Ученики на Учителя.com


Исследовательская работа "Изучение техногенно - измененного радиационного фона помещений" 9 класс

Управление образования Брянской городской администрации
Муниципальное общеобразовательное учреждение
«Брянский городской лицей №27 им. Героя Сов. Союза И.Е. Кустова».
г. Брянск, 241020, пр-т. Московский, 64
тел. 63-65-41, 63-65-43, 63-17-56
Тел./факс 63-65-41
E-mail: lesay27@mail.ru
Учебная научно-исследовательская работа по физике на тему:
«Изучение техногенно измененного радиационного фона помещений».
Выполнили: ученицы 9 А класса
Шапкина Екатерина
Пеклич Анна
Научный руководитель:
учитель физики лицея №27
Новикова Елена Александровна
Брянск -2014-
2
Содержание
Оглавление
Введение ................................................................................................................... 3
Радиоактивность и радиационный фон ................................................................. 4
Основные понятия радиоэкологии. ....................................................................... 4
Санитарно-гигиенические нормы. ......................................................................... 5
Последствия облучения в больших дозах............................................................. 9
Вывод ...................................................................................................................... 10
Используемые источники ..................................................................................... 10
Приложение ........................................................................................................... 11
Практическая часть. .............................................................................................. 11
Исследование уровня радиации в здании школы (мкР/ч) ............................. 11
Исследование радиационного фона дома (мкР/ч) ......................................... 11
Исследование радиационного фона дома ....................................................... 12
3
Исследуемая проблема: изменение радиационного фона, связанная с
радиоактивностью бытовых приборов
Оборудование: дозиметр
Предмет исследования: радиационный фон помещений.
Цель исследования: преждевременное обнаружение опасности для человека
Задачи исследования:
1. Изучить литературу по названной теме
2. Выявить современное состояние проблемы
3. Обучение измерению радиационного фона
4. Выяснение его влияния на человека.
Метод исследования: измерить радиационный фон при помощи дозиметра,
провести сравнение со стандартами нормальных показаний, сделать выводы,
на основе которых определить степень опасности для человека.
Введение
26 апреля 1986 года произошел взрыв четвертого энергоблока
Чернобыльской атомной электростанции, расположенной на территории
Украины. Разрушение носило взрывной характер, реактор был полностью
разрушен, и в окружающую среду было выброшено большое
количество радиоактивных веществ. Авария расценивается как крупнейшая в
своём роде за всю историю атомной энергетики, как по предполагаемому
количеству погибших и пострадавших от её последствий людей, так и по
экономическому ущербу.
11 марта 2011 года в результате сильнейшего землетрясения в Японии и
последовавшего за ним цунами произошла авария на АЭС Фукусима 1.
АЭС приносят дешевую энергию, но каждая авария пагубно сказывается не
всем человечестве в целом. Из-за радиационного облучения люди страдают
от болезней. Но опасность радиационного излучения возникает не только во
время и после катастроф. Каждый день человек получает дозу облучения от
бытовых приборов. Давно доказано, что телефон, компьютер и прочее
4
пагубно влияют на человека. В своей работе мы решили выяснить степень
опасности для человека ежедневного взаимодействия с этими приборами.
Основная часть
Радиоактивность и радиационный фон
Радиоактивностью называют неустойчивость ядер некоторых атомов,
которая проявляется в их способности к самопроизвольному превращению
(по научному — распаду), что сопровождается выходом ионизирующего
излучения (радиации).
В 1896 году произошло открытие, которое стало родоначальником
новых разделов науки: атомной физики и радиохимии. Французский ученый
А.Беккерель случайно обнаружил, что любые минералы, в состав которых
входят соединения урана, испускают некоторое неизвестное науке излучение.
Его назвали радиоактивным.
Основные понятия радиоэкологии.
Процесс самопроизвольного распада нестабильного нуклида называется
радиоактивном распадом, а сам нуклид - радионуклидом. Все радионуклиды
нестабильны, одни из них более нестабильны, чем другие. Например: протактий-
234 распадается через 1,17 минут, а уран- 238 через 4,47 миллиарда лет.
Беккерель (Бк, Вq);
Кюри (Ки, Си)
1 Бк=1 распад в
секунду
1 Ки=3,7х10
10
Бк
Единицы активности радионуклида.
Представляют собой число распадов в
единицу времени
Грей (Гр, Gy);
Рад (Рад, Rad)
1 Гр=1 Дж/кг
1 Рад=0.01 Гр
Единицы поглощенной дозы.
Представляют собой количество энергии
ионизирующего излучения, поглощенное
единицей массы какого-либо физического
тела (например, тканями организма)
Зиверт (3в, Sv)
Бэр (бэр, rem)
- «биологический
эквивалент
1Зв = 1Гр = 1 Дж/кг
(для бета и гамма)
1 мк Зв=1/1000000 Зв
1 Бэр=0,01Зв=10 мЗв
Единицы эквивалентной дозы.
Представляют собой единицу
поглощенной дозы, умноженную на
коэффициент, учитывающий
5
рентгена»
неодинаковую радиационную опасность
разных видов ионизирующего излучения.
Грей в час (Гр/ч);
Зиверт в час (Зв/ч);
Рентген в час (Р/ч)
1 Гр/ч=1 Зв/ч=100 Р/ч
(для бета и гамма)
1 мк3в/ч=1
мкГр/ч=100мкР/ч
1 мкР/ч=1/1000000 Р/ч
Единицы мощности дозы. Представляют
собой дозу, полученную организмом за
единицу времени
Поглощенная доза излучения определяется энергией ионизирующего
излучения, переданной определенной массе облучаемого вещества.
Эквивалентная доза – поглощенная доза, умноженная на коэффициент,
учитывающий неодинаковую радиационную опасность для организмов
различных видов излучения. При равномерном облучении всего тела,
рекомендованные Международной комиссией по радиационной защите для
вычисления эффективной эквивалентной дозы следующие коэффициенты
радиационного риска:
Красный костный мозг
Костная ткань
Щитовидная железа
Молочная железа
Легкие
Яичники или семенники
Другие ткани
Организм человека в целом
Санитарно-гигиенические нормы.
Любое изменение в облучаемом объекте, вызванное ионизирующим
излучением, называется радиационно-индуцированным эффектом. В
принципе радиационно-индуцированные эффекты могут быть как вредными,
так и полезными. Крайний пример вредных последствий облучения – это
лучевое поражение организма в результате чрезмерных доз ионизирующей
0,12
0,03
0,03
0,15
0,12
0,25
0,30
1
6
радиации. При кратковременном мощном одноразовом облучении возникает
острая лучевая болезнь (ОЛБ). Ее признаки при указанной дозе:
- до 0,5 – 0,75 Зв: кратковременные незначительные изменения в составе
крови;
- 0,8 – 1,2 Зв: порог лучевой болезни, тошнота у 5-10 % облученных,
возможна рвота, изменения в составе крови;
- 1,3 – 1,7 Зв: тошнота и рвота примерно у четверти облученных, изменения в
составе крови; смертельные случаи почти исключены;
- 1,8 – 2,6 Зв: тошнота и рвота примерно у половины облученных,
значительные изменения в составе крови, порог эпиляции (выпадение
волосяного покрова); возможны единичные смертельные случаи;
- 2,7 – 3,3 Зв: тошнота и рвота почти у всех облученных, значительные
изменения в составе крови, эпиляция, утрата репродуктивных функций
(стерилизация); около 20 % смертельных случаев в течение 2-6 недель;
восстановительный период у выживших – около 3 месяцев;
- 3,5 – 5,0 Зв: тошнота и рвота у всех без исключения облученных в течение
первого дня после облучения, другие перечисленные симптомы лучевой
болезни; смертность около 50 % в течение месяца, восстановительный
период у выживших – около полугода;
- 5,5 – 7,7 Зв: тошнота и рвота по прошествии 4 часов после облучения,
другие симптомы лучевой болезни; смертность до 100 %, при отсутствии
лечения – 100 %, восстановительный процесс у немногих выживших – более
полугода;
- 10 Зв: тошнота и рвота по прошествии 1-2 часов после облучения, все
признаки острой лучевой болезни, прогноз почти безнадежен (хотя известны
случаи выздоровления);
- 50 Зв: почти немедленные тошнота и рвота, все иные признаки ОЛБ,
некрозы кожных покровов; смерть всех пострадавших в течение недели.
Из НРБ-99:
7
1.4. Требования Норм и Правил не распространяются на источники
излучения, создающие при любых условиях обращения с ними:
- индивидуальную годовую эффективную дозу не более 10 мкЗв;
- индивидуальную годовую эквивалентную дозу на коже не более 50 мЗв и
хрусталике не более 15 мЗв;
- коллективную эффективную годовую дозу не более 1 чел.- Зв, либо когда
при коллективной дозе более 1 чел.- Зв оценка по принципу оптимизации
показывает нецелесообразность снижения коллективной дозы.
Радиация и Экология.
Свыше половины жителей страны испытывают опасное воздействие
вредных веществ в атмосферном воздухе, превышающих в 5-10 раз ПДК.
Почти каждый второй житель России использует питьевую воду, не
соответствующую гигиеническим качествам. Население страны лишено
информации о степени загрязнения воздуха, воды, земли, продуктов питания
в местах проживания, в зонах чрезвычайной экологической ситуации, местах
проведения ядерных взрывов, захоронений радиоактивных отходов, хранения
и уничтожения химического оружия, а также в изобретениях связанных с
ядерным оружием, создание ядерного оружия. Расширение применения
атома в мирных целях при недостаточном обеспечении безопасности
радиационного заражения окружающей среды приводят к угрозе проживания
человечества на Земле из-за радиационной загрязненности. Основными
источниками потенциальной опасности являются: предприятия по
производству расщепляющегося материала для ядерного оружия: Арзамас-
16, Челябинск-40, Красноярск-45, Томск-7,11; действующих атомных
электростанций, которые дают около 12% электроэнергии для Российской
Федерации (всего на территории России действует 31 энергетический
реактор и строится 6 реакторов).
Компьютеры и беременность (Не причиняет ли ребёнку вред излучение от
экрана компьютера?) Беременные женщины подвергаются воздействию
низкоуровневой радиации и слабых электромагнитных полей. По данным
8
одного американского исследования, у женщин, которые проводят перед
компьютером более 20 часов в неделю, в 2 раза чаще бывают выкидыши. Но
убедительных доказательств того, что излучение от компьютерного экрана
оказывает негативное воздействие на плод или вызывает выкидыш, не
существует.
Излучение от бытовых приборов. Слабое электромагнитное излучение от
бытовых приборов оказывает на нас минимальное воздействие, поскольку
электромагнитное поле ослабевает уже в нескольких сантиметрах от
прибора, а в непосредственной близости к нему мы находимся, как правило,
непродолжительное время.
Как происходит облучение. Заряженные частицы очень сильно
взаимодействуют с веществом, поэтому, с одной стороны, даже одна альфа-
частица при попадании в живой организм может уничтожить или повредить
очень много клеток, но, с другой стороны, по той же причине, достаточной
защитой от альфа и бета-излучений является любой, даже очень тонкий слой
твёрдого или жидкого вещества, например, обычная одежда (если, конечно,
источник излучения находится снаружи).
Естественную и основную часть облучения население земного шара
получает от естественных источников радиации. Большинство из них таковы,
что избежать облучения от них совершенно невозможно. Человек
подвергается облучению двумя способами. Радиоактивные вещества могут
находиться вне организма и облучать его снаружи, в этом случае говорится о
внешнем облучении. Или же они могут оказаться в воздухе, которым дышит
человек, в пище или в воде и попасть внутрь организма. Такой способ
облучения называют внутренним.
Облучению от естественных источников радиации подвергается любой
житель Земли, однако, одни из них получают большие дозы, чем другие. Это
зависит от того, где они живут. Уровень радиации в некоторых местах
земного шара, там, где залегают особенно радиоактивные породы,
оказывается значительно выше среднего, а в других местах – соответственно
9
ниже. Доза облучения зависит также от образа жизни людей. На организм
человека вредное влияние производит и стойкое в экологических цепях
явление – радионуклиды, которые поступают внутрь с продуктами питания.
Такие продукты расщепления урана, как стронций-90 и цезий -137, имеют
период полураспада около 30 лет. Поэтому, мигрируя по пищевым цепям,
они представляют потенциальную опасность, особенно, на территориях,
загрязненных при производстве и использовании ядерного оружия, при
техногенных авариях на атомных электростанциях.
Влияние радиации на человека.
Органы человека по-разному воспринимают радиационное воздействие.
Больше всего страдают гонады (половые органы) и красный костный мозг; на
втором месте по уязвимости – мышцы, щитовидная железа, жировая ткань,
печень, почки, селезенка, глаза и другие органы; наименее уязвимы –
кожный покров, костная ткань кисти, предплечья, голени, стопы.
Последствия облучения в больших дозах
Отдалённые последствия облучения — соматические и стохастические
эффекты, проявляющиеся через длительное время (несколько месяцев или
лет) после одноразового или в результате хронического облучения.
Включают в себя: изменения в половой системе, склеротические процессы,
лучевую катаракту, иммунные болезни, радиоканцерогенез, сокращение
продолжительности жизни.
Принято различать два типа отдаленных последствий — соматические,
развивающиеся у самих облучённых индивидуумов, и генетические —
наследственные заболевания, развивающиеся в потомстве облучённых
родителей.
К соматическим отдалённым последствиям относят прежде всего
сокращение продолжительности жизни, злокачественные новообразования и
катаракту. Кроме того, отдалённые последствия облучения отмечают в коже,
10
соединительной ткани, кровеносных сосудах почек и лёгких в виде
уплотнений и атрофии облучённых участков, потери эластичности и других
морфофункциональных нарушениях, приводящих к фиброзам и склерозу,
развивающимся вследствие комплекса процессов, включающих уменьшение
числа клеток, и дисфункцию фибробластов.
Вывод
При помощи дозиметра мы смогли измерить мощность дозы, т. е. дозы за
единицу времени, т.к. предельное значение мощности дозы естественного
фона равна 20/25 мкР/ч и может изменяться в зависимости от местных
условий , то мы можем сделать вывод о безопасности техногенно
измененного фона в помещениях, но приведенные цифры заставляют
задуматься о реальном вреде бытовых приборов. Так, самые высокие
показания мы получили в жилой комнате, где находятся телевизор,
компьютер и музыкальный центр, чуть менее показания на кухне и самые
низкие в ванной, где отсутствуют бытовые приборы. Таким образом , мы
экспериментально доказали влияние техники на радиационный фон.
Используемые источники
1. И. Белоусова, Ю. Штуккенберг “Естественная радиоктивность”
2. Энциклопедия по физике “Радиоктивные излучения”
3. Учебник «ОБЖ 8 класс»
4. Wikepedia.ru
11
Приложение
Практическая часть.
Исследование уровня радиации в здании школы (мкР/ч)
1
замер,
мкР/ч
2
замер,
мкР/ч
3
замер,
мкР/ч
4
замер,
мкР/ч
5
замер,
мкР/ч
Среднее
значение,
мкР/ч
1 этаж,
коридор
10
14,25
13,75
13,75
11
12,5
Кабинет 103
17,5
14,5
13,75
12,75
10
13,7
Кабинет 301
12,75
18,25
11,25
16,75
15,25
15,0
Столовая
12,5
10,75
12,25
13,25
12,75
12,3
201 кабинет
10,5
10,0
10,75
12,25
11,0
10,9
104 кабинет
10,0
12,25
17,0
11,75
12,5
12,75
402 кабинет
10,2
11,5
12,25
10,0
12,0
11,2
Спортзал
10,5
10,0
10,75
12,25
11,0
10,9
Библиотека
12,75
12,0
12,5
10,75
10,75
11,75
Кабинет 308
16,75
12,75
11,25
18,25
15,25
14,85
10,5
10,0
10,75
12,25
11,0
10,9
Исследование радиационного фона дома (мкР/ч)
Объект
исследования
1 замер
мкР/ч
2 замер
мкР/ч
3 замер
мкР/ч
4 замер
мкР/ч
5 замер
мкР/ч
Среднее
значение,
мкР/ч
Кухня
12,3
11,74
12,6
11,03
11,9
12
Ванная
комната
11,5
10,3
11,06
11,4
10,98
11
Зал
14,93
14,7
15,02
14,88
14,1
15
Комната
16
Балкон
11,03
11,07
10,86
11,3
10
11
Монитор на
лучевой
трубке
11
13
12,75
12,25
11
12
Монитор ЖК
10
9
12
8,7
9,05
9,75
12
Исследование радиационного фона дома
Жилая комната.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Ноябрь
17,05
16,25
14,25
15,34
13,71
13,8
14,07
17,39
13,97
15,1
Декабрь
15,75
14,01
13,71
14,07
15,1
16
17,05
14,3
16,83
17,39
Январь
14,56
13,28
16,2
14,52
16,95
14,56
16,25
16
16,48
15,13
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Ноябрь
16,8
16
13,4
15,75
14,3
16,83
16,96
17,03
14,01
14,32
Декабрь
13,8
13,4
14,39
14,25
16
16
12,5
13,97
14,25
14,08
Январь
13
15,23
17
16,2
14,03
12,7
12,3
13,8
16,01
15,5
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
Ноябрь
14,15
15,08
13,97
14
13,87
14,02
16,01
15,09
14,07
13,7
Декабрь
13,9
15,2
13,5
14,56
14,15
15,75
16,08
16,07
14,59
14,03
Январь
14,39
14,99
13,97
16,96
17,03
16,83
14,02
13,09
14,15
15,06
13
Кухня
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Ноябрь
13,28
13,41
15,26
11,27
14,23
13,01
12,06
13,04
12
14,02
Декабрь
13,43
14,25
14,75
13,19
13,45
13,94
13,73
13,18
13,41
13,09
Январь
13,17
12,45
13,49
15,72
13,38
13,76
12,93
13,47
13,24
12,56
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Ноябрь
15,07
13,21
14,05
12,03
12,15
13,24
13,34
13,27
13,54
11,45
Декабрь
12,56
12,28
12,44
15,42
14,72
13,96
14,08
12,09
11,76
15,28
Январь
12,97
13,72
12,45
12,28
13,64
13,72
13,84
15,47
12,43
11,45
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
Ноябрь
10,28
13
11,43
12,5
13,07
13,02
13,48
13,59
14,39
12,5
Декабрь
13,44
14,02
12,73
13,82
12,94
13,47
13,99
14
15,4
15,39
Январь
13,96
14,82
15,67
14,48
15,32
13,44
13,22
12,47
12,68
12,81
14
Ванная комната
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Ноябрь
11,54
10,48
9,58
11,22
14,47
10,28
9,43
9,64
10,27
11,45
Декабрь
12,4
12,04
8,57
11,72
12,04
12,05
11,44
9,57
9,88
12,01
Январь
12,05
12,75
12,11
12,03
11,58
12,01
11,74
12,59
12,67
12,08
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Ноябрь
10,58
11,42
11
11,43
10,64
10,11
9,41
10,17
10,22
10,97
Декабрь
12,17
12,81
12,64
11,5
11,53
11,17
12,54
12,76
12,93
10,47
Январь
11,01
12,93
11,94
12,56
11,47
12,53
11,94
12,91
12,01
12,56
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
Ноябрь
10,93
9,92
10,45
12,44
12,03
12,99
12,72
11,45
12,01
12
Декабрь
11,54
12,03
12,04
12,01
11,98
13,28
11,45
12,01
11,69
11,84
Январь
11,42
12
10,57
10,54
11,43
12,04
12,43
11,43
12,54
12,81
15
Опрос
Мы провели опрос среди учащихся и учителей касательно темы радиации.
Нами были опрошены 15 учеников пятого класса, 15 учеников девятого
класса, 15 учеников одиннадцатого класса и 15 учителей.
Вопросы:
1. Знаете ли вы, что такое радиация?
2. Волнует ли вас изменение радиационного фона?
3. Знаете ли вы, какие предметы бытового обихода способны изменить
радиационный фон?
4. Знаете ли вы принцип работы АЭС?
5. Измеряли ли вы свой уровень облучения?
Группа №1 – ученики 5 класса
Группа №2 – ученики 9 класса
Группа №3 – ученики 11 класса
Группа № 4 – учителя
Группа №1
Группа №2
Группа №3
Группа №4
да
нет
да
нет
да
нет
да
нет
№1
10
66%
5
34%
15
100%
0
0%
15
100%
0
0%
15
100%
0
0%
№2
0
0%
15
100%
10
66%
5
34%
12
80%
3
20%
15
100%
0
0%
№3
7
47%
8
53%
12
80%
3
20%
15
100%
0
0%
15
100%
0
0%
№4
2
13%
13
87%
10
66%
5
34%
6
40%
9
60%
13
86%
2
14%
№5
0
0%
15
100%
3
20%
12
80%
0
0%
15
100%
1
6%
14
94%
16
ДА
НЕТ
№1
55
91,6%
5
8,4%
№2
37
61,6%
23
38,4%
№3
49
81,6%
11
18,4%
№4
31
51,6%
29
48,4%
№5
4
6%
56
94%
17
Скачать материал

Физика - еще материалы к урокам: