close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

2

код для вставкиСкачать
Министерство образования и науки Российской Федерации
Сибирский федеральный университет
ФИЗИЧЕСКАЯ РАДИОЭКОЛОГИЯ
Учебно-методическое пособие
для практических работ
Электронное издание
Красноярск
СФУ
2012
1 УДК 57.088(07)
ББК 28.081.18я73
Ф505
Составители: А.И. Григорьев, В.А. Кратасюк.
Ф505 Физическая радиоэкология: учебно-методическое пособие для
практических работ [Электронный ресурс] / сост.: А.И. Григорьев,
В.А. Кратасюк. – Электрон. дан. – Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 2012.
– Систем. требования: PC не ниже класса Pentium I; 128 Mb RAM;
Windows 98/XP/7; Adobe Reader V8.0 и выше. – Загл. с экрана.
Основной целью учебно-методического пособия является помощь магистрантам в освоении курса «Физическая радиоэкология», позволяющая им понять
основные вопросы и содержание этого направления экологической науки, ориентироваться в проблемах курса.
Предназначено для очного обучения магистров, в том числе с применением
дистанционных образовательных технологий, по магистерской программе
010700.68.25 «Окружающая среда и человек: основы контроля и надзора» направления «Физика».
УДК 57.088(07)
ББК 28.081.18я73
© Сибирский
федеральный
университет, 2012
Учебное издание
Подготовлено к публикации редакционно-издательским
отделом БИК СФУ
Подписано в свет 12.09.2012 г. Заказ 9175.
Тиражируется на машиночитаемых носителях.
Редакционно-издательский отдел
Библиотечно-издательского комплекса
Сибирского федерального университета
660041, г. Красноярск, пр. Свободный, 79
Тел/факс (391)206-21-49. E-mail rio@sfu-kras.ru
http://rio.sfu-kras.ru 2 СОДЕРЖАНИЕ
1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ ........................................... 4
2.ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ .............................. 4
3. СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛОВ И ТЕМ ЛЕКЦИОННОГО КУРСА ................... 5
4. ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ ............................................................................ 7
5. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ ............... 9
Основная литература ..................................................................................... 9
Дополнительная литература ......................................................................... 9
Контрольно-измерительные материалы ...................................................... 9
3 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Радиоактивные элементы возникли при образовании Вселенной 15
миллиардов лет назад, существуют они и сейчас, причём во всех компонентах
как живой, так и неживой материи. Связанная с естественными радионуклидами радиация – одна из природных составляющих воздуха, которым мы дышим, земли, по которой мы ходим, домов, в которых мы живем, пищи, которую мы едим, и тканей, из которых мы состоим. Мы непрерывно облучаемся
космическими лучами, особенно во время воздушных перелетов и горных путешествий (да и когда лежим дома на диване). Природная ионизирующая радиация оказывает существенное влияние (обычно - положительное, но иногда
и отрицательное) на биосферу. Поэтому изучение естественных радионуклидов, их доступности для живой материи, связанных с ними радиационных полей, флуктуаций во времени и в пространстве природного радиационного фона необходимо для объективной оценки радиационного риска конкретного
биологического вида, например, человека. Вот уже несколько десятилетий
человечество создаёт новые (техногенные) источники излучений, которые постепенно «наполняют» планету. И к естественному радиационному фону добавляется воздействие аппаратов, радионуклидов и процессов, имеющих антропогенное происхождение. Величина этого воздействия иногда пренебрежимо мала, а иногда (Чернобыль, Фукусима) чрезвычайно существенна.
Управление радиоэкологическим риском требует знаний о насыщенности радиоактивными изотопами окружающей среды, о принципах воздействия радиации на человека, о методах и способах охраны среды обитания и
самого человека от неблагоприятных радиационных факторов.
Целью изучения дисциплины является подготовка специалистов, способных оценивать реальную опасность естественных и техногенных радиационных факторов для человека, живущего и работающего в среде, наполненной природными и антропогенными источниками излучения.
2.ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ
Всего
часов
Вид учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины
Аудиторные занятия:
лекции
практические занятия
Самостоятельная работа:
Вид промежуточного контроля (экзамен)
4 80
Семестр
9-й
80
28
14
14
52
экзамен
28
14
14
52
экзамен
3. СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛОВ И ТЕМ ЛЕКЦИОННОГО КУРСА
Тема 1. Основные сведения о радиоактивности
Открытие, эволюция и современное понимание явления радиоактивности. Закон радиоактивного распада, его вывод из общих физических соображений, а также из вероятностного характера процесса распада. Постоянная
распада, период полураспада.
Радиоактивные элементы, изотопы и нуклиды. Радиоактивные цепочки,
вывод уравнения векового равновесия. Виды радиоактивного распада и типы
радиоактивных превращений. Схемы распада. Ядерные превращения и правила смещения.
Тема 2. Количественные характеристики радиоактивности объектов окружающей среды
Основные величины и единицы, используемые для характеристики радиоактивного загрязнения местности, жилья и других объектов окружающей
среды и среды обитания человека.
Поток (флюенс) частиц (энергии), плотность потока.
Основные единицы активности – удельная, линейная, площадная и объёмная активность. Площадной запас.
Основные дозиметрические единицы – экспозиционная, поглощённая,
эквивалентная и эффективная дозы и связь между ними.
Обзор существующих методов определения потока, активности и дозовых характеристик.
Тема 3. Источники ионизирующих излучений и их влияние на живые
организмы, в том числе человека
Ионизирующие излучения – основной поражающий фактор, сопровождающий явление радиоактивности. Виды ионизирующего излучения, его основные физические характеристики.
Природные и техногенные источники ионизирующих излучений (ИИИ).
Понятие о техногенно-изменённом природном радиационном фоне.
Основные закономерности воздействия излучения на человека. Зависимости доза-эффект. Понятие о кислородном эффекте и правиле БергоньеТрибондо. Детерминированные и стохастические эффекты облучения. Роль
свободных радикалов в радиационном воздействии излучений на человека.
Внешнее и внутреннее облучение человека. Понятие о периоде полувыведения. Радиоактивные аэрозоли и их роль во внутреннем облучении.
Уровни облучения и вклады различных ИИИ в дозу облучения человека.
5 Тема 4. Природные ИИИ как основной источник облучения населения
Естественный (природный) радиационный фон и его составляющие.
Роль естественной радиоактивности в возникновении и развитии жизни на
Земле.
Космическое излучение. Его природа и состав. Галактическая и солнечная компоненты космического излучения. Пространственные и временные и
сезонные вариации космического фона. Космогенные радионуклиды, их физические характеристики и влияние на радиоэкологическую ситуацию.
Гигиенически значимые природные радионуклиды и связь между их
содержанием в почве и величиной гамма-фона местности. Естественные ряды
радиоактивного распада – семейства урана, тория и актиноурана, ядернофизические характеристики основных дозообразующих радионуклидов естественных рядов. Геологические и сезонные вариации уровня облучения, обусловленного природными радионуклидами почвы.
Обзор существующих методов определения мощности дозы внешнего
излучения и активности природных радионуклидов в объектах окружающей
среды.
Тема 5. Радон и его дочерние продукты распада (ДПР)
Радон и его ДПР как главный дозообразующий природный фактор.
Физические и химические свойства радона и его ДПР.
Источники радона в почвенном воздухе, процессы эманирования и
эксхаляции радона из почв и строительных материалов в атмосферный воздух и воздух помещений.
Эквивалентная равновесная объёмная активность ДПР радона (ЭРОА),
её связь с объёмной активностью радона. Понятие о коэффициенте равновесия и сезонном коэффициенте.
Экспрессные и интегральные методы определения ЭРОА радона.
Тема 6. Техногенные радионуклиды в окружающей среде
Основные техногенные радионуклиды, присутствующие в среде обитания человека.
Происхождение и источники техногенных радионуклидов в среде обитания человека. Техногенные радионуклиды в почвах селитебных территорий. Физические характеристики основных дозообразующих техногенных радионуклидов – цезия-137 и стронция-90 и методы определения их активности
в объектах окружающей среды.
Обзор существующих методов определения активности техногенных
радионуклидов в объектах окружающей среды.
6 Тема 7. Инструментальные радиоэкологические исследования
Радиоэкологические исследования земельных участков. Методы гаммасъёмки, в том числе автомобильной и площадной. Поиск и заверка радиационных аномалий.
Плотность потока радона (ППР) и способы её измерения.
Измерение радиационных факторов (мощность дозы, ЭРОА радона) в
жилых и общественных помещениях.
Тема 8. Способы расчёта индивидуальных и коллективных доз
Инструментальные методы определения индивидуальных и коллективных доз облучения, обусловленного внешним гамма-излучением, и используемая для этих целей аппаратура.
Основные способы расчёта доз, обусловленных радоном и его ДПР, излучением естественных и техногенных радионуклидов, содержащихся в пище
и воде.
Методы измерения накопленных доз облучения – радиотермолюминесценция и электронный парамагнитный резонанс образцов зубной эмали.
Понятие о спектрометре излучения человека (СИЧ).
4. ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ
Практические занятия по дисциплине «Физическая радиоэкология» будут способствовать умению студентов рассчитывать количественные характеристики радиоактивности и радиационной обстановки, организовывать и
проводить инструментальные радиоэкологические измерения.
Рекомендуемый перечень и объем практических занятий приведен
в табл. 1. Представленный в табл. 1 перечень практических занятий требует
обязательного наличия следующего технического обеспечения: ПЭВМ (1
шт.) с характеристиками не ниже: Pentium 4-3.0 МГц / II SDRAM 2048 Мб /
HDD SATAII 60 Гб / DWD + RW / keyb / mause / монитор 17'' или 19''; профессиональный широкодиапазонный дозиметр ДРГ-01Т1 (1 шт.), поисковый
сцинтилляционный радиометр типа СРП (1 шт.), термолюминесцентные дозиметры, трековые радиометры радона (для показа).
7 Таблица 1
№
п/п
№ раздела
дисциплины
Наименование практических занятий,
Основные единицы активности, основные
дозиметрические единицы; что такое активность радионуклида и в каких единицах она
Тема 2. Количественные
измеряется, чем отличается поверхностная
характеристики радиоакактивность от площадной.
1 тивности объектов окруМетоды определения потока, активности и
жающей среды
дозовых характеристик.
Расчёт количественных характеристик радиоактивности объектов окружающей среды.
Эквивалентная равновесная объёмная активность ДПР радона (ЭРОА), её
связь с объёмной активностью радона. КоТема 5. Радон и его до- эффициент равновесия и сезонный коэфчерние продукты распада фициент.
2
Экспрессные и интегральные методы оп(ДПР)
ределения ЭРОА радона, связь между объёмной активностью радона и ЭРОА.
Измерение и расчёт параметров радоноопасности, разбор способов радонозащиты.
Изучение методик проведения инструментальных радиоэкологических исследований
Тема 7. Инструментальс использованием дозиметрической и раные радиоэкологические
3
диометрической аппаратуры: профессиоисследования
нальный широкодиапазонный дозиметр
ДРГ-01Т1 , поисковый сцинтилляционный
радиометр типа СРП.
Инструментальные методы определения индивидуальных и коллективных доз
облучения, обусловленного внешним гаммаизлучением, и используемая для этих целей
Тема 8. Способы расчёта аппаратура.
Методы измерения накопленных доз
индивидуальных и кол4
облучения – радиотермолюминесценция и
лективных доз
электронный парамагнитный резонанс образцов зубной эмали.
Расчёт индивидуальных и коллективных
доз, обусловленных различными радиационными факторами.
8 5. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ
Основная литература
1. Пивоваров Ю.П. Радиационная экология/ Ю. П. Пивоваров, В. П. Михалев. - Москва : Academia (Академия), 2004. - 239 с. (16 экз.)
2. Белозерский, Г. Н. Радиационная экология / Г. Н. Белозерский. - Москва
: Academia (Академия), 2008. - 383 с. (10 экз.)
Дополнительная литература
3. Коваленко В.В., Холостова З.Г. Введение в прикладную радиогеоэкологию. – Красноярск: Наука, 1998. – 108 с.
4. Крисюк Э.М. Радиационный фон помещений. – М.: 1989. – 120 с.
5. Кузин А.М. Природный радиоактивный фон и его значение для биосферы Земли. – М.: Наука, 1991.
6. Максимов М.Т., Оджагов Г.О. Радиоактивные загрязнения и их измерения. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 304 с.
7. Булдаков Л.А. Радиоактивные вещества и человек. – М.: Энергоиздат,
1993. – 160 с.
8. Кольтовер ВК. Радоновая радиация: источники, дозы, биологические
эффекты // Вестник РАН. – 1996. – Т. 66, № 2. С. 114-119.
Контрольно-измерительные материалы
По дисциплине предусматривается итоговый контроль – экзамен.
Экзаменационные билеты формируются на базе приведенного ниже перечня вопросов для экзамена.
1. Что такое «постоянная радиоактивного распада»? И почему она
именно так называется?
2. Выведите основное уравнение радиоактивного распада.
3. Какую философскую парадигму иллюстрирует выражение dN =
λ·N·dt ?
4. Что такое «период полураспада» и как он связан с постоянной распада?
5. Все радиоактивные ядра когда-нибудь распадутся, а вот экспонента
никогда не коснётся оси абсцисс. Как Вы объясните это противоречие?
6. Почему уравнение радиоактивного распада не является абсолютно
точным?
9 7. Вычислите время, за которое количество атомов изменится от N1 до
N2. Постоянная распада Вам известна – λ.
8. Докажите, что после 6 периодов полураспада останется больше 1%
исходных атомов, а после 7 периодов – меньше 1%.
9. Что такое «вековое равновесие» и какова практическая польза от установившегося равновесия в ряду радионуклидов?
10. Почему при гамма-переходах одинаковые радионуклиды излучают
гамма-кванты одинаковой энергии?
11. Что такое активность радионуклида и в каких единицах она измеряется?
12. Чем отличается поверхностная активность от площадной?
13. Какова связь между объёмной активностью радона и ЭРОА? Кстати,
что такое ЭРОА?
14. Как связать активность радионуклида с количеством излученных
частиц или квантов? Как связать активность радионуклида с его массой?
15. Чем отличаются видимый свет, радиоволны, рентгеновское и гаммаизлучение? А чем не отличаются?
16. Какой источник создаёт направленное излучение: точечный или
коллимированный?
17. Чем отличается плотность потока частиц от флюенса?
18. Дайте определение экспозиционной дозы и поясните его.
19. Можно ли измерить или рассчитать керму в биологической ткани?
20. Как с помощью известной гамма-постоянной какого-либо радионуклида и его активности рассчитать мощность дозы на любом расстоянии от него? Мощность какой дозы при этом можно рассчитать?
21. Дайте определение поглощённой дозы и свяжите её с экспозиционной дозой.
22. В чём измеряется эквивалентная доза и почему её уже нельзя назвать истинно физической величиной?
23. Что такое эффективная доза и можно ли её применить для оценки
источника излучения или воздействия на защиту или биоту?
24. Какова типичная структура природного облучения?
25. Расскажите о существующих гипотезах связи между дозой и эффектом вредного воздействия облучения?
26. Охарактеризуйте основные природные источники облучения.
27. Какие техногенные радионуклиды «встречаются» в настоящее время
повсеместно? И почему?
28. Приведите примеры техногенно-измененного природного фона и
охарактеризуйте способы его уменьшения.
29. Расскажите об основных задачах и методах проведения гаммасъёмки.
30. Какие существуют методы индивидуального дозиметрического контроля?
10 
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
5
Размер файла
197 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа