Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение города Москвы "Первый Московский Образовательный Комплекс" Радиоактивные изотопы, атомная энергетика, радиоактивные излучения. Денисовой Екатерины Викторовны, 12 дг
Содержание: • Получение радиоактивных изотопов и их применение • Успехи и перспективы развития атомной энергетики • Биологическое действие радиоактивных излучений
Получение радиоактивных изотопов и их применение
В атомной индустрии всевозрастающую ценность для человечества представляют радиоактивные изотопы. Элементы, не существующие в природе. С помощью ядерных реакций можно получить радиоактивные изотопы всех химических элементов, встречающихся в природе только в стабильном состоянии. Элементы под номерами 43, 61, 85 и 87 вообще не имеют стабильных изотопов и впервые получены искусственно. Так, например, элемент с порядковым номером Z - 43, названный технецием, имеет самый долгоживущий изотоп с периодом полураспада около
Меченые атомы. В настоящее время как в науке, так и в производстве все более широко используются радиоактивные изотопы различных химических элементов. Наибольшее применение имеет метод меченых атомов. Метод основан на том, что химические свойства радиоактивных изотопов не отличаются от свойств нерадиоактивных
Обнаружить радиоактивные изотопы можно очень просто — по их излучению. Радиоактивность является своеобразной меткой, с помощью которой можно проследить за поведением элемента при различных химических реакциях и физических превращениях веществ. Метод меченых атомов стал одним из наиболее действенных методов при решении многочисленных проблем биологии, физиологии, медицины и т. д. Радиоактивные изотопы — источники излучений. Радиоактивные изотопы широко применяются в науке,
Получение радиоактивных изотопов. Получают радиоактивные изотопы в атомных реакторах и на ускорителях элементарных частиц. В настоящее время производством изотопов занята большая отрасль промышленности. Радиоактивные изотопы в биологии и медицине. Одним из наиболее выдающихся исследований, проведенных с помощью меченых атомов, явилось исследование обмена веществ в организмах. Было доказано, что за сравнительно небольшое время организм
Лишь железо, как показали опыты по изотопному исследованию крови, является исключением из этого правила. Железо входит в состав гемоглобина красных кровяных шариков. При введении в пищу радиоактивных атомов железа было обнаружено, что они почти не поступают в кровь. Только в том случае, когда запасы железа в организме иссякают, железо начинает усваиваться организмом. Если не существует достаточно долго живущих радиоактивных изотопов, как, например, у кислорода и азота, меняют изотопный состав стабильных элементов. Так, добавлением к кислороду избытка изотопа было установлено, что свободный кислород, выделяюнщйся при фотосинтезе, первоначально входил в состав воды, а не углекислого газа.
Радиоактивные изотопы применяются в медицине как для постановки диагноза, так и для терапевтических целей. Радиоактивный натрий, вводимый в небольших количествах в кровь, используется для исследования кровообращения. Иод интенсивно отлагается в щитовидной железе, особенно при базедовой болезни. Наблюдая с помощью счетчика за отложением радиоактивного иода, можно быстро поставить диагноз. Большие дозы радиоактивного иода вызывают частичное разрушение аномально развивающихся тканей, и поэтому радиоактивный иод используют для лечения базедовой болезни. Интенсивное -излучение кобальта используется при лечении раковых заболеваний (кобальтовая пушка).
Радиоактивные изотопы в промышленности. Не менее обширна область применения радиоактивных изотопов в промышленности. Одним из примеров может служить способ контроля износа поршневых колец в двигателях внутреннего сгорания. Облучая поршневое кольцо нейтронами, вызывают в нем ядерные реакции и делают его радиоактивным. При работе двигателя частички материала кольца попадают в смазочное масло. Исследуя уровень радиоактивности масла после определенного времени работы двигателя, определяют износ кольца. Радиоактивные изотопы позволяют судить о диффузии металлов, процессах в доменных печах и т. д. Мощное излучение радиоактивных препаратов используют для исследования внутренней структуры металлических отливок с целью обнаружения в них
Радиоактивные изотопы в сельском хозяйстве. Все более широкое применение получают радиоактивные изотопы в сельском хозяйстве. Облучение семян растений (хлопчатника, капусты, редиса и др. ) небольшими дозами -лучей от радиоактивных препаратов приводит к заметному повышению урожайности. Большие дозы радиации вызывают мутации у растений и микроорганизмов, что в отдельных случаях приводит к появлению мутантов с новыми ценными свойствами (радиоселекция). Так выведены ценные сорта пшеницы, фасоли и других культур, а также получены высокопродуктивные микроорганизмы, применяемые в производстве антибиотиков. Гамма-излучение радиоактивных изотопов используется также для борьбы с вредными насекомыми и для консервации пищевых продуктов. Широкое применение получили меченые атомы в агротехнике. Например, чтобы выяснить, какое из фосфорных удобрений лучше усваивается растением, помечают различные удобрения радиоактивным фосфором ЦР. Исследуя за тем растения на радиоактивность, можно определить количество усвоенного ими фосфора из разных
Радиоактивные изотопы в археологии. Интересное применение для определения возраста древних предметов органического происхождения (дерева, древесного угля, тканей и т. д. ) получил метод радиоактивного углерода. В растениях всегда имеется -радиоактивный изотоп углерода с периодом полураспада Т = 5700 лет. Он образуется в атмосфере Земли в небольшом количестве из азота под действием нейтронов. Последние же возникают за счет ядерных реакций, вызванных быстрыми частицами, которые поступают в атмосферу из космоса (космические лучи). Соединяясь с кислородом, этот изотоп углерода образует углекислый газ, поглощаемый растениями, а через них и животными. Один грамм углерода из образцов молодого леса испускает около пятнадцати -частиц в секунду. После гибели организма пополнение его радиоактивным углеродом прекращается. Имеющееся же количество этого изотопа убывает за счет радиоактивности. Определяя процентное содержание радиоактивного углерода в органических остатках, можно определить их возраст, если он лежит в пределах от 1000 до 50 000 и даже до 100 000 лет. Таким методом узнают возраст египетских мумий, остатков доисторических костров и т. д. Радиоактивные изотопы широко применяются в биологии,
Успехи и перспективы развития атомной энергетики
После аварии на АЭС «Фукусима» в Японии вновь возник вопрос о безопасности использования атомной энергетики, заставив власти стран, развивающих мирный атом, провести проверки всех атомных объектов на соответствие требованиям безопасности. Чем закончилась прошлогодняя политика в данной сфере и каковы перспективы существования атомной энергетики в мире, задается вопросом «Биржевой лидер» и анализирует роль атомной генерации в современном мире. На сегодняшний день энергодобыча строится большей частью на полезных ископаемых (7% -нефть, 29% — уголь и торф, 7% —
Кроме того, широко используется мирный атом. Сегодня атомная энергетика — надежный и экономически выгодный способ обеспечения страны электроэнергией, отмечает «Биржевой лидер» , подчеркивая, что авария на японской АЭС лишь напомнила о том, что более простого и эффективного способа добычи электроэнергии на сегодняшний день нет. Так, во Франции доля атомной энергетики составляет 78, 1%, в Словакии и Бельгии — больше 55%. В России работают 10 АЭС, их доля в общей выработке электроэнергии составляет 16%, в европейской
Сегодня российские власти делают большую ставку на развитие атомной энергетики по нескольким направлениям — зарубежная экспансия, развитие внутри страны, внедрение инноваций, достижение глобального лидерства. Говоря о мировых тенденциях, авторы отмечают, что авария на АЭС «Фукусима» породила слухи об отказе стран мира от атомного способа производства электричества, однако экономисты уверены, что полный отказ от атомной энергетики уже невозможен. Франция продолжает настаивать на продолжении использования атомной энергетики, хотя Германия объявила о планах по закрытию своих АЭС и постепенному переходу к альтернативной энергетике. В Азии Китай делает ставку на постоянное увеличение доли атомной
Сегодня ни один вид создания электроэнергии не может перекрыть 16%ную ее долю в мире, добываемую на АЭС. Как показывает опыт Германии, не стоит отказываться от АЭС, не убедившись, что у страны существуют дополнительные источники энергии, которые в полной мере могут восполнить объемы, производимые атомными станциями. Нехватка энергии приводит к затратам для государства по приобретению энергии из внешних источников, высокая стоимость которой в конечном счете становится бременем для населения. Сегодня ни один вид создания электроэнергии не может перекрыть 16%ную ее долю в мире, добываемую на АЭС. Как показывает опыт Германии, не стоит отказываться от АЭС, не убедившись, что у страны существуют дополнительные источники энергии, которые в полной мере могут восполнить объемы, производимые атомными станциями. Нехватка энергии приводит к затратам для государства по приобретению энергии из внешних источников, высокая стоимость которой в конечном
Биологическое действие радиоактивных излучений
Механизм биологического действия радиоактивных излучений сложен и до конца не изучен. В начале 1940 -х гг. исследования А. А. Дробкова, изучавшего рост клубеньковых бактерий вокруг источника радиоактивного излучения, показали как губительное, так и стимулирующее воздействие радиоактивного излучения одновременно. Все зависит от дозовой нагрузки излучения на бактерии. Многочисленные исследования биологов, медиков, физиков позволили представить механизмы воздействия ионизирующего излучения и установить различие воздействия разных типов ионизирующих частиц на биологические объекты.
Повреждения могут происходить на разных уровнях биологической организации. Радиочувствительность живых организмов значительно различается. Смертельная доза для бактерий составляет 104 Гр, для насекомых — 103 Гр, для млекопитающих — 10 Гр. Для сельскохозяйственных животных разовые дозы облучения 1, 5— 2 Гр могут приводить к возникновению лучевой болезни, дозы 0, 1 Гр/год — к проявлению генетических эффектов. Для растений радиобиологические повреждения проявляются в следующем: на клеточном уровне в виде цитогенетических повреждений, оцениваемых по снижению митотической активности, увеличению числа хромосомных аберраций и изменению длительности митотического цикла клеток апикальной меристемы. В фитоценозе — это выпадение наиболее радиочувствительных видов растений, изменение числа растений и запасов фитомассы на единице площади, нарушение течения нормальных сукцессионных процессов и т. д. Необходимо отметить, что при воздействии на растения радиационных излучений в интервале невысоких доз (1— 5 Гр для растений и 5— 10 Гр для семян) происходит явление радиостимуляции, т. е. ускорение темпов роста и развития растений.
Специфика радиационного поражения экосистем в зоне аварии на Чернобыльской АЭС проявлялась в следующем: хвойные леса пострадали при дозе облучения в 10 Гр/год (внешние проявления — «рыжий лес» ), лиственные — при 30 Гр/год и агроэкосистемы — при 70 Гр/год (Алексахин, 1993). Доза облучения человека определяется радиоэкологической характеристикой среды его обитания, потребляемых продуктов питания и воды. Максимальная доза излучения, не причиняющая вреда организму человека при многократном действии, равна 0, 003 Гр в неделю, а при единовременном действии — 0, 025 Гр.
Последствия радиационного воздействия на здоровье населения впервые детально были изучены в Японии после атомных бомбардировок Хиросимы и Нагасаки. В результате проведенных исследований были сделаны следующие выводы (Ревич и др. , 2004): самое серьезное последствие (исходя из величины дозы на 1 млн жителей) - рак молочной железы у женщин; наиболее частый вид нефатального рака -рак щитовидной железы; -общее число случаев возникновения рака, обусловленного облучением, у женщин на 50 % выше, чем у мужчин.
Исследованиями, проведенными в различных странах после аварии на Чернобыльской АЭС, было показано, что эффект облучения щитовидной железы радиоактивными изотопами йода в несколько раз превосходит эффекты облучения от внешнего источника излучения. На территории России в 1986 г. подверглось облучению радиоизотопами йода более 5 млн человек. Все эти люди имеют повышенную вероятность заболевания радиационно-индуцированным раком щитовидной железы. По расчетам В. К. Иванова, А. Ф. Цыба и др. (2004), только в Брянской области порядка 4000 человек имеют значение индивидуального атрибутивного (т. е. дополнительного) пожизненного риска более 99 %. Для других групп населения эта вероятность ниже.
Последствия радиационного загрязнения могут проявляться не только в возникновении дополнительных случаев заболевания раком щитовидной железы, но и в изменениях ее функции. В отдаленные сроки после воздействия ионизирующего излучения возможно развитие гипотиреоза и другой патологии. Наиболее выражены такие последствия радиационного воздействия (внутреннего облучения щитовидной железы радионуклидами йода) в Уральском регионе, где авария произошла более 50 лет тому назад.
Спасибо внимание!
Скачать презентацию Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение города Москвы Первый
Денисова,12дг.pptx