Курсовая работа-Радиационная безопастность



  • курсовые
  • doc
  • 1.55 МБ
  • скачан 1256 раз
  • добавлен 15.12.2011

Министерство образования и науки Украины

Приднепровская государственная академия строительства и архитектуры

Кафедра безопасности жизнедеятельности

        

Расчетно-графическая работа

на тему:

«Обеспечение радиационной безопасности объектов строительства и пути ёё повышения»

                                                     По курсу РБОС

Выполнил :                                       студ.902-АД гр.Литвиненко М.А.

Проверил :                                         к.т.н. доцент Пилипенко А.В.

                                 

                                      Днепропетровск 2010

Определение :

- Радиация (радиоактивность) - это физическое свойство нестабильных химических элементов и их изотопов претерпевать ядерные превращения и распадаться с испусканием энергии в виде ионизирующих излучений.

- Ионизирующее излучение (ИИ) - излучение, взаимодействие которого с веществом приводит к образованию в этом веществе ионов разного знака. Ионизирующее излучение может представлять собой поток заряженных или незаряженных частиц, а также фотонов.

- Источник ионизирующего излучения (ИИИ) - объект, который содержит радиоактивное вещество, или техническое устройство, которое создает или в определенных условиях способно создавать ионизирующее излучение.

- Радионуклид – радиоактивный атом с данным массовым числом и атомным номером, а для изомерных атомов – и с данным определенным энергетическим состоянием атомного ядра. 

- Изотоп – разновидность атомов (и ядер) одного химического элемента с разным количеством нейтронов в ядре.

- Стабильный радионуклид  - это нуклид который не испытывает спонтанных радиоактивных превращений из основного состояния ядра.

- Не стабильный радионуклид  - радионуклиды, которые все время превращаются в другие нуклиды.

- Альфа - излучение  - это поток тяжелых зараженных частиц ядра гелия  , которые движутся со скоростью , равной десяткам тысяч километров в секунду. Задерживается небольшими препятствиями, например, листом бумаги и практически не способно проникнуть через наружный слой кожи. Поэтому оно не представляет опасности до тех пор, пока радиоактивные вещества, испускающие альфа - частицы, не попадут внутрь организма. Пути проникновения могут быть разными: через открытую рану, с пищей, водой или с вдыхаемым воздухом или паром. В этом случае они становятся чрезвычайно опасными.

- Бета – изучение ( - это поток легких заряженных частиц электронов (  и позитронов (  , которые движутся со скоростью, близкой к скорости света. Обладает большей проникающей способностью: она проходит в ткани организма на глубину один - два сантиметра и более, в зависимости от величины энергии.

- Гамма - излучение   - это электромагнитное излучение высокой частоты возникающее при перестройке атомного ядра, в процессе его перехода из возбужденного состояния в основное. Гамма – излучение распространяется со скоростью света, очень велика: его может задержать лишь толстая свинцовая или бетонная плита.

- Суммарная доза облучения -

                    - внешняя – создается радиоактивными веществами и воздействующими на организм проникновением их ионизирующих излучений через кожный покров;

                    - внутренняя попавшими радионуклидами внутрь организма вместе с воздухом, водой, пищей.

- Эманация – в физике, испускание лучей радиоактивными веществами; то, что выделяется таким излучением, газообразный продукт распада радиоактивных веществ; в химии, Em, название, часто употребляемое применительно к любому из природных изотопов радона. Ранее «эманацией» называли сам химический элемент радон.

- Эксхаляция - постепенное выделение газов и паров.

- Дозы:

                     - поглощенные (Д) – это количество энергии  различных видов ионизирующих излучений  dE, поглощенное единицей массы облучаемой среды dm:

За единицу поглощенной дозы принят Грей (Гр) 1Гр=1Дж/кг – это мощность излучения, при которой облучаемому веществу, массой в один килограмм передается энергия ионизирующего излучения в один Джоуль. Внесистемная единыца – рад (1 рад=0,01 грэй). Не отражает биологический эффект облучения.

                     - эффективные (Нэф) – это умножение эквивалентной дозы і-того органа Ні на его взвешивающий коэффициент Wі и суммирование по всем органам и тканям организма, измеряется в Зв или бэр:

Используется в радиационной защите для оценки риска возникновения стохастических эффектов облучения всего тела человека и отдельных его органов и тканей с учетом их радиочувствительности.

                     - эквивалентные (Н), характеризирующая биологический эффект – это произведение поглощенной дозы на коэффициент качества данного вида ионизирующего излучения:

Н=ДQии,

в эквивалентной дозе, единицами измерений которой служат зиверт (Зв) и биологический эквивалент рада (бэр). При воздействии различных видов излучения с различными коэффициентами качества, эквивалентная доза определяется как сумма эквивалентных доз для этих видов излучения.

                    - экспозиционная доза Х – это отношение суммарного заряда  всех ионов одного знака в элементе объема воздуха к массе воздуха   в этом объема:

Экспозиционная доза характеризует ионизационный эффект гамма излучений в воздухе под воздействием  ионизирующего  источника.

Единицей поглощения дозы в системе СИ является

Вариант №17

1.Расчет  содержания доминирующих радионуклидов в строительных материалах.

1.1 Определение параметров ионизирующих излучений при распаде РАДИЯ-226

Распад каждого радионуклида характеризуется своим сочетаний видов ионизирующих излучений (, , ) при его распаде.

        Параметрами ионизирующих излучений являются:

- энергия излучения, E, МєВ;

- длина свободного пробега, lпр, см

Длина свободного пробега – это путь проходимый ионизирующим излучением в воздухе/веществе до полной отдачи энергии, затрачиваемой на ионизацию их молекул.

- коэффициент ионизации, kион

Коэффициент ионизации – это число пар ионов образуемых на пути пробега данным ионизирующим излучением. Для образования  одной пары ионов расходуется удельная энергия .

       - период полураспада,     это время, за которое число радиоактивных ядер определенного типа уменьшится в 2 раза.

                                                                                                                     Таблица 1

Наименование частиц

Обозначение

Масса, кг

Заряд, Кл

Число в атоме

Электрон

e

9,110-31

1,610-19

Z

Протон

P

1,610-27

1,610-19

Z

Нейтрон

n

1,610-27

-

N

Общее число протонов и нейтронов в ядре атома характеризует массовое число A=Z+N.

                                                                                                                                        Таблица 2

ИИ

Энергия излучения,МэВ

Длина свободного пробега в воздухе (биоткане)

Ионизирующая способность

Кион

Коэффициент качества

Qии

Альфа

3-9

1-5см (100 мкм)

(1-2)105

20

Бета

0,5-3,5

600 см (5 мм)

(1-3)104

1

Гамма

0,1-1,5

100 м

(2-6)103

1

Характеристика Радий -226:

Последовательность полураспала

Наименование радионуклидов

Энергия излучения,МэВ (интенсивность %)

Период полураспада

     ɣ

Радий-226

4,6 (96)

0,186(4)

1600 года

        Параметры ионизирующего  - излучения определяется так:

- в воздухе:

- в биоткани

     

Параметры ионизирующего  - излучения определяется так:

   Коэффициент ионизации kион рассчитывается  на каждый вид ионизирующего излучения, который сопровождает распад данного радионуклида:

(пар ионов)

Вывод по 1.1 :

Иониизирующиее излучения обуславлевает внешнее  (через кожный покров ) и внутреннее облучение органов. Внешнее облучение вызывается теми иониизирующими излучениями, длина пробега которых  в биоткане більше толщины кожного покрова

)

Внутреннее излучение вызывается попаданием радионуклидов в органы вместе с воздухом, водой и пищей – источники – ɣ, -излучения.

Наличие Радия -226 в строительном материале, распад которого сопровождается

  -излучением, несет угрозу внешнего облучения.

2.Определение содержания доминирующих радионуклидов в строительном материалах (сырье).

Радиоактивность строительных материалов принято оценивать по содержанию в них доминирующих радионуклидов (радий Ra226,  торий Th232,калий К40).

Радиоактивность строительных материалов сырья оценивается по величине их удельной активности -  

2.1.Определяем активности, которые создают доминирующие радионуклиды в «чистом сырье» массой в 1 г. (, ,)

Исходные данные:

гравий  кг/м3;

удельная активность      Бк/кг

                                         Бк/кг

                                         Бк/кг                                                                    Таблица 3

Радионуклид

Период полураспада Т1/2

Энергия излучения

МэВ (% содержания)

Содержание в почве, %

Радий-226

1600 лет

Еα=4,8 (96)

Еγ=0,186 (4)

910-11

Торий-232

1,41010 лет

Еα=4,08 (77)

Еα=3,9 (14)

1,310-3

Калий-40

1,28109 лет

Еβ=1,3 (89)

Еγ=1,46 (11)

2,5

1 год=

где Eуд = 33,85 эВ/пар ионов,  - удельная энергия распада.

1год=3,15*107с

При Т1/2Ra=1600 лет   

При Т1/2Th=1.41*1010лет   

При Т1/2K=1.28*109лет

2.2.Определяем содержание (массу) каждого радионуклида в строительном материале Зола ТЭС:

Вывод : 

Из доминирующих радионуклидов в строительных материалах наибольшую опасность представляет радий, т. к. он имеет наименьший период полураспада Т1/2Ra=1600 лет и соответственно наибольшую активность.

Наиболее радиационно опасный радионуклид Ra-226 закладывается природой горных породах в наименьшем количестве по массе в сравнении с торием Th, калием  К.

Определение радионуклидов в строительных материалах на практике производится на базе измерений удельной активности Ауд Ra,  Ауд Th(K) прибором гаммаспектрометром и знания плотности строительных материалов ƍс. м. 

3.Определение радиоактивности изготовленных строительных материалов изделий и  конструкций.

Радиоактивность строительных материалов, изделий и конструкций оценивается по содержанию в них 3-х доминирующих радионуклидов ((, ,и определяются по величине удельной активности -  

   

3.1.Определяем активность доминирующих радионуклидов для каждого вида строительного сырья, из которой изготовляется данная конструкция:

Для щебня:

Для песка:

Для цемента:

           

Для воды:

Для металла:

3.2. Определяем активность доминирующих радионуклидов в изделии (конструкции):

3.3. Определяем удельную активность доминирующих радионуклидов в строительных изделиях и конструкциях:

3.4 Определение эффективной удельной поверхности:

где  – коэффициенты

 Величина эффективной удельной активности является первым регламентируемым радиационным параметром НРБУ-97; ДБНВ 1.4-1.01-97:

 Вывод:

 Данное сырье (строительную конструкцию) можно использовать в промышленном, жилищном и дорожном строительстве.

 Определяем мощность поглащенной дозы создаваемые гаммаизлучателями доминирующими радионуклидами строительных конструкций и строительными изделиями. Для определения мощности поглащенной дозы существует три метода:

Экспресс метод оценки мощности поглащенной дозы

С помощью математической модели

Эксперементальные методы (натуральные)

МПД=Кпер.Ra(Th,k)*Aуд.Ra(Th, K )

                                  Кпер.

МПД=4.15*10-5*29.72=123.34*10-5мкГр/ч

            МПД=6,1*10-5*55,62=339,28*10-5мкГр/ч

МПД=3,9*10-4*654,9=2554,11*10-4мкГр/ч  

     Определяем суммарную мощность поглащенной дозы создаваемая ɣ-излучением доминирующими радионуклидами методом экспресс оценки:

Выводы:

Расчетная величина  может использоватся в гражданском строительстве, промышленном и дорожном.

Величина Аэф. Изготавливаемых строительных конструкций, материалов, изделий конструкций определяется  с помощью гаммаспектрометров и радиометров, а расчетный метод используют для оценки радиоактивности на стадии проектирования при выборе компонентов необходимых видов сырья вход. В конструкцию

Эффективная удельная активность готовых строительных конструкций характеризует внешнию составляющею дозу облучения обусловленную  ɣ и α-излучениями доминирующих радионуклидов изделей.

4 Эффективной удельной активности ограждающих конструкций:

Принимаем исходные величины для данного расчета:

-  для наружной и внутренней стены:

      dнар=d=0,6 м

dвнутр=

            -  для круглопустотной плиты:

dпп=0,22 м

                 

                 Габаритные размеры из помещения

-

4.1 Определяем обьемы ограждающих конструкций исходя из:

4.2 Определяем массу i-той ограждающей конструкции:

Принимаем ρок=150 кг/м3

4.3 Определяем эффективную удельную активность в помещении здания с приминением i-тых ограждающих конструкций (кирпича и плит перекрытий):

     4.4 Определяем мощность поглощенной дозы:

                     - в помещении:

                       - на открытом воздухе

=

, т.к. на воздухе действует только подстилающий грунт

4.5 Определяем внешнюю составляющую суммарной дозы облучения:

где 1,3 – переводной коэффициент из поглощенной дозы в эффект;

0,8 и 0,2 – средневзвешенные коэффициент пребывания человека в помещении и на открытой местности.

Выводы:

 1.В результате расчета была получена величина  

Данный параметр является регламентированным НРБУ-97; ДБНВ 1.4-1.01-97:

Данное  помещение можно  использовать только как жилого.

  2. Мощность поглощенной дозы  остается на одном уровне на протяжении всего цикла эксплуатации данного здания. т.к  период эксплуатации здания рассчитан на 100-150 лет , а период полураспада радия

  3. Мощность поглощенной дозы  помещения,  принято оценивать (измерять) 1 раз на стадии сдачи готового объекта в эксплуатацию (т.к γ-фон внутри помещения в течении эксплуатации не изменяется). γ-фон измеряют прибором – дозиметром (дозиметр – радиометром) в центре помещения на высоте 1 м от пола.

  4.  характеризуется β-излучением (5%) и γ-излучением (95%) и, следовательно, характеризует γ-фон внутри помещения здания.

5.Расчет радонопоступлений  из источников в воздух помещения  здания

Источником поступления радона (торона)в воздух помещения здания явл. подстилающий грунт под зданием, ограждающие конструкции и атмосферный воздух.

     Контролируемый параметром является  ЭРОА соответственно концентрация радона (торона) и их ДПР. По которым установлены  регламенты допустимых значений.

Радон продукт распада радия

Радон- это радиоактивный газ, не имеющий ни цвета, ни запаха, ни вкуса и тяжелее воздуха в 7.5 раз. Его распад сопровождается 100% α- излучением.

Радон несет опасность только внутреннего облучения.

Процесс образования радона бывает:

Эманация- образование промежуточного радиоактивного газа при распаде твердого радионуклида;

Диффузия- процесс поступления радона по порам материала в помещении здания;

Определяем пористость грунта:

Пористость грунта Р, как физический показатель его диффузионных свойств определяется , как отношение суммарного объема пор пустот V2 к единице объема массы V1 материала образца.

 

Определяем плотность :ρs=2500

Плотность минеральных частиц грунта ρs  определяет путем измерения образца грунта или строительной конструкции или материала при природной влажности грунта W=12%.

Определяем длину диффузии:

 

 Где - это коэффициент диффузии радона, м2/с;

Т1/2-период полураспада , с.

Ограждающие конструкции

Подстилающий грунт

Определяем постоянную распада радона:

,

  ,

 

Определяем скорость эксхаляции  из источников в воздухе помещения:

 

 

 

 =0,0148

 

 Вывод:

Дина диффузии  Rn222  значительно привышает длина диффузии Th220 из за большого периода полураспада.

Скорость эксхаляции радона из грунтов в большенстве случаев превышает скорость эксхаляции радона из ограждающих конструкций (за исключением гранита). Исходя из расчетных параметров основным источником радонопоступления в воздух помещения является грунт.

Поступление радона из грунта сказывается на людей в помещении, которые находятся на первых этажах(1-2 этажи), в полуподвальных и цокольных этажах Поступление радона же с ограждающих конструкций не зависит от этажности и приблизительно равнозначно по отношению к временам года. Наибольшая эксхаляция радона из ограждающих конструкций присуща для строительных материалов(изделий, конструкций), которые не поддаются воздействию высоких температур при изготовлении.

6. Определение эквивалентной равновесной объемной активности  и его дочерних продуктов распада в воздухе помещений здания.

Определение внутренней составляющей суммарной дозы облучения.

Определяем объёмную активность  в воздухе помещений:

Определяем объёмную активность  в воздухе верхних помещений:

Определяем эквивалентную равновесную объёмную активность (ЭРОА) и её дочерние продукты распада в воздухе помещения здания:

ЭРОА=0 пом, Бк/м3

где  - коэффициент равновесия, является функцией кратной воздухообмена.

ЭРОА=33,94*0,63=21,3822 Бк/м3 

ЭРОА=33,92*0,63=21,3696Бк/м3 

ЭРОА=3*0,75=2,25 Бк/м3 

Величина ЭРОА пропорциональна мощности внутренней составляющей дозы за год. ЭРОА пропорциональна МПД в легкой ткани организма, поэтому формула для определения внутренней составляющей воздуха следующая:

     1эт.

     1эт.

     верх.

Вывод:1. Внутренняя составляющая доминирует по вкладу в суммарную дозу облучения по сравнению с внешней составляющей, так как доза внутреннего облучения человека в помещении сопровождается распадом радия на изотопы радона (газ), который сопровождается 100% -излучением, поступающим в организм посредством легких и обеспечивается облучение внутренних органов высокой энергией  частиц.

        2. Величина внутренней составляющей не фиксируется документально, так как она однозначна и определяется по результатам изменения ЭРОАпомещ.(открыт. возд).

Литература

Норми радіаційної безпеки України (НРБ-97).-Київ: МОЗ, 1997

ДБН В.1.4-97 «Система норм і правил зниження рівня іонізую випромінювань радіонуклідів у будівництві»

Запрудин В.Ф., Соколов І.А., Пилипенко А.В. «Радіоекологія будівельного виробництва» Дніпропетровськ: ПДАБА, 2003.

Козлов В.Ф. «Посібник по радіаційній безпеці». – Енергоатоміздат, 1991

і т. д..

Смотрите также


Асаенок И.С., Лубашев Л.П., Навоша А.И. Радиационная безопасность

Асаенок И.С., Лубашев Л.П., Навоша А.И. Радиационная безопасность

  • разное
  • pdf
  • 588 КБ
  • добавлен 01.05.2010
Учебное пособие по дисциплине «Защита населения и объектов народного хозяйства в чрезвычайных ситуациях. Радиационная безопасность».
Приведены схема деления ядер и радиоактивного распада, характеристика различных видов ядерных излучений, особенности взаимодействия их с веществом. Даны дозиметрические величины, их нормировани...
Гуменюк В.И., Ефремов С.В. Радиационная и химическая защита

Гуменюк В.И., Ефремов С.В. Радиационная и химическая защита

  • разное
  • pdf
  • 9.48 МБ
  • добавлен 14.05.2011
СПб.: СПбГПУ, 2005. - 218с.
В учебном пособии рассмотрены радиационные, химические и биологическиепоражающие факторы, приведена классификация средств РХБ-защиты и дана характеристика приборов и комплексов, находящихся на вооружении сил ГО и Российской системы предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций. Проанализирован...
Асаёнок И.С., Навоша А.И. и др. Оценка радиационной обстановки в чрезвычайных ситуациях Методическое пособие

Асаёнок И.С., Навоша А.И. и др. Оценка радиационной обстановки в чрезвычайных ситуациях Методическое пособие

  • разное
  • pdf
  • 304.52 КБ
  • добавлен 07.07.2011
Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники, 2003, 19с.
Для практических занятий по дисциплине «Защита населения и хозяйственных объектов в чрезвычайных ситуациях. Радиационная безопасность» для студентов всех специальностей и форм обучения БГУИР.
Методическое пособие раскрывает понятия о сущн...
Асаёнок И.С., Навоша А.И., Зацепин Е.Н. Оценка уcтойчивости работы промышленного объекта в чрезвычайных ситуациях Методическое пособие

Асаёнок И.С., Навоша А.И., Зацепин Е.Н. Оценка уcтойчивости работы промышленного объекта в чрезвычайных ситуациях Методическое пособие

  • разное
  • pdf
  • 298.28 КБ
  • добавлен 07.07.2011
Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники, 2007, 42с.
Для практических занятий по дисциплине «Защита населения и хозяйственных объектов в чрезвычайных ситуациях. Радиационная безопасность»
Содержится инженерная методика оценки устойчивости работы промышленного объекта в чрезвычайных ситуация...
Стожаров А.Н. Радиационная медицина

Стожаров А.Н. Радиационная медицина

  • разное
  • pdf
  • 1.28 МБ
  • добавлен 30.05.2010
Год выпуска: 2000
Страниц: 154
Формат: PDF
Качество: OCR
Радиационная медицина находится в тесной связи с биохимией, молекулярной биологией, патофизиологией, клиническими дисциплинами, радиационной гигиеной и другими дисциплинами. Одна из главных целей радиационной медицины - стремление побудить студентов к поним...
Маренный А.М. и др. Методические указания МУК 2.6.1.016-99. Контроль загрязнения радиоактивными нуклидами поверхностей рабочих помещений, оборудования, транспортных средств и других объектов

Маренный А.М. и др. Методические указания МУК 2.6.1.016-99. Контроль загрязнения радиоактивными нуклидами поверхностей рабочих помещений, оборудования, транспортных средств и других объектов

  • разное
  • djvu
  • 4.44 МБ
  • добавлен 02.10.2011
Министерство Российской Федерации по Атомной энергии, Министерство Здравоохранения Российской Федерации, Федеральное управление медико-биологических и экстремальных проблем.
2.6.1. Ионизирующие излучения. Радиационная безопасность.
Контроль загрязнения радиоактивными нуклидами поверхностей рабочих помещений, оборудования...
Асаёнок И.С., Навоша А.И. и др. Оценка радиоактивного загрязнения продуктов питания и строительных материалов Методическое пособие

Асаёнок И.С., Навоша А.И. и др. Оценка радиоактивного загрязнения продуктов питания и строительных материалов Методическое пособие

  • разное
  • pdf
  • 321.37 КБ
  • добавлен 07.07.2011
Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники, 2004, 24с.
к лабораторным занятиям по дисциплине «Защита населения и хозяйственных объектов
в чрезвычайных ситуациях. Радиационная безопасность» для студентов всех специальностей и форм обучения БГУИР
Методическое пособие дает краткие сведения о...
Тимкин А.В. Радиационная безопасность

Тимкин А.В. Радиационная безопасность

  • разное
  • doc
  • 2.05 МБ
  • добавлен 28.10.2010
Учебное пособие. Мичуринск: МГПИ, 2007г. – 188с.

Данное пособие, предназначенное для студентов педагогических вузов, обучающихся по специальности 050104(033300) «Безопасность жизнедеятельности», содержит теоретическую основу для проведения практических занятий по разделу «Радиационная безопасность» дисциплины ДПП. Ф.08 ...
Нет изображения

Реферат - Физика атомного ядра. Структура атомных ядер. Ядерные силы

  • рефераты
  • doc
  • 288.1 КБ
  • добавлен 31.10.2009
Реферат
Тема: Физика атомного ядра. Структура атомных ядер. Ядерные силы.
Введение.
Физика атомного ядра. Структура атомных ядер. Ядерные силы.
Энергия связи ядер. Дефект массы. Ядерные силы. Ядерные реакции.
Закон радиоактивного распада
4. Измерение радиоактивности и радиационная защита
Закл...
Жуковский В.М. Радиоактивность и радиационная безопасность

Жуковский В.М. Радиоактивность и радиационная безопасность

  • разное
  • ppt
  • 33.74 МБ
  • добавлен 15.08.2011
Уральский Государственный Университет им. А.М. Горького. Химический факультет. 2002 г.

В презентации по радиоактивности и радиационной защите в общих чертах представлена проблема радиоактивного загрязнения, история возникновения данной отрасли, обсуждается специфика проблемы в Уральском регионе.

Спецкурс читает...