Ядролық сәулеленудің зат құрылысына әсері

Атмосфераға түскенрадиоактивті заттардың әрі қарай таралуына жауын- шашын мен ауа қозғалысы әсер етеді. Соған байланысты радиоактивті заттардың, шартты атаумен «құрғақ» және «дымқылды» деп, екі түрлі таралу жолдарын ажыратып жүр. Егер біріншісін, бөлшектердің өз салмағымен жерге тартылғаны деп түсінсек, яки біліп жатсақ, екіншісінде – жауын-шашынның немесе қардың көмегімен жерге түсу құбылысын айтамыз. әрине, жауын-шашын арқылы радиоактивті заттардың жер бетіне түсуі жылдамырақ жүретіндігі, ал олардың кеңістікте таралуы жел құбылысының құзырында болатындығы да оқырман үшін түсінікті болар деп ойлаймыз. Табиғи экологиялық жүйелер арасында радионуклеотидтерді басымырақ қабылдайтыны орманды алқап көрінеді, әсіресе қылқан жапырақты ормандар.

Ал су көздеріне(көл, тоған, шалшық сулар, т.б) түскен радиоактивті заттар өзіндік салмағы жоғары бөлшектер ретінде су түбіне тұнатын көрінеді. Осы көлшік немесе көл табанындағы тұнбаларда су бетіне түскен радионуклеотидтердің 95-98% қоныс табады. Дегенмен, олардың бір бөлігі суда еріп, оны да ластап үлгереді екен.
Радионуклеотидтердің топырақта сіңірілу және қозғалу мүмкіндіктері көптеген факторлардың әсеріне тәуелдігі белгілі. Солардың ішінде, төмендегідей орта ерекшеліктерінң ықпалы әжептәуір:

А) радионуклеотидтердің әр түрлі топырақта сіңірілу ерекшелігі.
Уранның негізгі бөлініс өнімдері болып саналатын стронций–90 мен цезий-137 радионуклидтерін сіңіруде топырақ пен топырақ минералдарының жоғары сорбциялау қабілеттерінің зор екендігі жайлы топшыламалар көптеген зерттеушілердің еңбектерінде айтылып жүр. Сол ғылыми еңбектерді зерделеп талдау нәтижесінде түйген пікір, негізінен аталмыш радионуклидтер үшін топыраққа сіңірілу қарқыны әрі сипаты топырақтың минералогиялық құрамына және сіңірілу сыйымдылығына тікелей байланысты екендігі айқындалған. Сондай – ақ, топырақтың құрамындағы органикалық заттар мен балшықты минералдардың мөлшері көп болған сайын, олардың топыраққа сіңірілу қабілеттері де жоғарылай түсетіндігі анықталған. Ал гумусы аз жеңіл топырақта радионуклидтердің сіңіріліуі әрі сақталынуы төмендеу дәрежеде болады, оның басты себебі – бұл топырақтардың сіңіру сыйымдылығы шағын ғана шамаға ие. Топырақтардың мұндай қасиеті – ауылшаруашылығы мамандарына аян.
Б) радионуклидтердің ерітінді реакциясы мен аналог-элементтердің концентрациясына байланысты топыраққа сіңірілу ерекшелігі.
Қандай да болмасын химиялық элементтердің, оның ішінде радионуклидтердің миграциялануға қабілеттігі, олардың ерітіндіде төзімді пішіндерінің болуымен сипатталады. Мысалға суда ауырлау еритін радионуклидтер (кобальт, стронций және цезий) үшін, мұндай пішін кейпі ретінде иондық пішінде болуы саналса, жеңіл радионуклидтер (темір, иттрий және церий) үшін, иондық пішінмен қатарлас жұқа шашырмалы коллоидтар күйінде болуы да белгілі дәрежеде сіңірілуіне әсер етеді.

Ал енді радионуклидтердің ерітіндідегі күйі мен бір физикалы-химиялық пішіннен екіншісіне ауысуы көптеген факторлардың әсеріне тәуелді көрінеді. Олардың қатарында негізгілері ретінде сол ортаның реакциясы мен аналог-элементтердің концентрациялары есепке алынады. Өйткені ерітінді реакциясы мен құрамындағы элементтер концентрациясының өзгеруі нәтижесінде болатын ерігіштік құбылысының күрт артуы, олардың химиялық пішіндерінің ауысуына ұласады. Бұл өзгерістердің аяғы, химиялық элементтердің топырағы қозғалғыштық қабілетінің артуына немесе азаюына әкеледі.

Ішкі комплекстік берік қосылыстар құрамына енген радионуклидтер топыраққа сіңісе қоюға қабілетті емес, сол себептен олардың миграциялану мүмкіндігі әрдайым жоғары болады. Мұндай жағдайда радионуклидтердің топырақ ерітіндісімен миграциясының күшеюі олардың өсімдіктер бойына түсетін мөлшерінің артуына әкеледі.

Осы бағытта жүргізілген зерттеу жұмыстарының нәтижесінде, өсімдік қалдықтарының шіру процесі кезінде туындайтын әртүрлі суда ерігіш қосылыстардың топырақ қойнауындағы табиғи суларға және ерітіндіге қосылуы байқалды.
Г) топырақ ылғалдылығы режимінің радионуклидтер миграциясында атқарар ролі.
Баршамызға белгілі жайт, өсімдік қалдықтарының шіру қалпы, соның нәтижесінде туындайтын органикалық заттардың сандық және сапалық құрамы топырақ ылғалдылығына тәуеллді екндігі.

«Топырақ –ерітінді» жүйесінде радионуклидтердің қозғалғыштық қабілетіне тигізер әртүрлі режимдегі топырақ ылғалдылығының ықпалы, оның сұйық фазасының құрамына өткен радионуклидтер мөлшерінің үлесіне көбірек тиеді. Топырақ қабатының бойымен миграцияланатын әрі өсімдік тамырларына сіңетін радионуклидтер негізінен осы еріген пішін өкілдері болып табылады.

Қорыта айтқанда радионуклидтердің топыраққа сіңірілу ауқымы мен оған беку беріктігінің шамасы, радионуклидтердің химиялық қасиеттеріне және сол топырақ-ерітінді ортасының физикалы-химиялық ерекшеліктеріне байланысты. Ал бұл ерекшеліктерге жататын факторлар тізбегі:

• 
  ерітіндінің реакциясы (рН) мен температурасы;
  
• 
  ерітінді құрамында әртүрлі катиондар мен комплекс түзеуші заттардың болуы;
  
• 
  топырақтың химиялық құрамы мен ылғалдылық режимі;
  

Адам баласының сан алуан қызметтерінің ауқымы дамыған сайын қоршаған ортада радиоактивті элементтердің мөлшері көбейе түсуде. Дәлелді айтсақ, ауыл шаруашылығы үшін калийлі тыңайтқыштарды өндіру және егістікке шашудың өте кең ауқымда атқарылуы салдарынан сол ортада калий-40 радиоактивті затының үлесі арта түскені байқалады. Сондай-ақ фосфор тыңайтқышының өндірісі де табиғи радиациялық деңгейдің өсуіне себеп болуы ықтимал. Өйткені, фосфор кенін өңдеу нәтижесінде, оның құрамында болмашы ғана мөлшерде кездесетін радий-226, торий-232, уран-238 сияқты радиоактивті заттар өндірілген фосфорлы тыңайтқыштар құрамында егістікке жетеді.

Радиоактивті заттардың толық бөлініс кезеңіне сәйкес алынатын доза мөлшерінің негізінде, радиоактивті іздер түзілген аймақтар шартты түрде 4 зонаға бөлінеді.

Бұл зоналардың аумағы жарылыстың қуаты мен желдің жылдамдығы бойынша анықталады. Сөйтіп бүгінгі күні, ядролық тарихы бар қоршаған ортада және онымен еншілес жатқан аймақтарда табиғи радиациялық фонға қосымша ластану көздерінің пайда болуы байқалады.

Радиациялық қауіпсіздік және экология институтының бұрынғы Семей сынақ полигонындағы жарылыстардан таралған радиоактивті іздердің бойымен ауқымдық тексеріс жұмыстарын белгілі бір масштабта жүргізіп келеді.
Радиактивті іздерді зоналарға бөлу

Ескертпе: Мұндағы дозаның эталондық қуаты деп жарылыстан кейінгі 1 сағаттан соң белгілі болатын көрсеткіші алынады.

- радиациялық сәулелену әсерінің алыс болашақта білінер әрекетінің ауқымын, негізгі себептері мен заңдылықтарын табу;

- жаппай сәулелену кезінде , көпторшалы тірі ағзалардың радиациялық зақымдануын жан-жақты терең зерттеу;

- тірі ағзалардың радиацияға әрқилы сезімталдығының себеп-салдарын танып білу;

- зиянды мутацияның пайда болуына радиацияның қосар үлесін білу.

Соныменен, затпен әрекеттесу нәтижсінде иондаушы сәулелену құбылысы теріс зарядталған электрондар мен оң зарядталған иондар түзеді. Жалпы, иондаушы сәулеленудің барлық түрлерін барлық түрлерін 2 топқа біріктіреді:

1. Корпускулярлық түріне – нейтрондық сәулелену, альфа – бөлшектері, электрондар және т.б. жатады;

2. Электромагниттік сәулелену түріне – рентгнедік және гамма – сәулелену жатады.

Сөйтіп, иондаушы сәулелену ұғымына альфамен бета-сәулелену, гамма-сәулелену, нейтрондық сәулелену және т.б. түрлері кіретіндігі түсінікті болды.

Иондаушы радиацияның әсерінен іштей және сырттай сәуле тусудің зардаптары негізінен гамма және бета- сәулеленулерінің үлесінде болса , іштей сәуле түсуден келетін зардаптардың басым көпшілігі альфа- бөлшектері мен бета- сәулеленуінен болады екен. Сырттай сәуле түсудің биологиялық ықпалы радиоактивті ластанудың деңгейі мен изотоптық құрамына, радионуклидтердің табиғи орта саяқтарында таралуы мен өсімдіктердің радиосезімталдығына байланысты болады. Ал іштей сәуле түсудің ықпалы осы аталған факторлармен қоса радионуклидтердің өсімдік ағзасындатаралуы мен сыртқа шығару қарқынына байланысты.

Альфа сәулелері деп аталатын гелий атомдарының оң зарядталған ядроларының ағынын айтады. Ядроның массасы 4, заряды +2, қазіргікезде 120 астам табиғи және жасанды альфа-радиоактивті ядролар белгілі. Олар альфа- бөлшектерін шығарғанда 2 протон және 2 нейтрон жоғалтады.

Альфа бөлшектерінің энергиясы бірнеше мега-электрон-вольт (Мэв) шамасында, ал жылдамдығы жобамен секундына 20000км. Олар негізінен түзусызықтық бағытта қозғалады.

Бета сәулелері деп радиоактивті бөліністе туындайтын теріс зарядталған электрондар ағынын айтады. Олардың массасы альфа бөлшектерінің салмағынан бірнеше он мыңдаған есе аз. Бүгінгі таңда 900-ге жуық бета-радиоактивті изотоптар белгілі.

Электрондық бета-бөліністе нейтронның протонға айналуы жүзеге асады. Бұл құбылыс ядро заряды мен оның реттік номерінің бір бірлікке көбеюімен жалғасады.

Нейтрондық сәулелену деп электрлік заряды болмайтын ядролық бөлшектер ағынын айтады. Олар негізінен уран, плутоний және т.б. ядро блінісі реакциясынан туындайды. Нейтрон массасы альфа бөлшектерінің салмағынан 4 есе аз.

Гамма сәулелері деп жоғары жиілікте болатын үлкен энергиялы электромагниттік қысқа толқындарды айтады. Олар негізінен бөлшектердің өзара әрекетінен немесе ядролық айналыстан туындайды. Гамма-сәулелері электромагниттік өрістен ауытқымайды. Толқындарының қысқа және үлкен энергиялы болуы гамма-сәулелерінің затқа өту қабілетінің де жоғары болуының басты кепілі.

Рентгендік сәулелер деп электромагниттік сәулелену түрлерінің бірін айтады. Олар арнаулы рентген түтігінде, электрондар үдеткішінде, бета-сәулелерінің көзі орналасқан ортада болады. Рентген сәулесінің энергиясы 1 Мэв шамасынан аса қоймайды. Олар гамма-сәулелену тәріздес, затқа өту тереңділігі жоғары, ал үлестік иондау күштері аздау болатын сәулелену тобына жатады.

Осыдан тура 105 жыл бұрын 26 ақпанда француз физігі Анри Беккерель ашқан табиғи радиоактивтілік құбылысы әлем ғалымдарының назарына ілікті. Сол кезден бастап, жер – жерлерде осы бағытта әртүрлі тәжірибелер жасалып жатты.

Солардың қатарында, талантты жас химик, поляк қызы Мария Склодовская өзінң зайыбы әрі әріптесі, дарынды француз физигі Пьер Кюримен бірігіп, күні-түні тынбай 45 ай бойы толассыз жүргізілген зерттеу жұмыстарының нәтижесінде, бұрын белгісіз болған жаңа радиоактивті элементтер тапты. Осы жұмбақ сәулелердің алғашқы ұғымын берген де М.Склодовская-Кюри болатын. Өкініштісі, сол сәулелердің зиянды әсерінен ұлы поляк қызының өмірі қысқа болды.

4. Сәулелердің биологиялық әсері.Иондаушы сәулелердің тірі ағзаға әсерінің ерекшеліктері. Иондаушы сәулеленудің алғашқы әсер ету механизмдері.
Жер бетіне түскен радиоктивті заттар табиғи зат айналымының биологиялы цикліне қосылуы арқылы тағамдық тізбекте болуы,олардың адам ағзасына ену қауіпін туғызады.Сондықтан,ауыл шаруашылығы өндірісінің мамандары үшін,радиоактивті заттардың тағамдық тізбектегі қозғалыс заңдылықтарын білу және өсімдіктер мен жануарладың сол ортада қоректену ерекшеліктерін ескеру сияқты жайттарды санадан шығармау ,бүгінгі күн тіршіліктерінде аса қажет.

Радиактивті заттардың ауыл шаруашылығы өнімдерін ластау процессі өсімдіктер мен малдардың бойына түсу әрі жиналу арқылы болады.Осы бөлініс заттарының жерге түсу сипаты сияқты атмосфералық құбылыстар мен топырақтың қасиеттері де әртүрлі болады.Соған байланысты олардың ауыл шаруашылығы өсімдіктері мен өнімдерінің құрамындағы шамасы өте кең өрісті қамтиды.Мұндай ерекшелік,табиғи орта саяқтарының құрамындағы радионуклидтердің химиялық және физикалық қасиеттеріне де байланысты,өткен тарауларда айтып өткеніміздей,мұндай заңдылықтардың негізінде,өсімдік пен топырақтың түрлері,олардың қоректік элементтермен қамтамасыздану дәрежесі және басқа да миграциялық ерекшеліктердің қамтылатыны белгілі.

Өсімдіктерге түсетін радиактивті заттардың мөлшерін білу үшін және оның тигізер ықпал дәрежесін анықтау үшін,аңғаруға қажетті көптеген сырт факторлар бар.Соның бірі-метерологиялық жағдайлар.Жоғарыда айтқанымыздай,жер бетіне қонған радиактивті заттар негізінен,қоршаған ортаның саяғында орналасады,олар:топырақ,су көздері мен өсімдік.Топырақ қабатына енген радиактивті заттар,атосфералық жауын-шашын арқылы немесе суғаруға пайдаланылған судың күшімен қалыптастырылған ылғалды ортада еріп,тіпті кейбір жағдайда механикалық жолмен топырақтың төменгі қабаттарына жылжиды.Сөйтіп жоғары ылғалдылық жағдайында,төменде жатқан ыза суына дейін жетуі ықтимал.Атап айтар болсақ,радионуклидтердің топырақ қабатымен жылжу жылдамдығы көптеген факторларға тәуелді:

-топырақтың сулық режиміне;

-механикалық құрамы мен физикалы-химиялық қасиеттеріне;

-топырақ бетінде өсімдік қалдықтарының болуына және шіру жағдайына;

-радиактивті заттардың ерігіштік қасиеттеріне байланысты.

Тірі ағзалардың сырттай ғана емес,іштей сәулеленуге ұшырайтындығы белгілі.Іштей сәулелену көздеріне-ағза бойына азықтық элементтермен ,ауамен және сумен кіріктірілетін радиактивті заттарды жинай алу қабілеті бар.

Шындығында радиактивті заттардың,әсіресе жасанды радионуклидтердің қоршаған ортадағы қимыл-қасиеттерін бақылап,зерттеудің түпкілікті себебі олардың тағамдық өнімдерге өту салдарынан,радиациялық қауіптің туындайтындығы белгілі.

Ластанған өсімдіктер азық ретінде мал ағзасына радиактивті заттарды тасымалдаушы әрі олардың былғануының басты көзі болып саналады.Сөйтіп,өз кезегінде малдың сүтімен немесе етімен,сондай-ақ өсімдіктік тағамдарымен қоректенуші адам ағзасына да радиактивті заттардың түсуі әбден мүмкін.

Өсімдікке радиактивті заттар екі жолмен түседі екен:

-бірінші-ауадан радиактивті бөлшектердің өсімдік сабақтары мен жапырақтарына және де басқа да топырақ бетіндегі органдарына қонуы арқылы, өсімдіктің вегетативті және генеративті органдарының ішіне сіңірілуі;

-екінші жолы-тамырлар арқылы,радионуклидтердің топырақтан өсімдіктің барлық органдарына таралуы деп танылады.

Өсімдіктердің радиактивті заттармен ластануының жолдарын дұрыс айыра білген жөн.Олай айтуымызға негіз бар:

-біркелуі ластанған аймақтағы өсімдіктердің топырақ бетіндегі органдарына радиактивті заттардың түсуі,олардың радионуклидтерді көбірек жинауының басты айғағы;

-радиактивті ластану жағдайы,негізінен тек радиактивті заттар түскен кезде байқалады;

-тамырлар жүйесі арқылы радиактивті ластану процесі аз мөлшермен болса да,ұзақ мерзім жүруі мүмкін;

-өсімдік органдарының радиактивті ластану деңгейлері,олардың өсімдікке түсу жолдарына байланысты.

Өсімдік бойына радиактивті заттардың сіңірілуіне қажет жағдайдың бірі-жапырақтың ылғалдылық күйі.

Радиактивті заттардың өсімдіктерге өтуінің басты,тіпті негізгі жолы ,тамырлар жүйесі арқылы тасымалдануы болып табылады.

Жалпы тамыр жүйесі арқылы радиактивті заттардың түсу реті мен әртүрлі органдарына жиналуы тәртібі бойынша өсімдіктер екі топқа бөлінеді:

-Біріншісі-өсімдіктің топырақ бетіндегі органдарына қарқынды қалыпта көбірек радионуклид жинақтайтын топ болса;

-Екіншісі-әлдеқайда баяу қалыпта,негізінен радионуклидтерді тек тамыр жүйесінде ғана жинақтайтын топ болып ажыратылады.

Радионуклидтердің өсімдік тамырымен сіңіріліп,оның бойымен басқа органдарына таралуы,көптеген жағдайда,олардың химиялық қасиеттеріне байланысты.Радиактивті заттардың топырақ-өсімдік жүйесіндегі тәртібі жайлы заңдылықтар зерттеу нәтижесінде,топырақ пен өсімдік құрамындағы радионуклидтер мөлшерінің арасындағы корреляциялық байланыстар табылуда.Сол радиоизотоптардың химиялық қасиеттерімен ерекшеліктері анықталды.

Сонымен қатар,олардың өсімдік бойына түсу және жылжу заңдылықтарын білу қажет.Мұндай заңдылықтардың ашылуы,радиактивті ластанған аймақтағы жерлерді тазарту және ауыл шаруашылығы өсімдіктерінің өнімдеріне ,радиактивті заттардың өтуіне кедергі жасау мақсатындағы шараларды өндіріске енгізуде орны ерекше.

Мал ағзасына түскен радиактивті заттардың бәрі бірдей тағаммен бірге сіңе бермейтін көрінеді.Олардың бір бөлігі экскременттер құрамында сыртқа шығарылып,топыраққ қайтып оралады.Сөйтіп радиоруклидтердің қайтадан өсімдік бойына оралуы,жүзеге асуы мүмкін.Сондай-ақ небір компастар құрамында,күлмен және басқа да қалдықтарымен бірге,радиактивті заттардың топырақ қабатындағы айналымға түсуі мүмкін.Мал ағзасының ішіне енген радиактивті заттардың қайсібір органдарға тигізер радиациялық әсері,олардың ағза бойында сақталған мерзіміне байланысты.

Американдық радиобиолог А.Спэрроу әйгілі Бругхейвен ұлттық лабараториясында өткен ғасырдың 50-60 жылдары тыңғылықты зерттеу жұмыстарын жүргізген.Соның нәтежиесінде,гамма-алаңында орналасқан орманда қылқан жапырақты ағаштардың,оның ішінде әсіресе қарағайдың,радиотөзімділігі өте төмен екендігін дәлелдеген.Сөйтіп,бірнеше жыл бойы сәулелену ықпалынан аралас ағаштар өскен қалың орман орнында қылқады тек селдір тоғай ғана қалған.Қылқан жапырақты ағаштардың,гүлтозаңы адам сенбестей дәрежеде радиосезімтал екен.Соңыменен,фитоценоздағы өзгерістер,негізінен созылмалы сәулелену әсерінен болатындығы белгілі болды.Жануарлар әлемінде белгілі себептермен,сүт қоректілер арасында көптеген өкілдерінің радиосезімталдық қасиеттері жеткілікті дәрежеде терең зерттелген.Негізінен,олардың басым бөлігі ұсақ денелілер,яғни ғылыми тілде айтқанда-«лабораториялық жануар-жәндіктер –тышқандар,егеуқұйрықтар,атжалмандар,үй қояндары,иттер және т.с.с.Жүргізілетін зерттеу жұмыстарының күрделілігі мен қымбатшылығына байланысты ірі денелі жануарлардың-жылқы,сиыр,түйе және т.б.өкілдерінің радиосезімталдығы жайлы ғылыми мәліметтер бүгінгі күні тапшылау.Ал енді жануарлар әлемінің басқа топтары жайлы әңгіме қозғасақ,сүт қоректілермен салыстырғанда,құстар тобы-әлдеқайда жоғары радиотөзімділік қасиетімен әйгіленеді.Олардың басым бөлігі үшін радиацияның жартылай өнім әкелер дозасы 8-25 грей аралығын құрайды.Бұл топтың өкілдері қатарында үй қатарында үй құстары да қамтылады.Құстар әлемін саралап талдайтын болсақ,үй тауықтарының әртүрлі тұқымдары үшін,бұл шама 10-15 грей тербелісін құраса ,үйректер үшін 12 грейден 16 грей аралығында екен.Сәулеленуге ұшыраған өсімдіктің радиосезімталдық және радиотөзімділік қасиеттеріне ортаның әртүрлі табиғи физикалық факторларының әсері болуы заңды құбылыстардың қатарына жатады.Соның ішінде табиғи ортада жиі кездесетін екі-үш факторға тоқталайық:

1)Ортаның газдық құрамының ықпалы-

Иондаушы сәулеленуге ұшыраған сәтте,атмосфераның газдық құрамы өсімдіктің радиотөзімділік қабілетіне әжептәуір ықпал жасайды.20 ғасырдың алғашқы ширегінде неміс ғалымы Е.Петри рентген сәулесімен бидай өскінін сәулелендіру арқылы арнайы тәжірибе жүргізген.Өсімдіктер физиологиясының осы білгірі,зат алмасу белсенділігінің радиосезімталдыққа әсерін бақылау нәтижесінде,көмір қышқыл газдың мөлшері көбейген сайын өсімдіктің радиосезімталдығы әлсірейтіндігін дәлелдеген.Сөйтіп,ол алғашқы болып әлі де талай әңгіме болар, «оттегі тиімділігі»атты құбылыстың көзін ашушы ретінде,ғылыми өз ортада өз бағасыналған ғалым.Ауадағы оттегінің азаюы салдарынан,өсімдік бойындағы метаболизм реакциясының қарқыны біршама баяулайтындығы мамандарға белгілі.Мұндай күйдің қалыптасуы өсімдік радиотөзімділік қабілеттің артуына мүмкіндік туғызады.20ғасырдың соңғы жылдарында М.Мальдиней және К.Тувинен аттты зерттеушілер рентген сәулесінің аздаған мөлшерімен сәулелендіру арқылы әртүрлі өсімдік тұқымдарының пісіп-жетілу қарқынын күшейту мүмкіндігінің бар екендігін аңғарған.Кейінірек бұл құбылыстың жан-жақты әрі ауқымы өте кең сипатта екендігі дәлелденген.Бір сөзбен айтар болсақ,шектеулі аз ғана өлшемді мөлшерде сәулеленген өсімдіктер мен жануар-жәндіктердің өсу және даму қабілеттерінің артатындығы белгілі болған.Бертін келе,дәлірек айтсақ,өткен ғасырдың 20-30-шы жылдары,радиобиологияның жеке салалық ғылым ретінде танылуына себепкер болған іргелі жаңалықтар мен керемет идеялар дүниеге келе бастады.Көп уақыттар бойы,тіпті бертін келгенге дейін,радиоьиологтадың өз арасында сәулелік зақымданудың алдын алу,сол сияқты оның кері әсерін өзгерту мүмкіндігі тәріздес шараның бары немесе жоғы жайлы ортақ пікір болған емес.Радиобиология ғылымының бастапқы даму кезеңінде,физикалық және химиялық болмысы бар әртүрлі факторлардың көмегімен радиобиологиялық әсердің күші зерттелген. Осы құбылыстың нақты сырын аша алмағанмен, мүмкіндігі сияқты қасиеттердің бар екендігін аңғарған. Бертін келе, иондаушы сәулелену көзі мен биологиялық саяқ арасына қорғасынды немесе цементті құйма сияқты бөгет қою арқылы, оның ағзаға сінер энергиясын біршама азайтуға болатындығы айқындалды. Мұндай әдісті физикалық қорғаныс жолы деп атайды. Ал енді заттың атомы мен молекулаларының иондалуының басты көзі- заттың сәулеленумен әрекеттесу құбылысына тойтарыс беру, тоқтам жасау немесе болдырмау жағдайы мүмкін емес хикаят. Дегенмен, сәулелік зақымданудан сақтану мақсатында, оған қарсы қолданар радиоқорғаныстық әрекеттің қажеттілігі сөзсіз. Бүгінгі күні сәулелік зақымдау ағымын өзгерте алар факторларды негізінене 2 топқа бөледі. Бірінші топ-сәулелік зақымдау дәрежесін азайтуға бағытталған факторларды біріктірсе, екінші топ-оның ықпалын күшейтуші факторларды қамтиды.

Азайтушы факторларды бір сөзбен радиоқозғаныстық немесе радиопротекторлар деп атауға болады, ал күшейтуші факторларды- радио-сенсибилизациялаушылар деп атайды. Сондай-ақ физикалық және химиялық жаратылысы бар факторлар топтамалары ажыратылады. Мысалға, физикалық табиғаты бар топта- жоғарыда айтылған температуралық, ылғалдылық, газды орта және т.б. факторлар жатады.

Мамандар қауымына танымал себептермен, небір радио-сенсибилизаторлардың практикалық істері қолданылу аясы барынша шағын екендігі де белгілі. Оларды иондаушы сәулелену құбылысының ағзаға тигізер әсерін күшейту қажеттілігі сияқты өте сирек мақсатта, негізінен медицина саласында қолданады. Түсініктірек болу үшін мысалмен айта кетейік: адам денесіндегі қатерлі ісікті радиациялық терапия әдісімен емдеу кезінде дененің сау мүшелеріне радиациялық салмақ түсірмеу мақсатында дененің тек сәулеленетін бөлігіне ғана радиосенсибилизациятор енгізіледі.Айта кеткен дұрыс болар,радиациялы жоғары фон жағдайында жалпы фитоценозды тұтасатай сәулелік зақымданудан қорғаудың бүгінгі таңдағы қол жеткізген шарасының бірі-радиотөзімділігі жоғары,жасанды екпе өсімдіктер жиынтығын қалыптастыру болар деген де пікір бар.Радиотөзімділігі мықты кеміргіштер өкілдері қоректенетін өсімдік түрлерінің жоғары радиоқорғаныстық қасиеттері бар деген жорамалдар бар.Өсімдіктердің иондаушы радиациядан қорғану қабілетін зерттеудің маңызы өте зор,әсіресе қолданбалы ғылым салаларында алар орны ерекше.Мысалы иондаушы радиация құбылысының биология мен ауыл шаруашылығы салаларында атқарар қызметінің ауқымы мен орнын пайымдау ісінде,бірінші кезекте,өсімдіктің сәулеленуден қорғану қабілетінің сырын толығымен аша білу қажет.Сәулелік зақымданудың даму қарқыны көптеген факторларға тәуелді және оның пәрменділігі ағза құрылымының әр деңгейінде әрқилы байқалады,мысалға:

-молекулалық деңгейде-радиолиз өнімдерінің жоғары молекулярлық қосылыстарымен өзара қарым-қатынасына бөгет боларлық жағдай жасаумен аңғарылады;

-торшалық деңгейде-проллиферативтық белсенділік дәрежесімен немесе торша айналымының сатылық күйімен бағаланады;

Радиациялық қауіптілік бар аймақта қалай өмір сүруіміз керек.Осыған тоқтала кетсек,ең алдымен,радиациялық деңгей жайлы дерек болуы керек.Жоғарыда айтқанымыздай,адам баласы радиациядан сырттай және іштей сәуле нәтижесінде зардап шегуі мүмкін.Олардан келер зардаптың ауқымы біркелкі емес және ол көптеген факторлармен байланысты.

Радиактивті заттар тағамдық өнімдерге топырақ –өсімдік-өнім нан,ет,сүт тағамдары және т.б. тізбегі арқылы тасымалданатындығы жайлы хабардар етті.Сондықтан ең алдымен жоқ дегенде,басты тағамдық өнімдердің радионуклидтық құрамын анықтауға назар аудару қажет.

Енді иондаушы радиацияның кейбір түрлерінен қорғану үшін қажетті бірер мәліметтермен қысқаша таныстыра өтейік:

-Нейтрондық сәулелену ағынынан қорғануда судың(әсіресе тұзды судың),көміртегінің,темірдің,бетонныңбіршама көмектері бар.Жалпы,нейтрондық сәулеленуден сақтануда құрамында суттегі бар заттар жақсы қорған бола алады;

-Гамма-сәулеленуінен жоғары үлес-салмақты материалдардың көмегімен қорғануға болады.Мысалы,қорғасын,цементті құйма және т.с.с Жер бетінде жатқан гамма-сәулесінің көздерін тікұшақтың немесе ұшақ көмегі арқылы тіркеуге болады;

-Альфа-сәулеленуі адам денесінің тері қабатына сырттай сәуле түсу жолымен сіңіріледі және тағаммен,сумен,ауамен адам ағзасына кіріктірілуі мүмкін.Альфа-бөлшектерінің жүгірісі қысқа болғандықтан,олардың ағынан қорғану мәселесі үлкен қиындық туғызбайды.Жұқа фольга,шыны немесе пластикат,хирургиялық қолғаптар мен киімдер,тіпті 10 сантиметрлік ауа қабаты альфа-бөлшектерінэкрандауға қабілеті жетеді.

-Бета-бөлшектерінің өтімділік қабілеті альфа-бөлшектерінің мүмкіндігімен салыстырғанда жоғары болғанымен,олардың ағынынан қорғану мәселесі шешілетін жағдай.Бета-сәулеленуінен бірнеше милиметрлік қалыңдығы бар алюминий қаңылтырынан басқа,плекасиглас немесе шынының ,арнайы киімдерінің қорғау мүмкіндігі жеткілікті.


6.Радиоктивті сәулеленуді ғылымда және техникада қолдану.
Ластанған аймақтың радиациялық хал-ахуалын обьективті түрде бағалау үшін табиғи ортада радиациялық бақылау жұмыстарын жүргізу ең басты шараның бірі,әсіресе ,топырақ қабатын,өсімдіктер жамылғысын,ауыз суды және өндірілген өнімдерді радиация лық бақылаудан жүйелі түрде өткізіп отыру,ауыл шаруашылық саласында атқарылатын аталмыш қызмет орнының негізгі жұмысы болып табылады.

Радиациялық бақылаудың басты міндеттері:

-радиациялық қауіпсіздік нормаларынан ауытқумауды қамтамансыздандыру және оның ережелерін бұлжытпай нақ орындау;

-лас аймақта жұмыс атқарушының алған дозасы жайлы мәліметтерді уақытылы бағалау және араласу шараларын қабылдауға шешім шығару;

-қалыпты жұмыс режимінде негізгі дозалық шектеулер мен дозаның қауіпті емес шектеуін қадағалау;

-жұмыс орнында (алаңда,техникада,көлікте және т.с.с)сәулелену деңгейін және ластану тығыздығын тексеріп отыру;

-жұмыс орнын (техниканы,құрал-аспаптарды,киімдерін және т.б) уытсыздандыру жұмысына қатынасу әрі бақылау жасау;

-жеке-дара тұлғалық бақылау жұмыстарын атқару;

Радиоактивті заттармен ластанған табиғи ортада радиациялық бақылау жұмыстарын арнайы жасақталған радиациялық қауіпсіздік қызметі немесе арнаулы тобы жүргізіледі,тіпті ондай мүмкіндіктер болмаған жағдайда,бақылау жұмысын атқаруға жауапты,арнайы дайындықтан өткен маман тағайындалады.Бұл топтың жұмыс ережесі санитарлы-эпидемиологиялық қызмет орындарымен келісіліп,кәсіпорын әкімшілігінің нұсқауымен беріледі.Бұл құжатта:орындаушылардың міндеттері мен құқықтары,қажетті дозиметрлік және радиометрлік аппаратуралар,жұмыстың орындалу мерзімі мен реті,сондай-ақ,бақылау нәтижелерін есепке алу және тіркеу тәртібі көрсетіледіБақылаудың барлық түрлерінен түскен мәліметтер 30 жылға дейін сақталады.

Жоңарыда атап өткеніміздей, радияциялық бақылау жұмыстары негізінен арнаулы физикалық құрал- аспаптарының көмегімен атқарылады. Радиактивті заттармен лвастанған аймақта өндіріс жүргізу үшін алдымен радияциялық хал-ахуалы тексерілді. Бұл тексерістің бірінші сатысы-төменгідей жолмен шешіледі;

1. 
   Жұмыс істейтін алқаптағы немесе алаңдағы, көлік пен арнаулы машиналардың кабиналарындағы гамма-сәулелену мөлшерін анықтау қажет;
   
2. 
   Жұмыс істейтін жерлердің саяқтарынан (су, топырақ, ауа және т.б) байқалым алу және оны талдау арқылы радионикулидтермен ластану тығыздығы анықталды;
   
3. 
   қолданылған құрал-саймандардың, пайдаланылған автакөлік пен машиналардың жұмысқа араласқан бөліктерін және киілген киімдердің ластану деңгейін анықтаумен бірге уытсыздандырушылық жұмыстар байқауға алынады.
   

1. 
   жеке тұлғаның нақты жұмыс істеген уақытын есепке алу керек, мұнда оның әрбір зонаға лайықты бақылаулы жұмыс мерзіміне сәйкетігі анықталды;
   
2. 
   дара тұлғаға арналған дозиметрдің көмегімен, оның бойындағы сырттай гамма сәуле түсу дозасы өлшенді;
   
3. 
   жұмыс арасында, ағзаға ішіне радиоактивті заттардың түспеуін қадағалау мақсатында экскременттердің және іштен шығарылатын ауаның радиоактивті тексеріледі. Кейде оны адамға арнайы дайындалған сәулелену есептегішінің көмегімен тексеріп отырады;
   
4. 
   Жеке тұлғаның тері қабатындағы ластану деңгейі де бақылауда болды. Өдеріңіз аңғарғандай, радиациялық бақылау жүргізу жұмыстарында дозиметрлік және радиометрлік әдістер кеңінен қолданылады. Бұл әдістермен радиоактивтіліктің қандай өлшем біріліктері анықталатын және практикалық істерге практикалық істерге қажетті кейбір есептерінің берілгенін оқу құралынан белгілі.
   

Антропогендік өзгерістер қалыптасқан ортада экологиялық мониторигінің атқарар негізгі міндеттері бар:

-антропогендік әсер көздеріне бақылау жасау;

-антропогендік әсер факторларына есеп жүргізу;

-антропогендік ықпалмен қалыптасқан табиғи ортаның күйін және сол ортада туындаған құбылыстарды бақылап отыру;

-табиғи ортаның физикалық күйіне баға беру;

-антропогендік факторлар ықпалынан қалыптасатын табиғи орта күйінің өзгерісіне болжам жасау және сол ортаның болжамды күйіне баға беру.

Мониторинг термині монитор деген латын сөзінен шыққан.Қазақша бақылаушы,алдын алушы деген мағынаны білдіреді.Кезінде мониторинг ұғымына әртүрлі анықтамалар берілген.Соның ішінде бүгінгі заман талабына сай келетіні-Ресей ғылымының академиясының академигі Ю.А.Израэльдің 1974 жылы ұсынған тәжірибесі.

Табиғи ортаның мониторингі деп антропогендік ықпалдар әсерінен биосфера күйінің немесе оның кейбір элементтерінің өзгеруін бақылайтын,бағалайтын немесе болжайтын кешенді жүйені айтады.

Сол жылы қабылданған ЮНЕСКО бағдарламасы да мониторинг деп кеңістікте және уақыт оралымына сай ұзақ мерзімдік тұрақты бақылау жүргізу жүйесін белгілеген болатын.Оның басты мақсаты-адамзаттың болашағы үшін аса қажет қоршаған орта күйін болжай білу мақсатында сол орта күйінің кешегісі мен бүгінгі жағдайы жайлы ақпарат беру.Нақтылай айтқанда,экологиялық мониторинг атқаратын міндеттерді былайша пайымдауға болады:

-қоршаған орта өзгерістерінің ағымды (күнделікті)есебін жүргізіп отыру және табиғи орта сапасының күйін бағалау;

-қорщаған орта өзгерістерін болжау әрі сол өзгерістердің келтірер экологиялық салдарын алдын-алу аңғару.

Мониторинг ұйымдастыруда ұстанар негізгі бағдарлардың бірі-табиғи орта саяқтарының радиоактивті заттармен ластануы жайлы жан-жақты ақпараттарды жинақтау,сақтау,өңдеу және сыртқа беру сияқты жұмыстарды орындайтын автоматтандырылған жүйелік жасау.Бұл ауқымды шараны осы салаға қатысы бар мекемелердің бірігуі нәтижесінде ғана жүзеге асыруға болады.

ПӘНДІ ОҚУҒА АРНАЛҒАН ӘДІСТЕМЕЛІК НҰСҚАУЛАР
«Қолданбалы ядролық физика» арнайы курсы бойынша зертханалық сабақтар өткізуге арналған әдістемелік нұсқаулар

1. 
   «Сосна» дозиметр-радиометрі көмегімен заттардағы радионуклидтердің көлемдік активтілігін және бета-сәулелердің ағынының тығыздығын анықтау
   

3. «Сосна» дозиметр-радиометрі көмегімен заттардағы бета-сәулелердің ағынының тығыздығын анықтау

4.Алынған нәтижелер бойынша сараптамалар жасау.
Бақылау сұрақтары:

1. «Сосна» дозиметр-радиометрінің құрылысы қандай?

2. Заттардағы радионуклидтердің көлемдік активтілігіқалай анықтауға болады?

3. Бета-сәулелердің ағынының тығыздығы дегеніміз не?

4. Осы жұмыста келтірілген әдістің дәлдігін жоғарлату үшін не істеу керек?
2. Газоразрядты есептегіштің жұмыс принципін зерттеу

Жұмыс мақсаты: Жарықтың корпускалық табиғатын дәләлдеу, эксперимент жүзінде бақылап, микроәлем өлшемдерін бағалау.

Құралдар мен жабдықтар:газды лазер, коллиматор, дифракциялық тор, миллиметрлік шкаласы бар экран, сызғыш.

Жұмысты орындау тәртібі

1. Лазер құрылысы мен оны қолдану тәртібімен танысу.

2.Лазер шкаласына дифракциялық торды орналастырып, экранда дифракциялық спектрдің анық кескінін алу керек.

3. Қажетті өлшеулер жүргізіп, таблицаны толтыру керек.

4. Лазер сәулеленуінің толқын ұзындығын анықтап, лазер шығаратын фотондар энергиясы мәнін есептеу керек.

Бақылау сұрақтары.

1. Ырықсыз сәуле шығарудың еріксіз сәуле шығарудан айырмашылығы неде?

2. Лазердің активті ортасы дегеніміз не?

3. Лазердің оптикалық резонаторы дегеніміз не?

4. Лазердің сәулеленуінің қасиеттерін атаңыз?

5. Лазердің жарық қарқындылығының үлкендігін қалай түсіндіруге болады?

1. Микроскоп көмегімен фотопластинкадан ядролық бөлшектер іздерін табу.

2. Формула бойынша бөлшектің еркін жүру жолын анықтау.

Бақылау сұрақтары:

1. Фотоэмульсия әдісі туралы не білесіңдер?

2. Фотоэмульсияның қандай түрлері бар?

3. Ядролық реакциялардың қандай түрлері бар?

СОӨЖ жұмыстарын ұйымдастыру:

- Студенттер орындаған лабораториялық жұмыстардың нәтижелерін,

- Студенттердің пәннің жеке тақырыптарды меңгеру нәтижелерін тексеру, яғни білімдерді бағалау (тест бақылау, жазбаша жұмыс).

- Компьютерлік технологиялардың мүмкіндіктерін қолдану. Тақырыптарды меңгеру виртуаль компьютерлік демострациялар арқылы көрсетілетін электрондық оқулықтарды қолдану. Есептердің шығару жолдарын айқындайтын электрондық жетекшілірдің көмегін қолдану, яғну үйрету – көмекші программаларды пайдалану.

Студент СОӨЖ жұмыстарын орындау және өткізу графигіне сәйкес, әдебиеттер мен әдістемелік нұсқауларды қолданып, курстың жеке тақырыптары бойынша төмендегі тапсырмаларды орындайды:

1. 
   Дозиметрлік өлшем бірліктер. Радиоактивтілік. Оның өлшем бірліктері.
   
2. 
   Ионизация. Сәулелену дозасы. Ядролық сәулеленудің зат құрылысына әсері. Альфа – сәулеленудің затпен әсері. Бета-бөлшектердің затпен әсерлесуі. Гамма сәулелердің затпен әсерлесуі. Нейтрондардың затпен әсерлесуі..
   
3. 
   Ядролық сәулеленудің химиялық әсері. Химиялық детекторлар
   
4. 
   Сәулелердің биологиялық әсері.Иондаушы сәулелердің тірі ағзаға әсерінің ерекшеліктері. Иондаушы сәулеленудің алғашқы әсер ету механизмдері.
   
5. 
   Дозиметрия және қорғану. Радиоктивті ластанған зонадағы сыртқы гамма сәулеленуден қорғанудың кейбір тәсілдері. Сәулеленудің рұқсат етілген дозаларын сақтау.
   

Студенттерге физикадан берілетін жеке үй тапсырмасы олардың осы пән бойынша орындайтын өзіндік жұмысының бір түрі болып табылады. Студентердің өзіндік жұмысы деп, олардың оқытушының тапсырмасымен және бақылауымен, бірақ оның қатысуынсыз, ол үшін арнайы бөлінген уақыт ішінде орындайтын жұмысын түсінеді. Мұнда студенттер ақыл-ой жігерін қолдана және ой мен қимыл әрекеттерін қандай да бір формада (мысалы, есеп шығарғанда оның мазмұнын талдау, мазмұнды қысқа ұтымды тәсілмен жазу, шешудің оңтайлы әдісін таңдап алу және т.б.) білдіре отырып қойылған мақсатқа саналы жетуге ұмтылады.

Студенттер шығарған жеке үй тапсырмасын бағалау өлшемінің негізіне осы белгілердің бәрін алуға болады: физикалық құбылыстың негізгі мәселесінің мазмұнын құрайтын физикалық шамалардың,

заңдардың молырақ қамтылуы; есептердің проблемалық (шығармашылық) деңгейі; мәселенің тереңірек талданып зерттелуі; шешу тәсілдерінің ең оңтайлысын таңдап алуы және т.б.

Әр студент орындайтын жеке үй тапсырмасына (бір жеке үй тапсырмасында физиканың бір бөлімі бойынша берілген 3-5 есеп болуы мүмкін) қойылатын максимал және миниамал баллдар силлабуста көрсетіледі. Әрбір жеке есептің шығарылуы бір есепке қатысты осы баллдар аралығында және айтылған өлшемдер (критерилер) бойынша бағаланады, сосын бүкіл тапсырмаға максимал және минимал баллдардың аралығында тиісті балл беріледі.

Максимал балл мысалы, «5» балл қатесіз және кемшіліксіз немесе бір ғана болымсыз кемшілікпен шығарылған есепке қойылады. Одан төменгі балл, мысалы «4» балл толық шығарылған, бірақ бірден аспайтын дөрекі емес және бір болымсыз қатемен немесе болымсыз қателер екіден аспаған жағдайда қойылады.

Одан төменгі балл мысалы «3» балл студент есептің тең жартысынан астамын дұрыс шығарғанда немесе дөрекі қатесі екіден (немесе дөрекі қатесі бірден және дөрекі емес қатесі бірден, сондай-ақ болымсыз қатесі бірден) аспаған жағдайда қойылады.

Тапсырма минимал баллдан төмен балмен бағаланған жағдайда ол студентке қайта шығару мақсатында қайтарылып беріледі.

Егер кейбір есептерді студенттің өз бетімен шығарғандығы күдік туғызса, онда одан оқытушы есепті қалай шығарғандығын түсіндіріп беруін талап ете алады. Бағаға көңілі толмаған студент оған қатысты оқытушыға тілегін білдіруіне болады.

Студент СӨЖ тапсырмалары мен оларды орындау графигіне сәйкес төмендегі тапсырмаларды орындап тексеруге беруге міндетті:

1. 
   Дозиметрлік өлшем бірліктер. Радиоактивтілік. Оның өлшем бірліктері
   
2. 
   Ионизация. Сәулелену дозасы. Ядролық сәулеленудің зат құрылысына әсері. Альфа – сәулеленудің затпен әсері. Бета-бөлшектердің затпен әсерлесуі. Гамма сәулелердің затпен әсерлесуі. Нейтрондардың затпен әсерлесуі..
   
3. 
   Ядролық сәулеленудің химиялық әсері. Химиялық детекторлар
   
4. 
   Сәулелердің биологиялық әсері.Иондаушы сәулелердің тірі ағзаға әсерінің ерекшеліктері. Иондаушы сәулеленудің алғашқы әсер ету механизмдері.
   
5. 
   Дозиметрия және қорғану. Радиоктивті ластанған зонадағы сыртқы гамма сәулеленуден қорғанудың кейбір тәсілдері. Сәулеленудің рұқсат етілген дозаларын сақтау.