Радиоактивность

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления» (ВСГУТУ)

Факультет экологии, сервиса, технологии и дизайна

Кафедра «экология, недропользование и безопасность жизнедеятельности»

РЕФЕРАТ

на тему «Радиоактивность»

Выполнил: Мужик А.С.

Проверил: к.г.н., доцент

Ахаржанова Т.В.

Улан-Удэ, 2020 г.

Содержание

Введение

1. История открытия и изучения радиоактивности

2. Основные закономерности и характеристики радиоактивности

Заключение

Список литературы

Введение

Радиоактивность появились на земле со времени ее образования и человек за всю историю развития своей цивилизации находился под влиянием естественных источников радиации. Земля подвержена радиационному фону, источниками которого служат излучения Солнца, космическое излучение, излучение от залегающих в Земле радиоактивных элементов.

Явление радиоактивности, было открыто французским физиком А. Беккерелем 1 марта 1896 года при случайных обстоятельствах.

Излагаемый в данной работе материал постоянно используется в дальнейшем. Ведь все должны знать, что радиация в любых дозах очень опасна и мало изучена. Каждый человек не может быть пассивен и должен принимать все меры для снижения разрушительного воздействия радиации и сохранения нормальной жизнедеятельности.

Целью работы является изучение радиоактивности.

Для реализации поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1)раскрыть историю открытия и изучения радиоактивности;

2)изучить основные закономерности и характеристики радиоактивности.

Структура работы состоит: введение, две главы, заключение и список литературы.

1. История открытия и изучения радиоактивности

Французский физик А. Баккрель 1 марта 1896 года обнаружил по почернению фотопластинки испускание солью урана невидимых лучей сильной проникающей способности. Вскоре он выяснил, что свойством лучеиспускания обладает и сам уран. Затем такое свойство им было обнаружено и у тория. Радиоактивность (от латинского radio - излучаю, radus - луч и activus - действенный), такое название получило открытое явление, которое оказалось привилегией самых тяжелых элементов периодической системы Д.И. Менделеева [3].

Есть несколько определений этого замечательного явления одно из которых дает такую ее формулировку: «Радиоактивность - это самопроизвольное (спонтанное) превращение неустойчивого изотопа химического элемента в другой изотоп (обычно изотоп другого элемента); при этом происходит испускание электронов, протонов, нейтронов или ядер гелия (Ь-частиц)» [2]. Сущностью открытого явления было в самопроизвольном изменении состава атомного ядра, находящегося в основном состоянии либо в возбужденном долгоживущем состоянии.

В 1898 году другие французские ученые Мария Склодовская-Кюри и Пьер Кюри выделили из уранового минерала два новых вещества, радиоактивных в гораздо большей степени, чем уран и торий. Так были открыты два неизвестных ранее радиоактивных элемента - полоний и радий, а Мария, кроме того обнаруживает (независимо от немецкого физика Г. Шмидта) явление радиоактивности у тория. Кстати, она первой и предложила термин радиоактивность. Ученые пришли к выводу, что радиоактивность представляет собой самопроизвольный процесс, происходящий в атомах радиоактивных элементов [2]. Теперь это явление определяют, как самопроизвольное превращение неустойчивого изотопа одного химического элемента в изотоп другого элемента и при этом происходит испускание электронов, протонов, нейтронов или ядер гелия б - частиц. Здесь следует отметить, что среди элементов, содержащихся в земной коре, радиоактивными являются все с порядковыми номерами более 83, т.е. расположенными в таблице Менделеева после висмута. За 10 лет совместной работы они сделали очень многое для изучения явления радиоактивности. Это был беззаветный труд во имя науки - в плохо оборудованной лаборатории и при отсутствии необходимых средств. Пьер установил самопроизвольное выделение тепла солями радия. Этот препарат радия исследователи получили в 1902 году в количестве 0,1 гр. Для этого им потребовалось 45 месяцев напряженного туда и более 10000 химических операций освобождения и кристаллизации. В 1903 году за открытие в области радиоактивности супругам Кюри и А.Беккерею была присуждена Нобелевская премия по физике. Всего за работы, связанные с исследованием и применением радиоактивности, было присуждено более 10 Нобелевских премий по физике и химии (А.Беккерею, П. и М. Кюри, Э.Ферми, Э.Резерфорду, Ф. и И. Жолио-Кюри, Д.Хэвиши, О.Гану, Э.Макмиланн и Г.Сиборгу, У.Либби и др.). В честь супругов Кюри получил свое название, искусственно полученный трансурановый элемент с порядковым номером 96 - кюрий. В 1898 году английский ученый Э.Резерфорд приступил к изучению явления радиоактивности. В 1903 году Э.Резерфорд доказывает ошибочность предположения английского физика Д.Томпсона о его теории строении атома и в 1908-1911 г.г. проводит опыты по рассеянию б - частиц (ядер гелия) металлической фольгой. б - частица проходила сквозь тонкую фольгу (толщиной 1 мкм) и, попадая на экран из сернистого цинка, порождала вспышку, хорошо наблюдаемую в микроскоп. Опыты по рассеянию б - частиц убедительно показали, что почти вся масса атома сосредоточена в очень малом объеме - атомном ядре, диаметр которого примерно в 100000 раз меньше диаметра атома. Большинство б - частиц пролетает мимо массивного ядра, не задевая его, но изредка происходит столкновение б - частицы с ядром и тогда она может отскочить назад. Таким образом, первым его фундаментальным открытием в этой области было обнаружение неоднородности излучения, испускаемого ураном. Так в науку о радиоактивности впервые вошло понятие об б - и в - лучах. Он также предложил и названия: б -распад и б - частица. Немного позже была обнаружена еще одна составляющая часть излучения, обозначенная третьей буквой греческого алфавита: г-лучи. Это произошло вскоре после открытия радиоактивности. На долгие годы б - частицы стали для Э.Резерфорда незаменимым инструментом исследований атомных ядер. В 1903 году он открывает новый радиоактивный элемент - эманацию тория. В 1901-1903 годах он совместно с английским ученым Ф.Содди проводит исследования, которые привели к открытию естественного превращения элементов (например, радия в радон) и разработке теории радиоактивного распада атомов. радиоактивность изотоп химический периодический

В 1903 году немецкий физик К.Фаянс и Ф.Содди независимо друг от друга сформулировали правило смещения, характеризующее перемещение изотопа в периодической системе элементов при различных радиоактивных превращениях.

Весной 1934 года в «Докладах Парижской академии наук» появилась статья под названием «Новый тип радиоактивности». Ее авторы Ирен Жолио-Кюри и ее муж Фредерик Жолио-Кюри обнаружили, что бор, магний, и алюминий, облученные б - частицами, становятся сами радиоактивными и при своем распаде испускают позитроны. Так была открыта искусственная радиоактивность. В результате ядерных реакций (например, при облучении различных элементов б - частицами или нейтронами) образуется радиоактивные изотопы элементов, в природе не существующие. Именно эти искусственные радиоактивные продукты составляют подавляющее большинство среди всех известных ныне изотопов. Во многих случаях продукты радиоактивного распада сами оказываются радиоактивными и, тогда образованию стабильного изотопа предшествует цепочка из нескольких актов радиоактивного распада. Примерами таких цепочек являются ряды периодических изотопов тяжелых элементов, которые начинаются нуклеидами 238U, 235U, 232 и заканчиваются стабильными изотопами свинца 206Pb, 207Pb, 208Pb. Так из общего числа известных ныне около 2000 радиоактивных изотопов около 300 - природные, а остальные получены искусственно, в результате ядерных реакций. Между искусственной и естественной радиацией нет принципиального различия. В 1934 г. И. и Ф. Жолио-Кюри в результате изучения искусственной радиации были открыты новые варианты в-распада - испускание позитронов, которые были первоначально предсказаны японскими учеными Х.Юккавой и С.Сакатой. И. и Ф. Жолио-Кюри осуществили ядерную реакцию, продуктом которой был радиоактивный изотоп фосфора с массовым числом 30. Выяснилось, что он испускал позитрон. Этот тип радиоактивных превращений называют в + распадом (подразумевая под в - распадом испускание электрона).

Один из выдающейся ученой современности Э.Ферми, свои главные работы посвятил исследованиям, связанным с искусственной радиоактивностью. Созданная им в 1934 году теория бетта-распада и в настоящее время используется физиками для познания мира элементарных частиц [3].

Теоретики уже давно предсказывают возможность двойного в - превращения в 2 в - распада, при которой одновременно испускаются два электрона или два позитрона, однако на практике этот путь «гибели» радиоактивного ядра пока не обнаружен. Зато сравнительно недавно удалось наблюдать очень редкое явление протонной радиоактивности - испускание ядром протона и доказано существование двупротонной радиоактивности, предсказанное ученым В.И. Гольданским. Всем этим видам радиоактивных превращений подтверждены только искусственные радиоизотопы, и в природе они не встречаются [3].

В последствии целым рядом ученых разных стран (Дж.Данинг, В.А.Карнаухов, Г.Н.Флеров, И.В.Курчатов и др.) были обнаружены сложные, включающие в-распад, превращения, в том числе испускание запаздывающих нейтронов.

Одним из первых ученых в бывшем СССР, который приступил к изучению физики атомных ядер вообще и радиоактивности в частности был академик И.В. Курчатов. В 1934 году он открыл явление разветвления ядерных реакций, вызываемых нейтронной бомбардировкой и исследовал искусственную радиоактивность. ряда химических элементов. В 1935 году при облучении брома потоками нейтронов Курчатов и его сотрудники заметили, что возникающие при этом радиоактивные атомы брома распадаются с двумя различными скоростями. Такие атомы назвали изомерами, а открытое учеными явление изомерией.

Наукой было установлено, что быстрые нейтроны способны разрушать ядра урана. При этом выделяется много энергии и образуются новые нейтроны, способные продолжать процесс деления ядер урана. Позднее обнаружилось, что атомные ядра урана могут делиться и без помощи нейтронов. Так было установлено самопроизвольное (спонтанное) деление урана. В честь выдающегося ученого в области ядерной физики и радиоактивности 104-й элемент периодической системы Менделеева назван курчатовием [5].

Открытие радиоактивности оказало огромное влияние на развитие науки и техники. Оно ознаменовало начало эпохи интенсивного изучения свойств и структуры веществ. Новые перспективы, возникшие в энергетике, промышленности, военной области медицине и других областях человеческой деятельности благодаря овладению ядерной энергией, были вызваны к жизни обнаружением способности химических элементов к самопроизвольным превращениям. Однако, наряду с положительными факторами использования свойств радиоактивности в интересах человечества можно привести примеры и негативного их вмешательства в нашу жизнь. К числу таких можно относится ядерное оружие во всех его формах, затонувшие корабли и подводные лодки с атомными двигателями и атомным оружием, захоронение радиоактивных отходах в море и на земле, аварии на атомных электростанциях и др. а непосредственно для Украины использование радиоактивности в атомной энергетике привело к Чернобыльской трагедии.

2. Основные закономерности и характеристики радиоактивности

Pадиоактивностью называют неустойчивость ядер некоторых атомов, кoтoрая проявляетcя в их способноcти к самопроизвольному превращению (по научному - распаду), что сопровождается выходoм ионизирующего радиации (излучения). Энеpгия такого вида радиация (излучения) очень велика, поэтому oна способна воздействовать нa вещество, создавая более новые ионы с рaзными знaками. Вызывать радиацию (излучение) с помощью химических реакций нельзя, это полностью физический процесс [5].

Различают несколько видов радиации:

- Относительно тяжeлыe чacтицы, зapяжeнныe пoлoжитeльнo, прeдcтaвляют c coбoй ядpa гeлия это -Альфа-частицы.

- Обычныe элeктpoны - Бeтa-чacтицы.

- Имеет ту же природу, что и видимый свет, однако гораздо большую проникающую способность это - Гaммa-излучeниe.

- Электрические нейтральные частицы, возникающие в основном рядом с работающим атомным реактором, доступ туда должен быть ограничен это - Нейтроны.

- Похожи на гамма-излучение, но имеют меньшую энергию, кстати, Солнце - один из естественных источников таких лучей, но защиту от солнечной радиации обеспечивает атмосфера Земли это - Рентгеновские лучи

Наиболее с точки зрения опасно для человека Альфа, Бета и Гамма излучение, которое может привести к серьезным заболеваниям, генетическим нарушения и даже не исключено к смерти. Степень влияния радиации на здоровье человека на столько сильна, что зависит от вида излучения, времени и частоты. Таким образом, последствия излучении радиации, которые могут привести к фатальным случаям, бывают как при однократном пребывании у сильнейшего источника излучения (естественного или искусственного), так и при хранении слаборадиоактивных предметов у себя дома (антиквариата, обработанных радиацией драгоценных камней, изделий из радиоактивного пластика). Заряженные частицы очень активны и сильно взаимодействуют с веществом, поэтому даже одной альфа-частицы может хватить, для того чтобы уничтожить живой организм или повредить огромное количество клеток. Впрочем, по этой же причине достаточным средством защиты от радиации данного типа является любой слой твердого или жидкого вещества, например, обычная одежда. Воздействие радиации на организм человека называют облучением. Во время этого процесса энергия радиация передается клеткам, разрушая их. Облучение может вызывать всевозможные заболевания: инфекционные осложнения, нарушения обмена веществ, злокачественные опухоли и лейкоз, бесплодие, катаракту и т д. Особенно остро радиация воздействует на делящиеся клетки, поэтому она особенно опасна для детей. Организм реагирует на саму радиацию, а не на её источник. Радиоактивные вещества могут проникать в организм через кишечник (с пищей и водой), через лёгкие (при дыхании) и даже через кожу при медицинской диагностике радиоизотопами. В этом случае имеет место внутреннее облучение. Кроме того, значительное влияние радиации на организм человека оказывает внешнее облучение, т.е. источник радиации находится вне тела. Наиболее опасно, безусловно, внутреннее облучение (см. таблицу 1).

Радиоактивность измеряется в Беккерелях сокращенно (БК), что соответствует одному распаду в секунду. Содержание радиоактивности в веществе также часто оценивают на единицу веса - Бк/кг, или объема - Бк/куб.м. Иногда встречается такая единица как Кюри сокращенно (Ки). Это огромная величина, равная 37 миллиардам Бк. При распаде вещества источник испускает ионизирующее излучение, мерой которого является экспозиционная доза. Её измеряют в Рентгенах (Р). Рентген достаточно большая величина, поэтому на практике используют миллионную (мкР) или тысячную (мР) долю Рентгена.

Бытовые дозиметры измеряют ионизацию за определенное время, т.е. не саму экспозиционную дозу, а её мощность радиации. Единица измерения - микрорентген в час. Именно этот показатель наиболее важен для человека, так как позволяет оценить опасность того или иного источника радиации.

Таблица 1

В отношении радиоактивность существует большое число норм, т.е. стараются нормировать практически все. Другое дело, что нечистые на руку продавцы, в погоне за большой прибылью, не соблюдают, а иногда и откровенно нарушают нормы, установленные законодательством. Основные нормы, установленные в России, прописаны в Федеральном законе №3-ФЗ от 05.12.1996 г «О радиационной безопасности населения» [1].

В строительных материалах нормируется содержания радиоактивных веществ семейства тория и урана, а также калия-40, удельная эффективная активность их рассчитывается по специальным формулам. Требования к строительным материалам также указаны в ГОСТ.

В помещениях регламентируется суммарное содержание торона и радона в воздухе: для новых зданий оно должно быть не больше 100 Бк (100 Бк/м³), а для уже эксплуатируемых - менее 200 Бк/м3. В Москве применяются также дополнительные нормы МГСН2.02-97, где регламентируются максимально допустимые уровни ионизирующего излучения и содержание радона на участках застройки.

Для медицинской диагностики предельные дозовые значения не обозначены, однако выдвигаются требований минимально достаточных уровней облучения, чтобы получить качественную диагностическую информацию [5].

Заключение

Открытие радиоактивности оказало огромное влияние на развитие науки и техники. Оно ознаменовало начало эпохи интенсивного изучения свойств и структуры веществ. Новые перспективы, возникшие в энергетике, промышленности, военной области медицине и других областях человеческой деятельности благодаря овладению ядерной энергией, были вызваны к жизни обнаружением способности химических элементов к самопроизвольным превращениям. Однако, наряду с положительными факторами использования свойств радиоактивности в интересах человечества можно привести примеры и негативного их вмешательства в нашу жизнь.

Pадиоактивностью называют неустойчивость ядер некоторых атомов, кoтoрая проявляетcя в их способноcти к самопроизвольному превращению (по научному - распаду), что сопровождается выходoм ионизирующего радиации (излучения).

Радиоактивность измеряется в Беккерелях сокращенно (БК), что соответствует одному распаду в секунду. Содержание радиоактивности в веществе также часто оценивают на единицу веса - Бк/кг, или объема - Бк/куб.м.

Список литературы

1. Федеральный закон «О радиационной безопасности населения» от 09.01.1996 № 3-ФЗ // СПС «консультант Плюс».

2. Башилов Н. И. Естественные источники ионизирующего излучения // Молодой ученый. 2018. № 24 (210). С. 277-282.

3. Кирсанова З.В. История открытия и изучения радиоактивности // Молодой ученый. 2017. № 1. С. 18-20.

4. Радиоактивность и радиоактивные элементы в среде обитания человека. Материалы V Международной конференции, г. Томск, 13-16 сентября 2016 г. Томск: SТТ, 2016. 808 с.

5. Садыков А.А. Радиация и радиоактивность // Современное состояние и проблемы естественных наук. 2015. № 1. С. 84-87.

Размещено на Allbest.ru