Состав и распределение вторичных космических лучей
реклама
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное агентство по образованию Девиз «Взгляд в будущее» ГРНТИ УДК Распределение вторичных космических лучей в многоэтажных зданиях с бетонными перекрытиями 2006 Содержание Введение………………………………………………………………….............3 Состав и распределение первичных космических лучей..................................4 Взаимодействие космических лучей с магнитным полем Земли.....................5 Взаимодействие первичных космических лучей с атмосферой .……….........6 Состав и распределение вторичных космических лучей..................................7 Прохождение вторичных космических лучей через плотные среды.............10 Воздействие малых доз радиационного излучения на человека……………13 Экспериментальная установка...........................................................................17 Анализ результатов и выводы........................…................................................19 Экологические аспекты данной работы………………………………………23 Выводы………………………………………………………………………….25 Литература……………………………………………………...........................26 2 Введение Современный человек вынужден жить в больших городах, а соответственно в многоэтажных домах. В больших городах имеется неблагоприятная для человека обстановка, которая складывается из многих составляющих. В том числе и радиационный фон, избыток или недостаток которого влияет на человека. Однажды листая книгу по ядерной физике, я увидел фотоснимок зарождения лавины вторичных космических лучей в камере Вильсона. У меня появилась ассоциация с многоэтажным домом - не возникают ли такие же лавины между бетонными перекрытиями, то есть в квартирах многоэтажного дома. Перегородки в камере Вильсона свинцовые, небольшой толщины. Плотность бетона, конечно значительно меньше чем у свинца, но ведь толщина бетонных перекрытий достаточно большая и возникновение лавин вполне возможно. То есть может оказаться, что на средних этажах дома радиационный фон от космического излучения достаточно велик. Но на сколько? И не превышает ли допустимых значений? Это побудило меня к проведению данных исследований. Что же такое космические лучи? Космические лучи были открыты около пятидесяти лет назад, но их исследование и в настоящее время составляет одну из важнейших задач физики и астрофизики. Существование космических лучей было обнаружено в результате изучения “темнового” тока в ионизационных камерах. То, что в ионизационных камерах наблюдается ток, текущий при отсутствии всяких искусственных источников ионизации (такой ток и называется темновым), было установлено еще в самом начале нашего века. Ток в ионизационной камере, связанный с радиоактивностью Земли и различных предметов, должен уменьшаться по мере удаления камеры от земной поверхности.[1] Оказалось же, что ионизационный ток по мере подъема падает лишь на небольших высотах, а затем начинает возрастать. Так, в опытах, 3 осуществленных в 1914 г., когда была достигнута высота 9 км, ионизация оказалась во много раз больше, чем на уровне моря.[2] В физике космических лучей почти всегда ясно вырисовывались два главных направления. Первое из них – излучение элементарных частиц в космических лучах и взаимодействия этих частиц при высокой энергии. Эти возможности были использованы с большим успехом; именно в космических лучах были открыты позитроны, и К-мезоны, а также некоторые гипероны. Изучение этих частиц имеет столь большое значение, что долгое время, особенно с 1929г, и примерно 1955-1956гг.. физика космических лучей играла основную роль в излучении элементарных частиц.[3] Состав и распределение первичных космических лучей Анализ химического состава первичного космического излучения сопряжен со значительными техническими трудностями (регистрирующую и анализирующую аппаратуру нужно вынести к границе атмосферы). Поэтому данные о составе первичного излучения являются все еще недостаточно полными. Разделение на группы обычно проводится следующим образом: р-группа содержит протоны, дейтроны и тритоны; -группа – -частицы и ядра изотопа гелия 2He3; L-группа (легкие ядра) – ядра лития, бериллия и бора (Z=3-5); M-группа (средние ядра) – ядра углерода, кислорода, азота и фтора (Z=6-9); Н-группа (тяжелые ядра) – ядра с Z10. Иногда вводят группу очень тяжелых ядер VH, в которую входят ядра с Z20.[4] 4 Важной характеристикой космических лучей является распределение по энергиям входящих в их состав частиц. Обычно энергетическое распределение космических лучей характеризуется числом I (E) частиц с энергией, большей некоторой заданной энергии E. Соответствующая кривая I(E) называется кривой интегрального спектра. При полных энергиях протонов E>5 ГэВ спектр хорошо описывается функцией I (E) 1/Е 1, где =2,5. Космические лучи (вдали от Земли с ее магнитным полем) в высокой степени изотропны.[5] Взаимодействие космических лучей с магнитным полем Земли Первые сведения о необычайном распределении ионизирующего излучения вблизи Земли были получены уже с помощью второго спутника Земли. В дальнейшем строение и состав поясов радиации были изучены с помощью приборов установленных на советских и на американских спутниках и ракетах. Радиационные пояса Земли – это область околоземного пространства, в которой интенсивность заряженных частиц высоких энергий- электронов и протонов – в сотни миллионов раз превышает интенсивность потока первичного космического излучения в межпланетном пространстве. Радиационные пояса существует благодаря наличию у Земли магнитного поля. Если заряженная частица с энергией меньше примерно 109 эВ попадает каким-либо образом в область магнитного поля Земли, траектория ее движения настолько искривляется, то она начинает двигаться по спирали вокруг магнитной силовой линии. При приближении к Земле частица попадает в область более высокой напряженности магнитного поля, испытывает отражение и движется вокруг той же силовой линии в обратном направлении. В противоположном полушарии она вновь испытывает 5 отражение и т.д. Одно путешествие из южного полушария в северного и обратно частица совершает всего за 0,1 – 1 сек. Скорости частиц примерно составляют 20•106 - 80•106 м/c. В космических масштабах это средние скорости. Взаимодействие первичных космических лучей с атмосферой Для того чтобы достичь поверхности Земли на уровне моря, частицы первичного космического излучения должны пересечь толщу атмосферы протяженностью не менее 50 км. Общая масса воздуха, заключенного в таком столбе атмосферы с поперечным сечением 1 см2, составляет 1030 г, т.е. равна массе десятиметрового столба воды с тем же сечением. Протоны и тяжелые ядра первичных космических лучей вызывают в верхних слоях атмосферы расщепление ядер азота и кислорода. Средний свободный путь протона для таких столкновений составляет 80-90 гсм-2.[6] В результате ядерных столкновений образуются почти все известные сорта элементарных частиц: протоны и нейтроны, заряженные и нейтральные -мезоны, К-мезоны и гипероны. С увеличением энергии первичных космических лучей увеличивается общее число вторичных космических частиц и их средняя энергия. Для конечной стадии каскада характерны ядерные превращения типа испарительных “звезд”. Название связано с тем, что эти превращения хорошо наблюдаются в фотоэмульсиях и камере Вильсона в виде многолучевых звезд – группы следов, выходящих из одной точки. [7] 6 Состав и распределение вторичных космических лучей Перейдем к рассмотрению поглощения космического излучения в атмосфере. В самых общих чертах процесс поглощения энергии первичных частиц протекает следующим двухступенчатым образом: энергия первичных частиц сначала затрачивается на создание большого числа вторичных частиц, а потом кинетическая энергия последних расходуется на ионизацию атмосферы. Вторичное космическое излучение состоит из адронов (пионов, протонов, нейтронов и т.д.), мюонов, электронов и фотонов. Соответственно у него различают ядерно-активную (адронную), жесткую (мюонную) и мягкую (электронно-фотонную) компоненты. Проследим, вторичного как происходит космического генерация излучения. различных При компонент прохождении высокоэнергетичных заряженных адронов через слои, соизмеримые с их средним пробегом в данном веществе, главную роль играют столкновения с атомными ядрами. Столкновение первичного высокоэнергетичного (>>1 ГэВ) протона с атомным ядром характеризуется следующими особенностями: а) протон теряет приблизительно половину своей энергии. б) основная доля потерянной энергии затрачивается на множественное рождение релявистких частиц. Для этих частиц существует специальное название – ливневые частицы. Ливневые частицы состоят главным образом из пионов, хотя в 15%-30% случаях встречаются и каоны. О количестве ливневых частиц можно судить по тому, что первичный протон с энергией 103 ГэВ порождает в одном столкновении в среднем 10 частиц. в) Оставшаяся часть потерянной первичным космическим протоном энергии затрачивается на выбивание дельта-нуклонов и возбуждение конечного ядра. Дельта-нуклонами (-нуклонами) называются вылетающие 7 при столкновении нуклоны со средней энергией 160 МэВ. При распаде конечного ядра испускаются протоны, нейтроны, -частицы и т.д.[4] Параллельно с генерацией ядерно-активной компоненты происходит ее “обрастание” мягкой и жесткой компонентами. Основным источником электронно-фотонной компоненты являются нейтральные пионы (0). Из-за малого времени жизни он быстро распадается по два -кванта высокой энергии: 0+. Интересно отметить, что тем самым -кванты генерируются со скоростью процессов, протекающих за счет сильного взаимодействия. Появившиеся высокоэнергетичные -кванты порождают при столкновении с атомными ядрами электронно-позитронные пары e+ – e, которые в свою очередь испускают тормозные -кванты и т.д. Нарастание числа электронов, позитронов и -квантов будет происходить до тех пор, пока ионизационные потери электронов и позитронов не станут сравнимыми с их радиационными потерями, т. е. до тех пор, пока энергия электронов и позитронов не уменьшиться до критической энергии в воздухе, составляющей приблизительно 72 МэВ. Заряженные пионы, в итоге, распадаются по реакции + и генерируют жесткую мюонную компоненту космического излучения (рис.1). Получившиеся в результате распада высокоэнергетичных пионов релятивистские мюоны имеют очень большую проникающую способность, поскольку у них малы как ионизационные потери (что справедливо для всякой релятивисткой частицы), так и радиационные (из-за большой массы покоя).[5] 8 Рис.1. Образование вторичных космических лучей в атмосфере. 9 Прохождение вторичных космических лучей через плотные среды Общая картина прохождения частиц высокой энергии через вещество крайне сложна [11]. Частицы сталкиваются с электронами, находящимися на различных оболочках, рассеиваются кулоновскими полями ядер, а при достаточно больших энергиях вызывают и различные ядерные реакции. Кроме того, при достаточно высоких энергиях частиц неизбежно возникают разнообразные вторичные эффекты. Например, как мы увидим ниже, пучок высокоэнергетичных электронов порождает в веществе мощный поток вторичных -квантов, который необходимо учитывать при расчете, скажем, радиационной защиты. Основной механизм взаимодействия тяжелых заряженных частиц высокой энергии с веществом таков. Частица, пролетая сквозь вещество, “расталкивает” атомные электроны своим кулоновским полем. За счет этого частица постепенно теряет энергию, а атомы либо ионизируются, либо возбуждаются. Растеряв свою энергию, частица останавливается. Из-за дальнодействующего характера пролетающая частица успевает “растолкать” кулоновских сил очень большое количество электронов. Сама пролетающая частица при столкновении с отдельным электроном мало отклоняется от своего пути из-за ее большой массы (сравнительно с массой электрона). К тому же и эти малые отклонения почти целиком компенсируют друг друга при огромном числе хаотически ориентированных столкновений. Поэтому траектория тяжелой заряженной частицы в веществе практически прямолинейна.[4] Прохождение электронов и позитронов через вещество качественно отличается от прохождения остальных заряженных частиц. Главной причиной этого является малость масс электрона и позитрона. Напомним, что среди остальных заряженных частиц легчайшей является мюон, масса которого в 200 раз больше электронной. Из-за малости массы для 10 налетающего электрона (позитрона) относительно велико изменение импульса при каждом столкновении в веществе. А это в свою очередь приводит к тому, что электрон, во-первых, может значительно отклоняться от первоначального направления движения, и, во-вторых, может порождать при столкновениях кванты электромагнитного излучения. Первый из только что упомянутых эффектов проявляется в том, что электрон движется в веществе не по прямой; а за счет же второго эффекта для электронов становятся существенными радиационные потери, т.е. потери энергии на электромагнитное излучение.[7] К -излучению относят электромагнитные волны, длина которых значительно меньше межатомных расстояний. В корпускулярной картине то излучение представляет собой поток частиц, называемых -квантами. Нижний предел энергии -квантов имеет порядок десятков кэВ. Естественно верхнего предела энергии нет. В современных ускорителях получаются кванты с энергией вплоть до 20 ГэВ. Подобно заряженным частицам (и в отличие от нейтронов), пучок -квантов поглощается веществом в основном за счет электромагнитных взаимодействий. Поглощение -излучения веществом в основном происходит за счет трех процессов: фотоэффекта, комптон-эффекта и рождение электронно-позитронных пар в кулоновском поле ядра. В первых двух процессах кванты сталкиваются с электронами, в третьем с ядрами. Столкновения с электронами преобладают при низких энергиях, а с ядрами – при высоких.[5] Пусть очень быстрый электрон (позитрон) проходит сквозь атом или молекулу. Он отклонится в электрическом поле атомного ядра. При этом электрон испускает электромагнитный квант, энергия которого тем больше, чем больше энергия электрона и искривление траектории. Энергия электрона расходуется, таким образом, довольно быстро. Если электрон высокоэнергетичный, то и кванты рождаются высокоэнергетичные (жесткие). Эти кванты при энергии: E 2me c 2 1.02МэВ 11 В поле ядра могут создавать пару электрон- позитрон и т.д. (Рис. 2). Число частиц в каскадном ливне увеличивается до тех пор, пока энергия частиц не снизится настолько, что ионизационные потери в веществе Позитрон большой энергии Тормозной гамма-квант большой энергии Рождение электроннопозитронной пары Гамма квант с меньшей энергией (на 1022 КэВ) Рис.2. Схема развития электромагнитного каскадного ливня: -ядро вещества; -e-,e+ ; ∿ -гамма-квант. сравняются с радиационными. Энергия частицы, при которой радиационные потери равны потерям на ионизацию, называют критической. Пройдя через максимум, число частиц в ливне начинает убывать. Каскадные ливни могут развиваться в любом веществе, однако торможение электронов и рождение пар происходит в различных веществах с различной эффективностью. Тормозное излучение и рождение пар растут пропорционально квадрату заряда ядра, в поле которого происходит торможение. Поэтому в среде с большим атомным номером Z критическая энергия значительно меньше, чем в среде с малым Z. Так в воздухе критическая энергия составляет 72 МэВ, а в свинце 64 МэВ. Отсюда следует, что если энергия каскадных частиц не достаточна для дальнейшего развития ливня в воздухе, она может быть достаточна для развития ливней в среде с большим атомным номером.[8] 12 Воздействие малых доз радиационного излучения на человека Академик И.Я.Василенко РАЕН, и лауреат профессор Государственной Физического премии факультета СССР Московского государственного университета им. М.В.Ломоносова, доктор физикоматематических наук О.И.Василенко пишут, что проблема малых доз ионизирующих излучений (ИИ) была и остаётся наиболее сложной, имеющей не только радиобиологическое, но и социально-экономическое значение. Растительные и животные организмы в процессе эволюции жизни на Земле подвергаются постоянному внутреннему и внешнему облучению от естественных источников радиации. Общая доза внешнего и внутреннего облучения человека равна в среднем 1 мЗв/год. В отдельных регионах с повышенным содержанием радионуклидов в Земной коре и на больших высотах доза превышает среднюю в 10 и более раз. О биологическом значении естественного фона Земли существуют противоречивые суждения. Согласно одним воззрениям фоновое облучение вредно, согласно другим оно является необходимым фактором возникновения и эволюции жизни на Земле. Оценить опасность облучения в малых дозах в условиях действия на организм животных других негативных агентов физической, химической и биологической природы, которые по силе могут превосходить эффект облучения, крайне сложно. Исключить действие этих агентов невозможно. Для статистически значимого установления зависимости при малых дозах требуется для экспериментов огромное количество животных, а при эпидемиологических наблюдениях соответственно людей, что практически невозможно. Для установления дозовой зависимости обычно прибегают к экстраполяции с больших и промежуточных доз на малые. Результаты в значительной мере зависят от выбора математической модели по усмотрению каждого исследователя. Дозовая зависимость обычно 13 аппроксимируется от начала координат, хотя реальное расположение точек часто указывает на наличие порога. При таком подходе завышается риск неблагоприятных исходов облучения, ибо остаётся неясным, будет ли ответная реакция организма на облучение в малых дозах такой же, как и при больших. Остановимся на вопросах теоретических механизмов действия радиации. Поглощение любой дозы ИИ сопровождается процессами ионизации и возбуждения атомов и молекул с последующим образованием биологически активных радикалов. Считают, что даже одна повреждённая клетка может быть источником стохастического эффекта, т.е. возможен моноклоновый характер развития опухоли в условиях нормального функционирования иммунной системы организма. Многие исследователи считают, что для стохастических эффектов существует порог. Вредное действие ИИ начинает проявляться после его превышения. Для теоретические обоснования соображения, концепции но и выдвигаются материалы не только эпидемиологических наблюдений и экспериментальных исследований. Приведём некоторые из них: есть основания считать, что радиация была одним из физических факторов возникновения жизни на Земле; жизнь на Земле продолжает эволюционировать в условиях постоянного воздействия естественного радиационного фона – космических и земных ИИ; не произошло накопление генетического груза в растительных и животных организмах, включая человека, не совместимого с их существованием в процессе смены бесчисленного количества поколений; на Земле имеются районы (Индия, Бразилия, Китай, Иран, Франция, Кавказ и др.), где естественный радиационный фон в 10 и более раз превышает среднеземной (» 0,1 бэр/год). Многочисленные 14 комплексные медицинские исследования не выявили нарушений в состоянии здоровья местного населения по сравнению с регионами со среднеземным уровнем ЕРФ, в том числе по таким показателям, как уровень онкологической заболеваемости, состояние репродуктивного здоровья и др. радиация в больших дозах подавляет репликацию ДНК и пролиферацию клеток. Имеется много данных, полученных в опытах на животных и растениях, что малые дозы стимулируют клеточную пролиферацию (явление гормезиса). Повышается жизненная активность и плодовитость животных, улучшается состояние их здоровья, удлиняется продолжительность жизни, а предпосевное облучение семян повышает урожайность. Явление гормезиса можно связать со снижением эффекта спонтанных повреждений ДНК, действием свободных радикалов, перестройкой клеточных мембран. Вредное действие радиации проявляется лишь после превышения определённого порога, что вписывается в общебиологический закон Арндта-Шульца и правило Парацельса – нет ядов и лекарств, их делают только дозы; в организме человека в процессе эволюции выработались мощные системы защиты. Биота адаптировалась к слабому действию ИИ. Выработалась и генетически закрепилась система восстановления и элиминации повреждённых молекул и клеток (репарация повреждений ДНК, мембран, регуляция межклеточных отношений, апоптоз и др.). Существует мнение, в основе которого лежат эпидемиологические наблюдения, экспериментальные и теоретические исследования, что радиация в малых дозах при низкой мощности дозы является необходимым фактором жизни на Земле. Американский учёный Б.Коэн провёл обширные исследования влияния содержания радона (газообразного нуклида) в жилых помещениях на смертность жителей от рака лёгких. Выборка составила 15 около 200 млн. человек (80 % населения США). Концентрация радона в помещениях была от 20 до 250 Бк/м3. Выяснилось, что у жителей с более высокой концентрацией радона в помещениях смертность от рака лёгких была ниже, чем у жителей с более низкой концентрацией. Выводы Коэна подтверждены и другими исследователями. Очевидно, что защита от радона связана со стимуляцией образования соответствующих ферментов репарации ДНК, повреждённых не только радиацией, но и другими вредными агентами, широко распространёнными во внешней среде. Заключая отметим, радиационный риск при облучении в малых дозах, если допустить отсутствие порога, настолько мал, что трудно выявить его на фоне спонтанного бластомогенеза. Известно, что около 20 % населения умирает от злокачественных новообразований, т.е. 200 тысяч человек в популяции 1 млн. населения, а генетические нарушения той или иной степени регистрируют у каждого десятого родившегося ребёнка. При малых дозах облучения удлиняется латентный период образования опухоли, он может превысить естественную продолжительность жизни человека и опухолевый эффект не будет регистрироваться, что может служить основанием введения “практического” порога. Оценивая опасность малых доз ИИ, следует учитывать, что во внешней среде имеется кроме радиации много других вредных агентов физической, химической и биологической природы, многие из которых являются канцерогенами и опасность их воздействия значительно выше опасности малых доз ИИ.[12] Член-корреспондент Российской Академии наук Яблоков А.В. считает, что мы еще далеки от познания многих существенных особенностей действия радиации. Этому свидетельствует, например, тот факт, что лишь сравнительно недавно стало ясно, что доза радиации, поглощенная организмом в течение длительного периода времени, может привести к существенно более сильному поражению, чем такая же доза, полученная сразу или за более короткий период (так называемый эффект Петко). В то же время в отношении ряда раковых заболеваний установлено, что отмеченная выше закономерность не всегда действует: фракционное, 16 растянутое во времени, облучение иногда дает меньший канцерогенный эффект, чем разовое (Goldman, 1996). Это связано, по-видимому, с репарационными (восстановительными) свойствами живого организма, в котором при размножении клеток всегда существует некий механизм исправления (репарации) возможных генетических ошибок, могущих нарушить последующее развитие организма. Восстановительные процессы имеют предел, но какие то мелкие повреждения они могут "залечивать".[13] Экспериментальная установка Поскольку готовых приборов и устройств нет, я решил изготовить установку самостоятельно. Для выполнения данной работы мной была разработана новая методика регистрации лавин. Новизна применённой методики заключается в оптической регистрации исследуемого процесса, как в искровой камере, хотя разрешающая способность в данном случае невелика. Установка представляет сцинтилляционных счетчиков, собой панно соединенных с из независимых фотоэлектрическими преобразователями, импульс с которого служит поджигом для вспышки тиратрона. Вспыхивание тиратрона свидетельствует о прохождении частицы через соответствующий счетчик (рис 3.). Поскольку счетчиков достаточно много и они образуют панно, то на нем можно зафиксировать образование ливня по одновременному тиратронов в разных местах экрана. вспыхиванию нескольких Подсчитывалось число лавин за определенный промежуток времени. Стандартная методика предполагает использование 3 датчиков и счетчика тройных совпадений [8]. Часть лавин при таком методе могла не учитываться, так как часть вторичных частиц могла не попасть в датчики. 17 Бетонное перекрытие Рис.3. Схема установки для наблюдения возникновения ливней Для определения углового распределения направлений движения частиц на панно накладывалась калька, на которой проводилась линия, соединяющая два или более одновременно вспыхивающих тиратронов. Затем по кальке проводилось измерение углов. Общепринятая методика использует 2-3 датчика, которые выстраиваются по одной прямой под определенным углом к горизонту. Затем с помощью установки двойныхтройных совпадений в течение 1-2 часов измеряется количество частиц, прошедших под данным углом. Затем угол изменяется и снова производится измерение. Таким образом проводится измерение по всем углам. Это занимает очень большой промежуток времени. Моя методика ускоряет процесс исследования в десятки раз. В дальнейшем предполагается разработка интерфейса между блоком датчиков и компьютером, создание соответствующего программного обеспечения для анализа поступающей с блока детекторов информации. Схема одного из вариантов представлена на рис. 4. 18 Блок детекторов АЦП Коммутатор ЭВМ Рис.4. Коммутатор производит опрос датчиков с регистрацией параметров. АЦП – аналого-цифровой преобразователь, преобразует аналоговый сигнал в цифровой код. В такой комплектации установка позволит обнаруживать скрытые источники ионизирующих излучений путем анализа формы пространственного распределения по направлениям. Также установка даст возможность постоянного контроля больших территорий. Анализ результатов Результаты приведены на рис.5 и рис.6. Я не смог сделать измерения на крыше 12-тиэтажного здания, так как эксперимент проводился зимой и счетчик мог показывать неправильные значения, поэтому за нулевую точку я взял количество ливней в доме без бетонных перекрытий – 12 (это соответствует естественному фону). Как мы видим на 12 этаже (рис.5) количество ливней возрастает - 13, далее, спускаясь вниз, на 10 этаже их уже 17, а на 8 этаже количество ливней достигает максимума 19 ливней, и далее опускаясь вниз можно заметить, что количество ливней постепенно уменьшается, на 7 этаже их уже 17, на 6 этаже – 15, на 4 этаже – 14, и на первом этаже их всего 10. Как можно заметить количество ливней увеличивается при прохождении бетонных плит до 8 этажа, а потом их количество снижается. Такая же картина наблюдалась в камере Вильсона. 19 14 крыша 1 13 12 2 12 11 3 10 4 9 5 8 6 7 7 6 8 5 9 4 10 3 11 2 12 2 1 13 1 Число бетонных перекрытий, считая от крыши Номер этажа технический этаж 11 10 9 8 7 6 5 4 3 0 8 16 24 32 40 48 56 64 72 80 час-1 м-3 Рис.5. Гистограмма числа ливней на этажах. 20 На графике углового распределения вторичных космических лучей (рис. 6) на этажах (где одновременно проводились измерения количества ливней), несложно пространственное заметить, что распределение по мере снижения космических по лучей этажам, изменяется относительно графика функции J=J0cos2 (экспериментальный график распределения космических лучей без дополнительных рассеиваний, признанный всеми исследователями). перекрытий, график изменяется. На 8 этаже, проходя 6 бетонных Число частиц летящих под углами близкими к 0 градусов относительно нормали к горизонту уменьшается, но увеличивается частиц под углами близкими к линии горизонта. Далее на первом этаже такая тенденция сохранятся, то есть график как бы расширяется. Значительно увеливается число частиц летящих под углами близкими к горизонту, в то время наблюдается относительное снижение числа частиц летящих перпендикулярно горизонту. Такое распределение можно объяснить рассеивание вторичных космических лучей бетонными перекрытиями. В итоге на этажах находящихся вблизи средины дома с бетонными перекрытиями радиационный фон повышен (хотя и не превышает допустимых значений) по сравнению с верхними и нижними этажами, причем на нижних этажах средний радиационный фон ниже, чем на открытой поверхности. Распределение по направлениям движения космических лучей на нижних этажах существенно отличается от нормального распределения. Для нижних этажей совокупность двух факторов отличающихся от естественных условий, может повлиять на состояние здоровья человека. 21 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 3 0,4 2 0,3 0,2 0,1 1 0 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Рис.6. Распределение направлений движения вторичных космических лучей на различных этажах. 1-на открытом воздухе. 2-на 8-ом этаже. 3-на 1-ом этаже. 22 Экологические аспекты данной работы Данная установка позволяет осуществить выполнение положений экологической доктрины Российской Федерации, согласно которой необходимо исполнение ряда направлений: 1. Устойчивое развитие Российской Федерации, высокое качество жизни и здоровья её населения, а также национальная безопасность могут быть обеспечены только при условии сохранения природных систем и поддержания соответствующего качества окружающей среды. 2. Сохранение природы и улучшение окружающей среды являются приоритетными направлениями деятельности государства и общества. Природная среда должна быть включена в систему социально- экономических отношений как ценнейший компонент национального достояния. Формирование и реализация стратегии социально- экономического развития страны и государственная политики области экологии должны быть взаимоувязаны, поскольку здоровье, социальное и экологическое благополучие населения находятся в неразрывном единстве. 3. Стратегической целью государственной политики в области экологии является сохранение природных систем, поддержание их целостности и жизнеобеспечивающих функций для устойчивого развития общества, повышение качества жизни, улучшения здоровья населения и демографической ситуации, обеспечения экологической безопасности страны. 4. Развитие экологических безопасных технологий реконструкции жилищно-коммунального комплекса и строительство нового жилья [14]. Согласно статье 68 Федерального закона Российской Федерации об окружающей среде № 7-ФЗ от 10 января 2002 года необходим муниципальный контроль в области охраны окружающей среды (муниципальный экологический контроль) и общественный контроль в 23 области охраны окружающей среды (общественный экологический контроль), а именно: 1. Муниципальный контроль в области охраны окружающей среды (муниципальный экологический муниципального образования контроль) на осуществляется территории органами местного самоуправления или уполномоченными ими органами. 2. Муниципальный контроль в области охраны окружающей среды (муниципальный экологический муниципального образования контроль) на осуществляется в территории соответствии законодательством Российской Федерации и в порядке, с установленном нормативными правовыми актами органов местного самоуправления. 3. Общественный контроль в области охраны окружающей среды (общественный экологический контроль) осуществляется в целях реализации права каждого на благоприятную окружающую среду и предотвращения нарушения законодательства в области охраны окружающей среды. 4. Общественный контроль в области охраны окружающей среды (общественный экологический контроль) осуществляется и иными общественными некоммерческими объединениями в соответствии с их уставами, а также гражданами в соответствии с законодательством. 5. Результаты окружающей среды представленные в общественного контроля (общественного органы области охраны экологического государственной государственной в власти контроля), власти Российской субъектов Российской Федерации, органы Федерации, органы местного самоуправления, подлежат обязательному рассмотрению в порядке, установленном законодательством. Следует также отметить вторую часть статьи 70 о научных исследованиях в области охраны окружающей среды, в рамках которой выполнена данная работа. Данная статья подразумевает, что Научные исследования в области охраны окружающей среды проводятся в целях: 24 1. Разработки концепций, научных прогнозов и планов сохранения и восстановления окружающей среды; 2. Оценки последствий негативного воздействия хозяйственной и иной деятельности на окружающую среду; 3.Совершенствования законодательства в области охраны окружающей среды, создания нормативов, государственных стандартов и иных нормативных документов в области охраны окружающей среды; 4. Разработки и совершенствования показателей комплексной оценки воздействия на окружающую среду, способов и методов их определения [15]. Выводы 1. Количество ливней вторичных космических лучей и их пространственное распределение в многоэтажных зданиях отличается от естественного. 2. Создана установка для быстрого определения углового распределения вторичных космических лучей. 3. Проблема воздействия малых доз облучения на человека существует, и остаётся не решённой. 4. В работе впервые представлено новое направление экологических исследований. 25 Литература 1. В.Л.Гинзбург, С.И.Сыроватский. Происхождение космических лучей. М., Издательство академии наук СССР, 1963. 2. М.Я.Азбель. Мир в котором живут звезды. М., «Знание», 1972. 3. И.М.Дремин, И.И.Ройзен. Строение и развитие вселенной. М., «Знание», 1969. 4. Ю.М. Широков, Н.П.Юдин. Ядерная Физика. М.,«Наука», 1972. 5. В.Л.Гинзбург. Астрофизика космических лучей. М., «Знание», 1969. 6. А.М.Романов. Нейтроны в атмосфере. М., «Знание» 1968. 7. Б.И.Стыро. Изотопы рождаются в атмосфере. М., «Знание», 1964. 8. Л.Л.Гольдина. Руководство к лабораторным работам по физике. М., «Наука», 1964. 9. Л.И.Гудзенко. В поисках солнечных пятен. М. «Знание», 1972. 10. Ф.Г.Кротков. Человек и радиация. М., «Знание», 1968. 11. Н.Ф.Нелипа. Введение в теорию многократного рассеяния частиц. М., «Атомиздат», 1960. 12. И.Я.Василенко,О.И.Василенко. Радиационный риск при облучении в малых дозах ничтожно мал. http://nuclphys.sinp.msu.ru/ecology/risc.htm 13. Бюллетень "Гражданская инициатива" №1. Январь 2000 г. 14. Экологическая доктрина Российской Федерации. “Новые законы и нормативные акты”, №15, апрель, 2003. 15. Федеральный закон Российской Федерации об охране окружающей среды № 7-ФЗ от 10 января 2002 года. 26