Меню

Антропогенный радиационный фон земли

Антропогенный радиационный фон

Искусственный радиационный фон является результатом загрязнения окружающей среды радионуклидами. К антропогенным источникам радиоактивности относятся: а) медицинское оборудование (методы диагностики и лечения) – 20 % от общего радиационного фона, атомная электростанции и реакторы – 0,04–0,05 %, ядерные испытания и взрывы – 0,8 %. В определенной степени сюда относятся строительные материалы, бытовые источники ионизирующего излучения (телевизоры, компьютеры, светящиеся циферблаты часов).

Наиболее опасными антропогенными источниками ионизирующих из­лучений являются атомные электростанции в случае аварий на них и воз­можные взрывы ядерных и радиологических боеприпасов.

К радиационно-опасным объектам (РОО) относятся атомные электростанции и реакторы, предприятия радиохимической (урановой) промышленности, объекты по переработке и захоронению радиоактивных отходов, по их транспортировке, научно-исследовательские учреждения, имеющие ядерные установки; военные объекты. Кроме того, атомные установки, которые эксплуатируются на ледоколах и подводных лодках, в космических аппаратах и пр.

Крупная авария произошла в 1979 г. на американской аэс+ чернобыль

Основные антропогенные радионуклиды: йод-131, цезий-137, стронций-90, плутоний-239, америций-241 итд

Источник

Радиационный фон Земли

Роль радиации в изменениях климата. Физика космических лучей. Потоки высокоэнергичных заряженных частиц в околоземном космическом пространстве. Естественный радиационный фон. Радиационный пояс Земли и его структура. Бразильская магнитная аномалия.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Проблема радиационного фона Земли наиболее актуальна в наше время, так как все большее распространение получают такие области науки и производства, в которых используются технологии в результате которых изменяется радиационный баланс Земли. В контрольной работе мы рассмотрим такие вопросы как: Земля в потоке космических лучей. Повышенный фон радиации в особых регионах Земли. Рост уровня радиации при уменьшении модуля геомагнитного поля. Изменения радиационного фона Земли в прошлом и настоящем. Роль радиации в изменениях климата и эволюции жизни.

радиация космический пояс аномалия

Радиационный фон Земли формируют природные и антропогенные ионизирующие излучения, источниками которых являются не только космические, но и разнообразные земные явления — ядерные взрывы, выбросы предприятий атомной энергетики, отработанное ядерное топливо и др. Избежать радиоактивного облучения невозможно. Жизнь на Земле возникла и развивается в условиях постоянного облучения.

Радиационный фон Земли складывается из следующих компонентов:

— излучение от находящихся в земной коре, воздухе и других объектах внешней среды природных радионуклидов;

— излучение от искусственных (техногенных) радионуклидов.

Облучение может быть внешним и внутренним. Внешнее облучение обусловлено источниками, расположенными вне тела человека (космическое излучение, наземные источники). Внутреннее облучение осуществляют радионуклиды, находящиеся в теле человека. За счёт космического излучения большинство населения получает дозу 35 мбэр в год (1 мбэр = 10-3 бэр). Такую же дозу (35 мбэр/год) человек получает от внешних земных источников естественного происхождения. Доза внутреннего облучения от естественных источников составляет в среднем 135 мбэр/год (3/4 этой дозы даёт не имеющий вкуса и запаха тяжёлый радиоактивный газ радон и продукты его распада).

Таким образом, суммарная доза внешнего и внутреннего облучения человека от естественных источников радиации в среднем равна около 200 мбэр/год.

В результате деятельности человека в непосредственно окружающей его среде появились дополнительные источники радиации, в том числе естественные радионуклиды, извлекаемые в больших количествах из недр Земли вместе с углём, газом, нефтью, минеральными удобрениями, сырьём для строительных материалов. Вклад искусственных источников излучений в создании суммарной годовой дозы облучения человека иллюстрируется следующим списком (первая строка этого списка — уже обсуждавшийся выше суммарный вклад от естественных радиоактивных источников): мбэр/год

Естественный радиационный фон 200

Медицинские исследования 140

Космические лучи — элементарные частицы и ядра атомов, родившиеся и ускоренные до высоких энергий во Вселенной.

Физика космических лучей изучает:

— процессы, приводящие к возникновению и ускорению космических лучей;

— частицы космических лучей, их природу и свойства;

— явления, вызванные частицами космических лучей в космическом пространстве, атмосфере Земли и планет.

Изучение потоков высокоэнергетичных заряженных и нейтральных частиц, попадающих в магнитосферу Земли из космического пространства (первичные лучи), а также потоков вторичных частиц, родившихся в ядерных реакциях в верхних слоях земной атмосферы, — является важнейшими экспериментальными задачами.

Космические лучи являются составляющей естественной радиации (фоновой радиации) на поверхности земли и в атмосфере.

До развития ускорительной техники космические лучи служили единственным источником элементарных частиц высокой энергии. Так, позитрон и мюон были впервые найдены в космических лучах.

Химический спектр космических лучей в пересчете энергии на нуклон более чем на 94% состоит из протонов, ещё на 4% — из ядер гелия (альфа-частиц). Есть также ядра других элементов, но их доля значительно меньше. В пересчете энергии на частицу доля протонов составляет около 35%, доля тяжёлых ядер соответственно больше.

Традиционно частицы, наблюдаемые в КЛ, делят на следующие группы: L, M, H, VH (соответственно, легкие, средние, тяжелые и сверхтяжелые). Химический состав первичного космического излучения отличается от состава звёзд и межзвёздного газа высоким (в несколько тысяч раз) содержанием ядер группы L (литий, бериллий, бор).

Читайте также:  Как найти площадь планеты земля

Данное явление объясняется тем, что частицы КЛ под воздействием галактического магнитного поля хаотически блуждают в пространстве около 7 млн. лет, прежде чем достигнуть Земли. За это время ядра группы VH могут неупруго провзаимодействовать с протонами межзвёздного газа и расколоться на более легкие фракции. Данное предположение подтверждается тем, что КЛ обладают очень высокой степенью изотропии.

Потоки высокоэнергичных заряженных частиц в околоземном космическом пространстве.

В околоземном космическом пространстве (ОКП) различают несколько типов космических лучей. К стационарным принято относить галактические космические лучи (ГКЛ), частицы альбедо и радиационный пояс. К нестационарным — солнечные космические лучи (СКЛ).

Галактические космические лучи (ГКЛ) состоят из ядер различных химических элементов с кинетической энергией Е более нескольких десятков МэВ/нуклон, а также электронов и позитронов с Е > 10 МэВ. Эти частицы приходят в межпланетное пространство из межзвёздной среды. Источником этих частиц являются сверхновые звезды нашей Галактики. Возможно, однако, что в области Е 1-5 МэВ) сосредоточены во внешнем поясе.

Электроны с энергией меньше 1 МэВ заполняют почти всю магнитосферу. Внутренний пояс очень стабилен, тогда как внешний испытывает резкие колебания.

Благодаря наличию сильного магнитного поля, планеты-гиганты (Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун) также обладают сильными радиационными поясами, напоминающими внешний радиационный пояс Земли.

Радиоизлучение радиационного пояса Юпитера впервые было обнаружено в 1955 г., однако природа излучения тогда оставалась непонятной. Непосредственные измерения в радиационном поясе Юпитера впервые были проведены КА Пионер-10, прошедшим через его наиболее плотную область в 1973 г.

Открытие радиационного пояса.

В настоящее время считается общепризнанным, что автором открытия радиационных поясов Земли является американский физик из университета штата Айова Джеймс Ван Аллен. Эта точка зрения была изложена в статье главного редактора журнала «Тайм» (май 1959 г.). Из нее следовало, что это открытие Ван Аллена, сделанное на основе измерений на спутниках «Эксплорер-1» и «Эксплорер-3», было логическим завершением результатов его ранних экспериментов на геофизических ракетах, в то время, когда «…ни один из трех тяжелых русских спутников не передал сообщений об излучении Ван Аллена. Одно из объяснений состоит в том, что русские перехитрили сами себя, отказавшись сообщить внешнему миру, как нужно интерпретировать сигналы с их спутников. Поскольку только нижние части орбит спутников проходили над советской территорией, русские ученые никогда не получали данных с больших высот. Если какой-то из советских спутников и имел запоминающее устройство, то оно не работало. Другое предположение состоит в том, что гейгеровские счетчики перегружались вблизи апогея излучением Ван Аллена и русские ученые не знали, как объяснить это необычное поведение. Собака, запущенная на втором спутнике, умерла примерно через неделю, но русские не сообщили, было ли это вызвано воздействием излучения. Вполне возможно, что они этого не знали».

Хорошо известно, что значит такого рода публикация в «Тайме» да еще с красочным портретом героя статьи на первой странице обложки! И поэтому представляется совершенно естественным, что после этого мировая пресса стала связывать открытие только с именем американского физика, и на страницах замелькали новые термины: «излучение Ван Аллена», «пояса Ван Аллена»…

Надо отдать должное самому автору открытия, быстро разобравшемуся в сложившейся ситуации: «Я выражаю существенное несогласие с разделом статьи относительно неудач советских исследователей по обнаружению захваченного излучения.

По моему представлению, наша работа со спутником «Эксплорер-1» действительно обеспечила основное открытие, и я сделал первое публичное сообщение на объединенной сессии Американского Физического Общества и Национальной Академии наук США 1 мая 1958 г. Двумя неделями позже был успешно запущен советский «Спутник-3», и он обеспечил существенное подтверждение наших ранних результатов».

Итак, в начале августа 1958 г. было установлено, что в окрестности Земли присутствуют интенсивные, захваченные геомагнитным полем, потоки протонов, — с энергией порядка 100 МэВ (С.Н. Вернов) и электронов, — с энергиями в десятки кэВ (В.И. Красовский, Дж. Ван Аллен). Эти выводы вполне укладывались в рамки теорий того времени. До открытия явления, позже названного «радиационным поясом Земли», оставалось сделать еще один шаг — доказать, что заряженные частицы, «накопленные» в геомагнитном поле, могут дрейфовать в азимутальном направлении. Эта возможность обсуждалась еще в 1946 г. при разработке зеркальной магнитной ловушки и считалась проблематичной из-за предполагаемого образования пространственного заряда от разделяющихся при дрейфе электронов и ионов. Доказать существование дрейфа заряженных частиц могли только эксперименты с инжекцией заряженных частиц в геомагнитную ловушку. Ими стали высотные ядерные взрывы, проведенные США в августе — сентябре 1958 г.

Структура радиационного пояса.

Радиационные пояса принято разделять на внутренний и внешний, хотя это разделение носит весьма условный характер. Внутренний пояс расположен в экваториальных широтах, и его нижняя граница находится на различной высоте над разными районами Земли. Например, над Южной Америкой пояс проходит лишь на высоте всего 200-300 км, в то время как над Австралией — на высоте 1600 км.

Читайте также:  Когда начался час земли

Максимальная концентрация протонов во внутреннем поясе (а он составлен в основном этими частицами) наблюдается на высоте около 3000 км. Энергии протонов здесь лежат в пределах 20-800 МэВ. Число протонов с этими энергиями значительно уменьшается при росте расстояния от Земли и при его сокращении. Из-за своей огромной проникающей способности протоны представляют значительную опасность для экипажей космических кораблей, достигающих значительных высот. Энергия электронов внутреннего пояса, как правило, бывает порядка 100 кэВ, а максимальная их концентрация наблюдается на высотах около 3400 км от земной поверхности.

Границы внешнего радиационного пояса принято считать находящимися на расстояниях 19 тыс. и 45 тыс. км от Земли. Здесь преобладают протоны с энергиями до нескольких сотен кэВ и электроны с энергиями от 40 до 100 кэВ.

Существующие теории объясняют появление частиц в радиационных поясах их дрейфом из «хвоста» магнитосферы во внешний пояс во время магнитных бурь под действием электрического поля и медленной диффузией частиц в магнитную ловушку при небольших вариациях магнитного поля. Процессы, приводящие к тому, что частицы покидают радиационные пояса, до сих пор остаются неясными. Лишь одна причина этого явления пока точно установлена — столкновение с частицами атмосферы. Остается надеяться, что дальнейшие исследования позволят ответить и на этот вопрос.

а) к началу 1959 г. (до анализа результатов с КА, запускавшихся к Луне). Единый пояс содержит максимум интенсивности на расстоянии двух радиусов Земли от ее центра плоскости экватора;

б) к середине 1959 г. (после анализа результатов с КА «Пионер-1, -2, -3, -4» и с III советского ИСЗ). В двух радиационных поясах максимумы находятся на удалении радиуса 1,5 земных (внутренний протонный) и 3,5 (внешний электронный). Цифры у контуров постоянной интенсивности характеризуют скорость учета экранированного счетчика Гейгера (в имп./с). Нанесена траектория удаления от Земли и возврата к ней КА «Пионер-3.

Радиационные пояса других планет. Интерес к радиационным поясам вновь возник через 11 лет после их прямой регистрации при пролетах КА «Пионер-10, -11» и «Вояджер-1, -2» через магнитосферы планет-гигантов Солнечной системы: Юпитера (1973, 1974, 1979 гг.), Сатурна (1977, 1981 гг.), Урана (1986 г.) и Нептуна (1989 г.). Исследования показали, что их радиационные пояса во многом схожи с земными. Более энергичные захваченные частицы были обнаружены в их внутренних поясах и менее энергичные частицы — во внешних. Открыты и значительные отличия радиационных поясов планет-гигантов от земных.

Например, пояса Юпитера — оказались более сплюснутыми в плоскости экватора, — по сравнению с земными, — из-за быстрого вращения планеты вокруг своей оси.

Радиационные пояса Сатурна — оказались подобными земным. Из-за сильного наклона осей вращения Урана и оси его магнитного диполя к плоскости Земли меридиональные сечения его поясов, по-видимому, почти перпендикулярны плоскости эклиптики. Радиационные пояса Нептуна во многом сходны с поясами Земли. Получается, что даже при столь различных удалениях от Солнца планет-гигантов их пояса формируются, по-видимому, одинаковыми источниками.

Изложенная здесь история исследования радиационного окружения Земли позволяет ответить на вопрос о приоритетах их первооткрывателей словами Дж. Ван Аллена из его письма в журнал «Тайм» 1959 г.: «…вклады американских и советских исследователей в понимании огромной радиационной области перемежались за последние 15 месяцев». Два радиационных пояса под названиями «внутренний протонный» и «внешний электронный», по-прежнему фигурируют в литературе несмотря на то, что в 1962 г. было установлено, что плотность энергии захваченных электронов во внутреннем поясе намного выше, чем протонов, а во внешнем, соответственно, наоборот.

Широкомасштабные исследования радиационных поясов в начале 60-х годов имели, кроме научного, и политическое значение.

5. Бразильская магнитная аномалия

(БМА) — магнитная аномалия Земли в южном полушарии, у берегов Бразилии и Южной Африки (Бразильская и Кейптаунская аномалии, которые часто объединяются в Южно-Атлантическую аномалия (ЮАА)).

В физике космических лучей БМА играет очень важную роль, влияя на потоки высокоэнергетичных заряженных частиц в околоземном космическом пространстве. Из всех магнитных аномалий Земли наиболее значительное влияние на потоки частиц (космических лучей) оказывает БМА. В этой области величина магнитного поля на уровне моря такая, как на высоте 1000 км вне аномалий. Поскольку БМА отрицательна и располагается на низких широтах, в этом районе происходит не только опускание зеркальных точек частиц, но и провисание дрейфовых оболочек к Земле. Радиальные градиенты потоков частиц на L 30 МэВ поток 103 см-2 с-1; для частиц Е > 1 МэВ, поток 105 см-2 с-1

Радиация. Основные понятия. Дозы. Доза излучения определяется в зивертах, один зиверт равен 1 Дж/кг = 104 эрг/г = 102 бэр. Поглощенная доза (D) ранее определялась в радах, теперь — в греях (1 рад = 100 эрг/г = 0.01 грей = 2.388 10-6 кал/г). При поглощенной дозе D = 0.01 Гр (1 рад) происходит нарушение жизнедеятельности клеток. Принято считать Dо, как дозу, снижающую число выживших клеток в е раз. Для большинства делящихся клеток Dо = (1.2 — 2) Гр. 1 Гр = 104 эрг/г. Удельные энергии одного зиверта и одного грея — равны.

Читайте также:  Этнопарк земля предков свердловская область где находится

В состав первичного космического излучения входят протоны высоких энергий и ядра некоторых легких элементов. Их взаимодействие с ядрами атомов, присутствующих в атмосфере Земли, приводит к образованию ядер новых легких элементов, мюонов, нейтронов, рентгеновского и г — излучения. Это так называемое вторичное космическое излучение достигает поверхности Земли.

Радиационный фон Земли складывается из:

— Космическое излучение составляет — 410 мкЗв;

— г — излучение 40К — 150 мкЗв;

— радионуклиды ториевого и уранового рядов — 160 и 100 мкЗв;

— космогенные нуклиды: 3Н, 7Ве, 14С, 22Na — 15 мкЗв.

Космическое излучение, величина которого ограничивается присутствием магнитосферы, составляет значительную часть радиационного фона.

Эффекты воздействия ионизирующего излучения на живой организм разделяют на две категории: соматические, которые возникают в организме человека, непосредственно подвергшегося облучению, и генетические, проявляющиеся у его потомков.

Получающиеся в процессе радиолиза воды свободные радикалы и окислители, обладая высокой химической активностью, вступают в химические реакции с молекулами белка и других структурных элементов биологической ткани, что приводит к изменению биохимических процессов в организме. В результате нарушаются обменные процессы, замедляется и прекращается рост тканей, возникают новые химические соединения, не свойственные организму. Это приводит к нарушению жизнедеятельности организма в целом. Генетические последствия облучения человека ионизирующей радиацией проявляются в виде хромосомных повреждений, генных мутаций, приводя к изменениям в фенотипе человека. Степень изменений зависит от важности вовлеченных в мутагенез генов, масштабов нарушений и характера наследования возникших мутаций. Авторы (Forster, et al. 2002), исследуя мтДНК людей, проживающих в условиях природного повышенного радиационного фона, показали, что воздействие ионизирующей радиации ускоряет механизм эволюционных мтДНК мутаций.

Степень воздействия поглощенного ионизирующего излучения зависит от того, каким типом излучения обусловлена доза. При одинаковой поглощенной дозе б — излучение гораздо опаснее в — или г — излучений. Дозу следует умножать на коэффициент, отражающий способность излучения данного вида повреждать ткани организма.

Пересчитанную таким образом дозу называют эффективной дозой. Единица эффективной дозы — 1 зиверт. Согласно принятым в нашей стране нормам, предельно-допустимая доза для жителей России равна 5 мЗв/год (Бердоносов, Сапожников, 2001).

Доза, которая приводит к гибели половины пораженного населения в течение 60 дней, именуется дозой ЛД50 (летальная доза, 50-процентное поражение). Для взрослого человека доза составляет

Для млекопитающих и, в частности, человека, есть данные, что удвоение частоты самопроизвольных, спонтанных мутаций находится в диапазоне 0,5-2,5 Зв (Гуськов, 2003).

1. Соросовский образовательный журнал. 2001. Т. 7 (2). С. 40-46.

2. Белишева Н.К., Гак Е.З. Значение вариаций космических лучей для функционирования биосистем // В кн.: Сб. научных докл. VII Межд. конф. «Экология и развитие Севера-Запада России». — Санкт-Петербург. — 2002. — С. 118-129.

3. Герасимова Н.В., Блинов Б.К., Марченко Т.А. и др. Чернобыльская катастрофа. Итоги и проблемы преодоления ее последствий в России 1986-2001. 2001.

4. Кузнецов В.В. Введение в физику горячей Земли. — Петропавловск-Камчатский: КамГУ им. Витуса Беринга, 2008. — 336 с.

5. Салоп Л.И. О связи оледенений и этапов быстрых изменений органического мира с космическими явлениями // Бюллетень М. о-ва исп. природы, отд. Геологии. — 1977. — Т. 52, №1. — С. 5-32.

Подобные документы

Изучение проблемы загрязнения атмосферы различными отраслями промышленности. Антропогенные и естественные факторы, изменяющие радиационный баланс Земли. Влияние вредных выбросов на природу и человека. Роль природоохранных технологий на электростанциях.

презентация [7,0 M], добавлен 29.01.2014

Естественные источники радиации. Радиационный фон от космических лучей. Излучение земной коры. Искусственная радиоактивность, источники, созданные человеком. Преимущества и опасности атомной энергетики. Формы и особенности радиоактивного загрязнения.

контрольная работа [22,0 K], добавлен 27.05.2015

Антропогенные и естественные факторы, изменяющие климат и радиационный баланс Земли. Сравнительный анализ старого и нового климатических режимов. Роль лесов в углеродном балансе. Содержание Киотского протокола, экологические обязательства России.

презентация [6,1 M], добавлен 29.01.2014

Рельеф и геологическое строение, климатические особенности региона, радиационный и ветровой режим, почвенные характеристики, техноемкость. Особенности растительного и животного мира. Методика и основные этапы оценки экологической емкости территории.

дипломная работа [902,5 K], добавлен 21.04.2016

Естественные источники радиации. Космические лучи, земная радиация и внутреннее облучение. Общие сведения о эколого-геофизических исследованиях и методика измерения радиационного фона. Пространственное распределение величины радиационного фона.

курсовая работа [342,6 K], добавлен 24.04.2013

Компоненты радиационного фона Земли. Состав космического излучения. Космогенные радионуклиды. Радиоактивные изотопы, изначально присутствующие на Земле. Характеристика и параметры внешнего и внутреннего облучения от радионуклидов земного происхождения.

контрольная работа [181,4 K], добавлен 13.04.2009

Радиационная обстановка на территории Российской Федерации, подвергшейся радиоактивному загрязнению в результате аварии на Чернобыльской АЭС. Радиоактивное загрязнение водных объектов. Обстановка в районах размещения предприятий атомной энергетики.

реферат [30,1 K], добавлен 21.06.2013

Источник

Adblock
detector