Краткая характеристика радионуклидов- йод-131, цезий-137, стронций-90, плутоний-239

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УО «БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ЭКОНОМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

 

 

 

Кафедра «Безопасности жизнедеятельности и курортологии»

 

 

 

РЕФЕРАТ

по дисциплине: «Защита населения и хозяйственных объектов от чрезвычайных ситуаций. Радиационная безопасность»

 

 

 Краткая характеристика радионуклидов- йод-131, цезий-137, стронций-90, плутоний-239

 

 

 

 

Студент Факультет гр. №                                                         ХХХХХХХХХ

Проверил                                                                                    Антоненков А.И.

 

 

 

Минск-2013

Оглавление

Введение 3

1. Радионуклиды: йод-131. 4

2. Цезий-137. 7

3. Стронций-90. 8

4. Плутоний-239. 11

Литература 15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Радиоактивность окружающей среды определяется содержанием  в ней естественных и искусственных  радионуклидов. Еще в середине 40-х  годов радиоактивность любого тела или вещества биосферы обусловливалась  радионуклидами исключительно природного происхождения, т. е. изотопами, возникновение  которых в основном было связано  с особенностями формирования нашей  планеты. В результате испытаний  ядерного оружия и интенсивного развития атомной промышленности за последние  десятилетия появился новый компонент  радиоактивности биосферы " радиоактивные  вещества искусственного происхождения" .

Постоянное распространение  искусственных радионуклидов, выбрасываемых  в биосферу при ядерных взрывах, привело к тому, что практически  все вещества, ее составляющие и  принимающие участие в круговороте  химических элементов, в настоящее  время оказались в той или  иной мере загрязнены продуктами деления  тяжелых ядер. Известно, что интенсивность  радиоактивного излучения отдельных  элементов биосферы убывает по мере удаления от первичного очага загрязнения, поэтому в местах, находящихся  на достаточно больших расстояниях  от этих районов, величины удельной радиоактивности  различных компонентов биосферы остаются на уровне естественного фона. В целом степень загрязнения  биосферы продуктами глобальных выпадений  невелика. В результате этого искусственные  радионуклиды как бы маскируются  изотопами естественного происхождения, что вызывает определенные трудности  в их обнаружении. В связи с  этим проведение любого радиационно-гигиенического обследования или составление заключения о радиационной обстановке в зонах  с невысоким уровнем загрязнения  должно осуществляться с учетом характера  вклада естественных радиоизотопов  в суммарную радиоактивность  исследуемого объекта. Оценку степени  биологической опасности загрязнения, т. е. определения интенсивности  и интегральной дозы воздействия  внутреннего или внешнего облучения  организма за счет искусственных  источников, целесообразно производить  с учетом тканевой дозы, формируемой  природными факторами ионизирующей радиации. Радиоактивное загрязнение  окружающей среды Владивостока и  его пригородов происходило при  глобальных выпадениях радионуклидов  во время испытания в атмосфере  атомного оружия, при аварии энергетической установки атомной подводной  лодки 10 августа 1985 г. в бух. Чажма, аварии на Чернобыльской АЭС в 1986 г.

1. Радионуклиды: йод-131.

 

Йод - элемент седьмой  группы периодической системы элементов, относится к подгруппе галогенов. В химических соединениях проявляет  переменную валентность: -1 (йодиды), +5 (йодаты), +7 (перйода-ты). В объектах внешней среды йод находится в виде этих анионов и в элементарном состоянии. Для выделения йода используют труднораст-воримый йодид серебра.

Известны 24 радиоактивных изотопа йода с массовыми числами в интервалах 117-126 и 128-139. Все они искусственные и являются продуктами ядерных реакций. Образуются при делении тяжелых ядер (урана, плутония). Наиболее важные: йод-125 (период полураспада 60 сут, максимальная энергия бета-излучения 0,61 МэВ), йод-129 (1,7-Ю7 лет, 0,12 МэВ), йод-131 (8,06 сут, 0,25-0,81 МэВ), йод-133 (21 ч, 0,4-1,2 МэВ).

В "свежих" выпадениях радиоактивных осадков после  проведенных атомных испытаний  или в результате аварий на атомных  предприятиях вначале биологически опасны йод-131, -132, -133 и -135, через неделю - йод-131 и -132, через две недели - только йод-131.

Йод-131 является смешанным  бета- и гамма-излучателем, высоко-токсичным радиоизотопом (группа Б), среднегодовая допустимая концентрация его в воде равна Ю-7- Ю-9 Ки/кг.

Источники загрязнения внешней  среды, кормов и продуктов животноводства - испытательные ядерные взрывы в  атмосфере и воде, радиоактивные  отходы промышленных предприятий, лабораторий  и научно-исследовательских институтов, работающих с радиоактивными веществами высокой активности при нарушении  ими правил захоронения отходов  и при авариях на этих предприятиях. Нормальная работа реакторов на атомной  электростанции не приводит к облучению  населения, превышающему принятые предельно  допустимые уровни. При аварийном  радиоактивном выбросе из ядерного реактора в атмосферу радионуклиды йода (особенно йод-131) являются критическим  компонентом загрязнения внешней  среды и по сравнению с другими  радионуклидами представляют наибольшую опасность инкорпорированного облучения  населения в первые месяцы после  аварии.

Изотопы йода в смеси короткоживущих продуктов ядерного деления составляют около 20 %.

Радиоактивный йод-131 обладает высокой летучестью, химически активный элемент, имеет большую способность  миграции по звеньям биологической  цепи и высокий коэффициент концентрации. Он включается в компоненты биосферы почва - вода - флора - фауна и участвует  в биологическом цикле обмена веществ. Хорошо растворимые в воде соединения йода усваиваются растениями и животными. В растениях йод-131 прочно задерживается и практически  не удаляется с их поверхности  при промывании водой. Корневое усвоение йода-131 при произрастании растений на гумусной почве превосходит усвоение стронция-90 в 14 раз, а на песчаной почве - в 2 раза.

Радиоактивные изотопы йода в организм животных поступают преимущественно  через пищеварительный тракт  с кормом и водой, но могут попадать и через органыдыхания, кожу, конъюнктиву, раны и другими путями. Йод - активный биогенный элемент и, попадая в организм, в результате хорошей растворимости на 100 % всасывается в кровь. Через 13-14 ч концентрация его в крови уменьшается в 2 раза, так как он быстро перераспределяется по органам и тканям. От 20 до 60 % изотопов йода откладывается в щитовидной железе, которая является критическим органом для йода. Через сутки после однократного перорального поступления в организм йода-131 в щитовидной железе обнаруживается всего'около 10 % введенной дозы, в то время как в остальных тканях и органах - примерно 50 %. На 14-й день в результате перераспределения в щитовидной железе оказывается примерно 18 % введенного йода-131 (с учетом физического распада), а в остальных органах и тканях - около 14 %. Концентрация йода-131 в тканях животных по отношению к концентрации его в крови (условно взята за 1) распределяется в следующем порядке: кровь - 1, почки, печень, яичники - 2-3, слюнная железа, моча - 3-5, кал, молоко -5-15, щитовидная железа - 10 000.

Радиотоксикологическое действие радиоактивного йода проявляется прежде всего в поражении щитовидной железы. Малые дозы не вызывают заметных нарушений в тиреоидной ткани. Большие дозы йода-131 у всех животных приводят к разрушению щитовидной железы и замещению паренхимы соединительной тканью. Существенные изменения возникают в нервной и эндокринной системах. Атрофия щитовидной железы сопровождается слизистым перерождением мышцы сердца, подкожной клетчатки, ожирением печени. Отмечаются глубокие изменения в кроветворных органах, которые приводят к анемии, лимфопении, нейтропении и тромбоцитопении.

Из организма животных и птиц радиоактивный йод, как  и стабильный, выводится преимущественно  почками с мочой, через желудочно-кишечный тракт с калом, а у продуктивных животных - с молоком, у птиц - с  яйцами.   При длительном поступлении  йода-131 курам-несушкам с кормом в  желток яйца переходит до 16 %, а в  белок - около 1 % поступившей суточной дозы.    У лактирующих коров с 1 л молока выделяется около 1 % поступившего в организм за день йода-131. При выпасе коров на территории, однократно загрязненной йодом-131, пик выведения ею с молоком приходится на 3-и сутки, затем наступает медленный спад, и через 3 нед выведение сокращается в 4 раза.

В местностях с недостаточным  содержанием йода у коров, потребляющих загрязненные корма и воду, выделение  йода-131 с молоком больше, чем в  местностях с нормальным содержанием  йода. Выведение йода-131 с молоком  в определенной мере уменьшает накопление его в щитовидной железе, так как  установлено, что у лактирующих коров концентрация йода-131 в щитовидной железе ниже, чем у сухостойных.

На уровень усвоения животным йода-131 влияет содержание в кормах изотопных (стабильный йод) и неизотопных (хлор) носителей. Например, введение в  организм стабильного йодистого  калия на 50 % снижает включение  радиоактивного йода в щитовидную железу овец и телят. Дача йодистого калия курам (80 мг на курицу) снижает включение йода-131 в яйцо на 70 %, а неизотопного носителя йода в виде хлористого калия - даже на 90 %. Таким образом, эти препараты могут использоваться в качестве профилактики накопления радионуклидов йода в организме.

Для снижения поступления  радиоактивных элементов животных в период йодной опасности переводят  на стойловое содержание. Для кормления  используют запасы кормов, не загрязненных радионуклидами, а при их отсутствии скармливают скошенную зеленую  массу. Если выпас животных нельзя прекратить полностью, то используют пастбища рационально.

При выпасе коров на удобренных пастбищах с хорошим травостоем содержание йода-131 в молоке снижается  до 50 %. Это связано с понижением концентрации радионуклидов в растениях  на единицу массы вследствие увеличения урожайности на удобренных почвах. Чем интенсивнее прирастает биомасса растений, тем сильнее идет разбавление  радиоактивных веществ.

2. Цезий-137.

 

Цезий – химический элемент 1 группы периодической системы Д.И.Менделеева. Щелочной металл. Атомная масса 132,91. В природе существует один стабильный изотоп Cs-133. Встречается главным образом в рассеянном состоянии в минералах лепирлите и карполлите. Образует и самостоятельные минералы поллуцит и родицит.

Цезий серебристо-белый металл, мягкий, тягучий. Во всех соединениях  одновалентен. Плотность 1,903 г/см3 (при 20º С), температура плавления 28,5ºС, температура кипения 670ºС. Обладает селективным фотоэлектрическим эффектом. На воздухе моментально воспламеняется с образованием перекиси Сs2Оз. Воспламеняется при взаимодействии с галогенами. С серой и фосфором взаимодействует со взрывом, так же протекает взаимодействие его с кислотой и водой. При 300ºС разрушает стекло и кварц, вытесняя кремний. Простые соли цезия (хлориды, сульфаты и др.), хорошо растворимы в воде, двойные и комплексные – плохо. Цезий извлекается из природных минералов вместе с рубидием. В разных почвах действие цезия различно: в глинистых, выщелоченных, обедненных калием он закрепляется прочно, плохо поступает из них в корни растений, в почвах, богатых органикой, хорошо усваивается корневой системой растений (частично этому способствует большая обменная катионная емкость органических почв).

Среднее содержание его в  растениях примерно 0,022% сухого вещества. В значительных количествах он накапливается  в организме беспозвоночных животных – 0,0138% (на сухое вещество), в организме  позвоночных его в 4 раза меньше. Цезий поступает в организм животных преимущественно с растительной пищей, легко всасывается в желудочно-кишечном тракте (50-80%) и свободно циркулирует  по всему телу. Основная часть его  депонируется в мышцах (80%) и костях (около 8%). Причем более активные мышцы  поглощают цезий в больших  количествах. У лактирующих животных значительная доля цезия переходит в молоко, у кур - в яйца. Выводится из организма с мочой и калом. Жвачные выводят цезий в больших количествах, чем другие животные.

 

 

3. Стронций-90.

 

Стронций - щелочноземельный элемент второй аналитической группы периодической системы элементов  Д. И. Менделеева, поэтому по химическим свойствам сходен с другими представителями  этой группы - кальцием, барием. Он имеет  более 10 радиоактивных изо-топов - от стронция-81 до стронция-97, наиболее важными из которых являются стронций-89 (период полураспада 51 сут, максимальная энергия бета-излучения 1,46 МэВ) и стронций-90 (период полураспада 28 лет, максимальная энергия бета-излучения 0,54 МэВ). Образуются они при делении урана в реакторах, а также при взрывах атомных бомб как продукты ядерного деления.

Стронций-90 претерпевает бета-распад и превращается в дочерний радиоактивный  элемент иттрий-90, который находится  с ним в равновесном состоянии  по радиоактивности. Период полураспада  иттрия-90 составляет 64,2 ч, максимальная энергия бета-частиц 2,18 МэВ.

Как и другие радионуклиды, стронций-90 выпадает на поверхность  земли в виде твердых частиц или  с дождем в растворенном или нерастворенном коллоидном состоянии и попадает на растительный покров или непосредственно  на поверхность почвы. Около 70 % его  задерживается в верхнем (до 5 см) слое почвы с очень большой  сорбционной способностью в связи  с богатым содержанием гумусовых  веществ, имеющих высокую ионообменную емкость поглощения. В растения стронций попадает при оседании радиоактивных  осадков из атмосферы на поверхность  листьев, стеблей и репродуктивных органов (аэральный путь) и при извлечении его из почвенного раствора корнями растений (почвенный путь). Почвенный путь поступления в растения через корни менее интенсивный по сравнению с воздушным. Так, коэффициент накопления стронция-90 для клевера при аэральном пути поступления в 27 раз выше, чем при почвенном, для кукурузы он различается в 130 раз. В эксперименте при разбрызгивании раствора стронция-90 и цезия-137 на надземные части растений задерживалось пшеницей 20-60 %, капустой 8-20, картофелем 25-65, листьями сахарной свеклы 15-20, травами в плотном травостое 50-60 % нанесенного количества радионуклидов. Особенности усвоения радионуклидов растениями из почвы зависят от ее физико-химических свойств, вида растений, физико-химических параметров радионуклидов и технологии возделывания культур. Например, ряд экспериментов показал, что накопление стронция-90 растениями из темно-серой лесной почвы превышало таковое из дерново-подзолистой супесчаной и дерново-подзолистой песчаной соответственно в 1,1 и 5,2 раза.

Основной источник поступления  радионуклида в организм сельскохозяйственных животных - корм, в меньшей степени - вода (около 2 %) и воздух.