Дипломная работа (бакалавр/специалист) на тему Радиационные характеристики силикатных материалов при добавлении магнетита

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ 4
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 7
1.1 Определение понятия радиация 7
1.2 Материалы и методы защиты от радиации 30
1.3 Использование силикатных материалов с добавлением магнетита в качестве защиты от радиации 36
2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 49
2.1 Активация извести, как способ получения магнетита 49
2.2 Микроскопирование магнетита 60
2.3 Изучение свойств магнетита рентгеновской дифрактометрией 65
2.4 Изучение термодинамики магнетитов с помощью дериватографии 73
ВЫВОДЫ 84
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 85

Введение:

«Отношение людей к той или иной опасности определяется тем, насколько хорошо она им знакома»

Ионизирующее излучение – это разновидность энергии лучистой, попадающей в конкретную среду, вызывая процесс ионизации в организме. Подобная характеристика ионизирующих излучений подходит для рентгеновских лучей, радиоактивных и высоких энергий, а также многое другое.
Известными разновидностями являются облучения радиоактивные, которые появляются по причине произвольного расщепления атомного ядра, что вызывает трансформацию химических, физических свойств. Вещества, которые могут распадаться, считаются радиоактивными.
Они бывают искусственными (семьсот элементов), естественными (пятьдесят элементов) – торий, уран, радий. Следует отметить, что у них имеются канцерогенные свойства, выделяются токсины в результате воздействия на человека могут стать причиной рака, лучевой болезни.
Необходимо отметить следующие виды ионизирующих излучений, которые оказывают воздействие на организм человека:
Альфа лучи считаются положительно заряженными ионами гелия, которые появляются в случае распада ядер тяжелых элементов. Защита от ионизирующих излучений осуществляется с помощью бумажного листка, ткани.
Бета – поток отрицательно заряженных электронов, которые появляются в случае распада радиоактивных элементов: искусственных, естественных. Поражающий фактор намного выше, чем у предыдущего вида. В качестве защиты понадобится толстый экран, более прочный. К таким излучениям относятся позитроны.
Гамма – жесткое электромагнитное колебание, появляющееся впоследствии распада ядер радиоактивных веществ. Наблюдается высокий проникающий фактор, является самым опасным излучением из трех перечисленных для организма человека. Чтобы экранировать лучи, нужно воспользоваться специальными устройствами. Для этого понадобятся хорошие и прочные материалы: вода, свинец и бетон.
Рентгеновское ионизирующее излучение формируется в процессе работы с трубкой, сложными установками. Характеристика напоминает гамма лучи. Отличие заключается в происхождении, длине волны. Присутствует проникающий фактор.
Актуальность: Излучение нейтронное – это поток незаряженных нейтронов, которые входя в состав ядер, кроме водорода. В результате облучения, вещества получают порцию радиоактивности. Имеется самый большой проникающий фактор. Все эти виды ионизирующих излучений очень опасны.
Посему крайне важно и актуально изучать радиационные характеристики различных композитных материалов, с целью защиты здоровья и жизни населения.
Цель исследования: Изучить радиационные характеристики силикатных материалов при добавлении магнетита
Для достижения поставленной цели необходимо решить ряд задач:
1. Изучить научную и научно-техническую литературу
2. Рассмотреть основные методы исследования радиоактивных веществ
3. Сделать выводы и дать рекомендации по проблематике исследования.
Практическая значимость: полученная информация может быть практически применена в различных экономических областях, и сферах производства, в которых регулярно сталкиваются с радиационным воздействием.
Методология исследования: Изучению вопросов радиационной безопасности и оценке опасности радиационной аварии посвящено достаточное количество научных трудов, среди которых стоит выделить:
Гуменюк В. И., Туманов А. Ю. «Разработка математической модели и методики оценки риска ЧС на потенциально опасном объекте энергетики с их программной реализацией», в данной работе поднимается вопрос математического моделирования и методов оценки рисков чрезвычайных ситуаций на потенциально опасных объектах.
Туманов А. Ю., Гуменюк В. И., Туманова М. М. «Методика оценки и прогнозирования ущерба от чрезвычайных ситуаций техногенного, природного и террористического характера на плавучих атомных теплоэлектростанциях» — исследование посвящено возможности спрогнозировать ущерб который может быть нанесен государству в случае чрезвычайной ситуации техногенного, природного и террористического характера на плавучих атомных теплоэлектростанциях.
Методы исследования:
— Изучение теоретической литературы, научно-технической литературы
— Описание и сравнение различных методов изучения радиации.
Объект исследования: Силикатные материалы с добавлением магнетита
Предмет исследования: радиационные характеристики силикатных материалов с добавлением магнетита.
Выпускная квалификационная работа изложена на 86 страницах текста компьютерного набора, содержит 22 рисунка. Работа состоим из введения, двух глав, заключения, библиографического списка, включающего 30 наименований.

Заключение:

Магнетит является самым распространенным минералом, относящимся к классу окислов и подклассу сложных окислов. Название минерала связано с именем пастуха – Магнеса, жившего в Древней Греции. Он первым обнаружил минерал.
В основном минерал представлен тонкозернистыми сплошными массами и очень редко кристаллами октаэдрической структуры. Грани кристаллов имеют косую штриховку.
Цвет минерала в основном черный или темно-серый. На гранях кристаллов иногда выделяется синеватая побежалость. Твердость минерала — 4,8-5,3. Черта черная. Излом неровный. Спайность отсутствует. Хрупкий. Обладает полуметаллическим блеском. Минерал характеризуется сильными магнитными свойствами. Интересной особенностью является то, что магнитные свойства минерала исчезают при красном калении и появляются вновь при охлаждении. Существуют разновидности магнетита: титаномагнетит, мушкетовит и магномагнетит.
Магнетит – минерал эндогенного, полигенного, магматического, контактово-метасоматического и гидротермально-метасоматического происхождения. Осадочные и метаморфические породы, а также россыпи содержат залежи минерала. Встречается минерал совместно с кварцем, биотитом, полевыми шпатами, пироксеном, гранатом, кальцитом, апатитом, пиритом, халькопиритом и др. В процессе гидротермального изменения осуществляется переход минерала в гематит.
Основные месторождения минерала встречаются: в России – на Урале, на Кольском полуострове, в Сибири, на Украине (Кривой Рог), а также за рубежом – в Канаде, Швеции, США, в Саксонии, ЮАР.
Очень ценным сырьем, используемым для выплавки чугуна и стали, являются магнетитовые руды, в составе которых до 60% железа.

Фрагмент текста работы:

1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1 Определение понятия радиация

Каждый человек ежедневно подвергается воздействию ионизирующего излучения. Если радиация попадает в организм в большом количестве, страдает иммунитет, возникают заболевания кроветворной системы. Однако электромагнитные волны используются для диагностики и лечения патологий, в частности они, применяются для поражения тканей злокачественных опухолей (Рисунок 1).

Рис. 1. Виды ионизирующего излучения

Понятие ионизирующего излучения
Им обозначают освобождаемую энергию (электромагнитные волны), которая представлена в виде гамма-частиц или нейронов. Радиоактивность — понятие, характеризующие мгновенный распад атомов, в результате которого наблюдается избыток энергии.
Радионуклиды — элементы, появляющиеся при распаде ядер απ β-частицы γ. Они различаются в зависимости от испускаемости и времени полураспада. Для обозначения их активности используется единица беккерель (Бк).
История происхождения
В 1860 г. появилось понятие «катодные лучи», тогда же стали изучать ионизирующее излучение. Позже был исследован рентген. Анри Беккерель выявил невидимые лучи, исходящие от планеты Уран.
В 19 в. физики продолжали исследовать радиоактивность, появились понятия «альфа, бета, гамма». Каждый из таких лучей обладает особыми свойствами и имеет разный уровень заряда. Позже были обнаружены другие виды радиации: нейроны и протоны. Космические лучи стали исследовать в первой половине ХХ в.
Открытие радиации
Э. Резенфорд и В. К. Рентген внесли непосильный вклад в открытие ионизирующего излучения.
Виды воздействия
Излучение появляется, когда работает техника, например дисплей или электровакуумная установка. Такое оборудование функционирует благодаря изотопам. Ионизирующую энергию делят на 2 вида: корпускулярный и электромагнитный.
Альфа-энергия связана с потоком гелиевых ядер, которые испускают вещество во время химических процессов. Если при этом частицы создают большую энергию, возникает ионизация. Вступая в реакцию с веществом, альфа-молекулы недолго держат энергию. У них низкий уровень проникающей способности.
Бета-излучение — процесс, при котором происходит поток электронов в результате радиоактивного распада. У бета-частиц низкая ионизирующая способность, но они могут проникать в любое пространство. В результате потока нейтронов появляется освобождение энергии (Рисунок 2).

Рис. 2. Корпускулярное ионизирующее излучение состоит из частиц с массой покоя отличной от нуля

Нейтроны имеют разный уровень проникающей способности. Она зависит от состава атомов, с которыми взаимодействуют нейроны. Гамма-излучение связано с ядерным превращением частиц. У него хорошая проникающая способность, незначительное ионизирующее воздействие.
Радон 222 — газ без характерного цвета и запаха. Он появляется, когда радий распадается на молекулы. Период полураспада длится более 3 дней. Этот газ не такой легкий, как воздух. Его молекулы и атомы являются источниками энергии альфа.
Они вредны для здоровья человека, поскольку имеют высокую проникающую способность. Альфа-частицы беспрепятственно попадают в органы и системы, нарушая их функции. Торон (радон-220) тоже является продуктом распада. При попадании в организм в незначительном количестве он менее опасен. Возникновение радона связано с распадом слоев почвы, полезных ископаемых и природного газа.
Основные источники
Ионизирующее излучение делят на 2 вида: естественное и искусственное. Первое обусловлено природными особенностями, второе является результатом прогресса. Если человек получил однократную дозу высвобождаемой энергии в 25-50 бэр, возникают нарушения со стороны системы кроветворения.
При облучении более 120 бэр появляются симптомы лучевой болезни. В этом случае требуется профессиональное лечение. Острая форма лучевой болезни развивается, когда организм получает однократную дозу высвобождаемой энергии в пределах 240 бэр. В половине случаев патология влечет за собой летальный исход.
Доза от 550 бэр несовместима с жизнью. Ученые разрабатывают препараты, нейтрализующие воздействие электромагнитных полей. Хроническая форма лучевой болезни связана с непрерывным или неоднократным низким облучением.
Патология проявляется:
нарушениями в системе кроветворения;
заболеваниями ЦНС;
раздражением кожи;
поражением хрусталика;
снижением защитных сил организма.
Таблица доз радиации
Примерное сравнение доз радиации получаемой человеком в ходе жизнедеятельности.
Радиация попадает в организм через кожу и постепенно накапливается. Результатом становится сбой в функционировании внутренних органов.
Избыток изотопов йода ведет к патологиям щитовидной железы. Ионизирующая высвобождаемая энергия может приводить к опуханию мягких тканей. Накопление в организме редкоземельных элементов чревато развитием патологий печени (Рисунок 3).