KURZUS: Környezetvédelem

MODUL: IX. Modul: Zaj-, rezgés- és sugárzásvédelem

25. lecke: Rezgés- és sugárvédelem

|  | Cél: A lecke célja, hogy a hallgató betekintést kapjon a rezgés- és sugárzásvédelembe. Megismerje a környezeti rezgések forrásait, hatásait, az ellenük való védekezést. Legyen tisztában a természetes és a mesterséges sugárterhelés okozóival, a sugárzások káros hatásaival, valamint a külső sugárforrás elleni védekezés fő módszereivel.
| Követelmények: Ön akkor sajátította el megfelelően a tananyagot, ha képes
| definiálni a környezeti rezgés fogalmát, megnevezni a két fő környezeti rezgésforrást, példákkal bemutatni a környezeti rezgések hatásait, megnevezni a rezgés elleni védekezés két fő típusát, példákat írni a természetes sugárterhelés forrásaira, felsorolni a mesterséges sugárterhelés 3 fő forrását, elmagyarázni a sztochasztikus és a determinisztikus hatás közti különbséget, példákat írni a sugárzások emberre gyakorolt káros hatásaira, felsorolni a külső sugárforrás elleni védekezési módokat.
| Időszükséglet: A tananyag elsajátításához körülbelül 45 percre lesz szüksége.
| Kulcsfogalmak:
| környezeti rezgés természetes sugárterhelés mesterséges sugárterhelés sztochasztikus hatás determinisztikus hatás
| 1. Rezgésvédelem
| Jegyezze meg a környezeti rezgés fogalmát!
| A gyakorlatban a hangokhoz hasonlóan a rezgések különböző frekvenciájú szinuszos jelek eredőjeként jönnek létre. Környezeti rezgésnek a lakó-, üdülő- vagy középületek emberi tartózkodásra szolgáló helyiségeiben a külső környezetből származó rezgésgerjesztés hatására (pl. ipari üzem, közlekedés) keletkező, az emberre nézve kellemetlen (káros) ún. "egésztest-rezgéseket" nevezzük.
| Az általában alacsony frekvenciájú, maximum 100 Hz egésztest-rezgések az egész emberi testben terjedve fejtenek ki kellemetlen rezgés-érzetet vagy komfortérzet-csökkenést (a test külső gerjesztő rezgések hatására rezgésbe jön). Ha a frekvencia 100 Hz feletti, a rezgés helyi problémát okozhat a test azon környékén, ahol azt a rezgés éri (pl. végtagrezgések).
| 1.1. Környezeti rezgésforrások
| Gyűjtse ki a két fő környezeti rezgésforrást!
| A közlekedésből származó rezgések problémaköre növekszik, ennek oka a gépkocsiállomány számának növekedése mellett a növekvő tengelyterhelés, a nagyobb súlyú járművek elterjedése. Másik gyakori rezgésforrás a gépek, berendezések üzemeltetéséből származó rezgés.
| 1.2. A környezeti rezgés hatásai az emberre
| Gyűjtse ki a környezeti rezgések káros egészségügyi hatásait! Idézze fel, hogy saját életében vagy környezetében milyen környezeti rezgések okozta egészségügyi panasszal találkozott!
| A környezeti rezgések iránti érzékenység legnagyobb a gerincoszlop irányában, míg a mellkasra merőlegesen és a mellkas irányában kisebb. A legjellemzőbb reakciók rezgésterhelés esetén a gerincbántalmak, légzési nehézség, szívritmus-rendellenesség, idegi panaszok, látás-zavar megjelenése, tengeribetegségre jellemző tünetek. Pszichikai hatások is előfordulhatnak, pl. zavartság, félelem. Abban az esetben a legsúlyosabb a jelentkező panasz, amikor a test saját rezgési frekvenciája megegyezik a terhelési frekvenciával. A kézre ható rezgések hatásaiként (munkahelyi ártalom) ízületi, csont- és érrendszeri elváltozások jelentkeznek.
| 1.3. A rezgések épületekre gyakorolt hatása
| Gyűjtse ki a környezeti rezgések épületekre gyakorolt káros hatásait! Idézze fel, hogy saját környezetében milyen környezeti rezgések okozta épületkárokkal találkozott!
| A rezgések károsító hatása sokkal szembetűnőbb az épületeken, mert előbb is jelentkezik, mint az egészségügyi panaszok az embernél. Az épületben okozott károk jellemzően a következők lehetnek: a szerkezetek teherbírása és a szerkezetek élettartama csökken a tervezetthez képest, egyéb károsodások: pl. vakolatrepedés jelentkeznek.
| 1.4. Rezgés elleni védekezés
| Hasonlítsa össze a rezgésszigetelés és a rezgéscsillapítás alapelvét! Keressen rájuk példákat szakterületéről és mindennapi életéből!
| A rezgésszigetelés olyan eljárás, amely megakadályozza, hogy egy test rezgése egy másik szerkezetre átterjedjen, ill. a szerkezetbe került rezgés továbbterjedjen. Pl. rezgésszigetelő beiktatása a rezgő és a védett objektum közé csökkenti a rezgést okozó erő átvitelét a védett objektumra.
| A rezgéscsillapítás során egyes anyagok (a belső súrlódásuk eredményeként) meghatározott frekvenciájú rezgés mozgási energiáját hővé alakítják.
| 2. Sugárzásvédelem
| A radioaktivitás, mint természeti jelenség az ember által történt felfedezésétől függetlenül, azt megelőzően is létezett. A spontán magátalakulások a következők: gamma-sugárzás (izomer átalakulás), alfa-bomlás, béta-bomlások (ß- bomlás, pozitron bomlás (ß+)).
| 2.1. Természetes sugárterhelés
| Gyűjtse ki a természetes sugárterhelés forrásait! Tanulmányozza az 1. ábrát annak megértéséhez, hogy miért szükséges gyakran szellőztetnünk az épületek legalsó helyiségeit!
| A lakossági sugárterhelés nagyobb hányada a természetes eredetű forrásokból származik. Ennek egyik részét képezi a világegyetemből származó kozmikus sugárzás. Másik része a földkéregből származik. A természetes eredetű radioizotópok a talaj mellett a levegőben, vízben, szerves anyagban is jelen vannak. Így az emberi szervezet szempontjából külső és belső sugár-terheléssel egyaránt számolni kell. Az 1. ábra a 238urán bomlási sorát mutatja be. A 238uránból talajbeli bomlása során radon keletkezik, mely gáz halmazállapotú. Az utóbbi évtizedek vizsgálatai szerint a radon nemesgáz radioizotóptól származó sugárterhelés a természetes eredetű sugárzás legjelentősebb része. A talajszemcsék kristályrácsaiban keletkező radon egy része kijut a pórustérfogatba, innen pedig a légtérbe kerülhet. A szabadban rendkívül gyorsan felhígul, zárt terekben, lakásokban azonban feldúsul. A lakásokban lévő radonnak az elsődleges forrása a talaj. A padlón vagy a repedéseken keresztül áramlik be. A zárt helyiségekben a radon gáz koncentrációját a gyakori szellőztetés nagymértékben csökkenti. A radon a levegőn tovább bomlik nehézfémmé, például ólommá, mely bejuthat a talajba és így a táplálékláncba.
A 238Urán bomlási sora
1. ábra
| 2.2. Mesterséges sugárterhelés
| Gyűjtse ki a mesterséges sugárterhelés 3 fő forrását! Tanulmányozza a 2. ábrát az atomerőművekben lejátszódó radioaktív folyamatok megértéséhez!
| Az atomfegyver kísérletek során a környezetben szétszóródott radioaktív izotópok a lakosság sugárterhelésének növekedését eredményezték: egyrészt a talajra kiülepedett radioizotópok, másrészt pedig a belélegzés során, illetve a táplálékláncon keresztül a szervezetbe jutott radioaktív anyagok, mint belső sugárterhelés által.
| Az atomerőművek fűtőanyag ciklusa magába foglalja az uránércek bányászatát, őrlését, nukleáris fűtőanyaggá való átalakítását, ami rendszerint tartalmazza a 235U dúsítását is, az atomreaktorokban történő termelést, a kiégett fűtőelemek tárolását, az esetleges reprocesszálást (újrafeldolgozást), illetve a radioaktív hulladékok elhelyezését. Ezek a technológiai folyamatok mind növelik a mesterséges sugárzást.
| Az atomreaktorokban az alábbi folyamatot használják energia előállítására. A 235 tömegszámú uránt neutronnal bombázzák, amely egy átmeneti állapot után két középnehéz magra hasad szét, két-három neutron felhasadása mellett, miközben 200 MeV energia szabadul fel, amit a hasadványok kinetikus energia formájában visznek magukkal. A keletkezett hasadványok általában radioaktívak és tovább bomlanak. A hasadási reakciót az teszi rendkívüli jelentőségűvé, hogy minden hasadási folyamatban két-három neutron keletkezik. Tehát ha a keletkezett neutronok közül legalább egy neutron újabb uránmagot hasít szét, önfenntartó lesz a folyamat (2. ábra).
Az atomreaktorokban lejátszódó folyamat
2. ábra
| A mesterséges sugárterhelések harmadik jelentős forrását a gyógyászati tevékenységek jelentik. Az orvosi diagnosztikában illetve a terápiás kezelések során alkalmazott izotópok szennyezik az ember közeli tárgyakat, berendezéseket, felszereléseket, ezáltal növelik a mesterséges sugárterhelést.
| 2.3. A sugárzások káros hatásai
| A 3. és 4. ábra segítségével értelmezze a sztochasztikus és a determinisztikus hatás közti különbséget! Gyűjtse ki a sugárzások emberre gyakorolt káros hatásait!
| Sztochasztikus hatásoknak nevezzük azokat a hatásokat, amelyek valószínűségi jellegűek, és a kiváltó sugárterhelés elszenvedése után jóval később lépnek fel (daganatos és öröklődő betegségek, mutációk). Nem mondható meg, hogy konkrétan kinél lépett fel az adott hatás a sugárzás miatt (3. ábra). Igen kis dózisok is okozhatnak betegséget kis valószínűséggel.
A sztochasztikus hatás valószínűségi függvénye
3. ábra
| A determinisztikus hatás esetében a károsodás egy - kisebb-nagyobb szórással megállapítható - ún. küszöbdózis felett szinte biztosan bekövetkezik. A sugárérzékenységek összehasonlítására használatos a félhalálos dózis. Az LD50/30-cal jelölt mennyiség (LD= lethal dose) azt jelenti, hogy ekkora terhelés esetén a populáció (amely lehet ember, állat, növény, sejt stb.) 50%-a 30 napon belül elpusztul (4. ábra).
A determinisztikus hatás valószínűségi függvénye
4. ábra
| Helyi sugársérülésről akkor beszélünk, amikor csak egyes szerveket, illetve testrészeket ér nagy besugárzás (tipikus példája a daganatos betegségeknél alkalmazott terápiás célú sugárkezelések mellékhatása). Hatásai: a fehérvérsejtek számának csökkenése, bőrpír, átmeneti vagy maradandó sterilitás, szőrzethullás. A különböző szövetek "sugárállósága" nagyon eltérő lehet. Legérzékenyebbek a nyirokszövet, a csontvelő és az ivarsejtek, legellenállóbbak az ideg- és izomszövet, a bőr és a csontok.
| 2.4. Védekezés külső sugárforrás ellen
| Jegyezze meg a külső sugárforrás elleni védekezések 3 típusát!
| Távolságnövelés: A legolcsóbb és legtökéletesebb védekezési mód. A sugárforrástól távolodva a dózis nagysága a távolsággal négyzetesen csökken, a távolság növelésével tehát jelentősen csökkenthetjük a dózist. Ezért nagyon lényeges a csipeszek, távfogók, manipulátorok használata. Tartózkodási idő csökkentése: A radioaktív anyagok kezelése távolról rendszerint nehézkes. Változatlan dózisteljesítmény között a szervezetben elnyelt dózis egyenesen arányos a sugárzási térben eltöltött idővel. Ezért fontos módja a védekezésnek a tartózkodási idő csökkentése. Védőréteg alkalmazása: Az előző két módszeren kívül, azokkal egyidejűleg, sokszor szükség van megfelelő védőrétegre is, amelynek abszorpciója (elnyelődése) a sugárzás intenzitását a veszélyes érték alá csökkenti. Az egyes sugárfajták abszorpciós folyamatai eltérőek, ezért fajtánként más és más vértezés szükséges.

|  | Önellenőrző kérdések
| 1. Definiálja a környezeti rezgés fogalmát!
| 2. Sorolja fel a két fő környezeti rezgésforrást!
| 3. Melyek lehetnek a környezeti rezgések káros hatásai?
| 4. Egészítse ki a mondatot! A olyan eljárás, amely megakadályozza, hogy egy test rezgése egy másik szerkezetre átterjedjen, ill. a szerkezetbe került rezgés továbbterjedjen. A során egyes anyagok meghatározott frekvenciájú rezgés mozgási energiáját hővé alakítják.
| 5. Honnan származhatnak a természetes eredetű radioaktív sugárzások?
| 6. Sorolja fel a mesterséges sugárterhelés 3 fő forrását!
| 7. Párosítsa az ábrát a hozzá tartozó hatással! D: determinisztikus hatás S: sztochasztikus hatás
| 8. Döntse el, hogy az állítás igaz vagy hamis!
Helyi sugársérülésről akkor beszélünk, amikor egy adott földrajzi helyen következik be a sugárterhelés. |
A helyi sugárterhelés tipikus példája a daganatos betegségeknél alkalmazott terápiás célú sugárkezelések mellékhatása. |
A különböző szövetek "sugárállósága" körülbelül megegyező. |