Исторический экскурс в становление ядерной физики, радиобиологии и радиационной безопасности введение. Предмет и задачи курса icon

Исторический экскурс в становление ядерной физики, радиобиологии и радиационной безопасности введение. Предмет и задачи курса


Смотрите также:
Тема: Введение. Предмет, цель, задачи курса “Общее языкознание”...
Система радиационной безопасности ир ввр-м...
Программа конференции «X международная школа по проблемам фундаментальной и прикладной...
Введение. Предмет и задачи курса...
Российская федерация...
Открытый конкурс...
Тема конференции...
Институт физики высоких энергий и ядерной физики X конференция по физике высоких энергий...
Краткий отчет о научно-исследовательской деятельности фгун «уральский научно-практический центр...
Инструкция по радиационной безопасности при работе с закрытыми источниками ионизирующих...
Тематический план дисциплины Раздел, тема №...
Программа дисциплины дпп. Ф. 02 «Основы теоретической физики...



Загрузка...
скачать

Лекция 1 Радиационная безопасность. 2006г.


Лекция №1


Вопросы:

  1. Введение. Предмет и задачи курса.

  2. Содержание курса

  3. Задания на самостоятельную работу и формы контроля СР студентов

  4. Список литературных источников

  5. Исторический экскурс в становление ядерной физики, радиобиологии и радиационной безопасности


§1. Введение. Предмет и задачи курса.


Формирование биосферы и зарождение жизни на Земле происходило в условиях радиационного воздействия различной природы. После фундаментальных открытий конца 19-ого века – природной радиоактивности и рентгеновских лучей – началось бурное развитие атомной и ядерной физики. После открытия и получения искусственной радиоактивности стала очевидной возможность практического использования атомной энергии. Очередной вехой в этом направлении стало осуществление управляемой цепной реакции деления тяжёлых ядер. На фоне исследования ядерно-физических процессов в научных целях в США было создано атомное оружие, что повлекло за собой безудержную гонку ядерных вооружений. В ряде стран создавалась ядерная промышленность, строились атомные электростанции, и в настоящее время ядерная энергетика стала одной из важнейших характеристик современного мира. Параллельно происходило широкое внедрение ядерно-физических методов исследования в других областях знания: химии, биологии, геологии и др. Источники излучений используются в медицине, промышленности, сельском хозяйстве. Разработка месторождений полезных ископаемых, сжигание топлива ( угля, нефти, газа), использование искусственных источников излучения в мирных целях с возникающими при этом нештатными ситуациями, испытание атомного и термоядерного оружия привело к увеличению вероятности ( дополнительно к фоновому) радиационного воздействия на всё живое на Земле. На протяжении всего прошлого века шло накопление научной информации о пагубном воздействии высоких доз ионизирующих излучений на биообъекты, на людей в том числе.

Международная Комиссия по радиологической защите (МКРЗ), основываясь на данных крупнейших научных центров в области радиобиологии и радиационной безопасности, считает, что недооценка опасности ионизирующих излучений совершенно нетерпима и недопустима, что с ионизирующим излучением следует обращаться с большой осторожностью, но риск от его использования следует оценивать в сравнении с другими видами риска, чтобы не впасть в другую крайность – радиофобию. Последнее очень важно понимать, т.к. дальнейшее развитие человечества уже немыслимо без использования радиационных методов и технологий.

В настоящее время доступные методы контроля ионизирующих излучений достаточны для того, чтобы при их правильном использовании убедиться, что они (излучения) являются лишь одним из многообразных видов риска, которым мы подвергаемся и с которыми найдены способы сосуществования.

В связи с этим на основе научных знаний о взаимодействии излучений с веществом, о действии радиации на организм человека и его потомство, на основе разработанных к настоящему времени методов дозиметрии и спектрометрии излучений сформированы и приняты принципы и критерии радиационной безопасности, разработана система мероприятий по радиационной защите и обеспечению радиационной безопасности населения и людей, работающих в области исследования и практического использования ядерно-физических процессов и технологий, включая прежде всего ядерную энергетику. Разработаны и приняты регулярно корректирующиеся нормы радиационной безопасности и основные санитарные правила работы с источниками ионизирующего излучения. Разработано законодательство (в том числе Республики Беларусь) по обеспечению радиационной безопасности.

Всё это и представляет собой предмет лекционного курса «Радиационная безопасность». Важнейшими задачами курса являются изучение вопросов взаимодействия ионизирующих излучений и косвенно ионизирующих излучений (заряженных частиц, нейтронов, рентгеновских и γ-квантов) с веществом, их действия на биологические объекты различного уровня сложности (от молекулы до уровня целостного организма), а также изучение методов дозиметрического контроля ионизирующих излучений и на этой основе изучение принципов и мероприятий по обеспечению радиационной безопасности людей.


§2 Содержание курса.


  1. Введение.

  2. Характер аварии на атомных станциях. Авария на ЧАЭС. Устройство ЧАЭС. Взаимодействие нейтронов с веществом. Управляемая цепная реакция деления урана. Хроника событий и причины аварии.

  3. Взаимодействие γ-квантов с веществом.

  4. Взаимодействие заряженных частиц с веществом.

  5. Дозиметрические единицы и определения.

  6. Методы регистрации и дозиметрии ионизирующих излучений. Аппаратура.

  7. Дозиметрия инкорпорированных радионуклидов.

  8. Действие радиации на биологические объекты (молекулы, клетки, организм человека).

  9. Действие малых доз ионизирующей радиации на людей.

  10. Естественные и искусственные источники ионизирующей радиации. Радиационный фон на Земле.

  11. Принципы и критерии радиационной безопасности. Нормы радиационной безопасности (НРБ). Основные санитарные правила работы с источниками ионизирующего излучения (ОСП). Временные и Республиканские допустимые уровни (ВДУ, РДУ) содержания радионуклидов в продуктах питания.

  12. Мероприятия по радиационной защите и обеспечению радиационной безопасности (система радиационного мониторинга, санитарно-гигиенические мероприятия, законодательство РБ по обеспечению радиационной безопасности).


§3 Темы для внеаудиторной контролируемой самостоятельной работы (КСР) студентов по «Радиационной безопасности», 2006 год: «Принципы и критерии радиационной безопасности. Мероприятия по радиационной защите и обеспечению радиационной безопасности населения»


  1. Понятие приемлемого риска.

  2. Международные и республиканские организации, имеющие отношение к нормированию радиационного воздействия.

  3. Принципы радиационной безопасности.

  4. Нормы радиационной безопасности НРБ-2000.

  5. Ограничение облучения населения в условиях радиационной аварии. Вмешательство и его уровни.

  6. Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности ОСП-2002.

  7. Республиканские допустимые уровни содержания радионуклидов в продуктах питания.

  8. Система радиационного мониторинга.

  9. Санитарно-гигиенические мероприятия.

  10. Законодательство Республики Беларусь по обеспечению радиационной безопасности.



Литература для самостоятельной работы (СР) студентов при выполнении этого задания:


  1. НРБ-2000

  2. Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности ОСП-2002.

  3. Закон РБ о радиационной безопасности населения. 1998г. №122-3. 5 января. Минск. Ведомости национального собрания РБ. 1998. №36, с. 451.

  4. О введении в действие гигиенических нормативов. Постановление Главного гос. Санитарного врача РБ от 25.01.2000. №5.

  5. Закон РБ от 23.11.1993 №2583-XII «О санитарно-эпидемическом благополучии населения.» Ведомости Верховного Совета РБ. 1993. №36, с.451.

  6. Залесский В.Г. Радиационная безопасность. Новополоцк. 2002.

  7. Закон РБ «О правовом режиме территорий, подвергшихся р/а загрязнению в результате аварии на ЧАЭС». 12.11.1991. Минск. №1227-XII.


§ 4. Литература.


Основная литература:


  1. Ракобольская И.В. “Ядерная физика”, изд-во МГУ, Москва. 1988г.

  2. Иванов В.И. “Курс дозиметрии”, ВШ, Москва. 1988г.

  3. Ярмоненко С.П. “Радиобиология человека и животных”, ВШ, Москва. 1997г.

  4. “Нормы радиационной безопасности”, РНКРЗ Минздрав России, 1999г.

  5. Машкович В.П., Панченко А.М. “Основы радиационной безопасности” Учебное пособие для ВУЗов, энергоатомиздат, Москва. 1990г.

  6. Маргулис У.Я. “Атомная энергия и радиационная безопасность”, энергоатомиздат, Москва. 1988г.

  7. Гофман Д. “Чернобыльская авария: радиационные последствия для настоящего и будущего поколений”, ВШ, Мн. 1997г.

  8. Нестеренко В.Б.”Чернобыльская катастрофа: радиационная защита населения”, Мн. 1997г.

  9. Булдаков Л.А., Калистратова В.С. “Радиоактивное излучение и здоровье”, Информ-атом, Москва. 2003г.

  10. Ролевич Н.В. “Экологические, медико-биологические и социально-экологические последствия катастрофы на ЧАЭС в Беларуси”, МЧС РБ, Инст-т радиобиологии АНБ, Мн. 1996г.


Дополнительная литература:


  1. Булдаков Л.А., Филюшкин И.В., Эйдус Л.Х., Ярмоненко С.П. “Чернобыль: Вчера, Сегодня, Завтра”, Изд. Ат., Москва. 1994г.

  2. Гаврилин Ю.И. и др. “Основы радиационной безопасности”, Изд. Ат., Москва. 1993г.

  3. Крышев П.И., Рязанцев Е.П. “Экологическая безопасность ядерно-энергетического комплекса России”, Изд. Ат., Москва. 2000г.

  4. Москалев Ю.И. ”Отдаленные последствия ионизирующих излучений”, Медицина, Москва. 1991г.

  5. “Ионизирующие излучения. Источники и биологические эффекты”, НКДАР ООН, Том 1 и Том 2, 1994г.

  6. Капитонов И.М. “Введение в физику ядра и частиц”, М., УРСС, 2002 г.

  7. “Закон РБ о радиационной безопасности населения”, МН. 1998г.

  8. Булдаков Л.А. “Радиоактивные вещества и человек”, Энергоатомиздат, Москва. 1990г.

  9. Ярмоненко С.П. “Низкие уровни излучения и здоровье”, Мед. радиол. и радиационная безопасность, 2000г. Т.45, №3, с. 5-32

  10. Рябихин Ю.С. “Низкие уровни ионизирующего излучения и здоровье: системный подход”, Мед. радиол. и радиационная безопасность, 2000г. Т.45, №4, с. 5-45

  11. Керим-Маркус И.Б. “Особенности лучевого канцерогенеза у человека при малых дозах и малой мощности дозы”, Рад. биол. Радиоэкология, 1998г., Т.38, №5, с. 673-683

  12. “Проблема малых доз и идеи гормезиса в радиобиологии”, Радиобиология, 1991г., Т.31, вып.1, с. 16-21

  13. Бушманов А.Ю., Туков А.Р., Метляева Н.А. “Анализ заболеваемости у детей, родившихся от ликвидаторов ЧАЭС, работников предприятий АП”, Москва: ГНЦ “ИБФ МЗ РФ”, 1995г.

  14. Смирнов С. “Радиационная экология. Серия Физические основы экологии”, МНЭПУ, Москва. 2000г.

  15. Кужир П.Г., Сатиков Н.А., Трофименко Е.Е. “Радиационная безопасность”, Пион, Мн. 1999г.

  16. Люцко А.М., Ролевич И.В., Тернов В.И. “Чернобыль: шанс выжить”, Полымя, Мн. 1996г.

  17. Моисеев А.А., Иванов В.И. “Справочник по дозиметрии и радиационной гигиене”, Энергоатомизд., Москва. 1990г.

  18. Постник М.И. “Экологическая и радиационная безопасность”, Учебное пособие для вузов, Инст-т современных знаний, Мн. 1998г.

  19. Лисовский Л.А. “Радиационная экология и радиационная безопасность”, Мн. 1997г.

  20. Сборник “Вопросы прикладной и теоретической радиобиологии”, Москва. 1990г.

  21. “Дозовые зависимости нестохастических эффектов, основные концепции и величины, используемые в МКРЗ”, АН, Москва. 1989г.

  22. Яблоков А.В. “Миф о безопасности малых доз радиации: атомная мифология”. М., центр экологической политики России. ООО “Проект-ф”, 2002.

  23. Галицкий Э.А. “Радиобиология.” Курс лекций для студентов специальности Н04.01.00-Биология Н06.01.00-Экология. Гродно, 2001.


§ 5. Исторический экскурс в становление ядерной физики, радиологии и радиационной безопасности.


1895 г. – Открытие рентгеновских лучей. Рентген.

1896 г. – Открытие радиоактивности. Беккерель.

1897 г. – Открытие электрона. Томсон.

1911 г. – Открытие атомного ядра. Резерфорд.

1919 г. – Осуществление первой ядерной реакции. Резерфорд.

1930 г. – Запуск первого циклотрона. Лоуренс.

1932 г. – Открытие нейтрона. Чадвик.

1932 г. – Обоснование протон-нейтронной млдели ядра. Гейзенберг, Иваненко.

1935 г. – Обоснование капельной модели ядра. Вайцзеккер.

1938 г. – Открытие деления ядер. Ганн, Штрассман.

1940 г. – Обнаружение спонтанного деления ядер. Флеров, Петржак.

– Открытие первого трансуранового элемента (Z=93, нептуний). Мак-Миллан, Абельсон.

1942 г. – Запущен первый ядерный реактор. П/р Ферми.

– Осуществлена управляемая ценная реакция деления тяжелых ядер.

1945 г. – Первый взрыв атомной бомбы. США в Хиросиме. Через 3 дня второй – в Нагасаки.

1949 г. – Первый взрыв атомной бомбы в СССР.

– Обоснование оболочечной модели ядра. Гепперт-Майер, Йенсен, Хаксель, Суэсс.

1952 г. – Обоснование обобщенной модели ядра. О. Бор, Моттельсон, Рейнуотер.

– Первый взрыв наземного водородного (термоядерного) устройства. США.

1953 г. – Первый взрыв водородной бомбы в СССР.

1954 г. – Запуск первой атомной электростанции. Обнинск. СССР.

1956 г. – Обнаружение антиядер действия. США.

1970 г. – Обнаружение антиядер гелия–3. СССР.

1975 г. – Обнаружение антиядер трития. СССР.

В пятидесятых (и последующих десятилетиях) разрабатываются мощные ускорители заряженных частиц.

1956 г. – Запущен синхрофазотрон в Дубне (энергия 10 Гэв, длина орбиты частиц около 200м, вес кольцевого электромагнита 40 тысяч тонн). СССР.

1967 г. – Построен синхротрон в Протвино (близ Серпухова). СССР. Энергия частиц 70 Гэв, длина орбиты 1.5км, вес электромагнита 22 тысячи тонн. Он и поныне остается крупнейшим в России.

В США, Японии, Германии, а также в Европейской организации ядерных исследований (Церн, Швейцария) работают коллайдеры-ускорители на встречных пучках.

1983 г. – В Протвино начались работы по сооружению УНК (ускорительно-накопительный комплекс) с предполагаемой энергией частиц 3000 Гэв (или 3Тэв). Энергия частиц в самом мощном в мире ускорителе лаборатории имени Э.Ферми (ФНАЛ) в США – 1Тэв (1012 эв).

Для УНК прорыли кольцевой тоннель длинной 21км и диаметром ~5м. Работы затормозились в связи с распадом СССР.

До 2010 г. Должно быть завершено сооружение большого адронного коллайдера в Женеве. В 27км-м (под землей) тоннеле между Швейцарией и Францией ожидается получение энергии частиц ~10 триллионов (1013 эв) электрон-вольт. Только один из детекторов частиц и излучений – АТЛАС имеет диаметр 20м и длину цилиндра, расположенного под землей, ~26м. Вес его вместе с аппаратурой ~7 тысяч тонн.

1984 г. – Обнаружение кластерной радиоактивности (самопроизвольное испускание тяжелыми ядрами углерода). Роуз. Джонс. Позже – испускание Ne, Mg, Si, S.

1994 - 2000 гг. – Синтез сверхтяжелых элементов с Z=110, 111, 112, 114, 116, 118 (А=271, 272, 277, 285, 289, 293). Германия. Россия. США.

2000 г. – Получение кварк-глюонной плазмы в столкновениях ультрарелятивистских тяжелых ядер. Европейский центр ядерных исследований. Швейцария.

В России и в США разрабатываются бланкеты – устройства, объединяющие возможности ускорителя заряженных частиц и ядерного реактора, т.е. комплексы из ускорителей и реакторов.

И это далеко не полный перечень открытий и достижений в области ядерной физики (т.е. практически не приведены достижения в физике элементарных частиц, термоядерного синтеза и т.п.). Однако и приведенных фактов достаточно, чтобы оценить стремительный характер накопления знаний в этой области и их практического использования. Параллельно шло накопление информации о характере воздействия излучений на живые объекты, в т.ч. и на организм человека.

Уже в 1896 г. Броун и Осгоуд обнаружили азооспермию у молодых мужчин, работавших с рентгеновскими лучами (на заводах по производству рентгеновских трубок). В печати появились сведения о поражении кожи, выпадении у них волос.

В 1902 г. Фрибен описал первый лучевой рак кожи (перед этим появились сведения о том, что Х-лучи поражали клетки опухоли).

Крупнейшие ученые, работавшие с радиоактивными веществами, подверглись воздействию излучений, которые генерировались в ходе распада ядер. С трудом спасли Беккереля, умерли от лучевой болезни Мария, Кюри, Ирен и Фредерик Жолио – Кюри. Пьер Кюри рано погиб в катастрофе, но перед смертью жаловался на характерную болезнь рук.

В ^ 1903 г. Альберс–Шонберг (умерший впоследствии от лучевого рака) обнаружил азооспермию у кроликов и нарушения семяродного эпителия.

В 1903 г. Боун определил важнейшую роль поражения ядра клетки при облучении.

В 1903 г. Лондон (русский исследователь) обнаружил смертельное действие лучей Ra (а Хейнеке Х-лучей) на мышей.

В ^ 1905 г. Хальберштадтер наблюдал атрофию яичников у облученных животных.

В 1906 г. Бергонье и Трибондо сформулировали принцип: “чем быстрее делятся коетки и чем менее они дифференцированы, тем они чувствительнее к радиации”.

К ^ 1910 г. Было показано пагубное действие радиации на эмбриогенез.

В 1911 г. Опубликована Лондоном первая в мире монография по радиобиологии “Радий в биологии и медицине”.

И так, в начале 20-ого века начато интенсивное накопление качественного экспериментального материала по действию радиации на живые объекты.

В 1922 г. Дессауэр предложил первую теорию радиобиологического эффекта, которая была развита Циммером, Ли, Тимофеевым-Ресовским и др. и нашла свое отражение в теории попадания, теории мишени в последующих десятилетиях.

В ^ 1925 г. Надсон и Филиппов в опытах на дрожжах показал поражение генетических структур клети, передающееся по наследству. Но нобелевскую премию в 1945 г. за открытие передачи по наследству радиационных дефектов в клетке получил Меллер, установивший радиационный мутагенез на дрозофилах – традиционном объекте исследований в этой области.

Все эти сведения в последующие годы многократно проверялись и были подтверждены. Опасное для жизни радиационное воздействие потребовало разработки методов дозиметрии излучений, методов защиты людей (исследователей, рабочих) от радиации в высоких дозах. Характерен такой факт, свидетельствующий об эффективности разрабатываемых мер по радиационной защите. В 1936 г. в Гамбурге напротив рентгеновского института поставили памятник радиологам и рентгенологам, физикам, техникам, химикам, медикам, погибшим от лучевой патологии. В списках сотни имен. В последующие 20 лет, когда исследования в этой области многократно расширились, а число людей, работающих в этой области, колоссально возросло, смертность последних возросла только в 2 раза. После бомбардировок американцами 6 и 9 августа 1945 г. японских городов Хиросимы и Нагасаки, когда только в Хиросиме сразу погибло 78 000 и были ранены и облучены 164 000 человек, т.е. когда радиационному воздействию подверглось огромное количество людей, резко возрос объем и уровень исследований в области радиологии, радиобиологии и радиационной защиты (или безопасности). Изучены различные аспекты действия излучений на биообъекты. Возникают новые направления науки, такие как радиационная медицина, радиационная генетика, молекулярная радиобиология, радиационная биофизика, радиационная химия, радиоэкология, радиационная безопасность.

К сожалению, этому способствовало не только развитие атомной энергетики, использование радиационно–физических методов в медицине, промышленности и сельском хозяйстве, но и гонка вооружений с накоплением ядерных зарядов, испытанием атомных и водородных бомб. Международному сообществу удалось добиться прекращения таких испытаний, однако остается актуальной проблема нераспространения технологий по производству ядерного оружия. Остается актуальной и проблема обеспечения радиационной безопасности людей.







Скачать 120,34 Kb.
оставить комментарий
Дата29.09.2011
Размер120,34 Kb.
ТипЛекция, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

хорошо
  1
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Загрузка...
Документы

Рейтинг@Mail.ru
наверх