Радиация

Радиация

    1. Основные  понятия, термины и определения 

Радиация, проникающая  радиация, радиационная защита, защита от ионизирующих и рентгеновских  излучений, нуклиды, радионуклиды и  т. п. 

Многообразие этих терминов, которые в какой-то степени  повторяют друг друга, нередко приводит к неоднозначному пониманию и  толкованию. 

С некоторым допущением можно сказать, что радиация - это  явление, происходящее в радиоактивных  элементах, ядерных реакторах, при  ядерных взрывах, сопровождающееся испусканием частиц и различными излучениями, в результате чего возникают  вредные и опасные факторы, воздействующие на людей. Следовательно, термин “ионизирующие  излучения” есть одна из сторон проявления физико-химических процессов, протекающих  в радиоактивных элементах. Термин “проникающая радиация” следует  понимать как поражающий фактор ионизирующих излучений, возникающих, например, при  взрыве атомного реактора. Ионизирующее излучение - это любое излучение, вызывающее ионизацию среды, т. е. протекание электрических токов в этой среде, в том числе и в организме  человека, что часто приводит к  разрушению клеток, изменению состава  крови, ожогам и другим тяжелым последствиям. 

    2. Источники  и виды ионизирующих излучений 

Источниками ионизирующих излучений являются радиоактивных  элементы и их изотопы, ядерные реакторы, ускорители заряженными частиц и  др. рентгеновские установки и  высоковольтные источники постоянного  тока относятся к источникам рентгеновского излучения. 

Здесь следует отметить, что при нормальном режиме их эксплуатации радиационная опасность незначительна. Она наступает при возникновении  аварийного режима и может долго  проявлять себя при радиоактивном  заражении местности. Ионизирующие излучения разделяются на два  вида: электромагнитное (гамма-излучение  и рентгеновское излучение) и  корпускулярное, представляющее собойa- и b-частицы, нейтроны и др. 

По своим свойствам a-частицы обладают малой проникающей  способностью и не представляют опасности  до тех пор, пока радиоактивные вещества, испускающиеa-частицы, не попадут внутрь организма через рану, с пищей  или вдыхаемым воздухом; тогда  они становятся чрезвычайно опасными. 

b-частицы могут  проникать в ткани организма  на глубину один – два сантиметра. Большой проникающей способностью  обладает g-излучение, которое распространяется  со скоростью света; его может  задержать лишь толстая свинцовая  или бетонная плита. 

    3. Понятие  о нуклидах и радионуклидах 

Ядра всех изотопов химических элементов образуют группу “нуклидов”. Большинство нуклидов нестабильны, т. е. они все время  превращаются в другие нуклиды. Например, атом урана-238 время от времени испускает  два протона и два нейтрона (a-частицы). Уран превращается в торий-234, но торий также нестабилен. В конечном итоге эта цепочка превращений  оканчивается стабильным нуклидом свинца. Самопроизвольный распад нестабильного  нуклида называется радиоактивным  распадом, а сам такой нуклид - радионуклидом. При каждом распаде  высвобождается энергия, которая и  передается дальше в виде излучения. Поэтому можно сказать, что в  определенной степени испускание ядром  частицы, состоящей из двух протонов и двух нейтронов, - этоa-излучение, испускание электрона - b-излучение, и, в некоторых  случаях, возникает g-излучение. Образование  и рассеивание радионуклидов  приводит к радиоактивному заражению  воздуха, почвы, воды, что требует  постоянного контроля их содержания и принятия мер по нейтрализации. 

    4. Радиация  вокруг нас 

Как все-таки действует  радиация на человека и окружающую среду? Это одна из многих сегодняшних  проблем, которая приковывает к  себе внимание огромного количества людей. 

Радиация действительно  опасна: в больших дозах она  приводит к поражению тканей, живой  клетки, в малых - вызывает раковые  явления и способствует генетическим изменениям. 

Однако опасность  представляют вовсе не те источники  радиации, о которых больше всего  говорят. Радиация, связанная с развитием  атомной энергетики, составляет лишь малую долю, существенную часть облучения  население получает от естественных источников радиации: из космоса и  от радиоактивных веществ, находящихся  в земной коре, от применения рентгеновских  лучей в медицине, во время полета на самолете, от каменного угля, сжигаемого в бесчисленном количестве различными котельными и т. д. 

Сама по себе радиоактивность - явление не новое, как считают  некоторые, связывая ее возникновение  со строительством АЭС и появлением ядерных боеприпасов. Она существовала на Земле задолго до зарождения жизни. С тех пор как образовалась наша Вселенная (порядка 20 миллиардов лет назад), радиация постоянно наполняет космическое пространство. 

Многие удивляются, узнав, что человек, хотя в чрезвычайно  малой мере, но тоже радиоактивен. В  его мышцах, костях и других тканях присутствуют мизерные количества радиоактивных  веществ. 

Однако с момента  открытия радиации как явления не прошло и ста лет. Так как основную часть дозы облучения население  получает от естественных источников, то большинства из них избежать просто невозможно. Человек подвергается двум видам облучения: внешнему и внутреннему. Дозы облучения сильно различаются  и зависят, главным образом, от того, где люди живут. 

    4. 1. Источники  внешнего облучения 

Радиоактивный фон, создаваемый космическими лучами (0, 3 мЗв/год), дает чуть меньше половины всего  внешнего облучения (0, 65 мЗв/год), получаемого  населением. Нет такого места на Земле, куда бы ни проникали космические  лучи. При этом надо отметить, что  Северный и Южный полюса получают больше радиации, чем экваториальные районы. Происходит это из-за наличия  у Земли магнитного поля, силовые  линии которого входят и выходят  у полюсов. 

Однако более существенную роль играет место нахождения человека. Чем выше поднимается он над уровнем  моря, тем сильнее становится облучение, ибо толщина воздушной прослойки  и ее плотность по мере подъема  уменьшается, а следовательно, падают защитные свойства. 

Те, кто живет на уровне моря, в год получают дозу внешнего облучения приблизительно 0, 3 мЗв, на высоте 4000 метров–уже 1, 7 мЗв. На высоте 12 км доза облучения за счет космических лучей возрастает приблизительно в 25 раз по сравнению с земной. Экипажи и пассажиры самолетов  при перелете на расстояние 2400 км получают дозу облучения 10 мкЗм (0, 01 мЗв или 1 мбэр), при полете из Москвы в Хабаровск  эта цифра уже составит 40– 50 мкЗв. Здесь играет роль не только продолжительность, но и высота полета. Земная радиация, дающая ориентировочно 0, 35 мЗв/год внешнего облучения, исходит в основном от тех пород полезных ископаемых, которые  содержат калий– 40, рубидий – 87, уран – 238, торий –232. Естественно, уровни земной радиации на нашей планете  неодинаковы и колеблются большей  частью от 0, 3 до 0, 6 мЗв/год. Есть такие  места, где эти показатели во много  раз выше. 

    4. 2. Внутреннее  облучение населения 

Внутренне облучение  населения от естественных источников на две трети происходит от попадания  радиоактивных веществ в организм с пищей, водой и воздухом. В  среднем человек получает около 180 мкЗв/год за счет калия–40, который  усваивается организмом вместе с  нерадиоактивным калием, необходимым  для жизнедеятельности. Нуклиды  свинца– 210, полония –210 концентрируются  в рыбе и моллюсках. Поэтому люди, потребляющие много рыбы и других даров моря, получают относительно высокие дозы внутреннего облучения. Жители северных районов, питающиеся мясом  оленя, тоже подвергаются более высокому облучению, потому что лишайник, который  употребляют олени в пищу зимой, концентрирует в себе значительные количества радиоактивных изотопов полония и свинца. 

Недавно ученые установили, что наиболее весомым из всех естественных источников радиации является радиоактивный  газ радон - это невидимый, не имеющий  ни вкуса, ни запаха газ, который в 7, 5 раз тяжелее воздуха. В природе  радон встречается в двух основных видах: радон– 222 и радон –220. Основная часть радиации исходит не от самого радона, а от дочерних продуктов  распада, поэтому значительную часть  дозы облучения человек получает от радионуклидов радона, попадающих в организм вместе с вдыхаемым  воздухом. Радон высвобождается из земной коры повсеместно, поэтому максимальную часть облучения от него человек  получает, находясь в закрытом, непроветриваемом помещении нижних этажей зданий, куда газ просачивается через фундамент  и пол. Концентрация его в закрытых помещениях обычно в 8 раз выше, чем  на улице, а на верхних этажах ниже, чем на первом. 

Дерево, кирпич, бетон  выделяют небольшое количество газа, а вот гранит и железо - значительно  больше. Очень радиоактивны глиноземы. Относительно высокой радиоактивностью обладают некоторые отходы промышленности, используемые в строительстве, например, кирпич из красной глины (отходы производства алюминия), доменный шлак (в черной металлургии), зольная пыль (образуется при сжигании угля). 

Другими источниками  поступления радона в жилые помещения  являются вода и природный газ. Надо помнить, что в сырой воде его  намного больше, а при кипячении  радон улетучивается, поэтому основную опасность представляет собой его  попадание в легкие с парами воды. Чаще всего это происходит в ванной комнате при приеме горячего душа. 

Точно такую же опасность  радон представляет, смешиваясь под  землей с природным газом, который  при сжигании в кухонных плитах, отопительных и других нагревательных приборах попадает в помещение. Концентрация его сильно увеличивается при  отсутствии хороших вытяжных систем. 

Также нельзя забывать, что при сжигании угля значительная часть его компонентов спекается  в шлак или золу, где концентрируются  радиоактивные вещества. Более легкая из них часть - зольная пыль - уносится в воздух, что также приводит к  дополнительному облучению людей. 

Из печек и каминов  всего мира вылетает в атмосферу  зольной пыли не меньше, чем из труб электростанции. 

За последние десятилетия  человек усиленно занимался проблемами ядерной физики. Он создал сотни  искусственных радионуклидов, научился использовать возможности атома  в самых различных отраслях - в  медицине, при производстве электро- и тепловой энергии, изготовлении светящихся циферблатов часов, множества приборов, при поиске полезных ископаемых и  в военном деле. Все это, естественно, приводит к дополнительному облучению  людей. В большинстве случаев  дозы невелики, но иногда техногенные  источники оказываются во много  тысяч раз интенсивнее, чем естественные. 

Медицинские процедуры  и методы лечения, связанные с  применением радиоактивности, вносят основной вклад в дозу, получаемую человеком от техногенных источников. Так, при рентгенографии зубов человек  получает местное разовое облучение 0, 03 Зв (3 бэр), при при рентгенографии желудка - 0, 3 Зв (30 бэр), при флюорографии– 3, 7 мЗв (370 мбэр). 

Ядерные взрывы тоже вносят свою лепту в увеличение дозы облучения человека. Радиоактивные  осадки от испытаний в атмосфере  разносятся по всей планете, повышая  общий уровень загрязненности. Испытания  эти проходили в два периода: 

первый (1954 – 1958 гг. ), когда взрывы проводили Великобритания, США и СССР; второй (1961 – 1962 гг. ) –  более значительный, когда взрывы проводили в основном США и  СССР. 

Всего ядерных испытаний  в атмосфере произведено: Китаем – 193, СССР – 142, Францией – 45, США – 22, Великобританией –21. После 1980 года взрывы в атмосфере практически  прекратились. Подземные же испытания  продолжаются до сих пор. 

Атомная энергетика, хотя и вносит в суммарное облучение  населения незначительный вклад, является предметом интенсивных споров. Если ядерные установки работают нормально, то и выбросы радиоактивных материалов в окружающую среду очень малы. 

Каждому понятно, что  доза облучения от ядерного реактора зависит от времени и расстояния. Чем дальше человек живет от АЭС, тем меньшую дозу он получает. Дело в том, что большинство радионуклидов, выбрасываемых в атмосферу, быстро распадаются, и поэтому они имеют  только местное значение. Конечно, есть и долгоживущие, которые могут  распространяться по всему земному  шару и оставаться в окружающей среде  практически бесконечно. 

Другим источником загрязнения радиоактивными веществами служат рудники и обогатительные фабрики. В процессе переработки  урановой руды образуется огромное количество отходов - “хвостов”, которые остаются радиоактивными в течение миллионов  лет. Они - главный долгоживущий источник облучения населения. Подводя итог, надо сказать, что средние дозы облучения  от атомной энергетики весьма малы по сравнению с дозами, получаемыми  от естественных источников (более 1%). 

В промышленности и  в быту из-за применения различных  технических средств люди тоже получают дополнительное, хотя и небольшое, облучение. Например, работники, которые участвуют  в производстве люминофоров с  использованием радиоактивных материалов, на заводах стройиндустрии и промплощадках, где используются установки промышленной дефектоскопии. Под землей повышенные дозы получают шахтеры, рудокопы, золотодобытчики. Достается и персоналу курортов с радоновыми источниками.