ПӘндердің ОҚУ-Әдістемелік кешені

«Радиациялық экология»

мамандығы үшін

2016

1. 
   Дәріс оқулар
   
2. 
   Бақылау сұрақтары
   
3. 
   Студенттің өздік жұмысы
   

1. 
   ДӘРІС ОҚУЛАР
   

1. 
   Радиациялық экология пәні
   

1. 
   Радиациялық экология пәні және оның міндеттері. 
   
2. 
   Жалпы экология жүйесіндегі радиациялық экологияның орны және ролі.
   
3. 
   Радиациялық экология ғылымының даму тарихы;
   

2. 
   Энергетиканың дәстүрлі түрлері және олардан туындайтын қиындықтар
   
   1. 
      Табиғи қорлар
      
   2. 
      Энергетика, өркениет және өмір стандарттары
      
   3. 
      Көмір-отындық цикл
      
   4. 
      Гидроэнергетика
      
   5. 
      Дәстүрлі емес энергия көздері
      

• кесілген ормандардың қалпына келуіне аз дегенде 30 жыл уақыт керек;

  
  

• топырақтың желмен құнарсызданған қабатының 1 см қалпына келуіне 500 жыл керек;

  
  

• өмір сүру кеңістігінің жойылуы мен азаюына байланысты қазіргі уақытта күнделікті флора мен фаунаның 1 түрі жоғалады. 

  
  

• 320-500 мың т күл (көмір сапасы мен түріне қарай), оның ішінде 400 т дай улы ауыр металдар (As, Cd, Co, Pb, Hg, V, U, Th). Әр ЖЭС да күл үйінділері ондаған га жерлерді алады, ал олардың улы компоненттері желмен ондаған км таралады;

  
  

• Атмосфераға 6млн т CO₂ 50 мың т дай S тотықтары, 25 мың т N әртүрлі тотықтары шығарылады, олармен бірге аэрокірнелер (аэрозоль) ретінде ауыр металдар, р/а U және Th күйемен бірге шығарылады.

  
  

• Барынша байланыс қуаттары тығыз орналасқан, энергия пайдаланғыш райондардан алыс орналасқан болады;

  
  

• Жазықтықтағы өзендерге ГЭС салу барынша құнарлы жерлерді иесіздендіруге әкеледі;

  
  

• Өзендегі табиғи экологиялық тепе теңдікті бұзады;

  
  

• Бөгет бұзылған жағдайда көп адамдар қаза табуы мүмкін; 

  
  

• Құрылысы қымбат тұрады.

  
  

1. Қазба отындар:

   
   

• Ауа райының жаһандық өзгерісі (CO₂, NO_x, CH₄)

  
  

• Ауа сапасының деградациясы (O₂ жағу, SO₂, NO_x, күйе)

  
  

• Су бассейндерінің қышқылдануы және ормандардың жойылуы (көмір, мұнай өнімдері қолданысынан)

  
  

• Улы қалдықтармен ластану (көмір күлі, шлак)

  
  

• Жер үстінің радионуклидтермен ластануы

  
  

• Жер асты сулары ластануы

  
  

• Теңіз бен теңіз жағалауы ластануы

  
  

• Құнарлы жерлер мен ландшафтардың деградациясы

  
  

• Тасымал кезінде энергияның көп мөлшерінің қажнеттілігі

  
  

• Қорлардың азаюы, таусылуы

  
  

2. Гидроэнергетика:

   
   

• Халықтың лажсыз қоныс аударуы

  
  

• Пайдалы жерлерден айырылуы және жер қолданысының қзгеруі

  
  

• Экосистема әсері және денсаулыққа әсері

  
  

• Бөгеттің бұзылу қаупі

  
  

3. Қалпына келтірілген энергия көздері:

   
   

• Ауа сапасы деградациясы

  
  

• Жер үстінің р/н ластануы

  
  

• Экосистема өзгерісі

  
  

• Күн батареяларын шығаруда биосфераның интенсивті ластануы

  
  

• Шумен ластану

  
  

4. ЯОЦ:
   

• Ауыр ядролық апат болу мүмкіндігі
  

• р/а қалдықтарды сақтау

  
  

• эксплуатациядан алу қиындықтары.

  
  

3. Көмір отындық цикл дегеніміз не? Жылуэлектрстанцияларының қалдықтары қандай?

4. Гидроэнергетика неліктен экологиялық қолайлы болып табылады?

5. Дәстүрлі емес энергия көздеріне не жатады?

6. Ядролық отынның энергия бөлу тығыздығының жоғары болу себебі неде?

7. Энергетика түрлерінің экологиялық, әлеуметтік және экономикалық салдарларын қандай?

Дәріс 2. Радиациялық экологияның физикалық негіздері

Дәріс сабақтың мазмұны:

1. Атом құрылысы: электрон қабаты, атом ядросы;

   
   

2. Изотоптар, изомерлер, изобарлар және изотондар туралы түсініктер;

   
   

3. Радиоактивтілік құбылысы;

   
   

Табиғаттағы барлық материя жай және күрделі заттардан тұрады. Жай заттарға химиялық элементтер, ал күрделі заттарға химиялық қосылыстар жатады. Химиялық элементтің, химиялық қасиетін бойында сақтайтын өте ұсақ бөлшек «атом» (гректің atomos – бөлінбейтін деген сөзінен шыққан) деп аталады. Күрделі заттың өте үсақ бөлшектері – молекула; ол бір немесе бірнеше элементтердің атомдарынан тұрады. 

1991 ж. Э. Резерфорд атомның планетарлық моделін ұсынды. Бұл теорияны ары қарай Н. Бор (1913 ж.) дамытты. Осы модельге сәйкес атомның ортасында, электрлік оң зарядталған ядро орналасқан. Ядро маңайында эллиптикалық орбита бойымен, атомның электрондық қабатын түзе, электрондар қозғалып жүреді. 

Электрон қабаты.

Ядроны айналған кезде, электрондарды ұстап тұратын энергияға байланысты, олар сол немесе басқа электрондық орбиталарда топтасады. Электрондық орбиталарды, басқаша деңгей немесе қабат деп атайды. Әр түрлі атомдардағы қабаттар саны бірдей болмайды. Атомдық массасы үлкен атомдарда орбиталар саны жетіге жетеді. Оларды цифралармен немесе латын әріптерімен: K, L, M, N, O, P,Q; ядроға жақын - К-қабаты. Әрбір қабаттағы электрондар саны қатаң анықталған. Мысалы, K-қабатында – екі электрон; L-қабатында – 8 электронға дейін; M-қабатында – 18 электронға дейін; N-қабатында – 32 электрон болады (1 – сурет).

1 сурет – Электрондық құрылым қабатының схемалық көрінісі 

Қозғалыс мөлшерінің өзіндік моменті «спин» деп аталады. Электрондардың спиндары бір-біріне параллельді немесе анитпараллельді болуы мүмкін. Бұлардың барлығы атомдағы электрондар қозғалысының тұрақтылығын қамтамасыз етеді.

Электронның ядромен байланысына тек кулондық тартылыс күші және инерцияның ортадан тебіліс күші ғана әсер етіп қоймайды, басқа электрондардың тебіліс күштері де әсер етеді. Бұл эффект экрандалу деп аталады. Электрондық орбита ядродан қашық болған сайын, бұл электрондардың экрандалуы жоғары және ядромен энергетикалық байланысы әлсіз болады. Сондықтан сыртқы орбитаның электрондары энергиясы төмен сәулер әсеріне тез ұшырайды. Электрондарға сырттан қосымша энергия берілген кезде, олар бір энергетикалық деңгейден басқа деңгейге ауысуы немесе тіпті берілген атом деңгейінен шығып кетуі де мүмкін. 

Егер сырттан берілетін энергия, электронның ядромен байланыс энергиясынан әлсіз болатын болса, онда электрон бір энергетикалық деңгейден басқа деңгейге көшеді. Мұндай атом бейтарап күйінде қалады, бірақ осы химиялық элементтің қалған бейтарап атомдарынан, ол артық энергиясымен ерекшеленеді. Артық энергияға ие болған атомдар – қозған деп, ал электрондардың бір энергетикалық деңгейден, ядродан қашық деңгейге ауысуы – қозу процессі деп аталады. 

2 сурет – Атомдаға электрондық ауысулар схемасы

Электрондардың ядродан өте қашық орбиталарға ауысуы, ультракүлгін, жарық және инфрақызыл сәулелерден тұратын оптикалық спектрларды береді. Күшті электрлік әсер еткен кезде, электрондарды атомнан жұлып және оның деңгейінен шығып кетеді. Бір немесе бірнеше электрондарынан айырылған атом, оң зарядталған ионға, ал өзіне бір немесе бірнеше электронды қосып алса, теріс зарядталған ионға айналады. Бейтарап атомдардан иондардың түзілу процессі иондалу деп аталады. Кәдімгі жағдайда атом ион түрінде аз уақыт ғана өмір сүреді. Оң зарядталған ионның орбитасындағы бос орын, бос электрондармен толтырылады, және атом қайтадан электрлік бейтарап жүйе күйінде болады. Бұл процесс иондардың рекомбинациялануы деп аталады және артық энергиясын сәуле түрінде шығарылады.