Источники радиации

Навигация по статье

Естественные источники радиации
Космическое излучение
Излучение от радиоактивных природных изотопов
Общий фон радиации от естественных источников облучения
Радон
Влияние радона на живые организмы

Источники радиации и их влияние на живые и не живые объекты. Искусственные источники радиации, естественные источники радиоактивных излучений, природный радиационный фон, космическая и солнечная радиация. Природные изотопы, радон, углерод 14 и калий 40.

Источники радиоактивных излучений по природе своего происхождения, можно разделить на две основных группы:

естественные источники радиации
техногенные источники, созданные человеком или спровоцированные его деятельностью

Естественные источники радиации

Естественные источники радиации - это объекты окружающий среды и среды обитания человека, которые содержат природные радиоактивные изотопы и излучают радиацию.

К естественным источникам радиации относятся:

космическое излучение и солнечная радиация
излучение от радиоактивных изотопов, находящихся в Земной коре и в окружающих нас объектах

Космическое излучение

Космическое излучение - это поток элементарных частиц, излучаемых космическими объектами в результате их жизни или при взрывах звезд.

Источником космического излучения в основном являются взрывы "сверхновых", а также различные пульсары, черные дыры и другие объекты вселенной, в недрах которых идут термоядерные реакции. Благодаря непостижимо большим расстояниям до ближайших звезд, которые являются источниками космического излучения, происходит рассеивание космического излучения в пространстве и поэтому падает интенсивность (плотность) космического излучения. Проходя расстояния в тысячи световых лет, на своем пути космическое излучение взаимодействует с атомами межзвездного пространства, в основном это атомы водорода, и в процессе взаимодействия теряют часть своей энергии и меняют свое направление. Несмотря на это, до нашей планеты все равно со всех сторон доходит космическое излучений невероятно высоких энергий.

Космическое излучение состоит:

на 87% из протонов (протонное излучение)
на 12% из ядер атомов гелия (альфа излучение)
Оставшийся 1 % - это различные ядра атомов более тяжелых элементов, которые образовались при взрыве звезд, в ее недрах, за мгновение до взрыва
Так же в космическом излучении присутствуют в очень небольшом объеме - электроны, позитроны, фотоны и нейтрино

Все это продукты термоядерного синтеза происходящего в недрах звезд или последствия взрыва звезд.

Свой вклад в космическое излучение вносит ближайшая к нам звезда - Солнце. Энергия излучения от Солнца на несколько порядков ниже, чем энергия космического излучения, приходящего к нам из глубин космоса. Но плотность солнечной радиации выше плотности космического излучения, приходящего к нам из глубин космоса.

Состав излучения от солнца (солнечная радиация) отличается от основного космического излучения и состоит:

на 99% из протонов (протонное излучение)
на 1 % из ядер атомов гелия (альфа излучение)

Все это продукты термоядерного синтеза проходящего в недрах Солнца.

Как мы видим, космическое излучение состоит из наиболее опасных видов радиоактивного излучения - это протонное и альфа излучение.

Если Земля не обладала бы газовой атмосферой и магнитным полем, то шансов у биологических видов на выживание просто бы не было

Но благодаря магнитному полю Земли, большая часть космического излучения отклоняется магнитным полем и просто огибает Земную атмосферу проходя мимо. Оставшаяся часть космического излучения, проходя сквозь атмосферу Земли, взаимодействуя с атомами газов атмосферы, теряет свою энергию. В результате множественных атомных взаимодействий и превращений до поверхности Земли вместо космического излучения, состоящего из протонного и альфа излучения, доходят потоки менее опасных и обладающими на порядки меньшими энергиями - это потоки электронов, фотонов и мюонов.

Что получаем в итоге?

В итоге, космическое излучение проходя защитные механизмы Земли, не только теряет почти всю свою энергию, но и претерпевает физическое изменение в процессе ядерного взаимодействия с газами атмосферы, превращаясь в фактически безопасное, обладающее низкой энергией излучение в виде электронов (бета излучение), фотонов (гамма излучение)и мюонов.

В пункте 9.1 МУ 2.6.1.1088-02 указано нормативное значение эквивалентной дозы радиации получаемой человеком от космического излучения, это

0,4 мЗв/год или

400 мкЗв/год или

0,046 мкЗв/час

Излучение от радиоактивных природных изотопов

На нашей планете можно выделить 23 радиоактивных изотопа, которые обладают большим периодом полураспада и которые наиболее часто встречаются в земной коре. Большая часть радиоактивных изотопов содержится в породе в очень малых количествах и концентрациях, и доля создаваемого ими облучения пренебрежимо мала. Но есть несколько природных радиоактивных элементов, которые оказывают влияние на человека.

Рассмотрим эти элементы и степень их влияния на человека.

Радиоактивные изотопы, облучения от которых нельзя избежать:

Калий ⁴⁰К (β и γ излучение).
Усваивается вместе с продуктами питания и питьевой водой. Содержится в нашем организме.
Годовая нормативная доза - 0,17 мЗв/год - пункт 7.6 МУ 2.6.1.1088-02.
Углерод ¹⁴С.
Усваивается вместе с продуктами питания. Содержится в нашем организме.
Годовая нормативная доза - 0,012 мЗв/год - приложение №1 таблица 1.5 СанПиН 2.6.1.2800-10

Радиоактивные изотопы, облучения от которых можно избежать организационными мероприятиями:

Газ радон ²²²Rn (α излучение) и Торон ²²⁰Rn (α излучение) и их продукты радиоактивного распада.
Содержится в газах, поднимающихся из недр земли. Может содержаться в водопроводной воде, если она берется из источников, расположенных глубоко под землей (артезианские источники).
Годовая нормативная допустимая доза 0,2 мЗв/час = 1,752 мЗв/год - пункты 5.3.2 и 5.3.3 НРБ 99/2009 (СанПиН 2.6.1.2523-09)

Все остальные природные радиоизотопы, содержащиеся как в Земной коре, так и в атмосфере, оказывают пренебрежительно малое влияния на человека.

Если человек, добыл, переработал и выделил природные изотопы из руды или других источников, а затем их применил в строительных конструкция, минеральных удобрениях, машинах и механизмах и так далее, то действие этих изотопов уже будет техногенным, а не естественным и на них должны распространяться нормы для техногенных источников.

Общий фон радиации от естественных источников облучения

Если просуммировать действие всех рассмотренных природных источников излучения, и взять за основу допустимые нормативные дозы радиации от каждого из них, то получим допустимое нормативное значение общего радиационного фона от природных источников радиации.

изображение с диаграммой состава природного радиационного фона

Получили, что в соответствии с нормативными документами, общий радиационный фон от природных источников радиации составляет - 2,346 мЗв/год или 0,268 мкЗв/час.

Мы уже рассмотрели, что есть источники природной радиации, действия которых нельзя исключить в нормальной повседневной жизни, но есть источники, действия которых можно избежать, и к ним относится - радон ²²²Rn и торон ²²⁰Rn. Действие радона рассмотрим ниже отдельно, а пока посчитаем, что у нас получится с нормальным радиационным фоном с исключенным действием радона и торона.

Если действие радона исключаем, как оно и должно быть, то получаем, что нормальный радиационный фон от природных источников радиации не должен превышать

0,594 мЗв/год или

0,07 мкЗв/час

Это значение и есть безопасный естественный радиационный фон, который должен действовать и действовал до начала освоения человеком атома и загрязнения им окружающей среды нашего обитания радиоактивными отходами, которые рассредоточены по всему миру в результате испытания атомных бомб, внедрением атомной энергетики и других техногенных действий человека.

А теперь можете сравнить полученное значение (нормативного, а не выдуманного) нормального радиационного фона в 0,07 мкЗв/час с приемлемым (допустимым) естественным радиационным фоном по нормативной документации в 0,57 мкЗв/час - эта норма подробно описана в разделе "Единицы измерения и дозы" на данном сайте.

Почему такая большая разница, аж в 8 раз, и к тому же в одних и тех же нормативных документах. Да все очень просто! Техногенное действия человека, привели к тому, что радиоактивные элементы стали массово применяться от техники, строительства, минеральных удобрений до атомных взрывов и АЭС с их авариями и сбросами. В результате, мы сами себе создали среду, в которой нас окружают радиоактивные изотопы с периодом полураспада до нескольких тысяч лет, то есть уже хватит не только нам, но и сотням поколений людей после нас.

То есть, уже трудно найти территории на Земле с действительно нормальным естественным радиационным фоном (но пока еще есть такие). Вот поэтому, нормативные документы и допускают проживание человека в обстановке с приемлемым уровнем радиации. Он не безопасный, он именно приемлемый.

И с каждым годом этот приемлемый уровень, в результате техногенного действия человека, будет только увеличиваться. Тенденций к его уменьшению нет, а вот статистика по онкологическому действию даже малых доз радиации, становится с каждым годом подробней и устрашающей, и поэтому менее доступной для широких масс.

Радон

Радон тяжелый газ, редко встречающийся в природе, не имеет запаха, вкуса и цвета.

Радон относится к числу наименее распространенных химических элементов на нашей планете.

Плотность радона в 8 раз выше плотности воздуха. Радон растворим в воде, крови и других биологических жидкостях нашего организма. На холодных поверхностях радон легко конденсируется в бесцветную фосфоресцирующую жидкость. Твердый радон светится бриллиантово-голубым светом. Период полураспада 3,82 дня.

Основным источником радона, являются горные и осадочные породы, содержащие уран ²³⁸U. В процессе цепочки распадов радиоактивных изотопов уранового ряда, образуется радиоактивный элемент радий ²²⁶Ra, распадаясь который и выделяет газ радон ²²²Rn. Радон накапливается в тектонических нарушениях, куда он поступает по системам микротрещин из горных пород. Радон не распространен по Земной коре равномерно, а скапливается наподобие всем известного природного газа, только в несравнимо меньших объемах и концентрациях.

Сразу отметим, что радон не содержится повсюду вокруг нас, он скапливается в пустотах пород, или в незначительных количествах в порах этой породы, а далее способен выделяться наружу, при нарушении герметичности этих пустот (геологические разломы, трещины). Так же нужно обратить внимание, что радон образовывается только в грунтах и почвах, содержащих радиоактивные элементы - уран ²³⁸U и радий ²²⁶Ra. То есть, если в Вашем регионе содержание ²²⁶Ra и урана ²³⁸U в грунтах, почве и скальных породах в очень малых количествах, либо не содержится вовсе, то угрозы облечения радиацией от радона - нет, а соответственно для таких регионов норма естественного радиационного фона это 0,07 мкЗв/час.

Облучение радоном происходит в замкнутых пространствах, где способен накапливаться газ радон, поднимающийся из трещин и разломов в земной коре. К таким замкнутым пространствам можно отнести: шахты, пещеры, подземные сооружения (бункеры, землянки, погреба и т.п.), жилые и не жилые помещения с нарушенной гидроизоляцией фундамента и плохо работающей вентиляцией.

Как попадает радон в помещение?

Если к примеру жилой дом расположен в районе скопления радона и под фундаментом дома в земной коре имеется трещина, то радон может проникать, сначала в подвальные помещения, а далее через систему вентиляции в выше расположенные помещения (квартиры).

Попадание радона в жилое помещение возможно, если будут нарушены сразу несколько строительных норм при строительстве жилого здания:

Перед строительством любого жилого объекта должно проводится обследование земельного участка и выдаваться официальное заключение об соответствии нормам радонового излучения. Если выделения радона выше нормы, то должны быть приняты дополнительные строительные решения по защите. Либо вообще строительство жилых помещений запрещается на данном земельном участке. Без данного заключения, нельзя получить заключение государственной экспертизы на строительный объект и получить разрешение на строительство.
При проектировании и строительстве здания обязательно предусматривается гидроизоляция фундамента, которая предотвращает попадание не только влаги, но и радона в подвальные помещения, а затем внутрь квартиры. Эта норма часто нарушается при строительстве и является одной из основных причин попадания радона в жилые помещения.
В жилых помещениях должна хорошо работать система естественной приточно-вытяжной вентиляции. Часто, из-за нарушения при строительстве или при проведении ремонтных работ, система вентиляции оказывается не работоспособной. В результате, в квартиру из вытяжного канала вентиляции поступает поток воздуха, который захватывается из подвального помещения дома вместе с радоном.

Если все строительные нормы соблюдены, то даже наличие залежей радона под жилым домом не приведет к дополнительному облучению радиацией, радон просто не будет попадать в жилые помещения. То есть облучение радоном происходит только при нарушении норм проектирования и строительства зданий и сооружений, из-за халатности ответственных лиц или жажды сэкономить на строительстве.

При нормальных условиях человек не должен подвергаться действию радона.

Если человек подвергается действию радона, то в 99% случаев это вызвано нарушением действующих норм и правил.

Не стоит пренебрегать опасностью радона. Он опасен! Если есть основания и сомнения, лучше провести замеры радона у себя в жилом помещении, особенно если это коттедж или частный дом.

Влияние радона на живые организмы.

Радон опасен для живых организмов. Попадая внутрь организма через дыхательные пути, радон растворяется в крови, а продукты его распада быстро разносятся по всему телу и приводят к внутреннему массированному облучению. Сам радон распадается на другие радиоактивные элементы в течении 4 суток. А радиоактивные продукты распада радона впоследствии облучают организм в течении 44 лет. Наиболее опасными продуктами распада радона являются радиоактивные изотопы полония ²¹⁸Po и ²¹⁰Po.

Радон занимает первое место среди причин вызывающих рак легких. Так же установлено что радон накапливается в мозговых тканях человека, что так же приводит к развитию рака головного мозга. И это далеко не все примеры губительного действия радона на организм человека.