Халуун сэдэв бүлэг

         Танин мэдэхүй-Сэрэмжлүүлэг

            Цацраг туяа гэдэг нь хүний гарт үл баригдах, үл үзэгдэх энерги бөгөөд цацраг туяаны үйлчлэлд өртөж байх үед хүнд болон амьд амьтанд огт мэдэгдэхгүй, ямар ч мэдрэмж төрөхгүй.

           1898 онд Францын физикчид ураны хүдрээс ч хүчтэй туяа цацруулдаг химийн элементийг нээсэн. Тэр үеэс хойш бодисын туяа цацруулдаг шинж чанарыг цацраг идэвхит шинж чанар гэх бөгөөд эдгээр шинж чанартай бодисуудыг цацраг идэвхит бодис гэж нэрлэх болжээ. Уран гэгч нь манай гариг дээр түгээмэл оршдог бага зэрэг цацраг идэвхтэй бодис юм. Алтнаас 500 дахин элбэг тул хад чулуу болоод тэнгис далай, гол мөрний усанд хүртэл үл ялих хэмжээгээр агуулагдаж л байдаг аж. Ураны хүдрийг ураны агууламж өндөртэй орд газруудад олборлож, тээрэмдэж нунтаглаад, шүлтжүүлэх аргаар 80 ба түүнээс дээш хувийн агууламжтай ураны исэл гаргаж цөмийн үйлдвэрлэлд ашигладаг. Ураныг хэрхэн олборлож, боловсруулж эрчим хүч гаргаж авахад ашигладаг болон үе шат бүрт ямар хог хаягдал гардаг талаар танилцуулбал:

          ОЛБОРЛОЛТ: Байгалийн уран өөрөө бол тун ялихгүй хэмжээний цацраг идэвхтэй хэдий ч түүний дотор байнгын урвал задрал явагдаж, уран, тори, радийн цацраг идэвхт изотопууд, мөн хром, хар тугалга, марганец, молибден, ванадий зэрэг хүнд металл тасралтгүй ялгарч байдаг онцлогтой. Гэхдээ газрын гүнд орших огт хөндөөгүй ураны ордны задралын явц хэдэн сая жилийн туршид өөрчлөгдөлгүй нэг тодорхой түвшинд “царцсан” байдаг тул орчин тойрондоо үзүүлэх хор хөнөөл үлэмж бага. Ийм орд руу гүний ус нэвчиж цааш гадагшилсныг нь хүн, мал ундандаа хэрэглэхгүй л бол ураны цацрагт хордох тохиолдол бараг гардаггүй. Харин ураны ордыг олборлож эхлэхийг бол “ад чөтгөрийг лонхноос гаргаж тавихтай зүйрлэмээр”. Олборлолт эхлэсэн тэрхэн даруйд ураны дотоод дахь тэнцвэрт байдал алдагдаж, урвал задралын явц нь идэвхжиж, цацрагийн хүч нэмэгдэж гадагш алдагдах аюул нүүрлэдэг. Тодруулбал, ураны уурхайчид цацраг туяатай хий, мөн цацраг идэвхт изотопуудтай тоосонцроор амьсгалсны улмаас эрүүл мэндээрээ ноцтой хохирдог. Ураны задралын явцад үүсдэг цацраг идэвхт радон) хэмээх хий нь өнгө, үнэр, амтгүй тул зөвхөн тусгай багажаар илрүүлэх боломжтой аж. Радоны хамгийн урт насалдаг изотоп Rn-222 гэхэд хагас задралын хугацаа 3.8 хоног байдаг. Энэ нь анх ялгарснаасаа хойш 3.8 хоногийн дараа хор хөнөөл нь 50 хувь буурна гэсэн утгатай хэдий ч уурхайд ураны задрал байнга явагдаж, радон хий шинээр тасралтгүй ялгарсаар байдгийг санахад илүүдэхгүй. Дийлэнх хүмүүс радон хийгээр цацрагт хорддог ба үлдэгсэд нь цацраг идэвхт тоосонцороор амьсгалах, мөн ураны тоосонцор салхинд хийсэн тарж гадаргуу болон гүний усыг бохирдуулсны улмаас хохирдог. Ураны тоосонцор дахь ураны изотопуудаас ялгарах цацраг идэвхт туяаг альфа , бета, гамма туяа гэж ангилна. Ионжсон цацраг туяаны бүх хэлбэрүүд хорт хавдар, бусад өвчин үүсэхэд нөлөөлдөг.

        Альфа туяа нь хамгийн их энерги агуулдаг ч нэвтрэх чадвар харьцангуй бага, агаарт хэдхэн см нэвтэрдэг. Нимгэн бээлий, цаас, хувцас, байхад хамгаална. Гэвч нэвтэрч чадвал маш их хор хөнөөлтэй. Альфа цацраг туяа бүхий плутоний, радий гэх мэтийн тоосонцороор амьсгалах, хоол ундтай цуг хэрэглэх, мөн арьст салстанд үүссэн гэмтлээр дамжин цусанд нэвтрэхээс сэргийлэх хэрэгтэй. Хүний биед нэвтрэн орсон альфа цацрагт тоосонцор асар их гэмтэл учруулах чадвартай бөгөөд уушигны хорт хавдар зэрэг олон эмгэг үүсгэдэг. Бетта туяа нь альфаг бодвол нэвтрэх чадвар илүү, агаарт бол хэдэн метр, арьсыг бол 1.5 см орчим нэвтэлж чадна. Харин зузаан хувцас, хэдэн милиметр хөнгөн цагаанаар хамгаалсан тохиолдолд нэвтрэхгүй. Альфа туяаны ижлээр бета цацраг ялгаруулдаг тооцонцороор амьсгалах, залгих маш аюултай. Бета ялгаруулагч стронций-90, радий-226, йод-131 гэх мэт бодисууд химийн найрлагын хувьд хүний биед байдаг зарим бодистой төстэй тул тэдгээр бодисыг нөхөж, бие эрхтэнд хуримтлагддаг. Тухайлбал яс, шүд, бамбай булчирхай зэрэгт хуримтлагдаж, урт хугацааны туршид цацраг идэвх ялгаруулдаг нь ясны болон бамбай булчирхайн хорт хавдар, бусад гаж хөгжил үүсгэдэг.

         Гамма туяа нь хамгийн их нэвтрэх чадвар өндөртэй, ихэвчлэн бета цацрагийн хамтаар ялгардаг. Хэдэн cм зузаантай тугалга, эсвэл 90 см-аас зузаан бетонон хана байж байж сая энэ туяанаас хамгаалах боломжтой болно. Хүний биед нэвтэpсэн нөхцөлд амин чухал эд эрхтнүүдийг гэмтээдэг. Эрдэмтдийн судалгаанаас үзвэл гамма туяаг маш бага тунгаар хүртэхэд ч хүний ДНК гэмтэж, хорт хавдраар өвчлөх, мөн удамшлын гаж хөгжил хүргэдэг аюултай юм байна . Ураны U-238 изотопын хагас задралын хугацаа нь 4 тэрбум 468 сая жил. Энэ урт хугацааны туршид ураны задрал тасралтгүй явагдах бөгөөд ялгарах нуклидуудын тоо үргэлжийн нэг түвшинд байхыг “мөнхийн тэнцвэрт байдал” (secular equilibrium) гэдэг.

          БОЛОВСРУУЛАЛТ: Ураны хүдрийг олборлоод, дараагаар нь нунтаглаж, шүлтээр цэвэршүүлэх явцад асар их нунтаг шороо чулууны хаягдал гардаг. Ганцхан кг цэвэр уран ялгахад 200 кг хог хаягдал гардаг гэсэн тооцоо байна. Ингэж бий болсон хаягдал тоос шороонд цацраг идэвхт радон хий агуулагддаг. Ураны хаягдлын цацраг идэвхжил нь эхний хэдэн сардаа буурч, байгалийн хүдэр байх үеийнхээсээ 25 орчим хувиар багасаад, улмаар тогтмолжиж дараагийн 10 мянган жилийн туршид өөрчлөгддөггүй. Товчхондоо бол уран-238 (U-238) болон уран-234 (U-234) изотопын задралын бүтээгдэхүүнүүд бүрэн саармагжтал хэдэн тэрбум жил шаардагддаг ажээ.

        Ураны хүдрийг нунтаглаж цэвэршүүлэн гаргаж авсан нунтаг бодисын 80 хувь нь ураны оксид байдаг. Ингэхээр уурхайн олборлолт, боловсруулалт, цэвэршүүлэлтийн явцад гарсан хог хаягдал дор хаяж хэдэн арван мянган жилдээ хүний эрүүл мэндэд ноцтой хор хөнөөлтэй. Уурхайн хаягдал шороо тоосонд агуулагдах цацраг идэвхжил өнөө маргаашдаа амь насанд хүрчихдэггүй юмаа гэхэд хүний биенд дусал дуслаар хуримтлагдсаар хожмын нэг өдөр хөнөөгөөд зогсохгүй үр удамд нь нөлөөлдөг. Ураны тоосонцроор ганц удаа ч болов амьсгалсан хүн насан туршдаа үл арилах цацраг идэвхийн тун хүртдэг. Энэ тунгийн хүч хэзээ ч буурдаггүй, харин цацрагт бодисонд ахин дахин хордох тутамд улам хуримтлагдан нэмэгддэг. Ядуурсан ураны хордлого нь арьсан дээр юм туурах, толгой, үе мөч өвдөх, тамирдахаас авахуулаад ургийн гажиг хөгжил, сэтгэцийн эмгэг, зүрх судасны өвчин, тархины болон бусад бүх эрхтний хорт хавдар үүсэхэд хүргэдэг. Мөн уран хүний бие дэх кальцийг нөхдөгөөс шүд болон яс гэмтдэг.

            Амьсгалын замаар хордох: Хүнд металлын тооcонцорoop амьсгалахад амьсгалын замаар орж, уушиганд наалддаг. Ингэж амьсгалын зам хавиар хэдэн жил, магад арван жил эргэлдэхдээ ойр орчны эд эрхтнийг цацрагаар хордуулж амждаг. Аажимдаа уушигны гялтангаар дамжин цус болон дотоод шүүрлийн тогтолцоонд нэвчээд, бүх бие организмыг өвчлүүлж гэмтээдэг. Цацраг идэвхийн нөлөөгөөр эд, эсүүдийн мутаци хэмээх гаж хөгжил явагдаж, хорт хавдар, лейкеми өвчин, тунгалагийн хорт хавдар, төрөлхийн гажиг өвчин үүснэ. Амны хөндий, арьс салстаар хордох. Нүдэнд үл үзээгдэх цацраг идэвхт тоосонцрыг хоол ундтай хэрэглэсэн эсвэл онгорхой шарх гэмтлээр нэвчсэн тохиолдолд тоосонцор цусны эргэлтэнд орж, бүх биеэр чөлөөтэй эргэх явцдаа цацраг идэвхт хор түгээдэг. Тоосонцор булчирхайнд шүүгдвэл булчирхайн хорт хавдар үүснэ . “Ядуурсан” уран цусан дахь цагаан бөөмийг хөнөөдөг тул дархлаа суларч, өвчин эмгэгтэй тэмцэх чадваргүй болдог.Түүнчлэн тоосонцор нь ясны чөмөгний эсүүд болон цусны үүдэл эсүүдийг альфа цацрагаар хордуулдаг. Үүдэл эс нь хүний бие дэх гэмтсэн эд эсийг шинэчлэн үйлдвэрлэх үйл явцын үндэслэгч тул ингэх нь ямар их хор хөнөөлтэй болох нь ойлгомжтой. Зүйрлэвэл илжирч муудсан хүнсний бүтээгдэхүүнээр хоол хийхтэй ижил. Ингэж өвчилсөн үүдэл эснээс элэгний эс бүрэлдлээ гэхэд элэгний үйл ажиллагаа хямрах жишээтэй .

            Ердийн нөхцөл дэх цацрагийн тун: Ердийн нөхцөлд байгаль дээрх цөмийн цацаргалтын ихэнх хувийг  сансраас болон газрын хөрснөөс мөн барилга байгууламжаас гарах цацраг эзэлдэг. Цацрагийн тун нь олон улсын дундаж жишгээр жилд 2.4 mSv (милиСиверт зарим хэвлэлд милиЗиверт гэх нь бий) байдаг. Бид энэ цацраг тунгийн ихэнхийг амьсгалаараа-1.2 mSv/ж, хоол ундаар дамжуулж залгиураар-0.3 mSv/ж авч байдаг. Японы стандартаар олон нийтийн авч болох цацраг тунгийн дээд хэмжээ жилд 1.0 mSv, цацраг туяатай харьцдаг мэргэжилтэн хүн жилд 10 mSv гэж хуульчилсан байдаг аж.  Та компьютер томографаар хэвлийн хөндийн зураг 1 удаа авахуулахад 15 mSv цацраг авах ба энэ нь ердийн нөхцөлд байгалиас 5 жилд авч болох хэмжээтэй дүйцэх юм. Мөн хорт хавдарын цацрагийн эмчилгээний үед биеийн тухайн хэсэгт цацрагийн тун 10-50 Sv буюу Gy-Грей (10.000-50.000 mSv) хүрдэг байна.

ЭРҮҮЛ МЭНДЭД УЧРУУЛАХ ХОР УРШИГ:

          Цацрагийн тунг хүнд нөлөөлөх байдлаар нь өндөр ба бага хор хөнөөлтэй гэж 2 ангилж үздэг ба зөвшөөрөгдөх хэмжээг мэргэжлийн салбар тус бүр харилцан адилгүй тогтоодог. Ерөнхийд нь 0.1µSv-ээс дээш буюу цусны ийлдсийг гэмтээж устгах төвшингөөс дээш хэмжээг цацрагийн өндөр тун гэж үзэх нь элбэг. Улмаар 0.25µSv цагаан бөөм багасах, 5.0µSv нь үргүйдүүлэх, 6-7 µSv нь чөмөгний үхжилт хүргэдэг бөгөөд үүнээс дээш тунг нэг удаа бүх биеэрээ авсан тохиолдолд тухайн хүний тодорхой хугацааны дараа үхэх магадлал 99 хувь гэж үздэг.

                                                                          ХАМГААЛАЛТ:
- Альфа нь харьцангуй хүнд бөөм тул богино гүйлттэй. 1 хуудас дэвтрийн цаасанд шингэдэг.
- Бета нь үндсэндээ электрон. Нимгэн хөнгөн цагаан ялтсанд шингэдэг.
- Гамма нь гэрлийн фотон. Өмнөх 2-оо бодвол харьцангуй урт гүйлттэй, хар тугалга мэтийн хүнд элементэд шингээгддэг.

- Нейтроныг ус, нүүрстөрөгч, полиэтилэн, парафин-лааны тос гэх мэт хөнгөн элементээс тогтох материал дундуур нэвтрүүлж энергийг нь бууруулж, эрчмийг нь сулруулдаг.
Цөмийн физикийн салбарт цацрагийн янз бүрийн төрлийг судалсаар буй. Гамма туяаны хувьд бол атомын цөмийн цацраг идэвхт задралаас үүсдэг цахилгаан соронзон цацраг юм. Эдгээр гамма туяа нь хамгийн өндөр давтамжтай цацраг туяагаар тархдаг бөгөөд бусад ионжуулагч цацрагийн адил хүний хувьд хамгийн аюултай туяа юм. Гамма цацрагийн үндсэн шинж чанаруудыг жагсааж авч үзвэл.

- Тэд бол гэрлийн хурдаар хөдөлснөөс хойш тайван байхаа больсон бөөмс юм.

- Тэд бас цахилгаан ба соронзон орон зайд хазайдаггүй тул цахилгаан цэнэггүй байдаг.

- Тэдгээр нь нэлээд нэвтэрсэн ч иончлох чадал маш бага байдаг. Радоны гамма туяа тэд 15 см хүртэл гангаар дамжин өнгөрч болно.

- Эдгээр нь гэрэл шиг долгион боловч рентген туяанаас хамаагүй илүү эрч хүчтэй байдаг.

- Эдгээр нь маш өндөр давтамжтай цацраг туяа бөгөөд бүх ионжуулагч цацрагийн нэгэн адил хүний хувьд хамгийн аюултай цацрагийн нэг юм. Аюул нь молекулуудыг эргэлт буцалтгүй сүйтгэж чадах өндөр энергийн долгион юм. 

- Генетикийн мутаци үүсгэж, тэр ч байтугай үхэлд хүргэдэг.

- Гамма туяа нь бусад туяатай харилцан үйлчлэлцэх хандлага багатай тул цацраг идэвхт задралын бусад хэлбэрүүд буюу альфа задрал ба бета задралаас үүссэн цацраг идэвхт бодисоос илүү нэвтэрдэг. Гамма цацраг нь фотонуудаас бүрддэг. Энэ нь гелийн бөөмөөс бүрддэг альфа цацраг болон электронуудаас бүрдэх бета цацраг туяанаас ялгарах ялгаа юм.

ХАМГААЛАХ:

              Гамма туяаг хамгаалахад шаардагдах материал нь альфа ба бета тоосонцорыг хамгаалахад шаардагдах материалаас хамаагүй зузаан юм. Эдгээр материалыг энгийн цаас (α) эсвэл нимгэн төмөр хавтангаар (β) хааж болно. Атомын тоо өндөр, нягтрал өндөртэй материалууд нь гамма туяаг илүү сайн шингээж чаддаг. Үнэн хэрэгтээ, хэрэв 1 см хар тугалгыг багасгах шаардлагатай бол гамма цацрагийн эрч хүч 50 хувь, 6 см цемент, 9 см дарагдсан шороонд ижил нөлөө үзүүлдэг байна.

МУИС-ийн Ховд аймаг дахь салбар сургуулийн

Физик инженерчлэлийн тэнхимийн багш, судлаач Л.Мөнхбат