2.1 Способы обнаружения и измерения ионизирующих излучений

Существует шесть способов обнаружения и измерения ионизирующих излучений:

-         фотографический - эмульсия темнеет;

-         химический - меняет цвет или ионизируется вода;

-         полупроводниковый - полупроводники меняют сопротивление;

-         сцинтилляционный - некоторые вещества испускают фотоны видимого света;

-         биологический - исследование состава крови и структуры зубов;

-         ионизационный - ионизация газов.

Сцинтилляционный, биологический, ионизационный способы обнаружения и измерения ионизирующих излучений являются наиболее распространенными.

 

2.2. Приборы для обнаружения и измерения ионизирующих излучений

Их классифицируют по назначению:

-

индикаторы

-

простейшие, регистрируют факт наличия излучения, ориентировочно можно оценить некоторые характеристики. Детектор в них чаще всего газоразрядный счетчик;

-

дозиметры

-

приборы контроля облучения людей;

-

рентгенометры

-

измеряют мощность дозы гамма- и рентгеновского излучения. Детектор в них - ионизационный счетчик;

-

радиометры

-

измеряют активность (удельную, поверхностную, объемную). Детекторы в них - ионизационные и сцинтилляционные счетчики;

-

спектрометры

-

определяют энергию частиц, энергетический спектр, тип радионуклидов. (α-, β-, φ-спектрометры. На практике чаще всего - комбинированные)

 

Радиометрия внутреннего облучения человека

Специальный счетчик излучения человека (СИЧ) измеряет радионуклиды, попавшие внутрь организма.

Для достижения высокой чувствительности СИЧ-детекторы и человека помещают в стальную камеру толщиной 15-20 см, снижающую фоновое облучение.

Набор сцинтилляционных детекторов, регистрирующей аппаратуры и самого человека помещают в защитную комнату, детекторы перемещают вдоль тела в различных положениях. Фоновую картину снимают с макета человека, заполненного дистиллированной водой. Ее вычитают из спектрограммы.

Для быстрого обследования и выявления лиц, в организме которых содержатся гамма-излучатели, можно измерить радиоактивность гамма-излучения на поверхности тела с помощью радиометра.

3. Естественные и антропогенные источники ионизирующих излучений

 

Источники ионизирующих излучений бывают:

-         естественные - космическое излучение;

- излучение от природных радионуклидов земного происхождения;

-         искусственные - антропогенный радиационный фон;

              - радиоактивное загрязнение при авариях и взрывах ядерных боеприпасах.

 

Космические излучения делят на:

-         галактическое, межгалактическое, солнечное;

-         первичное и вторичное.

 

Галактическое и межгалактическое излучение - поток протонов (90%), альфа-частиц (9%), остальное - около 1% - в основном ядра легких элементов (лития, азота, углерода, кислорода, железа и др.)

Средний возраст галактического излучения от 1 до 10 млн. лет, плотность потока частиц постоянная и составляет 1-2 частицы/см2.

Нейтронов в космических лучах мало, т.к. они в свободном состоянии неустойчивы и распадаются на протоны и электроны. Время их жизни около 16 минут.

Энергия галактического излучения очень высокая 1012 - 1014 МЭВ. Она объясняется разгоном частиц магнитными полями звезд.

Излучение губительно для всего живого. Защищает магнитное поле Земли. Заряженные частицы обычно движутся вдоль магнитных силовых линий по спирали.

Имеется два радиационных пояса: внешний - 1-8 радиуса Земли, и внутренний - 400-10000 км.

Наибольший прорыв космического излучения - на полюсах.

Частично потерявшие энергию космические лучи попадают в атмосферу, поглощаются ею, вызывая вторичное излучение. Оно представляет собой почти все известные частицы и фотоны.

Первичное излучение преобладает на высотах - 45 км и выше, а вторичное достигает максимальные величины на высотах 20-25 км. На ширине Минска человек получает на Земле 50 млрд./год. С ростом высоты через каждый километр интенсивность облучения увеличивается вдвое.

Космические лучи, проходя через атмосферу, вызывают появление космогенных радионуклидов. Их около 20. Наиболее значительные из них - тритий (Н3), С14, Ве7, S32, Na22,24. Они, распадаясь, испускают бета-частицы.

Наиболее опасные из них - тритий (период полураспада 12,3 года) и С14 (период полураспада 5730 лет). Оба непрерывно возникают и распадаются. Существует их определенное равновесие в природе.

С14 попадает в организм через желудочно-кишечный тракт и легкие. В организме он распределяется равномерно. Период биологического полувыведения - около 200 суток. Он вызывает трансмутационный эффект, влияет на генетический код. Доля всех мутаций составляет 10%.

По С14 определяют время смерти человека.

Вспышки на солнце представляет собой поток протонов с энергией от 40 до 100 МЭВ. (По сравнению с галактическим излучением это немного).

 

Земная радиация

Радионуклиды есть везде, но не в больших количествах. Больше всего их в гранитах, глиноземах, песчаниках, известняках. Возраст Земли - 5,3 млрд. лет, поэтому на Земле остались только радионуклиды с большим периодом полураспада.

Радионуклиды земного происхождения делят на:

-         радионуклиды средней части периодической системы Менделеева;

-         радиоактивные семейства.

Родоначальник семейства урана - 238U c периодом полураспада 4,5 млрд. лет.

Родоначальник семейства тория - 232То c периодом полураспада 10 млрд. лет.

Родоначальник семейства актиния - 235U c периодом полураспада 700 лет.

Конечный продукт распада всех семейств - свинец.

Один из продуктов распада - газ:

-         в семействе урана - родон;

-         в семействе тория - торон;

-         в семействе актиния - актион.

Торон и актион - изотопы родона.

Именно газ, в конце концов, попадает в организм человека. В  Беларуси  таким газом является родон. Человек половину земной радиации получает именно от родона. Он повсеместно выделяется из воды, земли, стройматериалов.

Родон - бесцветный инертный газ, без вкуса и запаха, тяжелее воздуха в 7,5 раза. Родон является альфа-излучателем. Он является причиной заболеваний раком легких, желудка и костного мозга. В закрытых помещениях летом концентрация родона выше в 8 раз, в зимнее - в 5000 раз по сравнению с минимальным фоном. На кухне концентрация родона в 40 раз выше, чем в комнате. Его много в ванне, спальне. В почве концентрация родона выше зимой и в периоды дождей. Суточный максимум наблюдается в ночные часы.

С геологической точки зрения около 40% территории  Республики   Беларусь  потенциально  опасны . В квартирах Минска и большинства городов содержание родона составляет 30-35 Бк/м3 при допустимом уровне - не более 100 Бк/м3.

Как ослабить воздействие родона на организм:

-         проветривать помещение не менее 5 часов в сутки;

-         во время кипячения воды открывать крышку чайника на несколько секунд;

-         сушить белье вне помещений;

-         при сжигании газа на кухне - проветривать;

-         стены оклеивать обоями или красить.

Радиационный фон Земли везде разный. Есть районы, где фон выше нормы в 200-1000 раз и люди получают дозу до 8 рад в год. Нормальный фон не менее 20 мкр/час.

На здоровье влияет переезд из одних районов в другие.

В средней части таблицы Менделеева находятся 12 радионуклидов с большим периодом полураспада: 40K, 28Ca, 115Jn, 138La, 87Rb, 132церий и другие.

Но только калий-40 и рубидий-87 оказывают существенное влияние на здоровье человека, т.к. являются элементами биологической ткани. Калий-40 притерпевает бета-распад, период его полураспада - 1,32 . 109 лет. Он является источником бета- и гамма-излучений.

В  Беларуси  радионуклиды находятся, в основном, в верхнем слое почвы (30 см).

 

Итак:

человек ежегодно получает около 45% дозы от природных источников, 55% - от искусственных источников;

от природных источников 1/3 составляет космическое излучение, 1/3 - излучение  радиоактивных веществ в почве, 1/3 - от излучения компонентов органических веществ;

при этом сам человек тоже излучает: радиоактивность человека весом в 75 кг  - в среднем 8700 Бк. Больше всего в организме 14С и 40К.

 

Антропогенные источники ионизирующих излучений

 В   Республике   Беларусь  - более 1000  объектов , на которых применяются радиоактивные вещества. Они дополнительно облучают, даже без аварий.

Основные из них:

-         тепловые электростанции (в угле - 40К, 238U, 238То);

-         склады удобрений (фосфорные удобрения имеют повышенное содержание радионуклидов уранового и ториевого рядов);

-         установки для снятия статического электричества;

-         рентгеновские установки для проверки пассажиров и багажа;

-         установки для холодной стерилизации перевязочных материалов, для контроля структуры и качества сплавов, для исследования смазочных материалов;

-         облучение автомобильных шин для увеличения их пробега;

-         цветные телевизоры и дисплеи компьютеров;

-         краски с повышенным содержанием урана.

На отдельных объектах есть места захоронения радиоактивных отходов и значительные количества радиоактивных веществ.

В Минской области это:

-         Молодечненский центр стандартизации и метрологии (суммарная активность источников - 70 Ku);

-         Несвижский завод медицинских препаратов (суммарная активность источников - 800 Ku).

В Брестской области таких объектов 12, в Гродненской - 8, в Гомельской - 17, в Витебской - 12, в Могилевской - 14.

В рассматриваемых аспектах опасности техногенных источников зачастую в тени остаются куда более реальные источники опасности - это, например, медицинские процедуры и методы лечения, связанные с применением радиоактивности. Во многих странах этот источник ответственен практически за всю дозу, получаемую от техногенных источников радиации.

В принципе, облучение больного в медицине направлено на его исцеление. Однако нередко дозы оказываются неоправданно высокими.