|
|
Скачати 0.88 Mb.
|
Осередок ядерного ураження. Вплив на людей і об'єкти Елементи ядерної фізики Атом є найменшою частинкою хімічного елемента. Кожний хімічний елемент складається з атомів. Атоми відрізняються один від одного масами і розмірами. Атом має складну будову. В центрі нього знаходиться ядро, навколо ядра обертаються електрони. Ядра атомів, в свою чергу, складаються з протонів і нейтронів. Число протонів характеризує хімічні властивості елемента і є його атомним номером, , сумарне число протонів і нейтронів в ядрі становить масове число елементів. Елементи, які мають різні масові числа при одному і тому ж атомному номері, називають ізотопами. Між протонами, що входять до складу ядра, діють електричні сили відштовхування. Але, крім того, між всіма елементарними ядерними частинками (протонами і нейтронами) діють ядерні сили зчеплення, які обумовлюють стійкі ядра. Менш стійкі ядра хімічних елементів за певних умов, можуть перетворюватися у більш стійкі ядра інших хімічних елементів. Енергія, яка звільнюється при ядерних перетвореннях, називається атомною, а точніше, внутрішньоядерною. Відомо три шляхи звільнення атомної енергії: радіоактивний розпад ядер, поділ важких ядер і сполучення легких ядер атомів у більш важкі. Радіоактивним розпадом називається процес мимовільного перетворення нестійких ядер атомів у більш стійкі. У 1896 р. французький фізик Беккерель помітив, що сполуки урану мають властивість випромінювати якісь невидимі промені, які призводять до почорніння фотопластинок, світіння деяких речовин, іонізації повітря. Через два роки П'єр і Марія (Склодовська) Кюрі з уранових руд виділили невідомий до цього хімічний елемент, який випромінював подібні промені, а діяли вони значно сильніше. Цьому елементу було дано назву "радій", що означає "променистий". 3 тих пір властивість речовин випромінювати промені подібно радію стали називати радіоактивністю, а самі речовини радіоактивними. Радіоактивний розпад ядер супроводжується виділенням внутрішньої енергії радіоактивним випромінюванням, тобто випусканням у навколишнє середовище альфа-, бета- і гамма-променів. Альфа-промені - це потік позитивно заряджених частинок, які являють собою ядра атомів гелію. 3 ядра, що зазнає радіоактивного розпаду, ці частинки викидаються зі швидкістю, яка досягає 20 тис. км/с. У повітрі альфа-частинки проходять шлях у кілька сантиметрів. Бета-промені - це потік негативно заряджених частинок - електронів, що випускаються ядрами атомів. Бета-частинки викидаються з ядра радіоактивного атома з різними швидкостями. При цьому швидкість деяких електронів досягає швидкості світла. У повітрі вони проходять шлях у кілька метрів. Гамма-промені, подібно до рентгенівського проміння, являють собою короткохвильове електромагнітне випромінювання і поширюються зі швидкістю світла. У повітрі гамма-промені поширюються на сотні метрів. Характерною властивістю природної радіоактивності є інтенсивність, з якою відбувається розпад ядра. Кожному радіоактивному ізотопу властива певна швидкість розпаду. Одиницею вимірювання швидкості радіоактивного розпаду є, так званий період напіврозпаду, тобто час, протягом якого половина атомів будь-якої кількості радіоактивної речовини зазнає розпаду. Способу, за допомогою якого можна було б зупинити, уповільнити або припинити цей процес, ще не знайдено. Ніякі температурні умови, ні тиск не впливають на протікання радіоактивності. Радіоактивний розпад - це внутрішньоядерні перетворення, що ведуть до зміни числа протонів у ядрі. Довжина пробігу альфа-частинок у повітрі не перевищує кількох сантиметрів, у рідких і твердих тілах набагато більше. Пробіг, наприклад, у металах менше 0,01 мм. Одяг людини поглинає альфачастинки повністю, навіть листок паперу затримує Їх. Незважаючи на незначну проникаючу здатність альфа-частинок, цей вид випромінювання дуже небезпечний для живого організму, оскільки, потрапляючи в організм через органи дихання або з їжею чи водою, уражає тканини. При бета-розпаді потік бета-частинок, проходячи через середовище, в якому знаходиться джерело випромінювання, взаємодіє з атомами речовин середовища. В результаті цієї взаємодії, так як і при проходженні альфа-частинок, відбувається іонізація атомів. Бета-частинки мають значно більшу проникаючу здатність, ніж альфа-частинки, але вони можуть бути затримані підошвою взуття, віконним склом і будь-якими металевими пластинами товщиною кілька міліметрів. У живих тканинах максимальний пробіг бета-частинок не перебільшує 1,5 см. Основна частина радіоактивних продуктів, які утворюються під час ядерного вибуху, також є бета-активними. Гамма-промені - це кванти енергії, які випромінюються ядрами атомів. Цей вид випромінювання має найбільшу проникаючу здатність, а іонізуюча здатність гамма-променів у сотні разів менша, ніж у бета-частинок. У повітрі на шляху в 1 см утворюється лише кілька пар іонів. Проникаюча здатність гамма-променів значно більша, ніж бета- і альфа-променів. У повітрі гамма-промені можуть пройти декілька сотень метрів. Природний радіоактивний розпад відбувається поступово, тому кількість атомної енергії, що виділяється за одиницю часу, порівняно мала. Загальна доза радіації, яку одержує людина за рік від природного радіаційного фону, становить близько 100 мбер. Основним способом одержання великої кількості внутрішньоядерної енергії є спосіб, заснований на використанні явищ, які супроводжують процес поділу ядер атомів важких елементів. Виявляється, що при впливі нейтронів на ядра атомів урану або плутонію, відбувається ядерна реакція, протягом якої ядра цих атомів поділяються на частинки, які являють собою радіоактивні ядра нових, більш легких ніж уран, атомів. Ланцюгова реакція поділу ядер важких атомів, що проходить з регульованою швидкістю, покладена в основу одержання внутрішньоядерної енергії на атомних електростанціях. Третій шлях одержання ядерної енергії заснований на використанні реакції сполучення (синтезу) легких ядер у більш важкі. Термоядерні реакції покладені в основу водневої зброї, зарядом якої є важкий і надважкий водень (дейтерій і тритій). Умовою, за якої може відбутися термоядерна реакція, є ядерна реакція (атомного вибуху), вибух її супроводжується дуже високою температурою. Потужність ядерних боєприпасів прийнято характеризувати кількістю енергії, яка виділяється під час вибуху. Цю енергію вимірюють величиною тротилового еквіваленту. Тротиловий еквівалент - це така маса тротилового заряду, енергія при вибуху якого дорівнює енергії вибуху даного ядерного заряду. Тротиловий еквівалент вимірюють у тонах і кратних одиницях кілотоннах (1 кт дорівнює 1 тис. т) і мегатоннах (1 Мт дорівнює 1 млн т). Наприклад, якщо ядерний заряд має тротиловий еквівалент (потужність) 20 кт - це означає, що при вибуху такого заряду звільниться енергія, яка дорівнює енергії при вибуху 20 тис. т тротилу. 3а характером реакції одержання енергії ядерна зброя поділяється на ядерну, термоядерну і комбіновану. В ядерних боєприпасах застосовується реакція поділу ядер важких елементів - урану-235, плутонію-239, урану-233, які легко поділяються при захваті нейтронів будь-якої енергії, але особливо інтенсивно тепловими. Найменша кількість ядерного палива, в якій може проходити ланцюгова ядерна реакція, називається критичною масою. Критична маса залежить від природи речовини, яка розщеплюється (уран, плутоній або суміші), від його щільності й ступеня чистоти, тому що домішка захвачує нейтрони. Критична маса залежить також від матеріалу, який її оточує. Наприклад, оболонка природного урану при оточенні речовини, яка розщеплюється, є дуже добрим рефлектором, відбиваючи назад нейтрони, що виходять із речовини. При цьому маса, при якій стає можливою ланцюгова реакція, може бути зменшена у 2-3 рази. Так, критична маса для плутонію в металевій фазі дорівнює приблизно 11 кг, а при доброму рефлекторі вона може бути зменшена до 5 кг. У термоядерній зброї застосовуються ядерні реакції, які відбуваються одна за одною: поділ ядер урану-235 або плутонію-239 і з'єднання ядер більш легких елементів у ядра атомів більш важких. Для здійснення реакції синтезу як термоядерне паливо застосовують ізотопи водню: важкий водень - дейтерій, надважкий - тритій і з'єднання дейтерію і літію - дейтерит літію. Висока температура, необхідна для підтримання реакції синтезу ядер дейтерію і тритію, утворюється за рахунок реакції поділу урану-235 або плутонію-239. Таким чином, звичайний ядерний заряд є запалом у термоядерному боєприпасі. У зв'язку з цим говорять, що термоядерний заряд ґрунтується на принципі "ділення - синтез". У комбінованих боєприпасах застосовують три ядерних реакції, які проходять одна за одною: поділ ядер урану-235 або плутонію-239, з'єднання атомів легких елементів поділ ядер урану-238, тобто дія заряду заснована на принципі "ділення - синтез - ділення". Під час вибуху ядерного заряду температура підвищується до 10 млн градусів, а при термоядерному вона доходить до кількох десятків мільйонів градусів. Підземні ядерні вибухи характеризуються утворенням сейсмічних хвиль, руйнуванням підземних споруд. Величезна кількість енергії, що виділяється при повітряному ядерному вибуху, розподіляється між уражаючими факторами так. На утворення ядерної повітряної хвилі витрачається приблизно 50 % всієї звільненої енергії ядерного вибуху. Близько 35 % енергії вибуху виділяється у вигляді світлового випромінювання. 10 % - на радіоактивне випромінювання продуктів поділу (радіоактивне забруднення) і 5 % на проникаючу радіацію і електромагнітний імпульс. Ядерні й термоядерні вибухи мають комбіновану уражаючу дію. Це означає, що всі уражаючі фактори вибуху діють майже одночасно на різні об'єкти. При висотному вибуху сильно діє світлове випромінювання на органи зору, особливо вночі. Особливістю наземного і підземного ядерних вибухів є висока руйнівна здатність у зоні, яка прилягає до центру вибуху, і сильне, радіоактивне забруднення місцевості. Ударна хвиля Ударна хвиля - це ділянка сильного стиснення повітря, розігрітого до декількох мільйонів градусів, що поширюється з надзвуковою швидкістю (335 м\с) в усі сторони від центру вибуху. Джерелом виникнення ударної хвилі є високий тиск у центрі вибуху, що досягає 105 млрд Па. Вона складається із зони стиснення (де тиск вище атмосферного) І зони розрідження (тиск нижче атмосферного). Уражаюча дія ударної хвилі визначається двома параметрами: надмірним тиском і швидкісним напором повітря. Світлове випромінювання Світлове випромінювання ядерного вибуху - це потік променистої енергії, який включає ультрафіолетові, інфрачервоні й видимі промені. Джерелом світлового випромінювання є світна сфера, яка складається з повітря і розжарених продуктів вибуху. Зі збільшенням світної сфери (при повітряному вибуху), температура на її по верхні знижується. Коли така куля досягає максимальних розмірів (діаметром понад 200 м), температура на її поверхні дорівнює 8000-10 ООО градусів (температура на поверхні Сонця приблизно 6000 градусів). Залежно від потужності ядерного вибуху світлове випромінювання може тривати від кількох секунд до десятків секунд. При ядерному вибуху потужністю 20 кт світлове випромінювання триває 3 с, термоядерному в 1 Мт - 10 с, а потужністю 10 Мт - до 23 с. Уражаюча дія світлового випромінювання визначається світловим імпульсом. Світловий імпульс - це кількість світлової енергії, яка припадає на 1 м2 (або на 1 см2) освітленої поверхні, розміщеної перпендикулярно поширенню випромінювань протягом всього часу існування світлового потоку ядерного вибуху. Світловий імпульс у системі СІ вимірюється в джоулях на квадратний метр (Дж/м2), несистемна одиниця вимірювання світлового імпульсу кал/см2, 1 кал = 4,1868 Дж. Величина світлового імпульсу залежить від потужності та виду ядерного вибуху, відстані освітлювальної поверхні до місця вибуху і атмосферних умов. Тривалість світлового імпульсу залежить від потужності вибуху і визначається за формулою tc = Vi, де g - потужність вибуху, кт. Максимальним буде радіус ураження світловим випромінюванням при повітряному вибусі, тому що світла область має форму кулі й світлова енергія значно менше поглинається. Взимку радіуси у 1,5-2 раза менші. Світловий імпульс пропорційний потужності ядерного вибуху і обернено пропорційний квадрату до центра вибуху. Світловий імпульс швидко зменшується зі збільшенням відстані від центру вибуху. Якби він поширювався в порожнечі, то його величина зменшувалася б пропорційно квадрату відстані від центру вибуху. Проникаюча радіація Проникаюча радіація - це потік гамма-випромінювання нейтронів, які утворюються під час ядерного вибуху внаслідок реакції й радіоактивного розпаду продуктів поділу. На проникаючу радіацію витрачається 3,5-4 % енергії вибуху. Тривалість проникаючої радіації не більше 10-15 с. Основою вражаючої дії проникаючої радіації є потік гамма променів і нейтронів у зоні ядерного вибуху, які поширюються від центру вибуху на усі боки і проходять відстань у сотні й тисячі метрів. Уражаюча дія нейтронів пропорційна дозі. Нейтрони і гамма-випромінювання ядерного вибуху діють на об'єкт практично одночасно. Гамма-промені й нейтрони дуже небезпечні, тому що можуть швидко, поширюватися (зі швидкістю світла), легко проникають в організм і уражають практично всі органи і системи. Характерною особливістю проникаючої радіації є її властивість, подібно рентгенівським променям, проникати через різні матеріали. Проникаюча радіація не справляє помітного впливу на більшість предметів. Проте під її впливом темніє скло оптичних приладів і засвічуються фотоматеріали, які знаходяться у світлозахисній упаковці, виводяться з ладу електронні прилади, які часто дають нереальні показники. При дії на електрообладнання виникають тимчасові (зворотні) і залишкові (незворотні) зміни електричних параметрів. Погіршуються діелектричні властивості ізоляційних матеріалів, виникають струми витоку. Деякі полімери (гума) залежно від характеру радіації твердіють, або навпаки, стають дуже м'якими. Характеристикою летальності проникаючої радіації прийнято показник 50 - величину поглинутої дози радіації, за якої 50 % осіб, що зазнали опромінення, вмирають через декілька днів або тижнів. Вважається, що ця величина знаходиться в межах від 600 до 300 рад. Проте дослідження показали, що у населення м. Хіросіми з низькими захисними властивостями організмів, що було пов'язано з війною показник 50 дорівнював 154 рад. Згубно діє проникаюча радіація на живі організми. Уражаюча дія радіації на живі клітини називається опроміненням. Опромінення порушує нормальну діяльність організму, що проявляється у вигляді так званої променевої хвороби. Ступінь і розвиток променевої хвороби у людей і тварин від дози опромінення, яку одержав організм. Радіоактивне забруднення Радіоактивне забруднення є четвертим фактором, на який припадає близько 10 % енергії ядерного вибуху. Під час ядерного вибуху утворюється велика кількість радіоактивних речовин, які, осідаючи з димової хмари на поверхню землі, забруднюють повітря, місцевість, воду, а також всі предмети, що знаходяться на ній, споруди, лісові насадження, сільськогосподарські культури, урожай, незахищених людей і тварин. Джерелами радіоактивного забруднення є радіоактивні продукти ядерного заряду, частина ядерного палива, яка не вступила в ланцюгову реакцію, і штучні радіоактивні ізотопи. Радіоактивні речовини, які випадають зі хмари ядерного вибуху на землю, утворюють радіоактивний слід. 3 рухом радіоактивної хмари і випаданням з неї радіоактивних речовин розмір забрудненої території поступово збільшується. Слід у плані має, як правило, форму еліпса, велику вісь якого називають віссю еліпса. Розміри сліду радіоактивної хмари залежать від характеру вибуху і швидкості вітру, який є середнім за швидкістю і напрямком для всіх шарів атмосфери від поверхні землі до верхньої межі радіоактивноі хмари. Слід може мати сотні й навіть тисячі кілометрів у довжину і кілька десятків кілометрів у ширину. Так, після вибуху водневої бомби, проведеному США в 1954 р. у центральній частині Тихого океану (на атолі Бікіні), забруднена територія мала форму еліпса, який простягнувся на 350 км за вітром і на 30 км проти вітру. Найбільша ширина смуги була майже 65 км. Загальна площа небезпечного забруднення досягла до 8 тис. км2. Під впливом різних напрямків і швидкостей вітру на різних висотах у межах висоти піднімання хмари вибуху слід може набувати й іншої форми ніж еліпс. Забрудненість місцевості радіоактивними речовинами характеризується рівнем радіації і дозою випромінювання до повного розпаду радіоактивних речовин. Радіоактивне забруднення місцевості в межах сліду нерівномірне. Найбільше радіоактивних речовин випадає на осі сліду, від якої ступінь забруднення зменшується у напрямку до бокових меж, а також від центру вибуху до кінця хмари. Основним джерелом забруднення місцевості є радіоактивні продукти поділу. Це суміш багатьох ізотопів різних хімічних елементів, які утворюються в процесі поділу ядерного заряду і радіоактивного розпаду цих ізотопів. При поділі ядер урану-235 і плутонію-239 утворюється майже 200 ізотопів 70 хімічних елементів. Більшість радіоізотопів належить до короткоживучих - йод-131, ксенон-133, лантан-140, церій-141 та ін. з періодом напіврозпаду від кількох секунд до кількох днів. Стронцій-90, цезій-137, рубідій-l0, криптон-8, сурма-125 та інші мають напіврозпаду від одного до кількох років. Радіоізотопи цезій-135, рубідій-В7, самарій-147, неодим-144 характеризуються надзвичайно повільним розпадом, який триває тисячі років. Непрореагована частина ядерного палива, яка випадає на землю, це ядра атомів урану і плутонію, що розділилися і є альфа-випромінювачами. Залежно від потужності, висоти вибуху і метеорологічних умов радіоактивні випадання можуть мати різний характер. Розрізняють два види радіоактивних випадань: - місцеві, локальні випадання утворюються поблизу місця ядерного вибуху на поверхні або близько поверхні землі. Розмір радіоактивних частинок цих випадань досягає 0,1-2 мм; - тропосферні випадання мають розмір частинок 10-100 МІ( Вони складаються з аерозолів, викинутих у тропосферу. Тропосферні аерозолі досягають поверхні землі в середньому через 15-20 днів після їх утворення. За цей час під дією руху повітряних мас та інших метеорологічних факторів вони можуть бути переміщені на великі відстані від місця появи і навіть обійти земну кулю; - стратосферні випадання складаються з радіоактивних аерозолів, викинутих в атмосферу вище тропопаузи, вони мають повсюдний (глобальний) характер. Розмір аерозольних частинок стратосферних випадань не більше 10 мк. Великий вплив на ступінь і характер забруднення місцевості мають метеорологічні умови. Вітер у верхніх шарах атмосфери сприяє розсіванню радіоактивного пилу на великі території і цим самим знижує ступінь забруднення місцевості. Сильний вітер у приземному шарі атмосфери частину радіоактивного пилу, який випав на поверхню землі, може підняти в повітря і перенести на іншу територію, що призведе до зменшення ступеня забруднення в даному районі, але збільшення території, забрудненої радіоактивними речовинами. Під час дощу, снігу, туману ступінь забруднення в районі випадання опадів вищий, ніж у суху погоду. За таких умов протягом одного і того ж часу з дощем або снігом на поверхню землі осідає значно більше радіоактивних речовин. Але сніг ослаблює іонізуючі випромінювання (внаслідок екранізуючої дії) і рівень радіації зменшується. Випадання дощу сприяє перенесенню радіоактивних речовин у грунт, а на місцевості також знижується рівень радіації. Нерівномірне забруднення території радіоактивними речовинами обумовлює і рельєф місцевості. У долинах, ярах, на берегах річок створюється щільне забруднення. У лісових масивах рівень радіації на ґрунті менший, ніж на відкритій місцевості, тому що радіоактивний пил осідає на кронах дерев і випромінювання частково екранізується деревами. На листі, розміщеному високо і зовні крони дерев нагромаджується менше радіоактивних речовин, ніж на листі, розміщеному в середині крони і внизу. Листя, яке знаходиться в нижній зовнішній частині крони дерев, середньо забруднене радіоактивними речовинами. Найбільше нагромаджується радіонуклідів у кронах лісових насаджень на узліссях з підвітряного боку і У дерев, які ростуть осторонь, одиничних, особливо на підвищених, відкритих вітрові місцях. Безпосередньо після випадання радіоактивних речовин починається вертикальна і горизонтальна їх міграція під дією природних факторів. На першому етапі важливими в міграції радіоактивних речовин є метеорологічні фактори - атмосферні опади і вітер. Атмосферні опади, промиваючи крони дерев, переміщують радіонукліди з верхніх частин крони у нижні, а потім і під полог лісу. Вітер, видуваючи тонкодисперсну фракцію радіоактивних речовин, переносить її з крон одних дерев на інші, частково - під полог насаджень і на прилеглу до лісу територію. |
| ПЛАН-КОНСПЕКТ для проведення лекційного заняття з функціональної... ТЕМА: Злочини у сфері службової діяльності (Розділ XVII Кримінального кодексу України) |
ПЛАН-КОНСПЕКТ для проведення лекційного заняття з функціональної... ТЕМА: Порядок проведення службового розслідування стосовно порушення особами особового складу цивільного захисту службової дисципліни,... |
| ПЛАН-КОНСПЕКТ проведення заняття з тактичної підготовки з начальницьким... ТЕМА ЗАНЯТТЯ №2 : Гасіння пожеж на об’єктах елеваторно-складского господарства, млинових і комбікормових підприємствах |
План конспект на проведення семінарського заняття з тактичної підготовки... ТЕМА: 11 Організація і порядок проведення рятувальних та інших невідкладних робіт при |
| ПЛАН-КОНСПЕКТ для проведення заняття з рятувальної підготовки з особовим складом караулів ТЕМА: 5 Хвороби і долікарська допомога під час проведення аварійно рятувальних робіт |
ПЛАН-КОНСПЕКТ проведення заняття по рятувальній підготовці з особовим... ТЕМА №6: Організація і порядок проведення рятувальних та інших невідкладних робіт при виникненні НС на водних об’єктах |
| ПЛАН-КОНСПЕКТ проведення заняття з психологічної підготовки з особовим... Тема Соціально-психологічні причини травматизму і загибелі людей на пожежах |
ПЛАН-КОНСПЕКТ проведення заняття з гуманітарної підготовки з працівниками... Тема №6 “Службовий етикет і культура поведінки працівника МНС України на службі та у побуті |
| ПЛАН-КОНСПЕКТ для проведення заняття по безпеці праці з начальницьким... Тема №4 2 «Травматизм та професійні захворювання. Заходи щодо їх запобігання. Порядок проведення розслідування нещасних випадків... |
ПЛАН-КОНСПЕКТ проведення заняття з психологічної підготовки з працівниками... Тема : Пізнавальні процеси. Пам’ять. Мислення. Уява. Мовлення. Відчуття. Сприймання. Увага |