Радіоактивні хімічні елементи список. Класифікація радіоактивних елементів

Усі відомі радіоактивні елементислід розділити на 2 групи (таблиця 2.1): природніі штучні (техногенні).

Серед природних радіоактивних елементіввиділяються довгоживучі (U, Th, K-40, Rb-87 та ін.), короткоживучі продукти розпаду довгоживучих ізотопів (радій, радон і т.д.) і нукліди, що постійно утворюються в природному середовищіза рахунок ядерних реакцій(C-14, H-3, Be-7 та ін.).

Штучні радіонуклідиможуть бути поділені на:

- осколкові(продукт поділу ядер урану-235 під впливом теплових нейтронів за схемою):

90 Sr, 134 Cs, 137 Cs, 140 La, 131 I, 129 I, 99 Tc, 106 Ru, 141 Ce

- трансуранові радіоактивні елементи

- продукти активації- За рахунок взаємодії нейтронів, гамма - квантів і т.д. з речовиною:

56 Fe, 22 Na, 60 Co, 65 Zn, 32 P

8 Гранично допустимі дози опромінення на організм людини. Які основні тенденції у зміні цих нормативів?

Гранично допустима доза (ПДР) іонізуючого випромінювання- гігієнічний норматив, що регламентує найбільше припустиме значенняіндивідуальної еквівалентної дози у всьому тілі людини або в окремих органах, що не викличе у стані здоров'я осіб, які працюють із джерелами іонізованого випромінювання, несприятливі зміни. Застосовується в області радіаційної безпеки, Встановлюється законодавчо. У Російської ФедераціїЗаконодавчим документом є "Норми радіаційної безпеки". ПДР залежить від опромінення всього тіла, тих чи інших груп т.з. критичних органів і становить від 5 до 30 бер (50-300 мЗв) на рік.

По відношенню до опромінення населення ділиться на 3 категорії.

Категорія Аопромінених осіб чи персонал ( професійні працівники) - особи, які постійно чи тимчасово працюють безпосередньо з джерелами іонізуючих випромінювань.
Категорія Бопромінених осіб або обмежена частина населення - особи, які не працюють безпосередньо з джерелами іонізуючого випромінювання, але за умовами проживання або розміщення робочих місць можуть зазнавати впливу іонізуючих випромінювань.

Для категорії Авводяться гранично допустимі дози -найбільші значенняіндивідуальної еквівалентної дози за календарний рік, при якій рівномірне опромінення протягом 50 років не може викликати у стані здоров'я несприятливих змін, що виявляються сучасними методами. Для категорії Бвизначається межа дози.

Встановлюється три групи критичних органів:

1 група- все тіло, гонади та червоний кістковий мозок.

2 група- м'язи, щитовидна залоза, жирова тканина, печінка, нирки, селезінка, шлунково-кишковий тракт, легкі, кришталики очей та інші органи, за винятком тих, що належать до 1 та 3 груп.

3 група- шкіряний покрив, кісткова тканина, пензлі, передпліччя, гомілки та стопи.

Крім основних дозових междля оцінки впливу випромінювання використовують похідні нормативи та контрольні рівні. Нормативи розраховані з урахуванням неперевищення дозових меж ПДР (гранично допустима доза) та ПД (межа дози). Розрахунок допустимого вмісту радіонукліду в організмі проводять з урахуванням його радіотоксичності та неперевищення ПДР у критичному органі. Контрольні рівні мають забезпечувати такі низькі рівніопромінення, яких можна досягти за дотримання основних дозових меж.

Гранично допустиме річне надходження ПДП радіонукліду через органи дихання;

Допустимий вміст радіонукліду в критичному органі ДС А;

Допустима потужність дози випромінювання ДМД А;

Допустима щільність потоку частинок ДПП А;

Допустима об'ємна активність (концентрація) радіонукліду у повітрі робочої зони ДКА;

Допустиме забруднення шкірних покривів, спецодягу та робочих поверхонь ДЗ А.

Межа річного надходження ПГП радіонукліду через органи дихання чи травлення;

Допустима об'ємна активність (концентрація) радіонукліду ДК Б в атмосферному повітріта воді;

Допустима потужність дози ДМД Б;

Допустима щільність потоку частинок ДПП Б;

Допустиме забруднення шкірних покривів, одягу та поверхонь ДЗ Б.

Чисельні значення допустимих рівніву повному обсязі містяться у "Нормах радіаційної безпеки".

Межі допустимих експозиційних доз з роками змінювалися, і в цілому, у міру того, як знання про ризики захворювання на рак, що збільшуються, в результаті опромінення вказували на те, що загроза, яку представляє опромінення, -значно більша, ніж передбачалося раніше, спостерігалася тенденція до їх зниження . Для того, щоб гарантувати, що персонал не піддається шкідливому впливупонад норму, необхідно належним чином контролювати найбільш важливі шляхицього впливу. Необхідно також враховувати, що іонізуюче випромінюваннявпливає на людей різними шляхами.

9 Трансуранові елементи – як радіаційно-небезпечний фактор

Трансуранові радіоактивні елементи- хімічні елементиз атомним номеромбільше, ніж у урану-92:

240 Pu, 239 Pu, 239 U, 239 Np, 247 Cm, 241 Am

Вікіпедія:

Елементи з атомним номером понад 100 називаються трансфермієвими елементами. Одинадцять з відомих трансуранових елементів (93-103) належить до актиноїдів. Трансуранові елементи з атомним номером понад 103 називаються трансактиноїдами.

Усі відомі ізотопи трансуранових елементів мають період напіврозпаду значно менший, ніж вік Землі. Тому трансуранові елементипрактично відсутні в природі та виходять штучно за допомогою різних ядерних реакцій. Елементи до фермія включно утворюються в ядерних реакторахвнаслідок захоплення нейтронів та наступного бета-розпаду. Трансфермієві елементи утворюються лише внаслідок злиття ядер.

Перший з трансуранових елементів нептуній Np (п. н. 93) було отримано 1940 р. бомбардуванням урану нейтронами. За ним було відкриття плутонію (Pu, п. н. 94), америція (Am, п. н. 95), кюрія (Cm, п.н. 96), берклію (Bk, п. н. 97), каліфорнія( Cf, п. н.98), ейнштейнія (Es, п.н.99), фермія (Fm, п.н. 100), менделевія (Md, п. н. 101), нобелія (No, п. н. 102) та лоуренсія (Lr, п. н. 103). Отримані також трансактиноїди з порядковими номерами 104-118; у цьому ряді імена присвоєні елементам 104-112: резерфордій (Rf, 104), дубній (Db, 105), сиборгій (Sg, 106), борій (Bh, 107), хасій (Hs, 108), мейтнерій (Mt, 1 ), Дармштадт (Ds, 110), рентген (Rg, 111), коперниця (Cn, 112). Елементи 113-118 поки що мають тимчасові назви, похідні від відповідних латинських числівників: унунтрій (Uut, 113), унунквадій (Uuq, 114), унунпентій (Uup, 115), унунгексій (Uuh, 116) унуноктій (Uuo, 118).

Хімічні властивостілегких трансуранових актиноїдів, одержуваних у вагових кількостях, вивчені більш-менш повно; трансфермієві елементи (Md, No, Lr і так далі) вивчені слабо у зв'язку з труднощами отримання та короткими часомжиття. Кристалографічні дослідження, вивчення спектрів поглинання розчинів солей, магнітних властивостейіонів та інших властивостей показали, що елементи з п. н. 93-103 - аналоги лантаноїдів. З усіх трансуранових елементів найбільше застосуваннязнайшов нуклід плутонію 239Pu як ядерне паливо.

Трансуранові елементи(Туе).

всі ці радіонукліди відчувають α-розпад і всі довгоживучі.

Трансуранові радіонукліди (елементи) утворюються в результаті послідовно повторюваних актів захоплення нейтронів (n,γ) і наступним β-розпадом:

1. 235 U(n,γ) 236 U(n,γ) 237 U 237 Np(n,γ) 238 Np 238 Pu

2. 238 U(n,γ) 239 U 239 Np 239 Pu

3. 239 Pu(n,γ 240 Pu

4. 240 Pu(n,γ) 241 Pu 241 Am

5. 241 Pu(n,γ) 242 Pu

Тут наведено лише основні перетворення, у яких утворюються значущі для радіоекології радіонукліди.

Зі збільшенням Z та A синтезованого ядра його вихід різко зменшується. На відміну від ядерного вибуху, при якому синтез ТУЕ відбувається за час 10 -6 ÷ 10 -8 з при дуже високому інтегральному нейтронному потоці (до 10 23 ÷ 10 23 нн/см 2), в ядерному реакторі час синтезу може продовжуватися протягом багатьох років при меншій інтенсивності нейтронного потоку. Найбільший вихід має реакція 2. - Вихід 239 Np і 239 Pu при щільності потоку нейтронів в реакторі 10 13 нн/см 2 становить 0,1 Кі/1 г U.

Реакція 238 U(n,γ) 239 U → 239 Np → 239 Pu може відбуватися і в природних умовпід дією нейтронів спонтанного поділу U(s,f) і нейтронів з (α,n) реакції на урані, що міститься в уранових рудах. Вихід ядер 239 Pu у разі порядку (0,4 ÷ 15)·10 -12 щодо вмісту ядер 238 U у рудах.

Трансуранові елементи найбільш інтенсивно напрацьовуються в ядерних реакторах (у тому числі й енергетичних) і є одним із найцінніших продуктів переробки ядерного палива, що вигоріло. Окрім ЯТЦ та ЯВ джерелом викидів ТУЕ стала аварія ЧАЕС.

Усі трансуранові елементи хімічно дуже активні. Характерна їх особливість - здатність утворювати сполуки з воднем, азотом, киснем, галогенами, а також комплексні з'єднання. Ступені окислення їх від 2+ до 7+.

Валентність радіонуклідів плутонію від 2+ до 7+ (2+ найменш характерна). У більшості випадків радіонукліди плутонію утворюють нерозчинні сполуки. Окисли плутонію PuO, Pu 2 O 3 PuO 2 і фази змінного складувід Pu 2 O 3 до Pu 4 O 7 . У водних розчинахутворює іони (від 3+ до 7+), причому всі іони можуть перебувати в розчині одночасно (крім 7+). Вони схильні до гідролізу (ця здатність зростає в ряду PuO

Валентність 241 Am від 2+ до 7+, причому найменш характерні 2+ та 7+, а стійкі 3+, у твердому стані та у вигляді комплексів у розчині – 4+. Окисли AmO, Am 2 O 3 і AmO 2 . Утворює нітрид AmN, сульфід Am 2 S, а також металоорганічна сполука Am(C 5 H 5) 3 . Америцій утворює розчинні сполуки з галогенами (AmCl 2 , AmBr, AmJ 3). Утворює комплексні сполуки з мінеральними та органічними кислотами. На відміну від плутонію сполуки америція мають більшу розчинність і, отже, більшу міграційну здатність.

У ступені окислення 3 + властивості ТУЕ подібні до властивостей лантаноїдів, але мають більш сильно виражену здатність до комплексоутворення (вона зростає в ряді U

У ступені окислення 4+ утворюють оксиди, фториди, стійкі у водних розчинах (U, Np, Pu), у водних розчинах утворюють комплекси. Сполуки (гідрооксиди, фториди, йодиди, фосфати, карбонати) важкорозчинні. Сильні комплексоутворювачі (схильність зростає від U до Am).

У ступені окислення 5+ існують у вигляді діокислів MeO2+. Ця іонна форма визначає хімічні властивості – малу схильність до гідролізу та комплексоутворення. У ступені окислення 6+ знаходяться у формі іонів MeO22+. Відома значна кількість комплексних сполук.

У ступені окислення 7+ найбільш стійкий Pu. У твердому стані існує у вигляді іонів MeO 5 5- , MeO 5 3- , 4- та MeO 4 - , а в розчинах – у гідратованій формі аніону MeO 5 3+ .

Загалом закономірності міграції плутонію та америція подібні. Тому достатньо розглянути особливість міграції радіонуклідів плутонію.

Вони визначаються розчинністю сполук плутонію у природних середовищах і, особливо, початкова хімічна форма. При ядерних вибухах такою формою є практично нерозчинні оксиди і переважно окремі атоми, які з глобальними випаданнями надходять на земну поверхню і тільки тут можуть утворювати розчинні сполуки.

У викидах ЯТЦ переважають розчинні сполуки плутонію, і навіть його комплексні сполуки з органічними лигандами.

Особливо складним складом вирізнялися викиди при аварії ЧАЕС. Їх можна поділити на 4 групи :

А- механічно викинуті з активної зони тонкодисперсні частинки палива, близькі за радіонуклідним складом до відпрацьованого палива; осіли на земну поверхню у ближній зоні (R ≤ 60 – 70 км).

Б– дрібнодисперсне паливо та інші продукти, помірно збагачені летючими радіонуклідами; вміст радіонуклідів плутонію в ~ 2 рази більший за очікуваний; осіли на земну поверхню у зоні R ≤ 100 км.

У- викиди, сильно збагачені летючими радіонуклідами, у тому числі плутонію; осіли на земну поверхню в зоні R ≤ 150 км і далі.

Г- викиди, збагачені радіонуклідами плутонію до 200 разів, у тому числі частково розчинні сполуки плутонію; осіли на земну поверхню у дальній зоні.

Відмінності у цих групах викидів зумовлені головним чином різницею температур в аварійному реакторі на момент вибуху. Вміст кислорозчинних форм плутонію зростає від групи А та Б до груп В, Г у 4 – 15 разів і сягає 55 ÷ 85%.

В даний час основним резервуаром радіонуклідів плутонію і 241 Am є поверхня грунтів і донні відкладення (понад 99% від глобальних і чорнобильських випадень і від викидів підприємств ЯТЦ). У біологічних об'єктах цих трансуранових елементів трохи більше 1% (переважно у рослинах, а тварин ще в 5 ÷ 10 4 разів менше). Радіонукліди плутонію знаходяться переважно в 4+ нерозчинній формі. Коефіцієнт дифузії у ґрунті ~ 10 -9 см/с.

Тільки близько ~ 10% цих радіонуклідів може бути в розчинній доступній для рослин формі. З рослин найбільшу концентрацію радіонуклідів плутонію мають низькорослі рослини (трави, мохи, лишайники). Це наслідок того, що радіонукліди плутонію перерозподіляються на земній поверхні переважно за рахунок вітрового переносу та ерозії. Коефіцієнт накопичення трансуранових елементів рослинами дуже низький (10 -1 ÷ 10 -3).

Ізотопні відносини радіонуклідів плутонію, які у ґрунті різних регіонів, істотно різняться через відмінність джерел їх надходження (глобальний, від ЯТЦ, аварія ЧАЕС). Так, відношення 240 Pu/239 Pu від ядерних вибухів – (0,05 ÷ 0,06); від глобальних випадень – близько 0,176; від викидів ЯТЦ разом із глобальними випаданнями – (0,049 ÷ 0,150), а від чорнобильських випадень – (0,30 ÷ 0,35).

Ізотопні відносини для різних регіонів варіюють у таких межах:

Видно, що основним радіонуклідом плутонію у викидах є 239 Pu. Дуже малі викиди 238 Pu та 242 Pu. Незважаючи на відносно низькі викиди 241 Pu, вони відіграють особливу роль, оскільки в результаті розпаду цього радіонукліду утворюється довгоживучий 241 Am. Тому зміст 241 Am у навколишньому середовищі безперервно зростає. Так було в період 1940 – 1990 гг. зміст 241 Am в атмосфері збільшився у 2 рази.

Абсолютний вміст радіонуклідів плутонію в ґрунтах та атмосферних аерозолях дуже сильно варіює, особливо залежно від відстані від ЧАЕС. Так в атмосферних аерозолях вміст плутонію зменшується в 10 4 разів при переході від ближньої до дальньої зони (в якій вміст плутонію знаходиться на рівні 19 Бк/л), щільність випадень зменшується ~ 170 разів (до рівня 1,25 · 10 5 Бк/ м 2), вміст на поверхні ґрунту зменшується в ~ 370 разів (до рівня ~ 10 Бк/м 2). Загалом у міру віддалення ЧАЕС рівень забруднення наближається до фону глобального забруднення – для земної поверхні (10 ÷ 60) Бк/м 2 . Середня питома активність радіонуклідів плутонію у ґрунтах для європейської частини Росії ~ 140 Бк/кг при фоні глобального забруднення близько 60 Бк/кг.

Уран, торій та деякі інші елементи мають властивість безперервно і без будь-яких зовнішніх впливів (тобто під впливом внутрішніх причин) випускати невидиме випромінювання, яке подібно до рентгенівського випромінювання здатне проникати крізь непрозорі екрани і надавати фотографічну та іонізаційну дії.

Властивість мимовільного випромінювання подібного випромінювання отримало назву радіоактивності. Елементи, що володіють цією властивістю, називаються радіоактивними елементами, а випромінювання, що випускається ними, - радіоактивним випромінюванням. Радіоактивні властивості були вперше виявлені 1896 р. у урану французьким фізиком Антуаном Анрі Беккерелем (1852-1908).

Відкриття радіоактивності відбулося за відкриттям рентгенівського випромінювання. Випуск рентгенівського випромінювання вперше було помічено при бомбардуванні скляних стінок розрядної трубки катодними променями. Найбільш ефективним результатом такого бомбардування є інтенсивне зелене свічення скла, люмінесценція (див. Том II, § 102). Ця обставина навела на думку, що рентгенівське випромінювання є продуктом люмінесценції і супроводжує будь-яку люмінесценцію, і супроводжує «засуджену світлом.

Досвідченою перевіркою цього припущення зайнявся Беккерель. Він збуджував люмінесцентні речовини світлом, а потім підносив їх до обгорнутої в чорний папір фотопластинки. Випускання проникаючого випромінювання мало б виявитися за почорнінням фотопластинки після прояву. Зі всіх випробуваних Беккерелем люмінесцентних речовин почорніння пластики крізь чорний папір викликала лише сіль урану. Але при цьому виявилося, що зразок, попередньо збуджений сильним освоєнням, давав таке ж почорніння, як і збуджений зразок. Звідси випливало, що випромінювання, що випускається урановою сіллю, не пов'язане з люмінесценцією, а випромінюється незалежно від зовнішніх впливів. Цей висновок підтвердився дослідами з нелюмінесцентними сполуками урану - всі вони давали проникаючі випромінювання.

Після відкриття радіоактивності урану Беккерелем польський та французький фізик Марія Склодовська-Кюрі (1867-1934), яка основні наукові роботи виконувала у співпраці зі своїм чоловіком П'єром Кюрі (1859-1906), досліджувала більшу частину відомих елементів та багато їх з'єднань з метою встановлення чи не мають якісь із них радіоактивними властивостями. У своїх дослідах М. Кюрі використовувала як ознаку радіоактивності здатність радіоактивних речовин іонізувати повітря. Ця ознака набагато чутливіша, ніж здатність радіоактивних речовин діяти на фотопластинку. Іонізуюча дія радіоактивного препарату легко виявляється за допомогою досвіду, зображеного на рис. 376 (пор. том II, § 92). Досліди М. Кюрі сприяли наступним результатам.

Рис. 376. Вимірювання іонізаційного струму: 1 - корпус іонізаційної камери, 2 - електрод, відокремлений від 1 ізолюючою пробкою 3,4 - препарат, що вивчається, 5 - електрометр. Опір . При досить високій напрузі батареї всі іони, що утворюються в об'ємі камери іонізуючим випромінюванням, збираються на електроди, і через камеру точок, пропорційний іонізаційної дії препарату. У відсутність іонізуючих агентів повітря в камері є непровідником, і струм дорівнює нулю

1. Радіоактивність виявляють не тільки уран, а й усі його хімічні сполуки. Крім того, радіоактивні властивості були виявлені ще в одного елемента - торію та у всіх його хімічних сполук.

2. Радіоактивність препарату з будь-яким хімічним складом дорівнює радіоактивності чистих урану або торію, взятих у кількості, в якій вони містяться в цьому препараті.

Останній результат означає, що властивості молекули, до складу якої входить радіоактивний елемент, впливають на радіоактивність. Таким чином, радіоактивність є не молекулярним явищем, а внутрішньою властивістю атомів радіоактивного елемента.

Крім чистих елементів та його сполук, Кюрі досліджувала також різні природні мінерали. Радіоактивність мінералів виявилася обумовленою присутністю в них урану або торію. Однак деякі мінерали виявили несподівано велику радіоактивність. Так, уранова смоляна руда давала вчетверо більшу іонізацію, ніж уран, що міститься в ній.

Підвищену активність смоляної руди можна було пояснити лише домішкою невідомого радіоактивного елемента у кількості настільки малому, що він вислизав від хімічного аналізу. Незважаючи на малий вміст, цей елемент випромінював більше радіоактивного випромінювання, ніж присутній у великій кількості уран. Отже, радіоактивність цього елемента повинна бути в багато разів сильніша за радіоактивність урану.

Виходячи з цих міркувань, П'єр і Марія Кюрі зробили хімічне виділення гіпотетичного елемента з смоляної уранової руди. Контролем успішності проведених хімічних операцій служила радіоактивність на одиницю маси одержуваного продукту, що мала зростати зі збільшенням у ньому вмісту нового елемента. Після кількох років напруженої роботи дійсно вдалося отримати кілька десятих часток грама чистого елемента, радіоактивність якого більш ніж у мільйон разів перевершувала радіоактивність урану. Елемент цей отримав назву радій (тобто променистий).

За своїми хімічними властивостями радій належить до лужноземельних металів. Атомна маса його виявилася рівною 226. На підставі хімічних властивостей і атомної маси радій був поміщений в клітинку № 88 періодичної системи Менделєєва.

Радій є постійним супутником урану в рудах, але міститься в незначних кількостях - приблизно радію на урану; через це видобуток радію є дуже трудомісткий процес. Радій - один із найрідкісніших і найдорожчих металів. Він цінується як концентроване джерело радіоактивних випромінювань.

Подальші дослідження Кюрі та інших вчених значно розширили кількість відомих радіоактивних елементів.

Усі елементи з порядковим номером, що перевищує 83, виявилися радіоактивними. Вони були знайдені у вигляді невеликих домішок до урану, радію та торію.

Так само було знайдено радіоактивні ізотопи елементів талію, свинцю та вісмуту. Слід зазначити, що радіоактивні лише рідкісні ізотопи цих елементів, примішані до урану, радію та торію. Звичайні талій, свинець та вісмут нерадіоактивні.

Крім елементів, що утворюють коней періодичної системи Менделєєва, радіоактивними виявилися також елементи: самарій, калій, рубідій. Радіоактивність цих елементів слабка і виявляється важко.

У ґрунтах та ґрунтоутворюючих породах широко представлені радіоактивні елементи (радіонукліди). Радіоактивність (природна) - це явище мимовільного перетворення (розпаду) нестійких ізотопів одного хімічного елемента в ізотоп іншого, що супроводжується -, - і -випромінюваннями. Радіоактивність ґрунтів обумовлена ​​присутністю в них радіоактивних елементів природного та антропогенного походження. У зв'язку з цим розрізняють природну та штучну радіоактивність. Вона виражається кількістю ядерних розпадів за одиницю часу і вимірюється в беккерелях (1 Бк=1 розпад/с) чи одиницях активності радіоактивних ізотопів – кюрі (1 Ки=3,7·10 10 Бк).

Природна радіоактивність.Природними радіонуклідами прийнято вважати такі, які утворилися і постійно утворюються знову без участі людини.

Природна радіоактивність обумовлена ​​двома групами радіоактивних елементів: первинними, які містяться в материнських породах і увійшли до складу ґрунтів, і космогенними – що надходять у ґрунт із атмосфери, освіта яких відбувається при взаємодії космічного випромінювання з ядрами стабільних елементів.

Усі первинні природні радіоактивні елементи переважно довгоживучі, з періодом піврозпаду 10 8 -10 17 років, що виникли, ймовірно, одночасно з утворенням Землі. Найбільший внесок у природну радіоактивність ґрунтів роблять радіоактивний ізотоп 40 К, на частку якого припадає більше 50 % природної радіоактивності ґрунтів, а також кальцій (48 Са), рубідій (87 Rb), уран (238 U), радій (226 Ra), торій (232 Th). Головне джерело цих елементів у ґрунтах – ґрунтоутворюючі породи. Вони суттєво різняться між собою концентрацією природних радіоактивних елементів.

Найбільший внесок у дозу опромінення з великої кількості космогенних радіоактивних елементів вносять тритій (3 Н), берилій (7 Ве, 10 Ве), вуглець (14 С, 13 С), фосфор (32 Р, 33 Р), сірка (35 S) , хлор (35 Сl) та натрій (22 Nа). На природну радіоактивність ґрунтів впливають такі космогенні ізотопи: радіовуглець (14 С) і тритій (3 Н) – надважкий ізотоп водню, що надходять у ґрунт із атмосфери. Ці радіоізотопи відносяться до порівняно короткоживучих. У радіовуглецю період напіврозпаду становить 5760 років, у тритію – 12,3 років. Оскільки вони надходять у ґрунт із атмосфери, їх зміст підтримується на щодо постійному рівні.

Всього відомо понад 300 природних радіонуклідів, присутність яких у ґрунті визначає її природну радіоактивність. Концентрація природних радіонуклідів у природі варіює у межах. У земній корі з усіх радіоактивних речовин найбільше міститься калію (приблизно 2,5 %), тоді як вміст урану і торію в десятки і сотні, а радію в мільйони разів менше порівняно із вмістом радіоактивного калію (40 К). Цей елемент у природі представлений сумішшю трьох ізотопів: 39 К, 40 К і 41 К, два з яких (39 К і 41 К) – стабільні та один (40 К) – довгоживучий радіоактивний, період напіврозпаду якого вимірюється сотнями мільйонів років (Анненков Б .Н., Юдінцева Є.В., 1991).

Валовий вміст радіонуклідів у ґрунтах залежить, передусім, від материнських порід. Максимальна радіоактивність виявлена ​​у ґрунтів, що розвинулися на кислих магматичних породах, ніж у ґрунтах, що утворилися на основних та ультраосновних породах, а найбільш висока концентрація радіонуклідів спостерігається у дрібнодисперсній фракції ґрунтів – у глинистих частинках. Наприклад, ґрунти, що сформувалися на збагачених фосфором породах, містять підвищені концентрації урану.

Покривні та лісоподібні суглинки, леси та стрічкові глини містять у 2-4 рази більше радіоактивних елементів, ніж піщані та супіщані флювіогляційні відкладення. У ґрунтах, що сформувалися на елювії карбонатних порід, вміст радіоактивних елементів у кілька разів вищий, ніж у породах. Ці елементи накопичуються у ґрунті при перетворенні (вивітрюванні) карбонатних порід.

У ґрунтах природні радіоактивні елементи присутні в ультромікроконцентраціях у межах n10 -4 - n10 -12 %. На земній кулі зустрічаються райони із підвищеним рівнем природної радіоактивності ґрунтів. Природно-радіоактивні речовини у підвищених концентраціях виявляють у місцях їх видобутку, технічного використання та поховання.

Таблиця 33

Концентрація основних природних радіоізотопів у ґрунтах (Ковриго В.П., 2008)

Особливість розподілу радіоактивності у вертикальній площині (по генетичних горизонтах) залежить від характеру ґрунтоутворювального процесу.

У дерново-карбонатних ґрунтах найбільш високий вміст природних радіонуклідів відзначається в гумусових горизонтах і поступово зменшується при переході до ґрунтоутворювальної породи.

У чорноземах, темно-сірих лісових, каштанових, напівпустельних та пустельних ґрунтах, формування яких не пов'язане з активним перетворенням та пересуванням компонентів твердої фази, розподіл природних радіоактивних елементів по ґрунтовому профілю відрізняється слабкою диференціацією. У лісостепових ґрунтах та ґрунтах степових областей профільна диференціація вмісту радіоелементів збігається з типовими профільними закономірностями змін у них гранулометричного складу, оксидів заліза та алюмінію.

Опідзолювання, осолодження, лессиваж, осолонцювання призводять до винесення природних радіонуклідів з елювіальних (верхніх) горизонтів в ілювіальні з подальшою акумуляцією, де концентрація радіонуклідів зростає в 1,5-3 рази порівняно з ґрунтоутворювальною породою. Уран осідає на глейових бар'єрах, у зв'язку з чим відбувається збагачення цим елементом гідроморфних ґрунтів.

Штучна радіоактивність.В даний час відомо понад 1300 штучних радіонуклідів, з яких найбільшу небезпеку становлять ізотопи 90 Sr, 137 Cs, 144 Ce. Період напіврозпаду у стронцію – 28 років, у цезію – 30 років. Вони відрізняються високою енергією випромінювання і здатні активно включатися в біологічний кругообіг. Штучні (техногенні) радіонукліди умовно поділені на три групи: радіоактивні продукти поділу (найбільш значущі з яких 89 Sr, 90 Sr, 137 Cs, 134 Cs, 131 I, 131 Ce, 144 Ce); продукти наведеної активації (у тому числі 54 Мn, 60 Co, 55 Fe. 59 Fe, 65 Zn); трансуранові елементи (серед яких найбільш довгоживучі 237 Np, 239 Np, 239 Pu, 244 Pu, 241 Am, 242 Cm, 243 Cm, 244 Cm).

Штучна радіоактивність обумовлена ​​надходженням у ґрунт радіоактивних ізотопів, що утворюються в результаті атомних і термоядерних вибухів, у вигляді відходів атомної промисловості, внаслідок аварій на атомних підприємствах, внесення фосфорних добрив (часто містять ізотопи урану), зольними викидами теплових електростанцій, що працюють на сланцях, що містять уран, радій, торій, полоній. Радіоелементи розносяться вітром, дощовими та талими потоками, розширюючи зони радіоактивних забруднень ґрунтового покриву та природних вод, піддаючи радіоактивному опроміненню живі організми. При роботі АЕС до зовнішнього середовища надходять інтенсивно мігруючі продукти поділу – 90 Sr, 137 Cs, 131 I, а також нукліди з наведеною активністю – 54 Мn, 60 Co, 65 Zn.

Вміст радіонуклідів у ґрунті збільшується при внесенні меліорантів, органічних та мінеральних добрив, що містять радіоактивні речовини. Так, активність 1 кг фосфорних добрив становить суперфосфату – 120 Бк, збагаченого концентрату – 70 Бк. При середніх дозах внесення цих добрив (60 кг/га) у ґрунт додатково залучаються радіонукліди, активність яких у 60 кг добрив дорівнює 1,35 · 106 Бк. Підвищується радіоактивність ґрунту при вапні за рахунок 48 Са, концентрація якого в природній суміші ізотопів кальцію становить 0,19%.

Радіоактивне забруднення ґрунту не впливає на рівень родючості, але призводить до накопичення радіонуклідів у продукції рослинництва. Однак із збільшенням рівня родючості концентрація радіонуклідів у врожаї знижується за рахунок збільшення біомаси врожаю. Посилення антагонізму між іонами радіонуклідів і солей (Са – Sr, К – Cs) перешкоджає надходженню стронцію і цезію в рослини.

В даний час ґрунт є основним джерелом надходження радіонуклідів у сільськогосподарську продукцію. (Рекомендації, 1991). Більшість штучних радіонуклідів закріплюється компонентами твердої фази ґрунту, завдяки чому вони акумулюються у верхній частині ґрунтового профілю. У ґрунтах легкого гранулометричного складу радіонукліди проникають глибше, ніж у важких ґрунтах, внаслідок чого вони можуть досягати рівня ґрунтово-ґрунтових вод і надходити з ними в річкову мережу.

На фіксацію радіонуклідів впливають вміст гумусу, гранулометричний та мінералогічний склади, реакція середовища. У міру збільшення вмісту органічної речовини та ступеня дисперсності ґрунтових частинок сорбція 90 Sr посилюється. У сорбції 137 Cs основну роль грають глинисті мінерали, особливо ілліт, вермікуліт. При підкисленні середовища рухливість штучних радіонуклідів зазвичай зростає, а нейтральних і лужних грунтах знижується. Основна кількість стронцію і цезію, що надійшла в рослину, накопичується в їхній надземній масі, а інших радіонуклідів – у корінні.

В цілому найбільш висока сорбція радіонуклідів відзначається у ґрунтів важкого гранулометричного складу з високим вмістом гумусу та мінералів типу вермікуліту, монтморилоніту, гідрослюд. У таких ґрунтах відбувається міцне закріплення штучних радіонуклідів компонентами ППК, що запобігає залученню їх у міграційні процеси та надходження до рослин.

Міграція радіонуклідів у ґрунтах протікає повільно, і основна їх кількість нині перебуває у шарі 0-5 см. Господарська діяльність людини, зокрема переорювання угідь, призводить до досить рівномірного розподілу радіонуклідів у межах орного шару. Оранка з оборотом пласта зумовлює переміщення радіонуклідів у глиб грунту, а внесення добрив і вапна різко знижує надходження в культурні рослини (в 4-5 раз).

Мало хто знає, що радіоактивні речовини можуть приховуватися в повсякденних і, на перший погляд, безпечних предметах. Більше того, багато хто з нас щодня стикається з ними, і результати від подібних «зустріч» бувають різними. Тому кожна людина повинна розуміти, що саме мають на увазі під цим формулюванням і де може ховатися небезпека. Тим більше, що з кожним роком радіація огортає нас все більш щільним покривалом.

Смертельне випромінювання

Спочатку розберемося, які речовини ставляться до радіоактивним. Всім відомо, що таке періодична система хімічних елементів Менделєєва. На сьогоднішній день до неї входить близько 120 речовин, кожна з яких містить атомне ядро. Деякі з них здатні розпадатися на материнське та дочірнє. У результаті процесу відбувається вивільнення небезпечного випромінювання.

Різні хімічні елементи характеризуються певним періодом напіврозпаду ядра. Роз'яснення цього явища звучить так: «час, протягом якого кількість часток, що вижили, знижується вдвічі».

Процес розпаду відбуватиметься доти, доки не з'явиться стабільне, тобто нерадіоактивне та безпечне ядро. При цьому в довкілля виділятимуться частинки, що несуть різний ступінь небезпеки. Зустрічаються такі їх різновиди:

• альфа: найслабші, вони не здатні подолати відстань понад 5 см і можуть бути зупинені звичайним паперовим листком;
• бета: здатні проникати під шкіру людини на глибину кілька сантиметрів;
• гамма-промені (або ізомерний перехід): в змозі проникнути до внутрішніх органів;
• нейтронне: у природі немає, є справою людських рук; сховатися від такого різновиду випромінювання практично неможливо.

Радіоактивні речовини – це всі елементи, які розташовані після свинцю (а він знаходиться за номером 81). Час їхнього напіврозпаду може становити від кількох десятків секунд до мільярдів років. Чим менший цей показник, тим небезпечніший елемент: так він може швидше потрапити до клітин рослин, тварин і людини.

Від того, наскільки велика була доза, багато залежить. Радіація може накопичуватися багато років, поступово виводячи з ладу один орган за іншим, а може завдати одного потужного удару, внаслідок якого жива істота загине в короткий термін.

Від кальцію до ліверморію

Повний перелік радіоактивних речовин вражає! Адже в ньому не менше 80 позицій, серед яких зустрічаються ті, які далека від хімії людина ніколи б не подумала запідозрити в наявності небезпечних властивостей. Наприклад, кальцій, з якого складається кістяк кожної людини. Або калій, необхідний нормальної роботи серця. Або селен – лікарі називають його мікроелементом довголіття… Але є й радіоактивні речовини, відомі навіть обивателю. Серед них:

• полоній;
• стронцій;
• цезій;
• радій;
• вісмути;
• францій;
• резерфордій;
• германій.

Деякі радіоактивні речовини зустрічаються у природі. Як правило, вони відрізняються максимально тривалим періодом розпаду і неспроможні завдати великої шкоди людині.

Інша група хімічних елементів була створена у лабораторних умовах. Саме в ній зустрічаються найнебезпечніші представники.

Так, найнебезпечніші речовини на сьогоднішній день – ліверморій та унунпентій.Широкому колу людей вони невідомі, і це радше добре, ніж погано.

Адже ці елементи не зустрічаються у природі: вони синтезовані штучним шляхом. Час їх розпаду – 61 та 87 секунд відповідно. Для порівняння: у всьому відомого та надзвичайно небезпечного полонію-210 даний показник становить 138 днів та 9 годин.

Невидима небезпека

Радіоактивні речовини мають низку специфічних властивостей.

• Відсутність запаху, кольору, смаку. Це робить їх особливо небезпечними, адже людина може жити поряд із джерелом радіації багато років і навіть не підозрювати про це.
• Здатність вражати значною відстані джерела. Воно може досягати кількох сотень метрів.
• Розпад цих речовин залежить від зовнішніх чинників. Тому небезпека не можна усунути хімічним, фізичним чи якимось іншим шляхом.

Де ж можуть бути радіоактивні речовини, небезпечні для людини? Насамперед, у воді та повітрі. Звідти вони потрапляють до рослин, які є частиною раціону харчування. Доведено, що найчастіше радіонукліди зустрічаються у капусті та буряках.

Однак очищення овочів від шкірки та подальша термічна обробка здатні зменшити концентрацію небезпечних речовин майже вдвічі.

Інша річ – радіоактивні речовини, що знаходяться у будматеріалах. Існують навіть певні нормативи, які визначають максимально допустиму концентрацію урану, торію та калію-40 у мінеральній сировині. Благонадійні компанії дотримуються цих стандартів.Однак на будівельному ринку завжди існує ризик зіткнутися з тими, хто не готовий ускладнювати своє життя якимись нормативами. І в цьому випадку людина може придбати квартиру або будинок, які були збудовані з небезпечних матеріалів.

За прикладами не треба далеко ходити! Так, при будівництві одного з омських будинків було використано гранітний щебінь, здобутий на півночі Казахстану, а точніше у Макінському масиві. Існують дані, згідно з якими цей щебінь містить до 20 г/т урану і до 60 г/т торію. Як результат – нормативи щодо потужності гамма-випромінювання у цьому будинку були значно перевищені.

Обережно, радіація!

Зрозуміло, людині важко захистити себе від радіації на всі 100%.Однак, якщо бути уважними та дотримуватися деяких правил, можна звести можливість поразки до мінімуму.

Для цього потрібно час від часу здійснювати виміри у приміщеннях, де ви часто перебуваєте. Спеціальні дозиметри та радіометри допоможуть отримати достовірні дані.

До речі, ці прилади дозволять визначити, чи є радіоактивна речовина в продуктах харчування.

Крім того, бажано позбавити будинок деяких предметів. Наприклад, годинник з циферблатом, що світиться: є ймовірність, що вони зроблені за участю радію. А під час будівництва обов'язково запитувати у продавців матеріалів документи, що свідчать про радіаційну безпеку товару.

Звичайно, повністю убезпечити себе не вдасться і ризики є завжди. Але завдання кожної людини – уважно стежити за своїм здоров'ям, за тим, що вона їсть та в яких умовах проживає.

Джерело:

РАДІОАКТИВНІ РЕЧОВИНИ

речовини, що містять (у високій концентрації) радіонукліди.

Радіоактивні речовини

речовини, що не відносяться до ядерних матеріалів, що випускають іонізуюче випромінювання.

Федеральний закон від 21.11.95 N 170-ФЗ, ст.3

РАДІОАКТИВНІ РЕЧОВИНИ

за визначенням ФЗ «Про використання атомної енергії» від 20 жовтня 1995 р. «що не належать до ядерних матеріалів речовини, що випускають іонізуюче випромінювання».

Речовини радіоактивні

речовини у будь-якому агрегатному стані, що містять радіонукліди з активністю, на які поширюються вимоги норм радіаційної безпеки нрб-99 та санітарних правил сп 2.6.1.758-99.

Радіоактивні речовини

речі (в т.ч. речовини),

радіоактивні відходи

(«Порядок організації митного контролю за радіоактивними

речовинами», утв. наказом Державного митного

комітету Республіки Білорусь від 23.12.97 р. N 434-ОД)

РАДІОАКТИВНІ РЕЧОВИНИ

речовини природного чи штучного походження, що містять у своєму складі радіоактивні ізотопи. Це речовини, що не відносяться до ядерних матеріалів, що випускають іонізуюче випромінювання. До них відносяться, напр., тритій, уран, торій, актіній, натрій22, стронцій-89, технецій, цезій-137, радій-228 та ін. цього альфа-, беттаї гамма-випромінювань. Багато Р. в. мають підвищену вражаючу здатність і здатні завдати шкоди живим організмам (променева хвороба, ослаблення імунітету, інтоксикація і т. п. патологічні процеси) і заразити довкілля. Процес розпаду в Р. в. здійснюється безперервно, у зв'язку з чим безпечне поводження з ними при їх використанні та зберіганні можливе лише із застосуванням спеціальних засобів захисту. У російському кримінальному праві Р. в. є предметами низки злочинів, передбачених КК РФ.

Вчинення злочину з використанням Р. в. визнається обставиною, що обтяжує покарання.

РЕЧОВИНИ РАДІОАКТИВНІ

речовини, що містять природні чи штучні радіоактивні ізотопи. У великих кількостях В.Р. утворюються при ядерних вибухах та роботі ядерних реакторів. Потрапляючи до навколишнього середовища, В.Р. призводять до радіоактивного забруднення місцевості (акваторії) та атмосфери, небезпечного для здоров'я людей та тварин. Розпад радіоактивних ізотопів супроводжується іонізуючим випромінюванням - електромагнітним (рентгенівські та гамма-промені) і корпускулярним (альфа- та бета-частинки, потік нейтронів і протонів), що проникає в живі тканини та виробляє іонізацію атомів і молекул. Рентгенівське проміння - електромагнітне випромінювання з довжиною хвилі 10-5-102 нм, що проникає через деякі матеріали. Випускаються при гальмуванні швидких електронів у речовині та при переходах електронів із зовнішніх електронних оболонок атома на внутрішні. Джерела - рентгенівська трубка, деякі радіоактивні ізотопи, прискорювачі та накопичувачі електронів. Приймачі – фотоплівки, люмінісцентні екрани, детектори ядерних випромінювань. Рентгенівські промені застосовують у медицині, дефектоскопії, рентгенівському структурному та спектральному аналізі. Гамма-випромінювання - короткохвильове електромагнітне випромінювання, що має велику енергію (до 5 Мев у природних радіоактивних речовин і до 70 Мев при штучних ядерних реакціях) і може проникати через великі товщі речовини, для людини особливо небезпечно при зовнішньому опроміненні. Альфа-випромінювання - випромінювання ядер атомів гелію (альфа-частинок), яке через малу проникаючу здатність (порядку часток міліметра) практичну небезпеку становить тільки при потраплянні всередину організму. Альфа-частинки мають велику енергію (від 2 до 9 Мев) і високу іонізуючу здатність. Бета-випромінювання - потік електронів або позитронів (бета-часток), що випускаються атомними ядрами при бета-розпад радіоактивних ізотопів. Проникаюча здатність бета-часток не перевищує кількох мм, тому при зовнішньому опроміненні організму уражаються лише поверхневі тканини. Нейтрон – нейтральна елементарна частка. Разом із протонами утворює атомне ядро. Протон – стабільна елементарна частка, що має позитивний заряд. Потужний потік нейтронів і протонів, що утворюється при ядерних реакціях поділу та синтезу, має велику проникаючу та іонізуючу здатність.

Радіоактивні елементи

Радіоактивні елементи,хімічні елементи, всі ізотопи яких радіоактивні. До радіоактивних елементів належать технецій (атомний номер 43), прометій (61), полоній (84) і всі наступні елементи в періодичній системі Менделєєва. До 1975 року відомо 25 радіоактивних елементів. Ті з них, які розташовані в періодичній системі за ураном, називаються трансурановими елементами. 14 радіоактивних елементів з атомним номером 90-103 багато в чому подібні між собою; вони становлять сімейство актиноїдів. З природних радіоактивних елементів лише два - торій (атомний номер 90) і уран (92) мають ізотопи, періоди напіврозпаду яких (T 1 /2) можна порівняти з віком Землі. Це 232 Th (T 1 /2 = 1,41 × 10 10 років), 235 U (T 1 /2 = 7,13 × 10 8 років) та 238 U (T 1 /2 = 4,51 × 10 9 років) ). Тому торій та уран збереглися на нашій планеті з часів її формування та є первинними радіоактивними елементами. Ізотопи 232 Th, 235 U та 238 U дають початок природним радіоактивним рядам, до складу яких входять як проміжні члени вторинні природні радіоактивні елементи з атомними номерами 84-89 і 91.

Періоди напіврозпадів всіх ізотопів цих елементів порівняно невеликі, і, якби їх запаси не поповнювалися безперервно за рахунок розпаду довгоживучих ізотопів U і Th, вони вже повністю розпалися б.

Радіоактивні елементи з атомними номерами 43, 61, 93 і наступні називаються штучними, т.к. їх одержують за допомогою штучно проведених ядерних реакцій. Це розподіл радіоактивних елементів на природні та штучні досить умовно; так, астат (атомний номер 85) спочатку отримано штучно, а потім виявлений серед членів природних радіоактивних рядів. У природі знайдено також нікчемні кількості технеція, прометія, нептунія (атомний номер 93) і плутонію (94), що виникають при розподілі ядерурану - або спонтанному, або вимушеному (під дією нейтронів космічних променів та ін.).

Два радіоактивні елементи - Th і U - утворюють велику кількість різних мінералів. Переробка природної сировини дозволяє отримувати ці елементи у великих кількостях. Радіоактивні елементи - члени природних радіоактивних рядів - можуть бути виділені радіохімічними методами з відходів виробництва Th і U, а також з торій або урансодержащих препаратів, що зберігалися довгий час. Np, Pu та ін легкі трансуранові елементи отримують в атомних реакторах за рахунок ядерних реакцій ізотопу 238 U з нейтронами. За допомогою різних ядерних реакцій отримують і важкі трансуранові елементи Tc і Pm утворюються в атомних реакторах і можуть бути виділені з розподілу.

Багато радіоактивних елементів мають важливе практичне значення. U і Рі використовують як матеріал, що ділиться в ядерних реакторах і в ядерній зброї. Опромінення торію (його природного ізотопу 232 Th) нейтронами дозволяє отримати ізотоп 233 U - матеріал, що ділиться. Pm, Po, Pu та ін. Радіоактивні елементи застосовують для виготовлення атомних електричних батарей з терміном безперервної роботи до декількох років. Див. статті про окремі радіоактивні елементи, а також Радіоактивні мінерали, Торієві руди, Уранові руди.

Літ.: Несміянов Ан. Н., Радіохімія, М., 1972.

С. С. Бердоносов.

Рис. до ст. Радіоактивні елементи.

Головна | Основи безпеки життєдіяльності | Матеріали до уроків | Матеріали до уроків ОБЖ для 8 класу | План проведення занять на навчальний рік |

Основи безпеки життєдіяльності
8 клас

Урок 18

Наслідки радіаційних аварій

Для аварій на радіаційно небезпечних об'єктах характерний викид радіоактивних продуктів у довкілля. Він призводить до радіаційного забруднення повітря, води, ґрунту і, отже, до опромінення персоналу об'єкта, а деяких випадках і населення (див. схему 11). При цьому з атомних реакторів викидаються в атмосферу радіоактивні речовини у вигляді дрібних порошин і аерозолів. Може статися розлив рідини, що веде до радіоактивного забруднення місцевості, водойм.

Радіоактивні речовини мають специфічні властивості:

— вони не мають запаху, кольору, смакових якостей або інших зовнішніх ознак, через що тільки прилади можуть вказати на зараження людей, тварин, місцевості, води, повітря, предметів домашнього вжитку, транспортних засобів, продуктів харчування;
- вони здатні викликати поразку не тільки при безпосередньому зіткненні, а й на відстані (до сотень метрів) від джерела забруднення;
- Вражаючі властивості радіоактивних речовин не можуть бути знищені хімічним та/або будь-яким іншим способом, тому що їхній радіоактивний розпад не залежить від зовнішніх факторів, а визначається періодом напіврозпаду даної речовини.

Період напіврозпаду – це час, протягом якого розпадається половина всіх атомів радіоактивної речовини. Період напіврозпаду різних радіоактивних речовин коливається у широких часових межах.

За радіаційної аваріївідбувається забруднення продуктів харчування, води та водойм, що тягне за собою виникнення у людей та тварин різних форм променевої хвороби, тяжких отруєнь, інфекційних захворювань.

В результаті аварійного викиду радіоактивних речовин в атмосферу можливі види радіаційного впливу на людей і тварин, наведені на малюнку.

Особливості радіоактивного забруднення (зараження) місцевості

Радіоактивне забруднення при аварії на підприємстві (об'єкті) ядерної енергетики має декілька особливостей:

- радіоактивні продукти легко проникають всередину приміщень, так більшість їх знаходиться в пароподібному або аерозольному стані;
- Найбільшу небезпеку становить внутрішнє опромінення, обумовлене попаданням радіоактивних речовин усередину організму;
- при великій тривалості радіоактивного викиду, коли напрям вітру може багаторазово змінюватися, виникає ймовірність радіоактивного забруднення місцевості практично на всі боки від джерела аварії.

Розглянемо характерні риси радіоактивного забруднення місцевості при аваріях на АЕС на відміну радіоактивного забруднення місцевості при ядерних вибухах.

При наземному ядерному вибухудо його хмари залучаються десятки тисяч тонн ґрунту. Радіоактивні частинки змішуються з мінеральним пилом, оплавляються та осідають на місцевості.

Повітря забруднюється трохи. Формування сліду радіоактивної хмари завершується за кілька годин. За цей час метеорологічні умови, як правило, різко не змінюються, і слід хмари має конкретні геометричні розміри та контури. У цьому випадку головну небезпеку для людей, що опинилися на сліді радіоактивної хмари, є зовнішнім опроміненням (90-95% загальної дози опромінення). Доза внутрішнього опромінення незначна. Вона обумовлена ​​потраплянням всередину організму радіоактивних речовин через органи дихання та з продуктами харчування.

При аваріях на АЕС значна частина продуктів поділу ядерного палива перебуває у пароподібному чи аерозольному стані. Їхній викид в атмосферу може тривати від кількох діб до кількох тижнів. Вплив радіоактивного забруднення навколишнього середовища на людей у ​​перші години та добу після аварії визначається як зовнішнім опроміненням від радіоактивної хмари та радіоактивних випадень на місцевості, так і внутрішнім опроміненням внаслідок вдихання радіонуклідів із хмари викиду. Надалі протягом багатьох років шкідливий вплив і накопичення дози опромінення у людей буде обумовлено залученням до біологічного ланцюжка радіонуклідів, що випали, і вживанням забруднених продуктів харчування і води. Сумарну дозу опромінення, прогнозовану на 50 найближчих після аварії років, у разі прийнято розраховувати так: 15% - зовнішнє опромінення, 85% - внутрішнє опромінення.

Характер ураження людей та тварин.
Забруднення сільськогосподарських рослин та продуктів харчування

При аваріях на ядерних енергетичних установках складно створити умови, що повністю оберігають людей від опромінення.

Однак, знаючи, що вплив іонізуючих випромінювань на окремі тканини та органи людини не є однаковим, його можна значно послабити.

Отже, одні органи чутливіші до впливу іонізуючих випромінювань, інші - менш.

При порівняно рівномірному опроміненні організму збитки здоров'ю визначають за рівнем опромінення всього тіла, що відповідає першій групі критичних органів.

До першої групи критичних органіввідносять також статеві органи та червоний кістковий мозок.

До другої групи критичних органіввідносять м'язи, щитовидну залозу, жирову тканину, печінку, нирки, селезінку, шлунково-кишковий тракт, легені, кришталики очей.

Третю групу критичних органівскладають шкірний покрив, кісткова тканина, кисті рук, передпліччя, гомілки та стопи.

При діях на місцевості, забрудненій радіоактивними речовинами, встановлюють певні допустимі дози опромінення на той чи інший проміжок часу, які зазвичай не повинні викликати у людей радіоактивних уражень.

Ступінь променевих (радіаційних) уражень залежить від отриманої дози випромінювання та часу, протягом якого людина йому зазнавала. Не всяка доза опромінення небезпечна. Якщо вона не перевищує 50 Р, то виключено навіть втрату працездатності. Доза 200-300 Р, отримана за короткий проміжок часу, може викликати важкі радіаційні ураження. Однак така ж доза, отримана протягом декількох місяців, не призведе до захворювання: здоровий організм людини здатний за цей час виробляти нові клітини замість загиблих під час опромінення.

При визначенні допустимих доз опромінення враховують, що може бути одноразовим чи багаторазовим.

Одноразовим вважають опромінення, отримане за перші чотири доби. Воно може бути імпульсивним (при дії проникаючої радіації) або рівномірним (при опроміненні на забрудненій місцевості).

Опромінення, отримане за час, що перевищує чотири доби, вважають багаторазовим.

Дотримання встановлених меж допустимих доз опромінення унеможливлює масові радіаційні ураження в зонах радіоактивного зараження місцевості. У табл. 9, 10 наведено можливі наслідки гострого одноразового та багаторазового опромінення організму людини залежно від отриманої дози.

Радіоактивні продукти, що утворилися в процесі аварії ядерної енергетичної установки у вигляді пилу, аерозолів та інших дрібних частинок осідають на місцевості. Їх розносить вітер, заражаючи все довкола. Якщо запаси продовольства виявляться не прихованими або буде порушено цілісність їх упаковки, радіоактивні речовини забруднюють їх. Радіоактивні речовини можуть бути занесені в їжу при її обробці з заражених поверхонь тари, кухонного інвентарю та обладнання, одягу та рук.

Радіоактивні речовини, що потрапляють на поверхню продуктів, якщо вони не упаковані, або через щілини та нещільності тари, проникають усередину: у хліб та сухарі – на глибину пор; у сипучі продукти (борошно, крупу, цукровий пісок, кухонну сіль) - у поверхневі (10-15 мм) та нижчі шари залежно від щільності продукту. М'ясо, риба, овочі та фрукти зазвичай забруднюються радіоактивним пилом (аерозолями) з поверхні, до якої вона дуже щільно прилипає. У рідких продуктах великі частки осідають на дно тари, а дрібні утворюють суспензії.

Найбільшу небезпеку становить потрапляння радіоактивних речовин усередину організмуіз зараженою ними їжею та водою, причому надходження їх у кількостях більш встановлених величин викликає променеву хворобу. Тому для виключення небезпечного внутрішнього опромінення організму людини встановлено допустимі межі радіоактивного забруднення продуктів харчування та води (табл. 11). Їхнє дотримання необхідно суворо контролювати.

Примітка:питома активність радіонукліда - відношення активності радіонукліду у зразку до маси зразка. Активність радіонукліда у зразку вимірюють у кюрі (Кі). 1 Кі = 3, 7 1010 ядерних перетворень за секунду.

Серед усіх елементів періодичної системи значна частина належить таким, про які більшість людей говорять зі страхом. А як же по іншому? Адже вони радіоактивні, а це означає пряму загрозу здоров'ю людей.

Спробуємо розібратися, які саме елементи є небезпечними, і що вони собою являють, а також з'ясуємо, в чому полягає їх шкідлива дія на організм людини.

Загальне поняття про групу радіоактивних елементів

До цієї групи входять метали. Їх досить багато, розташовуються вони в періодичній системі відразу після свинцю і до останнього осередку. Головний критерій, за яким прийнято відносити той чи інший елемент до групи радіоактивних, - це його здатність мати певний період напіврозпаду.

Іншими словами, - це перетворення ядра металу в інше, дочірнє, яке супроводжується випромінюванням певного виду. При цьому відбуваються перетворення одних елементів на інші.

Радіоактивний метал - це той, у якого хоча б один ізотоп є таким. Навіть якщо всього різновидів буде шість, і при цьому лише один з них буде носієм даної властивості, весь елемент вважатиметься радіоактивним.

Види випромінювань

Основними варіантами випромінювання, що випромінюється металами при розпадах, є:

• альфа-частинки;
• бета-частинки або нейтринний розпад;
• ізомерний перехід (гамма-промені).

Є два варіанти існування таких елементів. Перший - це природний, тобто коли радіоактивний метал зустрічається в природі і найпростішим шляхом під впливом зовнішніх сил з часом перетворюється на інші форми (виявляє свою радіоактивність і розпадається).

Друга група - це штучно створені вченими метали, здатні до швидкого розпаду та потужного виділення великої кількості радіаційного випромінювання. Робиться це для використання у певних сферах діяльності. Установки, у яких виробляються ядерні реакції із перетворенням одних елементів на інші, називаються синхрофазотронами.

Різниця між двома позначеними способами напіврозпаду очевидна: в обох випадках він мимовільний, проте лише штучно отримані метали дають саме ядерні реакції у процесі деструктуризації.

Основи позначення таких атомів

Так як у більшості елементів лише один або два ізотопи є радіоактивними, прийнято вказувати конкретний вид при позначеннях, а не весь елемент в цілому. Наприклад, свинець – це просто речовина. Якщо ж брати до уваги, що він - радіоактивний метал, слід називати його, наприклад, "свинець-207".

Періоди напіврозпаду частинок, що розглядаються, можуть сильно змінюватись. Існують ізотопи, які існують лише 0,032 секунди. Але нарівні з ними трапляються й ті, що розпадаються мільйони років у земних надрах.

Радіоактивні метали: список

Повний перелік всіх елементів, що належать до аналізованої групи, може бути досить значним, адже всього до неї відносяться близько 80 металів. Насамперед це все, що стоять у періодичній системі після свинцю, включаючи групу Тобто вісмут, полоній, астат, радон, францій, радій, резерфордій тощо за порядковими номерами.

Вище зазначеної межі розташовується безліч представників, кожен із яких також має ізотопи. При цьому деякі з них можуть бути радіоактивними. Тому важливо, які різновиди має радіоактивний метал, точніше один із його ізотопних різновидів, є практично у кожного представника таблиці. Наприклад, їх мають:

• кальцій;
• селен;
• гафній;
• вольфрам;
• осмій;
• вісмути;
• індій;
• калій;
• рубідій;
• цирконій;
• європій;
• радій та інші.

Таким чином, очевидно, що елементів, що виявляють властивості радіоактивності, дуже багато – переважна більшість. Частина з них безпечна через занадто довгий період напіврозпаду і міститься в природі, інша ж створена штучно людиною для різних потреб у науці та техніці і є вкрай небезпечною для організму людей.

Характеристика радію

Назва елементу дано його першовідкривачами - подружжям та Марією. Саме ці люди вперше виявили, що один із ізотопів цього металу – радій-226 – це найбільш стійка форма, що має особливі властивості радіоактивності. Це сталося у 1898 році, і про подібне явище тільки стало відомо. Детальним його вивченням якраз і зайнялося подружжя хіміки.

Етимологія слова бере коріння з французької мови, якою воно звучить як radium. Усього відомо 14 ізотопних модифікацій цього елемента. Але найбільш стійкі форми з масовими числами:

Яскраво виражену радіоактивність має форму 226. Сам собою радій - хімічний елемент під номером 88. Атомна маса . Як проста речовина здатна до існування. Є сріблясто-білим радіоактивним металом з температурою плавлення близько 670 0 С.

З хімічної точки зору виявляє досить високий рівень активності і здатний реагувати з:

• водою;
• органічними кислотами, формуючи стійкі комплекси;
• киснем, утворюючи оксид.

Властивості та застосування

Також радій – хімічний елемент, який формує ряд солей. Відомі його нітриди, хлориди, сульфати, нітрати, карбонати, фосфати, хромати. Також є з вольфрамом та бериллієм.

Те, що радій-226 може бути небезпечним для здоров'я, його першовідкривач П'єр Кюрі дізнався не одразу. Проте зумів переконатись у цьому, коли провів експеримент: добу він ходив із прив'язаної до плечової частини руки пробіркою з металом. На місці контакту зі шкірою з'явилася виразка, що не гоїться, позбутися якої вчений не міг більше двох місяців. Від своїх експериментів над явищем радіоактивності подружжя не відмовилося, тому й померло обидва від великої дози опромінення.

Крім негативного значення, існує і ряд областей, в яких радій-226 знаходить застосування та приносить користь:

1. Індикатор усунення рівня океанських вод.
2. Використовується визначення кількості урану в породі.
3. Входить до складу освітлювальних сумішей.
4. У медицині використовується для формування лікувальних радонових ванн.
5. Застосовують із метою зняття електричних зарядів.
6. З його допомогою проводиться дефектоскопія лиття та зварюються шви деталей.

Плутоній та його ізотопи

Цей елемент був відкритий у сорокових роках XX століття американськими вченими. Вперше його виділили з якої він сформувався з нептунія. Останній при цьому – результат розпаду уранового ядра. Тобто, всі вони між собою тісно взаємопов'язані загальними радіоактивними перетвореннями.

Існує кілька стійких ізотопів даного металу. Однак найбільш поширеним і важливим практично різновидом є плутоній-239. Відомі хімічні реакції даного металу з:

• киснем,
• кислотами;
• водою;
• лугами;
• галогенів.

За своїми фізичними властивостями плутоній-239 є крихким металом з температурою плавлення 640 0 С. Основні способи впливу на організм – це поступове формування онкологічних захворювань, накопичення в кістках та викликання їх руйнування, захворювання легень.

Область використання - переважно ядерна промисловість. Відомо, що при розпаді одного грама плутонію-239 виділяється така кількість теплоти, яка порівнянна з 4-ма тоннами згорілого вугілля. Саме тому цей знаходить таке широке застосування у реакціях. Ядерний плутоній – джерело енергії в атомних реакторах та термоядерних бомбах. Він використовується при виготовленні електричних акумуляторів енергії, термін служби яких може досягати п'яти років.

Уран – джерело радіації

Цей елемент було відкрито 1789 року хіміком з Німеччини Клапротом. Однак дослідити його властивості та навчитися застосовувати їх на практиці люди зуміли лише у XX столітті. Основна відмінність в тому, що радіоактивний уран здатний при природному розпаді утворювати ядра:

• свинцю-206;
• криптону;
• плутонію-239;
• свинцю-207;
• ксенону.

У природі цей метал світло-сірого кольору, має температуру плавлення понад 1100 0 С. Зустрічається у складі мінералів:

1. Уранові слюдки.
2. Уранініт.
3. Настуран.
4. Отеніт.
5. Тюянмуніт.

Відомі три стабільні природні ізотопи та 11 штучно синтезованих, з масовими числами від 227 до 240.

У промисловості широко використовується радіоактивний уран, здатний швидко розпадатися із вивільненням енергії. Так, його використовують:

• у геохімії;
• гірничій справі;
• ядерних реакторів;
• під час виготовлення ядерної зброї.

Вплив на організм людини нічим не відрізняється від попередніх розглянутих металів – накопичення призводить до підвищеної дози опромінення та виникнення ракових пухлин.

Трансуранові елементи

Найголовнішими з металів, які стоять за ураном у періодичної системі, є ті, що були відкриті зовсім недавно. Буквально у 2004 році у світ вийшли джерела, що підтверджують народження 115 елемента періодичної системи.

Ним став найбільший радіоактивний метал з усіх відомих на сьогоднішній день - унунпентій (Uup). Його властивості залишаються не вивченими досі, адже період напіврозпаду становить 0,032 секунд! Розглянути і виявити подробиці будови та особливості, що виявляються, за таких умов просто неможливо.

Однак його радіоактивність у багато разів перевершує показники другого за цією властивістю елемента - плутонію. Тим не менш використовується на практиці не унунпентій, а "повільніші" його товариші за таблицею - уран, плутоній, нептуній, полоній та інші.

Ще один елемент – унбібій – теоретично існує, проте довести це практично вчені різних країн не можуть з 1974 року. Остання спроба була здійснена у 2005 році, проте виявилася не підтвердженою спільною радою вчених-хіміків.

Торій

Було відкрито ще в XIX столітті Берцеліусом і названо на честь скандинавського бога Тора. Є слаборадіоактивним металом. Таку особливість мають п'ять із його 11-ти ізотопів.

Основне застосування в основі не на можливості випускати безліч теплової енергії при розпаді. Особливість у тому, що ядра торію здатні захоплювати нейтрони і перетворюватися на уран-238 і плутоній-239, які вже вступають безпосередньо в ядерні реакції. Тому торій можна віднести до групи аналізованих нами металів.

Полоній

Сріблясто-білий радіоактивний метал під номером 84 у періодичній системі. Відкритий був усе тими ж затятими дослідниками радіоактивності і всього, що з нею пов'язано, подружжям Марією та П'єром Кюрі у 1898 році. Головна особливість цієї речовини в тому, що вона вільно існує близько 138,5 днів. Тобто такий період напіврозпаду даного металу.

У природі зустрічається у складі уранових та інших руд. Використовується як джерело енергії, причому досить потужним. Є стратегічним металом, оскільки застосовується виготовлення ядерної зброї. Кількість строго обмежена та перебуває під контролем кожної держави.

Також використовується для іонізації повітря, усунення статичної електрики в приміщенні, при виготовленні космічних обігрівачів та інших подібних предметів.

Вплив на організм людини

Всі радіоактивні метали мають здатність проникати крізь шкіру людини і накопичуватися всередині організму. Вони дуже погано виводяться з продуктами життєдіяльності, взагалі не виводяться з потом.

Згодом починають вражати дихальну, кровоносну, нервову системи, викликаючи в них незворотні зміни. Впливають на клітини, змушуючи їх працювати неправильно. Внаслідок цього відбувається утворення злоякісних пухлин, виникають онкологічні захворювання.

Тому кожен радіоактивний метал – велика небезпека для людини, особливо якщо говорити про них у чистому вигляді. Не можна чіпати їх незахищеними руками та перебувати у приміщенні разом із ними без спеціальних захисних пристроїв.