Promieniowanie w środowisku człowieka



Podobne dokumenty
Promieniowanie w naszych domach. I. Skwira-Chalot

Podstawowe własności jąder atomowych

OCHRONA RADIOLOGICZNA PACJENTA. Promieniotwórczość

Zadanie 3. (2 pkt) Uzupełnij zapis, podając liczbę masową i atomową produktu przemiany oraz jego symbol chemiczny. Th... + α

Autorzy: Zbigniew Kąkol, Piotr Morawski

pobrano z serwisu Fizyka Dla Każdego - - zadania z fizyki, wzory fizyczne, fizyka matura

przyziemnych warstwach atmosfery.

Wyższy Urząd Górniczy. Zagrożenie radiacyjne w podziemnych wyrobiskach górniczych

IV. PROMIENIOTWÓRCZOŚĆ ŚRODOWISKA

Spis treści. Trwałość jądra atomowego. Okres połowicznego rozpadu

Promieniowanie jonizujące

Reakcje rozpadu jądra atomowego

Promieniowanie jonizujące

I ,11-1, 1, C, , 1, C

Promieniowanie jonizujące

Zagrożenia naturalnymi źródłami promieniowania jonizującego w przemyśle wydobywczym. Praca zbiorowa pod redakcją Jana Skowronka

Promieniotwórczość naturalna. Jądro atomu i jego budowa.

Odkrycie jądra atomowego - doświadczenie Rutherforda 1909 r.

Foton, kwant światła. w klasycznym opisie świata, światło jest falą sinusoidalną o częstości n równej: c gdzie: c prędkość światła, długość fali św.

Promieniotwórczość NATURALNA

Promieniowanie jonizujące

CHEMIA LEKCJA 1. Budowa atomu, Izotopy Promieniotwórczość naturalna i sztuczna. Model atomu Bohra

Fizyka promieniowania jonizującego. Zygmunt Szefliński

W2. Struktura jądra atomowego

doświadczenie Rutheforda Jądro atomowe składa się z nuklonów: neutronów (obojętnych elektrycznie) i protonów (posiadających ładunek dodatni +e)

Zadanie 2. (1 pkt) Jądro izotopu U zawiera A. 235 neutronów. B. 327 nukleonów. C. 143 neutrony. D. 92 nukleony

WYZNACZANIE PROMIENIOWANIA RADONU Instrukcja dla uczniów szkół ponadpodstawowych

O egzotycznych nuklidach i ich promieniotwórczości

Prawo rozpadu promieniotwórczego. Metoda datowania izotopowego.

Fizyka współczesna. Jądro atomowe podstawy Odkrycie jądra atomowego: 1911, Rutherford Rozpraszanie cząstek alfa na cienkich warstwach metalu

Człowiek nie może za pomocą zmysłów wykryć obecności radonu. Wiadomo jednak że gromadzi się on w pomieszczeniach zamkniętych, w których przebywamy.

Reakcje jądrowe dr inż. Romuald Kędzierski

Rozpady promieniotwórcze

ODKRYCIE PROMIENIOTWÓRCZOŚCI PROMIENIOWANIE JĄDROWE I JEGO WŁAŚCIWOŚCI

Wyznaczanie promieniowania radonu

Oddziaływanie cząstek z materią

Laboratorium Fizyki i Techniki Jądrowej

Energetyka konwencjonalna odnawialna i jądrowa

Wykłady z Geochemii Ogólnej

ROZDZIAŁ III. PROMIENIOTWÓRCZOŚĆ ŚRODOWISKA 1

Zadania powtórkowe do egzaminu maturalnego z chemii Budowa atomu, układ okresowy i promieniotwórczość

Zgodnie z rozporządzeniem wczesne wykrywanie skażeń promieniotwórczych należy do stacji wczesnego ostrzegania, a pomiary są prowadzone w placówkach.

Podstawowe własności jąder atomowych

1. JĄDROWA BUDOWA ATOMU. A1 - POZIOM PODSTAWOWY.

Elementy Fizyki Jądrowej. Wykład 3 Promieniotwórczość naturalna

A - liczba nukleonów w jądrze (protonów i neutronów razem) Z liczba protonów A-Z liczba neutronów

dn dt Promieniotwórczość

FIZYKA IV etap edukacyjny zakres podstawowy

ROZDZIAŁ XIII. PROMIENIOTWÓRCZOŚĆ ŚRODOWISKA 1

Poziom nieco zaawansowany Wykład 2

SYMULACJA GAMMA KAMERY MATERIAŁ DLA STUDENTÓW. Szacowanie pochłoniętej energii promieniowania jonizującego

Elementy Fizyki Jądrowej. Wykład 8 Rozszczepienie jąder i fizyka neutronów

CEL 4. Natalia Golnik

Promieniowanie jonizujące

Co nowego w dozymetrii? Dozymetria radonu

BUDOWA ATOMU. Pierwiastki chemiczne

autor: Włodzimierz Wolczyński rozwiązywał (a)... ARKUSIK 40 FIZYKA JĄDROWA

OCHRONA RADIOLOGICZNA 2. Osłony. Jakub Ośko

Fizyka 2. Janusz Andrzejewski

1. Wstęp. Z prasy. Encyklopedia medyczna. Autor: Hayk Hovhannisyan. Tytuł: Badanie transportu radonu w ośrodku porowatym na stanowisku laboratoryjnym

Dawki promieniowania jądrowego

Dozymetria promieniowania jonizującego

Ochrona radiologiczna

PROMIENIOTWÓRCZOŚĆ. A) równa B) mniejsza C) większa D) nie mniejsza (sumie) od sumy mas protonów i neutronów wchodzących w jego skład.

Pierwiastki promieniotwórcze w materiałach budowlanych

FIZYKA III MEL Fizyka jądrowa i cząstek elementarnych

Promieniowanie jonizujące

POLITECHNIKA WARSZAWSKA

Energetyka Jądrowa. Wykład 3 14 marca Zygmunt Szefliński Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów

II. Promieniowanie jonizujące

Reakcje rozszczepienia jądra i ich wykorzystanie

Podstawy fizyki subatomowej. 3 kwietnia 2019 r.

Budowa atomu. Izotopy

Oddziaływanie promieniowania jonizującego z materią

Reakcje rozszczepienia jądra i ich wykorzystanie

Energetyka konwencjonalna odnawialna i jądrowa

Promieniowanie jonizujące.

NEUTRONOWA ANALIZA AKTYWACYJNA ANALITYKA W KONTROLI JAKOŚCI PODSTAWOWE INFORMACJE O REAKCJACH JĄDROWYCH - NEUTRONOWA ANALIZA AKTYWACYJNA

Promieniowanie jonizujące

I Etap szkolny 16 listopada Imię i nazwisko ucznia: Arkusz zawiera 19 zadań. Liczba punktów możliwych do uzyskania: 39 pkt.

Wyk³ady z Fizyki. J¹dra. Zbigniew Osiak

Dawki w podróżach lotniczych

Promieniowanie jądrowe w środowisku człowieka

BADANIE ZAWARTOŚCI RADONU W POWIETRZU Instrukcja dla studenta J 5 -J 8

METODY DETEKCJI PROMIENIOWANIA JĄDROWEGO 3

Czy promieniowanie jonizuj¹ce jest zawsze szkodliwe dla zdrowia [1]

Badanie absorpcji promieniowania γ

ĆWICZENIE 9 SPEKTROMETRIA PROMIENIOWANIA GAMMA W ZASTOSOWANIU DO ŹRÓDEŁ O DUŻEJ OBJĘTOŚCI

Opracowała: mgr Agata Wiśniewska PRZYKŁADOWE SPRAWDZIANY WIADOMOŚCI l UMIEJĘTNOŚCI Współczesny model budowy atomu (wersja A)

Spotkanie z promieniotwórczością - - Podstawowe pojęcia fizyki jądrowej

r. akad. 2012/2013 Wykład IX-X Podstawy Procesów i Konstrukcji Inżynierskich Fizyka jądrowa Zakład Biofizyki 1

IV. PROMIENIOTWÓRCZOŚĆ ŚRODOWISKA

Jądro atomowe Wielkości charakteryzujące jądro atomowe

Fizyka jądrowa poziom podstawowy

I N F O R M A C J A O S T A N I E O C H R O N Y R A D I O L O G I C Z N E J K R A J O W E G O W R O K U

V KONKURS CHEMICZNY 23.X. 2007r. DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW WOJEWÓDZTWA ŚWIĘTOKRZYSKIEGO Etap I czas trwania: 90 min Nazwa szkoły

Rozpady promieniotwórcze

Optyka falowa. Optyka falowa zajmuje się opisem zjawisk wynikających z falowej natury światła

Rok akademicki: 2030/2031 Kod: STC OS-s Punkty ECTS: 2. Poziom studiów: Studia II stopnia Forma i tryb studiów: Stacjonarne

1. Co to jest promieniowanie jonizujące 2. Źródła promieniowania jonizującego 3. Najczęściej spotykane rodzaje promieniowania jonizującego 4.

Transkrypt:

Promieniowanie w środowisku człowieka Jeżeli przyjrzymy się szczegółom mapy nuklidów zauważymy istniejące w przyrodzie w stosunkowo dużych ilościach nuklidy nietrwałe. Ich czasy zaniku są duże, większe od prawdopodobnego czasu utworzenia układu słonecznego. Jednocześnie na przestrzeni ostatnich lat człowiek wpływał na stan środowiska naturalnego zwiększając zagrożenie promieniowaniem poprzez próby z bronią jądrową i awarie elektrowni jądrowych. Promieniowanie dochodzi do nas też z kosmosu warstwa atmosfery niezbyt dobrze odcina nas od promieniowania kosmicznego 1

2

Ilość poszczególnych izotopów potasu w przyrodzie: 40 K 39 K 93% 40 K 0.01% 41 K 7% Ilość wszystkich izotopów wapnia w skorupie ziemskiej wynosi 2x10 4 mg/kg czyli około 2 mg/kg 40 K Ten izotop rozpada się na drodze rozpadu beta β - 89%, bez emisji promieniowania gamma Do stanu podstawowego 40 Ca i β + / EC - 11%, praktycznie w całości do stanu wzbudzonego 40 Ar który to stan deekscytuje z emisją kwantu gamma o energii 1461 kev. Oznacza to że około 10-4 jąder potasu znajdujących się w naszym środowisku jest promieniotwórcza. Jest to olbrzymia ilość! Część tego znajduje się w człowieku! 3

Ogółem w skorupie ziemi znajduje się 18 pojedynczo występujących pierwiastków promieniotwórczych o okresach połowicznego zaniku od 10 9 do 10 21 lat. Przedział liczb masowych tych pierwiastków jest szeroki od 40 K do 190 Pt. Lekkie rozpadają się poprzez emisję promieniowania beta, cięższe na ogół poprzez emisję promieniowania alfa. Dodatkowo istnieje 7 nuklidów które są prawdopodobnie nietrwałe ale jak dotychczas udało się wyznaczyć tylko dolne granice ich czasów połowicznego zaniku. Z tych pierwiastków największe zagrożenie powoduje 40 K. Oprócz tego istnieje w przyrodzie kilka ciężkich pierwiastków tworzących łańcuchy promieniotwórczych rozpadów. 4

5

Kolejnymi nuklidami radioaktywnymi istniejącymi w przyrodzie są izotopy toru i uranu (odpowiednio 9.6 mg/kg i 2.7 mg/kg). 232 Th 100% -tylko jeden izotop Izotopy te tworzą długie łańcuchy promieniotwórcze kończące się na stabilnych izotopach ołowiu. Poszczególne nuklidy rozpadają się na drodze przemian α, i β, towarzyszy temu emisja kwantów γ. 6

7

234 U 5x10-5, 2x10 5 lat 235 U 0.7%, 7x10 8 lat 238 U 99%, 4.5x10 9 lat 8

Najbardziej niebezpieczny jest 222 Rn wydostający się z wnętrza Ziemi i gromadzący się np.w naszych piwnicach 9

Widmo promieniowania gamma w przeciętnym laboratorium fizycznym (bardzo podobnie wygląda w naszych mieszkaniach). Dominują przejścia gamma związane z 40 K i łańcuchami rozpadu ciężkich pierwiastków. Prawie niewidoczne na tym rysunku przejście o energii 662 kev pochodzi z rozpadu 137 Cs, głównie pozostałości po wybuchach jądrowych. 10

40 K 11

W tabeli czerwonymi strzałkami zaznaczone są intensywności przejść gamma z 40 K i 137 Cs. Pozostałe przejścia pochodzą z łańcuchów rozpadów ciężkich nuklidów 12

39 K 93.26% 40 K 0.01% 41 K 6.73% 232 Th 100% 234 U 0.0055% 235 U 0.72% 238 U 99.27% 13

14

15

16

Radon i jego pochodne w budynkach Radon to jeden z izotopów pierwiastka promieniotwórczego radon powstaje w naturalnym szeregu 238 U. Własności fizyczne i chemiczne radonu - najcięższy z gazów szlachetnych, gęstość 9.96 g/cm 3 ; w porównaniu do 1.29 g/cm 3 dla powietrza w normalnych warunkach przenikając z gleby do powietrza może, przy braku przewiewu, utrzymywać się blisko podłoża; na wyższe poziomy dostaje się wtedy poprzez dyfuzję - promieniotwórczy, żyje stosunkowo długo co ułatwia rozprzestrzenianie się - nie wchodzi w oddziaływania chemiczne w organizmie (gaz szlachetny) jest praktycznie w całości usuwany z organizmu z wydychanym powietrzem to nie sam radon stanowi zagrożenie radiologiczne ale pochodne przemiany promieniotwórczej (rozpadu) radonu radionuklidy: (polon-218, polon-214), (ołów-214), (bizmut-214) 17

radioizotopy pierwiastków stałych, osadzających się na aerozolach zawieszonych w powietrzu, aerozole mogą osadzać sie w płucach, a ponieważ są stosunkowo krótko żyjące są głównym źródłem dawki od promieniowania naturalnego środowiska, przede wszystkim za przyczyną promieniotwórczych rozpadów : Badania przeprowadzone w 1996 r. przez Centralne Laboratorium Ochrony Radiologicznej pokazały, że średnie stężenie radonu w budynkach mieszkalnych w Polsce wynosi ok. 50 (rozrzut danych od 13 do 99 ). Normy stężenia radonu: 200 w budynkach oddanych do użytku po 1.I.1998 r. 400 w budynkach starszych pokazują że radon nie stanowi w Polsce istotnego zagrożenia radiologicznego. 18

Kumulacja i wydalanie radionuklidów z organizmu człowieka - efektywny półokres rozpadu (przebywania) radionuklidu organizmie: 1 1 1 T ef ) T ( f ) ( b ) Jak można się było spodziewać, jest on mniejszy od najkrótszego z półokresów składowych. Przykład: 1 / 2 ( 1 / 2 T1 / 2 W wybuchach atomowych (lata 60.) i w katastrofie czarnobylskiej wyemitowane zostały m.in. 131 i 137 I Cs które po wniknięciu do organizmu człowieka zanikały z efektywnymi półokresami rozpadu, jak w tabelce: 19

T 1/2 (fiz) T 1/2 (biol) T 1/2 (efekt) 131 I 8.04 dnia 120 dni [1] 7.5 dnia 137 Cs 30.2 lat 110 dni 109 dni [1] Dotyczy gruczołu tarczycy Wnioski: ulega w całości przemianie promieniotwórczej zanim zostanie w istotnym stopniu wydalony, odwrotnie jest skutecznie usuwany z organizmu, szybciej niż poprzez sam jego rozpad promieniotwórczy 20

Tabela. Charakterystyczne aktywności promieniowania jonizującego różnych obiektów. Materiał/obiekt /skażenie Aktywność [Bq] Uwagi woda pitna 0.4 40 1 l żywność 100 1000 ciało człowieka ~ 7000 14 C, 1 kg suchej masy, 40 70 kg; K, (węgiel-14) powietrze w pomieszczeniach mieszkalnych, Polska, 1997 ~ 50 1 3 m ; 222 Rn gleba ~ 500 1 kg nawozy fosforowe (superfosfat) ~ 3 238 5 10 1 kg; U 21

238 U ~ 7 1 10 1 kg 239 Pu (pluton-239) ~ 12 2 10 1 kg 60 Co ~ 16 4 10 1 kg tzw. gorąca cząstka po wybuchu w Czarnobylu; 1986, teren Polski zegarek z luminoforem źródło promieniotwórcz e laboratoryjne 2 10 10 2 5 4 226 10 10 Ra 3 5 137 10 10 Cs 22

zniszczenie reaktora, Three Mile Island, USA, 1979 wybuch reaktora, Czarnobyl, Ukraina, 1986 reaktor atomowy bomba wodorowa 12 10 ~ ( ~ 50 Ci) 19 10 ~ (~ 300 MCi) 20 10 ~ ( ~ 2000 MCi) 23 10 ~ ( ~ 2000 GCi) na dzień wybuchu, 26. IV. 1986 1 GW e (moc elektryczna) 1 Mt TNT (trotyl) 23

Promieniowanie kosmiczne Głównym źródłem zagrożenia jest promieniowanie pochodzące z dalekiego kosmosu. Promieniowanie słoneczne nie przenika przez pole magnetyczne Ziemi. Należy tu wyróżnić bezpośrednie działanie promieniowania kosmicznego oraz wytwarzanie przez to promieniowanie nuklidów promieniotwórczych. Działanie bezpośrednie - składowa jonizująca - roczna dawka efektywna 0.24 msv - składowa neutronowa - 30µSv rejestrowane na poziomie morza i rośnie znacząco z wysokością. Wysokoenergetyczne promieniowanie kosmiczne wytwarza w atmosferze około 30 nuklidów promieniotwórczych z czego cztery: 3 H, 3 Be, 14 C i 22 Na odgrywają znaczącą rolę w napromieniowaniu żywych organizmów. 24

25

26

27

Promieniotwórczość w świadomości społecznej 1945 Hiroshima i Nagasaki Eksperymentalne wybuchy jądrowe: USA, Francja, Rosja, Chiny, 1979 Three Mile Island (TMI), U.S.A., awaria w elektrowni atomowej 1986 Czarnobyl (Ukraina), awaria w elektrowni atomowej katastrofa o skutkach ekologicznych (regionalnych, globalnych). Nie jest to bynajmniej promieniotwórczość naturalna i efekty tych wydarzeń stanowią znikomą część promieniowania naturalnego! 28

Rozpad beta e A Z A Z e A Z A Z e A Z A Z Y e X e Y X e Y X 1 1 1 1 1 1 Rozpad β - Rozpad β + M(Z,A) > M(Z+1,A) M(Z,A) > M(Z-1,A) M(Z,A) > M(Z-1,A) + 2m e Warunki energetyczne - M w tym wypadku oznacza masę atomu! masa elektronu i pozytonu 0.511 MeV