Номер 5, страница 223 - гдз по физике 11 класс учебник Касьянов

Вопросы. § 61. Биологическое действие радиоактивных излучений. Глава 7. Физика атомного ядра - номер 5, страница 223.

5. Охарактеризуйте процентный вклад различных источников ионизирующего излучения в естественный радиационный фон.

Естественный радиационный фон — это ионизирующее излучение, которое создается природными источниками и постоянно воздействует на все живые организмы на Земле. Среднегодовая эффективная доза облучения, получаемая человеком от этих источников, составляет около 2.4 миллизиверта (мЗв), однако это значение может варьироваться в зависимости от географического положения, геологических особенностей местности и образа жизни. Процентный вклад различных источников в формирование естественного радиационного фона распределяется следующим образом:

• Радон и продукты его распада: ~53%
• Внешнее гамма-излучение земного происхождения: ~20%
• Космическое излучение: ~16%
• Внутреннее облучение (кроме радона): ~12%

Радон и продукты его распада

Основной вклад в дозу облучения, получаемую человеком от естественных источников, вносит ингаляция радона-222 ($ ^{222}\text{Rn} $) и его дочерних продуктов распада. Радон — это инертный радиоактивный газ, образующийся в результате распада урана-238 ($ ^{238}\text{U} $), который в различных концентрациях присутствует в земной коре. Будучи газом, радон может выходить из почвы и накапливаться в закрытых, плохо проветриваемых помещениях, таких как подвалы и первые этажи зданий. Наибольшую опасность представляют не сам радон, а его короткоживущие дочерние продукты (изотопы полония, свинца, висмута), которые являются альфа-излучателями. Попадая в легкие с вдыхаемым воздухом, они оседают на эпителии дыхательных путей, вызывая локальное внутреннее облучение легочной ткани.

Ответ: Вклад радона и продуктов его распада в естественный радиационный фон составляет наибольшую долю, примерно 53%.

Внешнее гамма-излучение земного происхождения

Этот компонент радиационного фона обусловлен гамма-излучением от естественных радионуклидов, находящихся в почве, горных породах и строительных материалах, изготовленных из природного сырья (кирпич, бетон, гранит). Главными источниками этого излучения являются калий-40 ($ ^{40}\text{K} $), а также радионуклиды, входящие в радиоактивные семейства урана-238 ($ ^{238}\text{U} $) и тория-232 ($ ^{232}\text{Th} $). Уровень этого излучения напрямую зависит от геологических особенностей местности. Например, он значительно выше в регионах с залежами гранитных пород, которые богаты ураном и торием, по сравнению с регионами с осадочными породами.

Ответ: Вклад внешнего гамма-излучения от источников земного происхождения составляет около 20% от суммарной дозы облучения от естественного радиационного фона.

Космическое излучение

Земля постоянно подвергается воздействию ионизирующего излучения, приходящего из космоса. Это излучение состоит из двух основных компонентов: галактического космического излучения (потоки частиц высокой энергии, приходящие из-за пределов Солнечной системы) и солнечного космического излучения (связанного со спорадическими событиями, такими как солнечные вспышки). Атмосфера и магнитное поле Земли служат эффективным защитным экраном, ослабляющим это излучение. По этой причине его интенсивность сильно зависит от высоты над уровнем моря. Например, доза облучения во время полета на современном авиалайнере на высоте 10–12 км в десятки раз выше, чем на поверхности Земли. Также наблюдается зависимость от геомагнитной широты (вклад выше у полюсов).

Ответ: Вклад космического излучения в естественный радиационный фон составляет в среднем 16%.

Внутреннее облучение (за исключением радона)

Человек получает дозу внутреннего облучения от радионуклидов, которые попадают в его организм с пищей, водой и через органы дыхания (кроме радона). Оказавшись внутри, эти радионуклиды участвуют в обменных процессах и облучают ткани и органы. Основной вклад в эту компоненту вносит калий-40 ($ ^{40}\text{K} $), который является природным изотопом калия — жизненно важного химического элемента. $ ^{40}\text{K} $ содержится в организме каждого человека и поступает с такими продуктами, как бананы, картофель, бобовые, мясо. Его содержание в теле поддерживается гомеостазом на постоянном уровне. Меньший вклад вносят радионуклиды из рядов урана-238 и тория-232 (например, полоний-210, $ ^{210}\text{Po} $), которые также поступают в организм с едой и водой.

Ответ: Вклад внутреннего облучения от радионуклидов, поступающих в организм с пищей и водой (кроме радона), составляет около 12% от дозы, создаваемой естественным радиационным фоном.