Краткая характеристика радионуклидов

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ЭКОНОМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

 

 

Реферат

По дисциплине «Защита населения и объектов от чрезвычайных ситуаций. Радиационная безопасность»

На тему: Краткая характеристика радионуклидов

 

 

 

 

 

 

Выполнила

 

 

 

 

 

 

Минск 2013  
СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение………………………………………………………………  ……….3

1. Краткая характеристика Йод-131 ……………………………………..4
2. Краткая характеристика Плутоний-239…….……………….. ……....6
3. Краткая характеристика Стронций-90 ………………………………..8
4. Краткая характеристика Цезит-137 …………………………………..11 Заключение…………………………………………………………………....15

Список использованных источников………………………………………..16

 

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.

Содержание радионуклидов в  объектах окружающей среды и их изменение  определяются процессами их образования  и переноса как в пределах одного геохимического резервуара (атмосферы, гидросферы, литосферы), так и между  смежными резервуарами.

В свою очередь эти процессы можно  понять только с учетом ядерно-физических, химических, геохимических и биохимических  свойств радионуклидов и закономерностей  процессов переноса их в различных  средах. Полезную дополнительную информацию о свойствах и процессах переноса можно получить из данных для стабильных элементов – аналогов рассматриваемых  радионуклидов.

К настоящему времени накоплен значительный объем данных о процессах образования, переноса и депонирования естественных и искусственных радионуклидов  в биосфере. Но эти процессы столь  многообразны, что даже качественное их описание возможно далеко не во всех случаях, а возможности количественного  описания ограничены еще больше. Используемые в отдельных случаях математические модели требуют значительного числа  параметров, получаемых для каждого  конкретного случая из опыта.

Ниже для каждого из наиболее значимых для радиоэкологии радионуклидов  произведено описание его свойств.

Известных в настоящее время  радионуклидов огромное количество и полное описание их свойств невозможно. Во-первых, свойства многих из них не изучены в достаточной степени. Во-вторых, радионуклиды с малым  периодом полураспада практически  не играют существенной роли в облучении  живых организмов. В третьих, содержание многих радионуклидов очень мало, что не существенно для радиоэкологии.

Из известных в настоящее  время более 1000 искусственных радионуклидов в работе будут рассмотрены йод-131, цезит-137, стронций-90, плутоний-239 несколько радионуклидов из числа образующихся при ядерных испытаниях и при работе предприятий ядерного топливного цикла. Среди них радионуклиды, образующиеся при ядерных взрывах в результате реакций синтеза, реакций активации нейтронами и реакций деления тяжелых ядер.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЙОД-131

 

Свободный йод был получен парижским  селитроваром Куртуа в 1811 г. Название «йод» происходит от греческого слова «иодэс», что значит «фиолетовый» (по цвету паров). В свободном виде йод – черно-серое кристаллическое вещество с металлическим блеском.

Йод – один из активных металоидов природы. Поэтому в природе в свободном виде не встречается. Важнейшие соединения йода – йодистые калий и натрий. Эти соединения, несмотря на то, что природа сравнительно бедна йодом, распылены в ней очень широко.

Главным резервуаром йодистых соединений является вода морей и оксидов. Водоросли (ламинария и др.) способны накапливать  соединения йода в значительных количествах. Водоросли и служат источником получения  чистого йода. Из обычных продуктов  питания наиболее богаты йодом лук  и морская рыба.

В настоящее время известно 24 изотопа  йода, из которых радиоэкологическую опасность представляют в основном 2 изотопа: йод-131 и йод-129. Наибольшее значение в практическом отношении  имеет изотоп-131, также используются и радиоактивные изотопы 132 и 133. Изотоп йода-131 является бета- и гамма-излучателем, был выделен в 1938 г. Ливингудом и Сиборгом из теллура, облученого нейтронами и дейтронами. Затем он был обнаружен Абельсоном в продуктах деления урана и, наконец, в продуктах деления тория-232.

Период полураспада йода-131 всего 8,04 суток. Этим обусловлена его сравнительно невысокая опасность и возможность  медикаментозной помощи [50].

Накопление в щитовидной железе больших количеств йода-131 ведет  к радиационному поражению секреторного эпителия и к гипотиреозу —  дисфункции щитовидной железы. Возрастает также риск злокачественного перерождения тканей. Минимальная доза, при которой  есть риск развития гипотиреоза у  детей — 300 рад, у взрослых — 3400 рад. Минимальные дозы, при которых  появляется риск развития опухолей щитовидной железы, находятся в диапазоне 10-100 рад. Наиболее велик риск при дозах 1200-1500 рад. У женщин риск развития опухолей в четыре раза выше, чем у мужчин, у детей в три-четыре раза выше, чем у взрослых.

Величина и скорость всасывания, накопление радионуклида в органах, скорость выведения из организма  зависят от возраста, пола, содержания стабильного йода в диете и  других факторов. В этой связи при  поступлении в организм одинакового  количества радиоактивного йода поглощенные  дозы значительно различаются. Особенно большие дозы формируются в щитовидной железе детей, что связано с малыми размерами органа, и могу в 2-10 раз  превышать дозы облучения железы у взрослых.

Профилактика поступления йода-131 в организм человека

Эффективно предотвращает поступление  радиоактивного йода в щитовидную железу прием препаратов стабильного йода. При этом железа полностью насыщается йодом и отвергает попавшие в  организм радиоизотопы. Прием стабильного  йода даже через 6 ч после разового поступления 131I может снизить потенциальную  дозу на щитовидную железу примерно в  два раза, но если отложить йодопрофилактику на сутки, эффект будет небольшим.

Поступление йода-131 в организм человека может произойти в основном двумя  путями: ингаляционным, т.е. через легкие, и пероральным — через потребляемые молоко и листовые овощи.

Проблема радиационно-индуцированной патологии ЩЖ стала особенно актуальной после аварии на Чернобыльской АЭС, когда большие группы населения  подверглись воздействию внешнего и внутреннего излучения, в том  числе йода-131; к фактору йодной недостаточности присоединился  радиационный [52, 53]

Элементарный йод и его препараты  широко используют в медицине, где  его применяют для определения  функции щитовидной железы, а также  для лечения ряда ее заболеваний (гипертиреоза, злокачественных новообразований  и др.), для предупреждения атеросклероза  и при лечении ряда болезней внутренних органов и нервной системы. Способность некоторых веществ, содержащих йод, накапливаться в опухолевых тканях, нашла себе применение в использовании таких веществ с радиоактивными изотопами йода для точного определения местоположений опухолей в мозгу. Это главная, но не единственная область его применения.

Главными потребителями йода являются фармацевтическая, химическая промышленность и производство светочувствительных  фотоматериалов. Соединения йода используют как катализаторы при изготовлении фото- и киноматериалов. Из искусственно полученных радионуклидов йода наибольшее значение имеют 125I (электронный захват, Т1/2=  60,14 сут) и β–-радиоактивные 131I (T1/2= 8,04 сут) и 132I (T1/2= 2,28 ч), которые широко используются в сельском хозяйстве. При добавлении в пищу йодсодержащих водорослей у коров увеличивается удой молока, а у овец быстро растет шерсть. Замечено также благотворное влияние небольших доз йодистых соединений на яйценосность кур, откорм свиней.

Радионуклид 131  в больших количествах  содержится в продуктах деления. Из всего вышесказанного следует, что  проблемы радиоэкологии йода многогранны  и требуют создания модели биогеохимического  круговорота йода в глобальном масштабе, как краткосрочного, так и долгосрочного  прогнозов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПЛУТОНИЙ-239

 

  Плутоний, элемент с порядковым  номером 94, открыт Гленом Сиборгом (Glenn Seaborg), Эдвином Макмилланом (Edwin McMillan), Кеннеди (Kennedy), и Артуром Уолхом (Arthur Wahl) в 1940 году в Беркли при бомбардировки мишени из урана дейтронами из шестидесятидюймового циклотрона. В мае 1940 свойства плутония были предсказаны Льюисом Тернером (Louis Turner).

    В декабре 1940 года  был открыт изотоп плутония Pu-238, с периодом полураспада ~90 лет,  через год - более важный Pu-239 с  периодом полураспада ~24 000 лет. 

     Pu-239 присутствует в  природном урана в виде следов (количество - одна часть на 1015), образуется  он там в результате захвата  нейтрона ядром U-238. Чрезвычайно  малые количества Pu-244 (самого долгоживущего  изотопа плутония, период полураспада  80 миллионов лет) были обнаружены  в цериевой руде, по видимому, оставшиеся там со времен формирования Земли.Pu-239, его период полураспада 24110 лет. Как делящийся материал, 239Pu широко используют в качестве ядерного топлива в атомных реакторах (энергия, освобождающаяся при расщеплении 1 г 239Pu, эквивалентна теплоте, выделяющейся при сгорании 4000 кг угля), в производстве ядерного оружия (т.н. «оружейный плутоний») и в атомных и термоядерных бомбах, а также для ядерных реакторов на быстрых нейтронах и атомных реакторов гражданского и исследовательского назначения. Как источник α-излучения плутоний, наряду с 210Po, нашел широкое применение в промышленности, в частности, в устройствах элиминации электростатических зарядов. Этот изотоп находит применение и в составе контрольно-измерительной аппаратуры [2-6].

Плутоний имеет множество специфических  свойств. Он обладает самой низкой теплопроводностью  изо всех металлов, самой низкой электропроводностью, за исключением  марганца. В своей жидкой фазе это  самый вязкий металл. Температура  плавления -641°C; температура кипения -3232°C; плотность - 19,84 (в альфа-фазе). Это крайне электроотрицательный, химически  активный элемент, гораздо в большей  степени, чем уран. Он быстро тускнеет, образуя радужную плёнку (подобно  радужной масляной плёнки), вначале  светло-жёлтую, со временем переходящую  в тёмно-пурпурную. Если окисление  довольно велико, на его поверхности  появляется оливково-зелёный порошок  оксида (PuO2). Плутоний охотно окисляется, и быстро коррозирует даже в присутствии  незначительной влажности [2-5].

При изменении температуры плутоний подвергается самым сильным и  неестественным изменениям плотности. Плутоний обладает шестью различными фазами (кристаллическими структурами) в твёрдой форме, больше чем любой  другой элемент.

Соединения плутония с кислородом, углеродом и фтором используются в ядерной промышленности (непосредственно  или в качестве промежуточных  материалов). Металлический плутоний не растворяется в азотной кислоте, но диоксид плутония растворяется в  горячей концентрированной азотной  кислоте. Однако в твердой смеси  с диоксидом урана (например, в  отработавшем топливе ядерных реакторов) растворимость диоксида плутония в  азотной кислоте увеличивается, поскольку диоксид урана растворяется в ней. Эта особенность используется при переработке ядерного топлива (табл. 20).

Важнейшие соединения плутония: PuF6 (легкокипящая жидкость; термически значительно менее  стабилен, чем UF6), твердые оксид PuO2, карбид  PuC и нитрид PuN, которые в смесях с соответствующими соединениями урана могут использоваться как ядерное горючее.

Наибольшее распространение получили такие радиоизотопные устройства, как  ионизационные сигнализаторы пожара или радиоизотопные индикаторы дыма. При механической обработке плутоний легко образует аэрозоли.

В природе образуется при β-распаде Np-239, который, в свою очередь, возникает  при ядерной реакции урана-238 с  нейтронами (например, нейтронами космического излучения). Промышленное производство Pu-239 также основано на этой реакции  и происходит в атомных реакторах.  Плутоний-239 первым образуется в ядерном реакторе при облучении урана-238, чем длительнее этот процесс, тем больше возникает более тяжелых изотопов плутония. Плутоний-239 должен быть химически отделен от продуктов деления и оставшегося в ОЯТ урана. Этот процесс называется репроцессингом. Поскольку все изотопы имеют одинаковое число протонов и разное – нейтронов, их химические свойства (химические свойства зависят от числа протонов в ядре) тождественны, поэтому очень трудно разделить изотопы с помощью химических методов.