Что такое радиационный фон

Обзор источников информации по проблеме исследования

Всем известно, что существует естественный радиационный фон (ЕРФ), с которым мы живем с рождения. Как утверждают ученые, задолго до того, как на земле возникла жизнь, на планете шел распад урана, и продукты этого распада постоянно выделялись из земной коры.

Сегодня мы с вами живём в век повышенной радиоактивности, и, величина допустимого уровня в 0,1- 0,2 мкЗв/ч (10- 20 мкР/с) считается нормальной, уровень 0,2- 0,6 мкЗв/ч (20- 60 мкР/ч) считается допустимым, а уровень свыше 0,6-1,2 мкЗв/ч (60- 120 мкР/ч) признан повышенным . Данные приведены согласно рекомендации Международной комиссии по радиационной защите (МКРЗ) и Всемирного общества здравоохранения (ВОЗ). Надо понимать, что искусственно создаваемые источники излучения (например, АЭС, рентгеновские исследования в поликлиниках, путешествия на самолетах и многое другое) постоянно повышают уровень естественного радиационного фона и поэтому требуется его корректировка.

Но об этом мало кто знает. Можно годами жить в радиоактивной зоне и не знать об этом. А последствия облучения нам хорошо известны, и этим пользуются средства массовой информации. Например, выдержка из новостной ленты одного интернет-сайта :

– 19.11.2012. Обнаружена партия радиоактивных автозапчастей из Японии. – 03.10.2012. Московская пенсионерка получила из банка радиоактивные купюры. – 18.08.2012. У берегов Японии выловлена рыба с радиоактивными изотопами цезия.

А это лишь крупинка информации! Многие люди, даже не усомнятся в ее правильности, такова психология человека, особенно невежественного. Может быть, оно так и есть!? Хочется привести еще немного интернет – фактов, как нам кажется, более близких к каждому из нас.

«… В Новосибирске во дворе частной школы, где учится более 500 детей, была обнаружена щебёнка из карьера Мочище, закрытого ещё десять лет назад из-за превышения предельно допустимого радиоактивного фона. По данному факту было возбужденно уголовное дело. О последствиях, которые имел для здоровья детей такой радиоактивный двор, судить можно будет только через 10-15 лет. Специалисты www.dozimetr.biz подчеркивают, что радиация действует незаметно и поражения, вызванные ею, имеют отложенный эффект. Тем не менее, это не мешает нечистым на руку предпринимателям добывать материал в опасном месте, продавая его ничего не подозревающим горожанам». «… В Кузьминках, в районе Волжского бульвара, нашли “радиационную мину”. Здесь хотели строить гаражи, стали исследовать грунт. Измерили – «фонит»! Излучение – 2830 микрорентген в час. Почти в 30 раз больше нормы! Очаг ликвидировали, но, сколько их еще осталось?»

И, в завершении факты, для всех жителей Москвы и Московской области, да и для приезжих тоже.

«… Старший специалист компании «Экостандарт» Евгений Кузьменко, проводил исследования по Москве. С дозиметром-радиометром ДКС – 96 он обнаружил: – в метро на переходе с “Театральной” на “Охотный ряд” радиация вдруг вырастает в три с лишним раза – до 20 мкР/час (это терпимый уровень, здесь «фонит» гранит); – у гранитных камней на Патриаршем мосту под ногами радиация 21 мкР/час, а возле колонн, которые скрепляют ограду, уже 34 (это серьезно, на 20 единиц выше обычного фона для этого места); – по Гоголевскому бульвару радиационный фон низкий – 6 – 7 мкР/час, но при подходе к памятнику Гоголю, фон у ступеней, ведущих к монументу – 38 – 40 мкР/час (!)»

Впечатляет, не правда ли? Как видите, даже в общественных местах в метро и в центре города можно столкнуться с «радиоактивными» проблемами. Вот посиди после этого на ступенях монумента великого писателя да поброди по Патриаршему пруду! Радиация из нашего организма, как известно, не выводится… Стоит ее накапливать? Ответ очевиден. А о последствиях влияния радиоактивного излучения на живой организм и говорить не приходится: все ясно без слов…(см. приложение №1).

Но прогулки по Москве, это лишь небольшая часть времени, которую вы посвящаете себе, а теперь, может, и вовсе забудете дорогу в эти места. А ведь мы можем и жить и работать в таких местах!

Период полураспада, модели атомов и ядра, кратко

Рассмотрим общепринятую модель строения атома. В центре находится заряженное ядро, внутри которого — нейтральные нейтроны и положительно заряженные протоны. Почти вся масса атома приходится на тяжелое ядро. Вокруг положительно заряженного ядра движутся легкие отрицательно заряженные электроны. В невозбужденном состоянии и вне реакции количество протонов и электронов, как правило, равно, так что атом электронейтрален.

Наглядная схема представлена ниже.

Одной из главных характеристик радиоактивных атомов является его время жизни. Число ежесекундно происходящих распадов пропорционально количеству имеющихся атомов. 

На основе периода полураспада некоторых радиоизотопов основан исторический метод радиоизотопного датирования. Для определения возраста некоторых объектов определяют, какая доля радиоактивного изотопа в составе успела распасться. Используют:

• уран-свинцовый метод;
• калий-аргоновый метод;
• радиоуглеродный метод и др.

Любой радиоактивный распад происходит по закону радиоактивного распада. Математически данный закон выражается в следующем виде:

N=N·2-tT,

где N — число нераспавшихся атомов в любой момент времени, N_0 — число радиоактивных атомов в начальный момент времени, T — период полураспада, t — период времени.

Естественная радиация

Это радиация, создаваемая солнечным, космическим излучением, а также из природных источников. Она воздействует на живые организмы непрерывно.

Биологические объекты, предположительно, к нему адаптированы. К ней не относятся скачки радиации, возникающие из-за деятельности, осуществляемой на планете людьми.

Когда говорят безопасная доза радиации, имеют в виду именно естественный фон. В какой бы зоне человек ни находился, он получает в среднем 2400 мкЗв/год из воздуха, космоса, земли, продуктов питания.

Внимание:

1. Естественный фон – 4-15 мкР/час. На территории бывшего Союза уровень радиации колеблется от 5 до 25 мкР/ч.
2. Допустимый фон – 16-60 мкР/час.

Космическое излучение неравномерно охватывает земной шар, нормальная интенсивность на полюсах – выше (магнитное поле земли на экваторе сильнее отклоняет заряженные частицы). А также допустимый уровень зависит от высоты над уровнем моря (экспозиционная доза солнечного излучения на высоте 10 км над уровнем моря – 0,2 мбэр/час, на высоте 20 км – 1,6).

Определённое количество получает человек при авиаперелетах: при длительности 7-8 часов на высоте 8 км на турбовинтовом самолете со скоростью ниже скорости звука доза облучения составит 50 мкЗв.

Внимание: влияние радиоактивного излучения на живые организмы полностью еще не изучено. Малые дозы не вызывают явных, доступных для наблюдения и изучения симптомов, хотя, вероятно, оказывают отложенный, системный эффект

Вопрос влияния небольших количеств является спорным, одни специалисты утверждают, что к естественному фону человек адаптирован, другие считают, что абсолютно безопасным нельзя считать ни один предел, в том числе нормальный радиационный фон.

Искусственная радиация на земле

Это явление представляет собой превышение естественного природного фона вследствие деятельности человека. История освоения атома начитывает несколько десятилетий. Поскольку эта область промышленности еще до конца не освоена, риск возникновения нештатных ситуаций достаточно велик.

Нормы радиационного фона могут быть превышены по таким причинам:

1. Проведение испытаний ядерного оружия. Территория, где проводились испытания атомных бомб, насыщена радиоактивными изотопами. Она будет непригодна для жизни еще многие столетия.
2. Использование атома в мирных целях. Ядерные заряды использовались для изменения русла рек, создания искусственных водоемов и для ликвидации пожаров на газовых месторождениях.
3. Аварии на объектах атомной энергетики. Во время подобных инцидентов происходит выброс изотопов в атмосферу. В зависимости от масштаба аварии прилегающая территория становится непригодной для жизни на срок от 30 до 10000 лет.
4. Происшествия во время транспортировки и захоронения ядерного топлива и отходов. В результате зараженный изотопами материал разносится по обширной территории.

Ядерное топливо

В зависимости от степени радиоактивного заражения местности пребывание на ней может быть ограничено по времени или запрещено полностью.

Единицы измерения

Часто можно встретить «радиационный фон в норме составляет 0,5 микрозиверт/час», «норма – до 50 микрорентген в час». Почему единицы измерения разные и как они соотносятся друг с другом. Значение часто может совпадать, например, 1 Зиверт = 1 Грей. Но у многих единиц разное смысловое наполнение.

Всего существует 5 главных единиц:

1. Рентен – единица является внесистемной. 1 Р = 1 БЭР, 1 Р примерно равен 0,0098 Зв.
2. БЭР – это устаревшая мера измерения того же самого, доза, воздействующая на живые организмы как рентгеновские или гамма-лучи мощностью 1 Р. 1 БЭР = 0,01 Зв.
3. Грей – поглощенная. 1 Грей соответствует 1 Джоулю энергии излучения на массу 1 кг. 1 Гр = 100 Рад = 1 Дж/кг.
4. Рад – внесистемная единица. Также показывает дозу поглощенной радиации на 1 кг. 1 рад – это 0,01 Дж на 1 кг (1 рад = 0,01 Гр).
5. Зиверт – эквивалентная. 1 Зв, составляющий 1Гр равен 1 Дж/1 кг или 100 БЭР.

Для примера: 10 мЗв (миллизивертов) = 0,01 Зв = 0,01 Гр = 1 Рад = 1 БЭР = 1 Р.

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.

Природная радиация

Да, открытые Кюри элементы были представителями естественной радиоактивности! Почему-то у многих людей сейчас сложилось мнение, что радиация – это нечто искусственное, придуманное человеком себе на погибель. А на самом деле это – природное явление, на много миллионов лет старше человека.

Известно около 300 природных радионуклидов, их еще называют изотопами (это слова-синонимы). Все природные радионуклиды совместно с космическим излучением образуют естественный природный фон ионизирующего изучения.

Таким образом, все мы постоянно круглосуточно подвергаемся действию земной, природной радиации, причем, это происходит как внешне, так и изнутри.

Внешняя природная радиоактивность обусловлена радионуклидами земной коры – в основном, это калий, уран и торий. К естественному источнику радиоактивности относится и космическое излучение. За счет этой природной радиации человек получает ежегодную дозу облучения около 0,3-0,6 мЗв (миллизиверт – единица измерения поглощенной дозы излучения, названа в честь шведского ученого Рольфа Зиверта).

0,3-0,6 мЗв – это нормальная, естественная доза облучения, которая всегда была и будет с человеком на протяжении всей его жизни.

Это что касается внешнего облучения, то есть того, которое воздействует на тело человека снаружи. Но есть еще и внутреннее, которое человек получает, вдыхая воздух. Наибольшую роль в этом виде облучения (примерно 75-80% от годовой индивидуальной дозы) играет радиоактивный газ радон, попадающий в атмосферу из земной коры, и продукты его распада.

Радиоактивность — что это за явление

Понятие «радиоактивность» было введено Марией Склодовской-Кюри. Оно тождественно понятию радиоактивный распад.

В определении присутствует термин изотоп. Прежде чем рассмотреть его, вспомним определение нуклида. 

Для обозначения определенного нуклида используют запись вида 

X ZA, 

где X — символ химического элемента, A — массовое (нуклонное) число, Z — зарядовое (протонное) число.

Количество нейтронов в ядре N=A−Z 

Это значит, что в изотопах одинаковое число протонов, но разное число нейтронов. 

Всего известно более двух тысяч радиоактивных изотопов. Для сравнения, стабильных открыто около 280.

Ученые разделяют нуклиды на стабильные и нестабильные. Нестабильные, также известные как радионуклиды, со временем распадаются. Стабильные же способны существовать в неизменном виде неопределенно долгий промежуток времени.

Суть явления радиоактивности заключается в том, что при распаде ядра нестабильного атома из него с большой скоростью вылетает целое число частиц с высокой энергией. Вещества, которые содержат радиоактивные ядра, называют радиоактивными. 

В современной химии выделяют естественную и искусственную радиоактивность. 

Примером естественной радиоактивности служит солнечная радиация. В ядре солнца постоянно происходят термоядерные реакции, в ходе которых водород превращается в гелий. 

Техногенная радиоактивность применяется людьми. Например, на атомных электростанциях электрическую энергию получают за счет искусственно созданных ядерных реакций.

В результате экспериментов было установлено, что в периодической системе Менделеева радиоактивны все элементы, начиная с висмута. Их порядковый номер больше 82.

Единицы измерения

В химии существует несколько единиц измерения радиоактивности:

• беккерель;
• кюри;
• резерфорд.

В Международной системе единиц (СИ) единицей измерения активности радионуклида является беккерель. На русском языке он обозначается как Бк, в международном формате — Bq. 

Эту единицу назвали в честь Антуана Беккереля, одного из первооткрывателей радиоактивности. Один Беккерель равен одному распаду в секунду.

Бк=с-1

В Международной СИ секунде в минус первой степени равен не только беккерель, но и герц

Важно не путать их: беккерель используют для измерения случайных процессов распада, а герц — для периодических процессов. Их природа различна

Один Беккерель — это маленькая единица измерения, так что на практике принято использовать кратные единицы.

Внесистемная, но широко распространенная единица — кюри. Ее используют для измерения активности радионуклидов. На русском обозначается как Ки, в международных исследованиях — Ci. Названа она в честь Пьера Кюри и Марии Склодовской-Кюри.

Точно установлена связь между значениями Ки и Бк:

1 Ки = 3,7⋅1010 Бк

Перевести значения из Бк в Ки сложнее, т.к. соотношение приблизительно:

1 Бк ≈ 2,7027⋅10-11 Ки

Еще одна единица измерения, которой в современности пользуются редко — резерфорд. Его обозначают как Рд или Rd в русском и международном стандартах соответственно. Единица тоже названа в честь ученого — Эрнеста Резерфорда, также изучавшего природу радиоактивности.

Один резерфорд равен 10^6 распадам в 1 секунду. Точно равенство:

1 Рд = 1⋅106 Бк = 1 МБк 

В дозиметрии используют свои единицы облучения:

• грэй;
• зиверт;
• бэр.

Поглощенную дозу в Международной СИ измеряют в единицах грэй (Гр). Один грэй равен энергии излучения в 1 Дж, поглощенной 1 кг вещества.

Эквивалентную дозу, т.е. произведение поглощенной дозы на коэффициент качества излучения, в Си измеряют в зивертах. Один зиверт эквивалентен излучению, создающему такой же биологический эффект, как и поглощенная доза в 1 Гр гамма-излучения или рентгеновского излучения.

1 Зв = 1 Джкг

Внесистемная единица измерения эквивалентной дозы — бэр. Бэр расшифровывается как «биологический эквивалент рентгена». 

За один бэр принято считать такое количество энергии излучения, поглощенного 1 кг вещества, при котором биологическое воздействие соответствует поглощенной дозе в 1 рад гамма-излучения или рентгеновского излучения. То есть:

1 бэр=,01 Зв=100 эргг

Для измерения воздействия радиации используют также понятие мощность дозы. Это доза, полученная объектом за выбранную единицу времени.

Сравнительная таблица с характеристиками различных видов радиации

Как видно из таблицы, в зависимости от вида радиации, излучение при одной и той же интенсивности, например в 0.1 Рентген, будет оказать разное разрушающее действие на клетки живого организма. Для учета этого различия, был введен коэффициент k, отражающий степень воздействия радиоактивного излучения на живые объекты.

Чем выше «коэффициент k» тем опаснее действие определенного вида радиции для тканей живого организма.

Естественная радиоактивность

Естественная радиация была всегда: до появления человека, и даже нашей планеты. Радиоактивно всё, что нас окружает: почва, вода, растения и животные. В зависимости от региона планеты уровень естественной радиоактивности может колебаться от 5 до 20 микрорентген в час (20 мкР/ч = 0.20 мкЗв/ч). По сложившемуся мнению, такой уровень радиации не опасен для человека и животных, хотя эта точка зрения неоднозначна, так как многие ученые утверждают, что радиация даже в малых дозах приводит к раку и мутациям. Правда, в связи с тем, что повлиять на естественный уровень радиации мы практически не можем, нужно стараться максимально оградить себя от факторов, приводящих к значительному превышению допустимых значений.

Откуда же берется естественная радиоактивность? Существует три основных источника:

1. Космическое излучение и солнечная радиация — это источники колоссальной мощности, которые в мгновение ока могут уничтожить и Землю, и всё живое на ней. К счастью, от этого вида радиации у нас есть надёжный защитник — атмосфера. Впрочем, интенсивная человеческая деятельность приводит к появлению озоновых дыр и истончению естественной оболочки, поэтому не следует слишком долго находиться под воздействием прямых солнечных лучей. Интенсивность влияния космического излучения зависит от высоты над уровнем моря и широты. Чем выше Вы над Землей, тем интенсивнее космическое излучение, с каждой 1000 метров сила воздействия удваивается, а на экваторе уровень излучения гораздо сильнее, чем на полюсах.

Ученые отмечают, что именно с проявлением космической радиации связаны частые случаи бесплодия у стюардесс, которые основное рабочее время проводят на высоте более десяти тысяч метров. Впрочем, обычным гражданам, не увлекающимся частыми перелетами, волноваться о космическом излучении не стоит.

2. Излучение земной коры. Помимо космического излучения радиоактивна и сама наша планета. В её поверхности содержится много минералов, хранящих следы радиоактивного прошлого Земли: гранит, глинозём и т.п. Сами по себе они представляют опасность лишь вблизи месторождений, однако человеческая деятельность ведёт к тому, что радиоактивные частицы попадают в наши дома в виде стройматериалов, в атмосферу после сжигания угля, на участок в виде фосфорных удобрений, а затем и к нам на стол в виде продуктов питания. Известно, что в кирпичном или панельном доме уровень радиации может быть в несколько раз выше, чем естественный фон данной местности. Таким образом, хотя здание и может в значительной мере уберечь нас от космического излучения, но естественный фон легко превышается при использовании опасных материалов.

Человек подвергается облучению двумя способами. Радиоактивные вещества могут находиться вне организма и облучать его снаружи; в этом случае говорят о внешнем облучении. Или же они могут оказаться в воздухе, которым дышит человек, в пище или в воде и попасть внутрь организма. Такой способ облучения называют внутренним.

Накопление радона в разных комнатах

Радон активно поступает в наши дома с бытовым газом, водопроводной водой (особенно, если её добывают из очень глубоких скважин), или же просто просачивается через микротрещины почвы, накапливаясь в подвалах и на нижних этажах. Снизить содержание радона, в отличие от других источников радиации, очень просто: достаточно регулярно проветривать помещение и концентрация опасного газа уменьшится в несколько раз.

Разновидность излучения

Опасными для человека является излучение микрочастиц, приводящее к заболеваниям организма и смертельным случаям. Величина воздействия зависит от разновидности лучей, продолжительности действия и частоты:

• тяжелые альфа-частицы, положительно заряженные после распада ядер (к ним относят торон, кобальт-60, уран, радон);
• бета-частицы являются обычными электронами стронция-90, калия-40, цезия-137;
• гамма-излучение представлено частицами с большой проникающей способностью (цезия-137, кобальта-60);
• жесткое рентгеновское излучение, напоминающее гамма-частицы, но менее энергичное, обеспечивает америций-241, постоянным источником возникновения является солнце;
• нейтроны возникают в результате распада ядер плутония, их скопление наблюдается в окружении атомных реакторов.

Похожие записи:

Капсюль жевело и центробой для охотничьих патронов Укороченный вариант ножа разведчика нр-40 Средства защиты органов дыхания Зимние удочки Аварии на химически опасных объектах Ориентирование на местности: как это делать и для чего нужно уметь