается, превращается в нерадиоактивные. А количество долгоживущих радионуклидов и мощность их излучения сравнительно невелики. Поэтому для населения, проживающего в районах размещения атомных электростанций, дополнительная радиацианная нагрузка не превышает нескольких десятых процента от естественного радиационного фона.
В настоящее время квалифицированная критика ядерной энергетики концентрируется вокруг трёх её принципиальных проблем: содействие распространению ядерного оружия, радиоактивные отходы и возможность аварий.
Первая проблема может быть решена только в рамках мирового сообщества. Большой вклад в её решение вносит, в частности, деятельность Международного агентства по атомной энергии при ООН (МАГАТЭ), созданного в 1957 год для контроля нераспространением ядерного оружия и безопасным применение ядерной энергии в мирных целях. Обезвреживание радиоактивных отходов сводится в основном к трём задачам: к совершенствованию технологий с целью уменьшения образования отходов при работе реакторов; к переработке отходов для их консолидации для уменьшения опасности от распространения в окружающей среде; и надёжной изоляции отходов от биосферы и человека за счёт создания могильников разных типов. Главное – повысить надёжность атомных электростанций. 5 | |
2.1 Радиация Радиация – это взаимодействие неустойчивых ядер некоторых видов атомов, которые начинают, при некоторых факторах самопроизвольно распадаться. При распаде выделяется ионизирующее вещество, которое и называется радиацией. Энергия при этой реакции настолько велика, что способна вступать в связи, с другими веществами изменяя и создавая ионы различных знаков. Радиация является на сто процентов физическим процессом, вызвать его с помощью химических экспериментов невозможно. Для защиты от альфа-частиц достаточно лишь плотного листа бумаги, надежно защитит вас от такого излучения и собственная кожа, то есть внешнее альфа-излучение абсолютно не опасно для человека. Размер бета-частиц гораздо меньше альфа-частиц, в результате чего они спокойно могут проникать в тело человека на расстояние до двух сантиметров. Поток бета-частиц может быть остановлен с помощью алюминиевой пластины толщиной в несколько миллиметров. Наибольшую опасность для здоровья человека представляет излучение гамма-частиц. Влияние радиации зависит напрямую от того, насколько интенсивно выделяется радиация и как долго вы находитесь в ее поле действия. 6 . 2.2 Источники радиации Радиационная безопасность населения - состояние защищенности настоящего и будущего поколений людей от вредного для их здоровья воздействия ионизирующего излучения (Федеральный закон " О радиационной безопасности населения"). Основные нормативы облучения (допустимые пределы доз) конкретизируются и уточняются в санитарно-гигиенических федеральных нормах и правилах. Сегодня достаточно широко распространено мнение, что главными источниками повышенного радиоактивного излучения являются объекты ядерной промышленности. Однако, в действительности, большую дозу радиации человек получает от природных источников, т. е. вследствие естественной радиоактивности объектов. Со всех сторон на Землю льётся непрерывный поток космического излучения. Это вызывает в атмосфере ядерные реакции. При столкновении космических лучей с атомами газов верхних слоёв атмосферы из атомных ядер вылетают нейтроны, которые в свою очередь вызывают ядерные реакции. Во время этой ядерной реакции образуется тяжёлый изотоп углерода, углерод-14. Он радиоактивен, и распадается, превращаясь при этом в азот. Период полураспада углерода-14 составляет 5570 лет. Образовавшийся из азота, углерод-14 соединяется с кислородом воздуха, образуя радиоактивный углекислый газ. Поэтому в одном грамме обычного углерода, выделенного из углекислого газа атмосферы нашей планеты, содержится углерод-14, производящий 16 радиоактивных распадов за минуту. Этот радиоактивный углерод поглощают растения, в которых он накапливается, а затем и в животных, так как они питаются растениями. Значит, на нашей планете всё радиоактивно! Радиация может проникать в наш организм тремя способами с помощью гамма-лучей, благодаря появлению в воздушной оболочке Земли радона, а также через продукты питания. Природа дает нам до 70% этого излучения, такое воздействие не является опасным и называется естественной радиоактивностью. Больше всего радиоактивного радона содержится в стройматериалах, особенно граните и пемзе, в грунте под фундаментом. Также много радона содержится на кухне с газовой плитой. Однако спасение от его неблагоприятного влияния есть и оно очень простое — вытяжка. Ионизирующее радиоактивное облучение, применяемое в медицине для диагностики и лечения (флюорография, рентгенография и компьютерная томография), при частом и чрезмерном применении могут ещё больше навредить здоровью. Поэтому, постановлением главного санитарного врача РФ, указано не превышать при рентгенологических обследованиях в течение года (в том числе при проведении диспансеризации) эффективную дозу от них - 1 миллизиверт. 7 2.3 Влияние радиации на живые организмы Во время облучения организм получает дозы радиации, которые проникают в клетки организма и начинают разрушать их. Живая клетка это сложный механизм, не способный продолжать нормальную деятельность даже при малых повреждениях отдельных его участков. Между тем даже слабые излучения способны нанести клеткам существенное повреждение и вызвать опасные заболевания (лучевая болезнь). При большей интенсивности излучения живые организмы погибают. Излучения не вызывают никаких болевых ощущений даже при смертельных дозах. Механизм поражающего биологические объекты действия излучения ещё недостаточно изучен. Но ясно, что оно сводится к ионизации атомов и молекул и это приводит к изменению их химической активности. Наиболее чувствительны к излучениям ядра клеток, особенно клеток, которые быстро делятся. Поэтому в первую очередь излучения поражают растущий организм, а также костный мозг, из-за чего нарушается процесс образования крови. Далее наступает поражение клеток пищеварительного тракта и других органов. Сильное влияние оказывает облучение на наследственность, поражая гены в хромосомах. В большинстве случаев это влияние неблагоприятно. Приложение Как такового лечения от сильных доз радиации пока не существует, приходится надеяться только на чудо. Если же организм получил небольшое количество радиации то можно принимать специальный список продуктов и витаминов, которые способствуют выводу радионуклидов из организма человека. Согласно норм Федерального закона "О радиационной безопасности населения" Статья 9. п.2, зффективная доза для человека, в сумме, за период его жизни (принимаемый в расчетах равным 70 лет) - не должна превышать 70 мЗв, что никак не скажется на здоровье и считается безопасным уровнем поглощённой радиации. Человеческий организм не способен с помощью своих органов чувств воспринимать наличие радиоактивных веществ и их излучения, поэтому необходимы специальные измерительные приборы - дозиметрическая и радиометрическая аппаратура. В результате развития атомной индустрии за последние полвека происходит накопление до поры до времени скрытых мутаций. Когда уровень мутаций в популяциях человека и других живых существ достигнет критического, вымирание популяции может оказаться неизбежным. Эффект радиации может многократно усиливаться при ее воздействии одновременно с другими неблагоприятными факторами среды. 8 2.4 Измерение радиационного фона Уровень радиоактивности измеряют специальными приборами – дозиметрами. Существуют системные и внесистемные единицы измерения радиоактивности. Дозиметр измеряет мощность радиоактивного излучения в мР/ч. Приложение По оценкам ООН, средние годовые дозы, получаемые людьми во всем мире от естественного фонового излучения, составляют 2,4 мЗв/год, а типичный диапазон этих доз – 1-10 мЗв/г. Таким образом, накопленные дозы от естественного излучения, в течение жизни, могут составить около 100-700 мЗв (на разных континентах и в различных регионах планеты - свои значения). Дозы облучения человека могут считаться низкими, если они сравнимы с уровнями естественного фонового излучения, составляющими, обычно - несколько мЗв в год. - солнечная радиация и космические лучи - от 0.3 миллизивертов в год (на высоте 2000м - втрое больше) Средняя годовая доза ионизирующих излучений, и внешних и внутренних источников (вдыхаемый воздух, вода, еда), на человека: В сумме, приблизительно - три-четыре миллизиверта в год. Это безопасная суммарная средняя индивидуальная эффективная эквивалентная годовая доза для населения, учитывающая и внешние и внутренние источники облучения (естественные природные, техногенные, медицинские и прочие). В СССР - её величина принималась около 4мЗв/год (приблизительно 0.4 Р/г). 9 3. Практическая часть исследовательской работы 3.1 Измерение радиационного фона с помощью счётчика Гейгера Оборудование: 1) индикатор ионизирующих частиц лабораторный; 2)наушники; 3) набор источников ионизирующих частиц; 4) секундомер; 5) штатив для фронтальных работ; 6) источник тока; 7) усилитель низкой чистоты, 8) набор проводов; 9) динамик. В 1908 г. немецкий физик Ханс Гейгер () изобрел прибор для измерения уровня радиации в воздухе. Прибор этот назвали счетчиком Гейгера. При обнаружении радиации счетчик издает особые щелчки. Действие счётчика основано на явление ионизации ударом. Ионизирующая частица, пролётая через газ в счётной трубке, отрывает от атомов электроны и создаёт положительные ионы. Электрическое поле между анодом и катодом ускоряет свободные электроны до энергий, при которых начинается ионизация ударом. Возникает лавина ионов, и сила тока, текущего через счётчик, резко возрастает. Импульсы тока, проходят через нагрузочный резистор, создают на нём импульсы напряжения. Эти импульсы поступают через разделительный конденсатор на электромагнитные телефоны и создают в них звуковые сигналы (щелчки). Все счётчики даже при отсутствии видимых радиоактивных источников обнаруживают слабое излучение, обусловленное главным образом действием космических лучей и излучением естественных радиоактивных элементов. Число таких импульсов, регистрируемых счётчиком в единицу времени (в 1 мин) называется фоном счётчика. При естественной радиоактивности, как известно, наблюдается три вида излучения; альфа-, бета и гамма лучей даёт простой способ отделить один вид излучения от другого. Для этого достаточно источник радиоактивного излучения закрыть свинцовым экраном толщиной 1-2 мм; экран задержит все бета частицы и пропустит только гамма-лучи. Результаты измерения смотреть в Приложении №7. Вывод по исследованию: В грамме углерода, выделенного из любого биологического объекта, должно происходить в минуту 16 распадов углерода-14. Но в результате испытаний атомного оружия и аварий на атомных электростанциях за последние несколько десятилетий на планете резко повысилось содержание углерода-14 техногенного происхождения. Поэтому в наших опытах число ударов в минуту превосходит число 16. Из опытов можно также сделать вывод о том, что радиационный фон объекта зависит от возраста растения. Чем больше возраст растения, тем больше в нем содержится углерода -14. Чем больше пыли, тем уровень радиации выше! 10 3.2 Измерение мощности радиационного излучения некоторых объектов с помощью широкодиапазонного дозиметра дрг - о1m1 Оборудование: 1)дозиметр дрг-01m1 ; 3) набор источников ионизирующих частиц; 4) секундомер. Жизнь на Земле возникла и развивалась на радиоактивном фоне, и поэтому установившийся на планете уровень излучения является для всего живого нормой. Для оценки радиационной обстановки на местности, в жилых и рабочих помещениях используют дозиметры. Радиоактивность воздуха, обусловленная присутствием в нем естественных радиоактивных изотопов радона, полония, свинца и висмута очень мала. В 1 литре воздуха происходит обычно не более одного распада ядер за 1 мин. Радиоактивные атомы свинца и висмута при столкновениях с пылинками находящимися в воздухе оседают на их поверхности. Если с помощью пылесоса пропустить через фильтр несколько сот литров воздуха, то на фильтре будут задержаны все пылинки вместе с осевшими на них радиоактивными атомами свинца и висмута. Эти радиоактивные изотопы имеют небольшой период полураспада. Поместив фильтр под дозиметр, можно обнаружить естественную радиоактивность атмосферного воздуха и построить кривую распада смеси радиоактивных изотопов. Радон - инертный газ. Он постепенно накапливается в почве и выходит в атмосферу. Ядра атомов радона в результате альфа распада превращаются в ядра атомов полония. Ядро атома полония испытывает альфа-распад и превращаются в ядра атомов свинца. Изотоп свинца является бета-радиактивным. В результате бета-распада атомов свинца возникают атомы бета-радиоактивного изотопа висмута. На первых этажах жилых зданий и, в первую очередь, в домах сельского типа, в которых подполье земляное без цементированного покрытия содержание радона велико. Радон в такие помещения поднимается непосредственно из подполья. Достаточно обеспечить постоянную проветриваемость, чтобы обеспечить безопасный уровень концентрации радона. В умеренном климате в закрытых помещениях концентрация радона в восемь раз больше, чем на открытом воздухе. Результаты измерения смотреть в Приложениях №5 и №6. Вывод по исследованию: Пыль радиоактивна! Хотя период полураспада радиоактивных частиц на пылинках очень мал (Т = 1минута), уровень её радиоактивности всегда выше, чем уровень радиоактивности непыльной поверхности. Чтобы уменьшить влияние на организм радиоактивного радона, нужно чаще проветривать помещение. Радиоактивный фон в жилых помещениях дома и в здании школы не превышает норму, но что будет, если не проводить ежедневную влажную уборку и не проветривать регулярно помещение?! 11 Заключение Итак, подводя итоги своей исследовательской работы, могу сказать, что предполагаемое мной вначале не подтвердилось! Уровень радиации на территории нашего села в норме! Однако его значение повышено по сравнению с измерениями десятилетней давности. Это говорит о том, что повысился радиационный фон на планете, и это связано с многочисленными ядерными испытаниями и авариями на атомных электростанциях. Отказаться от атомных электростанций мы не можем из-за недостатка энергии. Ядерное оружие нам необходимо для поддержания в мире равновесия. Но значение уровня радиации, измеренное мной для некоторых объектов, зависит не только от внешнего радиационного фона, но и от других факторов: от того, из чего состоит исследуемый объект, от возраста этого объекта, от частоты очистки объекта от пыли и частоты его проветривания, а также от того, как высоко он находится от поверхностного слоя земли и как свободно к нему может проникнуть радон. Кроме того, объекты с повышенным уровнем радиоактивности могут быть завезены на территорию нашего села, поэтому под рукой всегда должен быть дозиметр. Естественный фон окружающей среды составляет за год примерно 20 мкР для человека. Доза излучения 0,03 – 0,1 Рентгена, полученная человеком за короткое время, смертельна для него. Допустимой дозой поглощённой радиации для человека считается 0,4 Р/г. Как же обезопасить себя от вредного влияния повышенного уровня радиации? Прежде всего, необходимо ежедневно проводить в помещениях влажную уборку, чаще проветривать, следить за частотой прохождения рентгенографии и всегда иметь под рукой дозиметр. Проведённый мной опрос в социальной сети «В контакте», многих заставил задуматься о проблемах радиоактивного загрязнения окружающей среды и никого не оставил равнодушным. В беседе с очевидцами Тоцкого взрыва я выяснила, что они до сих пор помнят, что испытали в то время. Они все пожелали, чтобы мы никогда не подверглись этому испытанию. Я думаю, что человечество наконец-то должно задуматься, как результаты его деятельности отразятся на будущих поколениях, на живой природе. Ведь главное, чтобы люди были счастливы, а для этого нужен мир на планете и гармония человека с природой! Вопрос о том, в каких целях будут использованы плоды научно-технической революции, стал одним из главных вопросов современной жизни. Наука и техника нашего времени дают возможность получить на Земле изобилие благ, создать материальные условия для процветания общества, для всестороннего развития личности. И они, эти творения ума и рук человека обращаются против него самого. Таково кричаще нетерпимое противоречие, с которым пришло человечество в XXI век. 12 Литература n . Физика. Большая серия знаний. М., Изд.: Мир книги.2006 n Х. Кухлин Справочник по физики Изд.: «Мир». 1982 n Справочник школьника, Физика от А до Я. Изд.: «Дрофа» 2007. n . Физика. Большая серия изданий. Изд.: «Мир Книги» 2006. n Энциклопедический словарь юного физика. Изд.: Москва, «педагогика», 1990. n Энциклопедический словарь юного техника. Изд.:Москва «педагогика», 1991. n Поисковая система Яндекс, Google. n. Насколько опасно облучение. Москва, 1991. nУ. Маршалл. Мой радиоактивный сад. Москва, Энергоатомиздат, 1991. nМаргулис. Атомная энергия и радиационная безопасность. Москва, Энергоатомиздат, 1988. n и др. Ядерная энергетика, человек и окружающая среда. М., Энергоатомиздат, 1984 n. Естественный радиационный фон. Атомная энергия. Т. 64, вып. 1, 1988. n. Справочник по радиационной безопасности. М., Энергоатомиздат, 1991 nОсновы безопасности перевозки радиоактивных веществ. , , 2-е изд., М., Энергоатомиздат, 1986. |
13
