4 Радиоактивные материалы и окружающая среда

4.1Естественная радиация

4.2Использование излучений в медицине

4.3Испытания ядерного оружия

4.4Промышленные процессы и естественные радионуклиды

4.5Радиация и атомная энергетика

Вся история человечества проходила в условиях радиационного окружения (т. е. радиация являлась неотъемлемым элементом среды обитания человека): частично это естественные источники радиации, частично – результаты деятельности человека. Постепенно даже эта искусственная радиация вписалась в стабильное радиационное окружение. Взаимодействие человека с окружающей средой и ее изменение в результате этого воздействия приводят к тому, что радиационное окружение в настоящий момент отличается от прошлого и будет постоянно изменяться в будущем.

Наряду с присутствием естественной радиоактивности в жизнь человека искусственная радиация вписалась в стабильное радиационное окружение. Взаимодействие человека с окружающей средой и ее изменение приводят к тому, что радиационное окружение в настоящий момент отличается от прошлого и будет постоянно изменяться в будущем. В связи с этим жизненно необходимыми становятся решение задач радиационного мониторинга окружающей среды и строгого контроля за перемещением радиоактивных материалов. Методы и средства за прошедший 50-летний период хорошо изучены, отработаны и совершенствуются по мере проведения новых научных исследований и развития технического прогресса.

4.1Естественная радиация

В нормальных условиях наибольшую дозу облучения человек получает от естественных источников радиации (рисунок 4.1). Среднегодовая доза от естественных источников излучения составляет около 2,4 миллизиверта (мЗв). В пределах этой среднестатистической величины индивидуальная годовая доза может находиться в интервале от 1 до 5 мЗв/г, а в отдельных случаях достигать значения 1 Зв и более.

36

Естественный	Облучение в
радиационный	медицинских
фон, 71%	целях, 29%

Испытательные	Выработка	Профессиональное
взрывы, 0,3%	ядерной	облучение, 0,06%
	энергии, 0,006%

Рисунок 4.1 – Источники радиоактивного облучения (относительный вклад в средние индивидуальные дозы облучения)

Два основных естественных источника радиоактивного излучения–это космическое пространство, из которого на Землю постоянно приходят космические лучи, и биосфера Земли с имеющимися в ней радионуклидами, содержащимися в основном в земной коре в течение миллиардов лет. На организм человека воздействует как внешнее облучение, обусловленное воздействием космических лучей и природных радиоактивных веществ, находящихся вне человеческого тела, так и внутреннее – от природных радионуклидов, биологически находящихся в организме или поступивших в него с воздухом или с продуктами питания. Земное излучение пока что является самым сильным источником естественного облучения и его доля в среднегодовой дозе составляет 85% (рисунок 4.2).

Ряды урана-238 и	Калий-40,	Радон, 1,3 мЗв,
тория-232,	0,33 мЗв ,	58,3%
0,4 мЗв, 16,6 %	13,7%

	Радионуклиды	Космические
	космического
		лучи, 0,37мЗв
	происхождения,
		15,3%
	0,015 мЗв %

Рисунок 4.2 – Расчетные годовые дозы на человека от естественных

37

источников излучения

4.1.1Космическое излучение

Уровни космического излучения на поверхности Земли относительно стабильны, но магнитное поле Земли оказывает на них влияние – на полюсах излучение выше, чем у экватора. Однако, более важно то, что уровень излучения в значительной степени зависит от высоты над уровнем моря, практически удваиваясь через каждые 1500 метров. Большинство населения проживает на или почти на уровне моря, поэтому высота проживания вносит малый вклад в величину среднегодовой дозы от космического излучения (0,37 мЗв). Однако в городах, расположенных на большой высоте над уровнем моря, ежегодная доза за счет космического излучения может значительно превышать среднюю величину, достигая значения 1 мЗв и более (рисунок 4.2).

4.1.2Земное излучение

Земное излучение различных уровней присуще всей окружающей среде и его уровень зависит от концентрации радиоактивных элементов в таких природных материалах, как горные породы, почва, вода, воздух, продукты питания и даже в организме человека. Наиболее важными источниками излучения являются 40К и два ряда радиоактивных элементов, образующихся в результате распада 238U и 232Th (рисунок 4.2). Другие радионуклиды, такие, как ряд элементов, образующихся при распаде 235U, вносят лишь незначительный вклад в общее радиоактивное облучение.

Радиоактивность некоторых горных пород и почв является основным источником земной радиации вне помещений. В целом, магматические горные породы, такие, как гранит, более радиоактивны, чем осадочные, где известное исключение составляют сланцы и фосфориты, обладающие высоким уровнем радиоактивности. При измерении уровней внешнего радиоактивного облучения на открытом воздухе, проведенном в 23 странах, население которых составляет более половины всего населения Земного шара, были отмечены лишь небольшие отклонения от средней величины. В результате проведенных исследований был сделан вывод, что около 95% населения проживает в районах со среднегодовым уровнем дозы около 0,4 мЗв. При этом есть достаточно хорошо описанные районы, где население живет в

38

условиях исключительно высокого уровня земного излучения. В прибрежных районах в Индии богатые торием монацитные пески создают мощность дозы, в тысячу раз превышающую нормальный радиационный фон, а на территории Бразилии мощность дозы может превышать нормальный уровень в 100 раз.

Поскольку люди большую часть времени проводят в помещениях, уровни излучения в жилых домах играют определяющую роль в величине получаемой ими дозы. С практической точки зрения наибольший вклад в дозу, получаемую внутри помещений, принадлежит одному распространенному источнику – инертному газу радону (под радоном здесь понимаются нуклиды 222Rn, 220Rn и продукты их цепи распада – так называемые дочерние продукты).

В среднем, вклад радона, являющегося природным химически инертным радиоактивным газом, образующимся в процессе распада 238U, составляет несколько больше половины эффективной дозы на душу населения от естественного радиоактивного фона (1,3 мЗв/г). Вдыхание радона вместе с воздухом приводит к облучению легких и увеличивает риск развития рака легких. Степень риска увеличивается по мере увеличения содержания радона в воздухе и длительности облучения. Содержание радона в воздухе изменяется не только в зависимости от местности, но и от времени года, оно может изменяться ежедневно, а в закрытых помещениях – ежечасно.

Радон может попасть в здание различными путями основным его источником является грунт под зданием или вокруг него, меньшую роль играет выбор строительного материала. Радон также поступает в здание с наружным воздухом через отверстия, неплотности и трещины, вместе с водопроводной водой и природным газом. Лишь недавно были проведены исследования содержания радона в помещениях и, скорее всего, результаты отразят наличие исключительно высокого уровня содержания радона в воздухе жилых помещений некоторых местностей, построенных из материалов или на грунтах с относительно высоким содержанием радиоактивных веществ.

Помимо радона, внутреннее облучение может быть вызвано поглощением 40K, 210Pb и 210Po. По сравнению с радоном их вклад в среднегодовой уровень дозы мал. Поскольку организм гомеостатически регулирует поглощение 40K, его содержание остается довольно постоянным для различных групп населения. И, наоборот, рационы питания могут влиять на внутреннее облучение от

39