Радіація ЯК НЕВІД'ЄМНА ЧАСТИНА ЖИТТЯ ЛЮДИНИ
МОУ «Середня загальноосвітня школа № 90», м Сіверськ
З давніх часів людина удосконалював себе, як фізично, так і розумово, створюючи і вдосконалюючи знаряддя праці. Постійна нестача енергії змушувала людини шукати і знаходити нові її джерела, використовувати їх, не піклуючись про майбутнє. Один із прикладів - паровий двигун, створення якого спонукало людину до споруди величезних фабрик, що, в свою чергу, спричинило миттєве погіршення екології в містах. Іншим прикладом служить створення каскадів гідроелектростанцій, що затопили величезні території і змінили до невпізнання екосистеми окремих районів. В кінці XIX ст. П'єром і Марією Кюрі було відкрите явище радіоактивності, завдяки якому був зроблений істотний прорив в області медицини і в різних галузях промисловості, включаючи енергетику.
Серед питань, що становлять науковий інтерес, мало хто приковують до себе настільки постійну увагу громадськості і викликають так багато суперечок, як питання про дію радіації на людину і навколишнє середовище. На жаль, достовірна наукова інформація з цього питання дуже часто не доходить до населення, яке користується всілякими чутками. Занадто часто аргументація противників атомної енергетики спирається виключно на почуття і емоції. Настільки ж часто виступи прихильників її розвитку зводяться до мало обгрунтованим заспокійливим запевненням.
Радіоактивність варто розглядати як невід'ємну частину нашого життя, але без знання закономірностей процесів, пов'язаних з радіаційним випромінюванням, неможливо реально оцінити ситуацію.
Радіація - випромінювання енергії ядрами атомів у вигляді частинок або електромагнітних хвиль.
Вона існувала на Землі задовго до зародження на ній життя і була присутня в космосі ще до виникнення самої Землі. Все живе на Землі виникло і розвивалося в умовах впливу іонізуючої радіації, яка стала постійним супутником людини. Радіоактивні матеріали увійшли до складу Землі із самого її зародження. Навіть людина радіоактивний, так як в будь-якій живій тканині присутні радіоактивні речовини природного походження. За сто років вивчення радіації вчені накопичили великий досвід в цій області. Як це не здасться на перший погляд дивним, але дія радіації на людину вивчено краще, ніж дія багатьох інших чинників фізичної або хімічної природи.
У 1896 році французький вчений Анрі Беккерель випадково виявив, що після тривалого близького місцезнаходження біля шматка мінералу, що містить уран, на фотографічних пластинках після проявлення з'явилися сліди випромінювання. Пізніше цим явищем зацікавилися Марія Кюрі і П'єр Кюрі. У 1898 році вони виявили, що в результаті випромінювання уран перетворюється в інші елементи, які молоді вчені назвали полонієм і радієм. На жаль люди, що професійно займаються радіацією, піддавали своє здоров'я, і навіть життя, небезпеки через частий контакт із радіоактивними речовинами. Незважаючи на це дослідження тривали, в результаті яких людство має в своєму розпорядженні дуже достовірні дані про процес протікання реакцій у радіоактивних масах, значною мірою обумовлених особливостями будови і властивостями атома.
Розрізняють декілька видів випромінювання:
- альфа-частинки - позитивно заряджені ядра гелію;
- бета-частинки - звичайні електрони;
- гамма-частинки - високоенергетичні фотони, що володіють високою проникаючою здатністю;
- нейтрони - електрично нейтральні частинки, що виникають в основному при ядерних взаємодіях, що відбуваються в атомних реакторах;
- рентгенівські промені - схожі на гамма-випромінювання, але мають меншу енергію. До речі, Сонце - один з природних джерел таких променів, але захист від сонячної радіації забезпечує атмосфера Землі.
Основну частину опромінення населення земної кулі одержує від природних джерел радіації. Більшість з них такі, що уникнути опромінення від них зовсім неможливо. Опромінення від природних джерел радіації піддається будь-який житель Землі, проте одні з них одержують більші дози, ніж інші. Це залежить, зокрема, від того, де вони живуть. Рівень радіації в деяких місцях земної кулі, там, де залягають радіоактивні породи, виявляється значно вище середнього, а в інших місцях - відповідно нижче. Доза опромінення залежить також від способу життя людей. Застосування деяких будівельних матеріалів. використання газу для приготування їжі, відкритих вугільних жаровень, герметизація приміщень і навіть польоти на літаках - все це збільшує рівень опромінення за рахунок природних джерел радіації. Земні джерела радіації в сумі відповідальні за більшу частину опромінення, якому піддається людина за рахунок природної радіації.
Людина піддається опроміненню двома способами. Радіоактивні речовини можуть знаходитися поза організмом і опромінювати його зовні; в цьому випадку говорять про зовнішнє опромінення. Або ж вони можуть виявитися в повітрі, яким дихає людина, в їжі або у воді і потрапити всередину організму. Такий тип опромінення називають внутрішнім.
Природна радіація була завжди: до появи людини, і навіть нашої планети. Радіоактивно все, що нас оточує: грунт, вода, рослини і тварини. Залежно від регіону планети рівень природної радіоактивності може коливатися від 5 до 20 мікрорентген на годину. У зв'язку з тим, що вплинути на природний рівень радіації ми практично не можемо, потрібно намагатися максимально захистити себе від чинників, що призводять до значного перевищення допустимих значень.
Звідки ж береться природна радіоактивність? Існує три основних джерела:
1 Космічне випромінювання і сонячна радіація - це джерела колосальної потужності, які в одну мить можуть знищити і Землю, і все живе на ній. На щастя, від цього виду радіації у нас є надійний захисник - атмосфера. Втім, інтенсивна людська діяльність призводить до появи озонових дір та витончення природної оболонки, тому в будь-якому випадку слід уникати впливу прямих сонячних променів.
Вчені відзначають, що саме з проявом космічної радіації пов'язані часті випадки безпліддя у стюардес, які основний робочий час проводять на висоті більше десяти тисяч метрів. Втім, звичайним громадянам, які не захоплюються частими перельотами, хвилюватися про космічне випромінювання не варто.
2 Випромінювання земної кори. Крім космічного випромінювання радіоактивна і сама наша планета. В її поверхні міститься багато мінералів, що зберігають сліди радіоактивного минулого Землі: граніт, глинозем і т. П. Самі по собі вони становлять небезпеку лише поблизу родовищ, проте людська діяльність веде до того, що радіоактивні частинки потрапляють в наші будинки у вигляді будматеріалів, в атмосферу після спалювання вугілля, на ділянку у вигляді фосфорних добрив, а потім і до нас на стіл у вигляді продуктів харчування.
Штучна (техногенна) радіоактивність
Основний внесок у забруднення від штучних джерел вносять різні медичні процедури і методи лікування, пов'язані із застосуванням радіоактивності. Основний прилад, без якого не може обійтися жодна велика клініка - рентгенівський апарат, але існує безліч інших методів діагностики і лікування, пов'язаних з використанням радіоізотопів. Опромінення в медицині не настільки небезпечно, якщо їм не зловживати.
Ще одне джерело опромінення, створений руками людини - радіоактивні опади, що випали в результаті випробування ядерної зброї в атмосфері.
В результаті вибуху частина радіоактивних речовин випадає неподалік від полігону, частина затримується в тропосфері і потім протягом місяця переміщається вітром на великі відстані, поступово осідаючи на землю, при цьому залишаючись приблизно на одній і тій самій широті. Однак велика частка радіоактивного матеріалу викидається в стратосферу і залишається там більш тривалий час, також розсіюючись по земній поверхні.
Одним з найбільш обговорюваних сьогодні джерел радіаційного випромінювання є атомна енергетика. Процес виробництва енергії з ядерного палива складний і проходить у кілька стадій.
Ядерний паливний цикл починається з видобутку і збагачення уранової руди, потім виробляється саме ядерне паливо, а після відпрацювання палива на АЕС іноді можливо вторинне його використання через витяг з нього урану і плутонію. Завершальною стадією циклу є, як правило, поховання радіоактивних відходів.
На кожному етапі відбувається виділення в навколишнє середовище радіоактивних речовин. Крім того, серйозною проблемою є поховання радіоактивних відходів, які ще протягом тисяч і мільйонів років будуть продовжувати служити джерелом забруднення.
Життя по сусідству з радіацією
На сході Криму існує загроза радіоактивного зараження. В околицях Керчі під землею знаходяться корпуси стратегічних бомбардувальників. які брали участь у випробуваннях ядерних бомб на Семипалатинському полігоні. За даними екологів, рівень радіації на місці поховання багаторазово перевищує допустиму норму.
Однак секретний об'єкт практично не охороняється. Місцеві жителі збирають там металобрухт, полюють на зайців і ходять по гриби. Територія за колючим дротом - улюблене місце для ігор дітей. За словами лікарів, у половини місцевих школярів збільшена щитовидна залоза.
На думку професора Брянського державного університету Володимира Михалева, доктора медичних наук, на багатьох дітей, що живуть в постраждалих від Чорнобильської аварії районах, радіація зробила стимулюючий вплив. Він протягом кількох років вивчав розвиток дітей. як в Чорнобильській зоні, так і в незаражених місцях. За його словами, дослідження показують, що багато хлопців з постраждалих районів стали рости швидше, вони жвавіше реагують на подразники, а розум їх більш рухливий. Імунна система у них могутніше, ніж у однолітків з інших місць.
Не тільки людина пристосовується до життя в зонах підвищеної радіоактивності. Нещодавно вченими Медичного коледжу імені Альберта Ейнштейна були виявлені гриби, здатні існувати за рахунок радіації. Чорні гриби, виявлені безпосередньо на стінах зруйнованого чорнобильського реактора, харчуються, використовуючи в якості джерела енергії виключно радіоактивне випромінювання.
Радіація в медицині
1 Метод мічених атомів
За останню чверть століття радіація проникла в багато області людської діяльності, в тому числі і в медицину. У біологічних і медичних дослідженнях, а також у практичній медицині іонізуючі випромінювання застосовують ширше, ніж у багатьох інших областях. Можна сказати, що деякі сучасні біологічні науки (такі, як біохімія. Багато розділів фізіології і деякі інші) не можуть існувати і розвиватися без методів, пов'язаних із застосуванням радіації. Наймолодша біологічна наука - молекулярна біологія. не могла виникнути без застосування цих методів. Один з таких широко поширених методів - метод мічених атомів. Міченими атомами можуть служити штучні радіоактивні ізотопи. Якщо ввести радіоактивні ізотопи до складу з'єднань, а потім в живий організм, то їх поведінка в організмі не відрізняється від поведінки стабільних атомів, але випромінювання послужить міткою, яка дасть можливість стежити за їхньою долею. Вводять радіоактивні ізотопи в дуже невеликих кількостях, так що їх випромінювання не впливає на організм.
Мічені атоми послужили в дослідженнях обміну речовин своєрідною «машиною часу». Вони допомогли дізнатися не тільки, які хімічні перетворення відбуваються в організмі, але і як скоро вони відбуваються. Стало можливим вивчити динаміку процесів, ввести критерій часу.
2 Опромінення Бетатрон в Томську
Томська школа онкології - одна з кращих в Росії. Саме Томич почали опромінювати онкологічно хворих пацієнтів безпосередньо під час операції. Це нова методика, яка не використовується ніде в світі. Це великий крок вперед і, як показали дослідження, вона дає прекрасні результати. Для опромінення необхідний спеціальний прилад Бетатрон, винайдений томскими фізиками. Бетатрон - випромінювач бета-частинок і швидких електронів. Його встановлюють безпосередньо в операційну. У потрібний момент лікарі залишають операційну, і прилад починає діяти. Для спостереження за пацієнтом в операційній встановлено спеціальну камера.
Томська технологія опромінення викликала великий інтерес у онкологів світу. Вже побували в Томську представники КНР і Італії, найближчим часом Томська Бетатрон встановлять в клініках цих країн. А в Томському НДІ інтроскопів, де колись прилад придумали, працюють над новим проектом. Випромінювач нового покоління буде набагато потужніше, ніж раніше.
3 Нейтронна терапія онкологічних захворювань
Останнім часом успіхи в області лікування онкологічних захворювань пов'язані із застосуванням іонізуючого випромінювання. Пухлина піддається опроміненню # 947; -частками протягом ряду сеансів, з різних напрямків, щоб знизити променеве навантаження на здорові тканини, що лежать на шляху до неї. Однак цілий ряд пухлин є стійким до впливу # 947;-випромінювання, включаючи деякі види пухлин мозку. Для їх лікування застосовуються потоки важких частинок - протонів і нейтронів, що руйнують клітини тканин на своєму шляху просто за рахунок високої кінетичної енергії. Нейтронна терапія, тобто опромінення злоякісних новоутворень потоками нейтронів, досягла значних успіхів. В результаті лікування опроміненням нейтронами значний відсоток хворих вперше отримують шанс на одужання. Застосування нейтронної терапії істотно покращує результати лікування та інших онкологічних захворювань.
У своїй доповіді я хотів показати взаємозв'язок життя людини і радіації. Людина - коваль свого щастя, і тому, якщо він хоче жити і виживати, то повинен навчитися безпечно використовувати цього «джина з пляшки» під назвою радіація. Якщо людина навчиться керувати ним без шкоди для себе і всього навколишнього світу, то він досягне небувалого світанку цивілізації. Ми не маємо права і можливості знищити основне джерело радіаційного випромінювання, а саме природу. Крім того, ми не можемо і не повинні відмовлятися від тих переваг, які нам дає наше знання законів природи і вміння ними скористатися.
1 Хол Е. Дж. - Радіація і життя - М. Медицина, 1989.
2 Широков по ядерній фізиці - М. Изд-во МГУ, 1980.