Номер 5, страница 204 - гдз по физике 11 класс учебник Туякбаев, Насохова

*5. Как защититься от радиации?

Дано

Вопрос о способах защиты от ионизирующего излучения (радиации).

Найти

Развернутый ответ, описывающий принципы и методы защиты от радиации.

Решение

Защита от ионизирующего излучения (радиации) — это комплекс мер, направленных на предотвращение или ослабление воздействия излучения на организм человека и окружающую среду. Эффективность защиты зависит от типа излучения, его интенсивности и времени воздействия. Существуют три основных принципа защиты и различные методы, зависящие от вида излучения.

1. Основные принципы радиационной защиты

Вне зависимости от источника и типа излучения, защита основывается на трёх фундаментальных факторах:

а) Защита временем: Чем меньше время пребывания в зоне с повышенным радиационным фоном, тем меньшую дозу облучения получит человек. Необходимо максимально сокращать время проведения работ или нахождения вблизи источника излучения.

б) Защита расстоянием: Интенсивность излучения значительно уменьшается с увеличением расстояния от источника. Для точечного источника интенсивность обратно пропорциональна квадрату расстояния (закон обратных квадратов): $I \propto \frac{1}{R^2}$, где $\text{I}$ — интенсивность излучения, а $\text{R}$ — расстояние до источника. Увеличение расстояния в 2 раза уменьшает дозу в 4 раза, а в 10 раз — в 100 раз. Поэтому необходимо находиться как можно дальше от источника радиации.

в) Защита экранированием: Между человеком и источником излучения размещают защитные экраны из материалов, которые поглощают или ослабляют излучение. Выбор материала и толщина экрана зависят от вида и энергии излучения.

Ответ: Основа защиты от радиации — минимизация времени воздействия, максимизация расстояния до источника и использование защитных экранов.

2. Защита от различных видов ионизирующего излучения

Разные виды излучения имеют разную проникающую способность, поэтому требуют разных методов экранирования.

а) Альфа-излучение ($\alpha$-частицы): Это поток тяжёлых положительно заряженных частиц (ядер гелия). Они имеют очень низкую проникающую способность. Пробег альфа-частиц в воздухе составляет несколько сантиметров, в биологических тканях — доли миллиметра. Полностью задерживаются листом бумаги или верхним слоем кожи. Основную опасность представляют при попадании радиоактивных изотопов, излучающих альфа-частицы, внутрь организма (с воздухом, пищей, водой).

б) Бета-излучение ($\beta$-частицы): Это поток электронов или позитронов. Проникающая способность выше, чем у альфа-частиц. Пробег в воздухе может достигать нескольких метров, а в биологических тканях — нескольких сантиметров. Для защиты можно использовать слой оргстекла (плексигласа), алюминиевую фольгу толщиной несколько миллиметров или даже обычную одежду, которая частично ослабляет это излучение. Использование тяжелых материалов (например, свинца) для защиты от мощного бета-излучения не рекомендуется, так как при торможении бета-частиц в них возникает вторичное, более проникающее тормозное рентгеновское излучение.

в) Гамма-излучение ($\gamma$-кванты) и рентгеновское излучение: Это высокоэнергетическое электромагнитное излучение, обладающее высокой проникающей способностью. Для защиты от него требуются толстые слои плотных материалов. Наиболее эффективными являются материалы с большим атомным номером и высокой плотностью: свинец, вольфрам, сталь, бетон, баритовая штукатурка. Также хорошим экраном является вода. Эффективность поглощения экспоненциально зависит от толщины экрана.

г) Нейтронное излучение (нейтроны): Это поток нейтральных частиц, также обладающих высокой проникающей способностью. Нейтроны не имеют заряда, поэтому слабо взаимодействуют с электронными оболочками атомов. Для их замедления и поглощения наиболее эффективны материалы, содержащие лёгкие ядра, в первую очередь водород: вода, парафин, полиэтилен, бетон. После замедления нейтронов их поглощают материалы, хорошо захватывающие тепловые нейтроны (бор, кадмий). Защита от нейтронов часто бывает многослойной: сначала замедлитель, затем поглотитель, а затем слой для защиты от вторичного гамма-излучения, которое возникает при захвате нейтронов.

Ответ: Выбор материала для экранирования зависит от вида излучения: бумага или одежда для альфа-частиц; плексиглас или алюминий для бета-частиц; свинец, бетон или вода для гамма-лучей; водородосодержащие материалы (вода, полиэтилен) для нейтронов.

3. Защита от внутреннего облучения

Внутреннее облучение возникает при попадании радиоактивных веществ внутрь организма через органы дыхания, желудочно-кишечный тракт или через кожу и раневые поверхности. Оно может быть более опасным, чем внешнее, так как источник находится в непосредственном контакте с живыми тканями.

Меры защиты:

• Защита органов дыхания: Использование респираторов (например, типа "Лепесток"), противогазов, ватно-марлевых повязок для предотвращения вдыхания радиоактивной пыли и аэрозолей.

• Защита от попадания с пищей и водой: Употребление только проверенных, герметично упакованных продуктов и бутилированной воды. Тщательное мытье овощей и фруктов в чистой воде.

• Соблюдение правил личной гигиены: Регулярное мытье рук и тела, особенно после пребывания на загрязненной территории. Проведение дезактивации одежды и обуви.

• Йодная профилактика: При угрозе выброса радиоактивного йода (характерно для аварий на АЭС) принимают препараты стабильного йода (йодид калия). Это насыщает щитовидную железу стабильным йодом, и она перестает накапливать его радиоактивные изотопы. Профилактику проводят только по указанию органов здравоохранения.

Ответ: Для защиты от внутреннего облучения необходимо использовать средства защиты органов дыхания, употреблять чистые продукты и воду, соблюдать гигиену и, по показаниям, проводить медикаментозную профилактику.