Применение ядерной энергии в различных отраслях. Доза радиоактивного излучения презентация

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.

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.

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.

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.

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

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

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)

Использование ядерной энергии в военных целях
Атомная бомба
Водородная бомба
Последствия применения ядерного оружия, как и последствия катастроф на 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.

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

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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).

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 π-мезоны и нейтроны разных энергий.
Введение в организм радиофармацевтических препаратов, как с лечебными, так и с диагностическими целями.

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.

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.