4.3.5 Источники ионизирующего излучения

Источники ионизирующего излучения подразделяются на естественные и искусственные (антропогенные). Естественными источниками являются космическое излучение, излучение земного происхождения и внутреннее; антропогенные источники разнообразны (рис.4.3.1).

источники

е стественные антропогенные

мед-облучение

к осмические земные внутренние

(горные породы) керамика,

пища вода стекло

приборы ТЭЦ

TV,

Рис. 4.3.1 Источники ионизирующего излучения.

4.3.5.1 Естественные источники ионизирующего излучения.

Основная часть облучения населения земного шара получает от естественных источников радиации (Табл 4.3.1).

Таблица 4.3.1

Вид ионизирующего излучения	Эквивалентная доза облучения, Зв· год^-1
Естественные источники	2·10^-3
Медицина	0,4·10^-3
Радиоактивные осадки	0,02·10^-3
Атомная энергетика	0,000001·10^-3
Допустимая	5·10^-3

Космическое излучение дает половину всего внешнего облучения. Нет такого места на Земле, куда бы ни попадал этот невидимый космический душ. Космическое излучение приходит в основном из глубин Вселенной (галактическое космическое излучение, ГКИ), но некоторая их часть образуется на Солнце (СКИ), во время солнечных вспышек. ГКИ представляет собой ускоренные до высоких энергий ядра водорода и гелия; возникает при взрывах сверхновых звезд. Б´ольшая часть ГКИ отклоняется магнитным полем Земли, поглощается атмосферой.

СКИ возникает при хромосферных вспышках на Солнце, может в тысячи раз превышать ГКИ.

Потоки протонов и электронов, захваченные магнитным полем Земли, образуют области повышенного ионизирующего излучения – радиационное поле Земли (РПЗ).

Северный и Южный полюса получают большую дозу радиации. Уровень космического облучения растет с высотой, так как при подъеме остается все меньше воздуха, который играет роль защитного экрана (табл. 3.3.2).

	Доза ионизирующего излучения, Зв·час^-1
На уровне моря	3·10^-8
2 000 м над уровнем моря	1·10^-7
Самолет (экипажи и пассажиры) – 12 000 м	5·10^-6
4 000 м – максимальная высота, на которой живут люди (Эверест)	2·10^-7
Сверхзвуковой самолет – 20 000 м –	13·10^-6

Земные источники ионизирующего излучения обусловлены:

А) наличием в составе Земной коры горных пород, содержащих радиоактивные изотопы К- 40, Rb -87, U- 238, To –232. Уровни земной радиации горных пород неодинаков для разных мест земли. Для Франции, ФРГ, Италии, Японии, США он составляет примерно 36·10^-4 Зв в год. Н о есть места, где уровни радиации много выше, например, на одном из курортов Бразилии уровень излучение составляет 2.5 Зв (в 800 раз выше). Эта территория содержит горные породы, богатые торием, радиоактивные источники, ключи.

Б) Радиоактивный газ радон Rn⁸⁶- составляет 12 от всех естественных источников радиации. Это невидимый газ, без цвета, запаха, вкуса, инертный, в 7.5 раз тяжелее воздуха. Освобождается из земной коры повсеместно, но концентрация в наружном воздухе различна. Основная часть облучения от радона наблюдается в закрытом непроветриваемом помещении. Герметизация, утепление окон приводят к увеличению концентрации радона в помещении в 8 раз.

Источниками радона являются фундамент зданий, пол, грунт, строительные материалы (табл.4.3.2).

Таблица 4.3.2. Удельная радиоактивность строительных материалов

Материал	Удельная радиоактивность, Бк·кг^-1
Дерево	1.1
Песок и гравий	34
Цемент	45
Кирпич	126
Гранит	170
Кальциево-кремниевый шлак	2140

Поскольку главный источник радона – грунт, то следовательно концентрация радона на верхних этажах зданий ниже, чем на 1этаже.

Мерами борьбы с эмиссией радона из грунта могут быть заделка щелей в полу и стенах, облицовка стен пластиковыми материалами - полихлорвинил, полиэтилен, покраска в 2-3 слоя.

В) вода - особенно из колодцев, артезианских скважин, пища- мясо северного оленя, овец, кенгуру, морепродукты. Кипячение, приготовление пищи приводит к улетучиванию радона и снижению радиоактивности.

Для РФ нормальный естественный радиационный фон (ЕРФ) составляет 12·10^-7 Зв. В Кузбассе ЕРФ равен 9·10^-8 Зв .

4.3.5.2 Антропогенные источники радиации

Медицинское обслуживание вносит основной вклад в дозу, получаемую человеком от техногенных источников. Человек облучается при диагностике и лечении. При диагностике заболеваний рентгенографией или рентгеноскопией получаемую пациентом дозу радиации оценить крайне трудно, т.к. даже в пределах одной страны доза сильно отличается от больницы к больнице, от аппарата к аппарату и разница может быть в сотни раз. При флюорографии доза может быть даже больше, чем при рентгеновском обследовании, за исключением цифровых флюорографов. В развивающихся странах рентгеновское обследование используется не широко, поэтому там и меньше доза облучения, получаемая за счет диагностики.

Наиболее часто применяется рентгеновское обследование грудной клетки. Но раннее обнаружение рака легких почти не увеличивает шансов на выживание пациента. Поэтому насколько целесообразно массовое обследование?

Лучевая терапия используется и для борьбы с раком. Дозы облучения при этом очень велики, но, как правило, это тяжелобольные люди. Поэтому генетический вред не имеет значения, т.к. они вряд ли будут иметь детей.

Радиоактивные осадки вследствие использования атомного оружия. За последние 40 лет каждый из нас подвергался облучению от радиоактивных осадков, появившихся в результате ядерных взрывов. Не от Хиросимы и Нагасаки, а от испытаний ядерного оружия. Максимальное количество испытаний наблюдалось в 1954 – 1958 г. такими ядерными державами, как Великобритания, США, СССР; в 1961 – 1962 г – США и СССР. В 1963г – США и СССР подписали договор об ограничении испытаний ядерного оружия, обязывающий не испытывать его в атмосфере, под водой, в космосе. С тех пор только Франция и Китай провели серии взрывов в атмосфере. Но они меньше по мощности, чем предыдущие. Подземные испытания проводятся до сих пор, но они обычно не сопровождаются выпадением радиоактивных осадков.

Во время испытаний ядерного оружия часть радиоактивных веществ выпадает неподалеку от места испытаний; часть – задерживается в тропосфере (нижнем слое атмосферы) и перемещается на большие расстояния.

В среднем радиоактивные вещества находятся в атмосфере в течение одного месяца. Бóльшая их часть выбрасывается в стратосферу (10 – 50 км), где остается несколько месяцев, постепенно опускаясь и рассеиваясь по всей поверхности земного шара.

Радиоактивные осадки включают несколько сот радионуклидов. Но основной вклад в облучение вносят следующие вещества: С¹⁴, Сs¹³⁷, Zr⁹⁵.

В северном полушарии больше испытаний, значит и дозы больше.

Суммарный эффект от всех ядерных взрывов в атмосфере равен 75 – 200•10^-6 Зв/год.

Атомная энергетика. При нормальной работе ядерных установок выбросы радиоактивных материалов в ОС очень невелики: 1,35 • 10^-6 Зв/год в радиусе 10 км. Первая АЭС была построена в 1952 г. в СССР. В настоящее время в 26 странах работает 417 реакторов. Их мощность – 16 % от всех источников электрической энергии. В СНГ – 45 энергоблоков на 15 АЭС. Они выдают 12,7 % всей энергии.

АЭС – лишь часть ядерного топливного цикла. Он состоит из добычи урановой руды, ее обогащения, производства ядерного топлива, производства электрической энергии, отработанное топливо, как правило, подвергают вторичной обработке, чтобы извлечь из него U и Pu, захоронение радиоактивных отходов. На каждой стадии в ОС попадают радиоактивные вещества.

Каждый реактор выбрасывает радионуклиды. Большинство из них распадается очень быстро. Но некоторые живут достаточно долго. Некоторые остаются в ОС практически навечно. Разные нуклиды ведут себя по-разному: одни распадаются быстро, другие – чрезвычайно медленно.

Примерно половина урановой руды добывается открытым способом. Добытую руду везут на обогатительную фабрику. Отходы переработки – «хвосты» – тоже источники загрязнения. Они будут радиоактивными в течение млн. лет. Отходы – главный источник загрязнения. Уменьшить их опасность можно, заасфальтировать или покрыть полихлорвиниловым покрытием.

90% всей дозы от короткоживущих радионуклидов население получает в течение 1 года после выброса, 98% - в течение последующих 5 лет. Долгоживущие радионуклиды рассеиваются по всему Земному шару. 3% облучения от их распада население получает в первые 500 лет, 90% - от 1000 до миллионов лет после выброса.

Если реактор работает нормально, то действие от АЭС составляет 1% ЕРФ.

Приборы: часы со светящимся циферблатом (годовая доза в 5 раз больше, чем та, которая идет от утечек на АЭС; при изготовлении таких часов используется радий Ra⁸⁸; сейчас пытаются заменить тритием или Рm), указатели «вход/выход», компасы, прицелы, антистатические щетки для пыли, фотопластинки, действие которых основано на α – частицах; детекторы дыма (противопожарная сигнализация);особо тонкие линзы для глаз, содержащие То; зубной фарфор, в который для придания блеска добавляют U; цветные телевизоры; досмотр пассажиров в аэропорту.

Прочие источники радиации: уголь содержит ничтожные количества радионуклидов. Но после сжигания они попадают в ОС, шлак и зола содержат больше радиоактивных веществ, они концентрируются там после сжигания угля.