МИНИСТЕРСТВО ПО ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
КОМАНДНО - ИНЖЕНЕРНЫЙ ИНСТИТУТ
Кафедра общеобразовательных дисциплин
Контрольная работа № 1
по дисциплине: «Радиационная безопасность»
Вариант 03
Номер зачетной книжки: 06/123
Выполнил: слушатель 65А взвода
сержант внутренней службы
Телица Александр Васильевич
Минск – 2010
Вариант 03
Номера заданий: 4, 14, 24, 34, 44, 51, 52, 53.
Задание № 4
В какое ядро превратится ядро плутония 239Pu, испустив α – частицу? Записать уравнение реакции.
Решение.
Альфа-распад заключается в самопроизвольном испускании ядром α – частицы (ядра гелия 42He). Схема α – распада:
AZX-A-4Z-2Y + 42He
Обозначим неизвестное ядро символом АZХ. Так как при α – распаде атомный номер изменяется на 2, а массовое число на 4, то Z = 94 - 2 = 92, A = 239 – 4 = 235
Элемент с порядковым номером 92 в периодической системе – уран. Следовательно, ядро 239Pu превратится в ядро 235U.
Уравнение реакции имеет вид:
239Pu-235U + 42He
Задание № 14
За какое время от начального количества ядер 137Cs останется 10 %?
Решение.
Согласно закону радиоактивного распада
N = N0 е-λtилиdN = – λN dt, (14.1)
где:
N0 – число ядер в начальный момент времени (t = 0),
N– число ядер, оставшихся к моменту времени t,
dN – число ядер, распавшихся за малый интервал времени dt,
λ – постоянная радиоактивного распада (вероятность распада ядра в единицу времени).
Число ядер, распавшихся за время t
∆N = N0– N= N0 (1– e– λt) (14.2)
Из (14.2) имеем:
∆N / N0 = 1– e– λt(14.3)
Связь между периодом полураспада Т½и постоянной распада
l = ln2⁄ Т½(14.4)
Подставив (14.4) в (14.3), получим
∆N / N0 = 1– e - ( ln 2 / Т½ ) t= 1– 2- ( t / Т½ ) (14.5)
Обозначим величину t / Т½ = k , С учётом этого (14.5)перепишем в виде
∆N / N0 =1–2 – k, откуда
k = (ln1 – ln(∆N / N0)) / ln2
Доля распавшихся атомов ∆N / N0 = 0,90 (по заданию).
Произведём вычисления
k =(ln1 – ln0,90) /ln2 = (0–(-0,1054)) / 0,6931 = 0,1521
Период полураспада Т½137Cs принимаем равным 30 лет ([1] прил. табл. 3)
Находим время t за которое распадётся 90% начального количества 137Cs
t = Т½∙k= 30 ∙0, 1521 ≈ 4,6 лет.
Задание № 24
Интенсивность узкого пучка γ – квантов после прохождения через слой свинца, толщиной 4 см уменьшилась в 8 раз. Определить толщину слоя половинного ослабления.
Решение.
Слоем половинного ослабления называется слой вещества, толщина Х½которого такая, что поток проходящих через него γ – квантов уменьшается в два раза. Связь между толщиной слоя половинного ослабления и линейным коэффициентом ослабления:
ln 2 0,693
Х½ = --------- = ----------(24,1)
µ µ
Для свинцовой плиты х = 4 см, n0 / n = 8 (по условию)
Из уравнения n = n0e -µx выразим линейный коэффициент ослабления.
µсвинца = ( ln ( n0 / n ) ) / x = ln 8 / 4 = 0,52
Толщину половинного слоя ослабления вычислим по формуле (24,1)
ln 2 0,693
Х½ = --------- = ---------- = 1,33 см
µ 0,52
Задание № 34
Определить массу изотопа 131J, имеющего активность А = 37 кБк. Период полураспада считать известным.
Решение.
Активность А радиоактивного источника – число радиоактивных распадов, происходящих в источнике за единицу времени. Если в источнике за время dtраспадётся dN атомов, то
А = dN / dt = λN(34.1)
где
λ – постоянная распада,
N – число атомов радиоактивного изотопа.
N = mNA/ M, (34.2)
где
m – масса изотопа,
M- его молекулярная масса,
NA– число Авогадро.
Подставим выражение (34.2) в выражение (34.1), получим:
А = λ (mNA/ M ) (34.3)
отсюда
M∙ А
m = ----------(34.4)
NA∙ λ
Производим вычисления, учитывая, что
ln 2 0,693
λ = --------- = ------------- = 1,004 ∙ 10 - 6
Т½6,9 ∙ 105
Т½ = 8 суток ([1] прил. табл. 3) = 8 ∙ 24 ∙ 3600 = 6,9 ∙ 105 с
131 ∙ 103 ∙ 37 ∙ 103
m = ------------------------------- = 0.805 ∙ 10 – 8 кг = 0,00805 мг
6.022 ∙ 1023 ∙ 1,004 ∙ 10 - 6
Задание № 44
Оценить эквивалентную дозу, получаемую за счёт внешнего γ – облучения за месяц нахождения на территории с мощностью экспозиционной дозой 1 мР / час
Решение.
Переходной коэффициент от уровня экспозиционной дозы к эквивалентной дозе за счёт внешнего γ – облучения – 0,05 мЗв/год на 1 мкР / час. Следовательно, эквивалентная доза за месяц составит
0,05 ∙ 1000 / 12 = 4,17 мЗв.
Задание № 51
Какое из радиоактивных излучений (α –, β –, γ –) представляет наибольшую опасность в случае: а) внутреннего б) внешнего облучения?
Ответ.
а) Наибольшую опасность в случае внутреннего облучения представляютα – активные радионуклиды. Внутреннее облучение делится, в свою очередь, на пероральное при попадании радиоактивных веществ внутрь с пищей или водой и ингаляционной при дыхании с воздухом. В этом случае α – излучение Здесь основное воздействие на человека оказывают α – радионуклиды, по своему вредному воздействию они существенно превосходят β –, и γ – излучение ядер. α – активные радионуклиды обладают высокой ионизационной способностью, поражают внутренние органы человека, ускоряя появление первичных реакций радиационного поражения (головокружение, рвота и т.п.).
Для предотвращения внутреннего облучения α – активными радионуклидами используют средства индивидуальной защиты органов дыхания, желудочно-кишечного тракта и кожных покровов.
б) Наибольшую опасность в случае внешнего облучения представляют γ – активные радионуклиды. Это обусловлено электромагнитной природой излучения, другими словами, это электромагнитные колебания очень большой частоты, распространяющиеся в пространстве со скоростью света испускаемые при ядерных превращениях. Основными процессами взаимодействия с веществом являются фотоэффект, комптоновское рассеяние (комптон-эффект) и образование электронно-позитронных пар. Таким образом, в результате всех процессов замедления и захвата γ – квантов происходит ионизация вещества. Это крайне важный момент: если речь идет о ткани человеческого тела, то ионизация и обусловливает вредное биологическое воздействие излучения на живой организм.
Различают следующие основные методы защиты от воздействия γ – излучения:
- уменьшение продолжительности работы на территориях или в помещениях, где имеются источники γ – излучения;
- увеличение расстояния от работающего до источника;
- уменьшение до минимально возможной активности используемого радиоактивного препарата;
- сооружение защитных ограждений (стенок, экранов, контейнеров и т. д.) из поглощающих материалов между источником и зоной размещения персонала. Для краткости эти возможные способы защиты называют соответственно защита временем, расстоянием, количеством и экранировкой.
Задание № 52
Охарактеризуйте радиоактивную обстановку в Вашем районе и в Вашей области.
Ответ. Согласно Постановления Совета Министров Республики Беларусь от 23 декабря 2004 г. № 1623 «Об утверждении перечня населенных пунктов и объектов, находящихся в зонах радиоактивного загрязнения» перечень населенных пунктов и объектов, находящихся в зонах радиоактивного загрязнения по Витебской области выглядит следующим образом:Населенные пункты
Зона проживания с периодическим радиационным контролем - территория с плотностью загрязнения почв цезием-137 от 1 до 5 Ки/кв.км либо стронцием-90 от 0,15 до 0,5 Ки/кв.км или плутонием-238, 239, 240 от 0,01 до 0,02 Ки/кв.км, где среднегодовая эффективная доза облучения населения не должна превышать 1 мЗв в год:
- Толочинский район: Толочинский сельский Совет: д.Новая Будовка, д.Сани. Глубокский район в данный перечень не входит, следовательно можно говорить о том, что радиоактивная обстановка в районе не превышает допустимых норм.
Задание № 53
Сформулируйте практические рекомендации, соблюдение которых при нахождении на загрязнённых территориях позволяет существенно уменьшить риск неблагоприятных радиационных последствий.
Ответ.
Для уменьшения риска неблагоприятных радиационных последствий при нахождении на загрязнённых территориях необходимо:
1. По возможности сократить время пребывания в радиоактивной зоне.
2. Держатся как можно дальше от источника радиационного заражения.
3. Использовать необходимые меры защиты:
- держать окна закрытыми;
- ежедневная влажная уборка помещений, удаление пыли;
- использовать маску, находясь в пыльном месте;
- надевать защитные перчатки при работе с заражёнными материалами;
- регулярно проходить медицинские обследования, даже если признаков и симптомов радиационной болезни не наблюдается.
Необходимо чётко разделять понятия «внутри» и «снаружи». Верхнюю одежду и обувь следует хранить отдельно от той, которая носится дома, так как верхняя одежда имеет более высокий уровень радиоактивного загрязнения. Не приносить в дом никаких предметов, которые могут быть заражёнными. Тщательно мыться (принимать душ) после каждого возвращения с улицы и стирать одежду, которую носили вне дома.