Основные источники радиоактивного излучения, после аварии на Фукусиме

Наибольшую обеспокоенность, в первые недели после аварии, вызывают выбросы радиоактивного йода. В ближайшие десятилетия наибольшую опасность будет представлять цезий-137 и, в меньшей степени - загрязнение стронцием-90. В долгосрочном плане (от сотен до тысяч лет) значительную роль будут играть изотопы плутония и америций-241, хотя их уровни радиологически не столь существенны.

Наиболее летучие радионуклеиды - Йод-131 и Цезий-137. Их период полураспада - 8 дней и 30 лет, полный распад - два-три месяца и 200-300 лет, соответственно. Они в виде аэрозоля, на частицах пыли, с паром и в воде, легко переносятся воздушными, атмосферными потоками и морскими течениями на огромные расстояния. После аварии на АЭС Фукусима (Япония, в 2011-м году), в результате произошедшего там сильного девятибалльного землетрясения и цунами, радиоактивный иод (выброшенный из энергоблоков станции вверх, взрывами водорода) облетел планету за три-четыре недели, по воздуху. Со временем, он постепенно теряет свою излучательную активность.

Плутоний-239 и Стронций-90 (полураспад - 24000 и 28 лет, соответственно) - как более тяжёлые, по весу, осыпаются в ближайшей, тридцатикилометровой зоне от очага заражения, в зависимости от высоты выброса, розы ветров и их скорости.

Осаждению радионуклидов из воздушных масс, способствует и дождь, вызывая вторичное загрязнение по водостокам, в основном - цезием-137.

Йод-131 - при попадании с пищей внутрь организма, накапливается в щитовидной железе (особенно - при йододефиците в щитовидке), Стронций-90 - надолго оседает в костях. В таком виде - они вызывают, особенно опасное, внутреннее облучение.

Обсуждение темы АЭС Фукусима на профессиональном форуме.

Виды излучения и их основные источники:
Альфа-частицы (ядра гелия) - Радон, Торон, Кобальт-60, Уран.
Бета-чистицы - Калий-40, Цезий-137, Стронций-90
Гамма-поле - Цезий137. Кобальт60
Рентгеновское жесткое излучение - Америций-241
Нейтронное - Плутоний.

Из перечисленных, больше светят (имеют наибольшую активность), в порядке убывания: изотопы йода-131 (в первые дни и недели после аварии), цезия-137, стронция-90,89 и радиоизотопы плутония. Такая картина - и в случае ядерной аварии и при атомном взрыве.

Характеристики, энергии излучений, их свойства:

Альфа-частицы (ядра гелия) - их кинетическая энергия равна 4-9 МэВ, при скоростях до 10 тыс.км/с. Движение этих массивных частиц, обычно, прямолинейно. Летящие альфачастицы можно отклонить сильным электрическим и магнитным полями.

Бета-частицы (электроны, протоны...) имеют энергию от нескольких сотен килоэлектронвольт до двух мегаэлектронвольт. Их средняя энергия составляет, обычно, треть от максимальной в простом спектре. Движущиеся бетачастицы отклоняются электрическим и магнитным полем и рикошетят от внешних электронов атомов вещества, в результате чего имеют сложную, ломаную траекторию движения.

Гамма-излучение это электромагнитное излучение, с энергией от нескольких кэВ до 4-9 МэВ (жесткое), распространяющееся со скоростью света. Фотоны гаммаизлучения не обладают зарядом и, поэтому, не отклоняются электрическим и магнитным полями.

Нейтронное излучение - электрически нейтральные нейтроны, с энергией от 10 кэВ до 20 МэВ в непрерывном спектре.

Дозиметрические приборы для измерения ионизирующих излучений (ИИ):

Радиометры - используются для измерения плотности потока и мощности доз ИИ, а так же активности радионуклидов.

Спектрометры - предназначены для изучения распределения излучений по энергиям, заряду, массам частиц ИИ, то есть, для детального анализа образцов каких-либо материалов, источников ИИ.

Дозиметры - применяют для измерения индивидуальной эквивалентной дозы и мощности доз рентгеновского, бета- и гамма-излучения в диапазоне энергий от 50 кэВ до 2-3 МэВ. Распространенные модели: ДКГ и ДКС (индивидуальные), МКС (дозиметр-радиометр, на фото) - отличаются по классу точности и опциям (бытовые или профессиональные), количеству и типу детекторов, конструкции (переносные или стационарные) и т.д.

В качестве детектора радиации применяется, обычно, счётчик Гейгера-Мюллера. Бета фильтр - двухслойный, из меди и свинца (со всех сторон экранирует датчик).

Широкий диапазон измерений, максимально высокая точность и надёжность в работе - есть только у полнофункциональных приборов, нормальных размеров и профессионального класса, но и цена их значительно выше, чем у бытовых моделей.

Опции проф. аппаратуры:
- режим оперативного контроля удельной активности 137Cs в жидких и сыпучих пробах в полевых условиях;
- возможность измерять плотность потока альфа- и бета-частиц с загрязненных поверхностей, мощность амбиентного эквивалента дозы и дозу рентгеновского и гамма-излучения;
- энергонезависимая память и чтение записанных данных на табло или персональный компьютер;
- возможность дальнейшего дооснащения прибора дополнительными блоками детектирования, по мере необходимости

Правила эксплуатации. Не ронять и беречь от попадания внутрь корпуса пыли, влаги и агрессивных газов, иначе - собьются настройки и прибор выйдет из строя (это касается и внешних блоков детектирования). Промышленные, профессионального класса радиомерты и дозиметры могут работать при высокой влажности (до 90-100%, при +25 градусов), а вот недорогие бытовые приборы - только до 70-80% и их надо как-то защищать от воды и конденсата водяного пара (помещать в мягкий полиэтилен, герметично под плёнку, через которую можно было бы включать тумблеры и нажимать на кнопки). Не разбирать, не ломать пломбу,... только в этом случае будет точность. Время на установление рабочего режима ("прогрев прибора") - приблизительно 10 секунд.

Точность измерений. Для радиометрических приборов характерен значительный разброс отсчётов (до плюс/минус 20-40%). В этих устройствах велика и длительность времени на измерение. Для улучшения сходимости результатов, хотя бы до +/- 10-15% - увеличивают количество и время измерений (в том числе - используют дублирующие аппараты). Производители уменьшают приборную погрешность, повышая чувствительность - наращивая количество и качество детекторов ионизирующего излучения (газоразрядных счётчиков или различных видов сцинтилляторов) в радиометрических устройствах.

Дополнительные погрешности (разброс показаний) прибора вызывают:
температура, отличная от комнатной, меняет параметры электрической схемы - до +/- 15%
повышенная влажность и конденсат - до +/- 10%
разряд батареи - до +/- 10%
вариации (короткопериодные) космического излучения и рентгеновского - сотые-десятые доли микрозиверта в час
// все они действуют интегрально (в сумме)

Периодическая поверка и калибровка проводится раз в год - это стандартный межповерочный интервал для аппаратуры. Бытовые радиометры, дозиметры - можно сверить по новым, недавно купленным или только что поверенным приборам, проведя параллельные замеры в режиме повышенной точности, "на ровном поле".

Результаты измерений, полученные с помощью бытового прибора, не могут быть использованы для официальных заключений государственными органами. Для этого нужна профессиональная, сертифицированная аппаратура, прошедшая госповерку и, собственно, квалифицированный специалист, который правильно проведёт измерения, выполнит расчёты и оформит результаты.

Пример расчета
В определённом месте зафиксирован радиактивный фон от гамма-излучения равный 50 мкР/час (50 мкрад/час; 0.5 мкГр/час; 0.5 мкЗв/час)
Находясь там 1 час - человек получит эквивалентную дозу (ЭД) в 50 мкБэр (соотв. 0.5 микрозиверт).
За год это составит: ЭД = 50 мкР/час * 8760 час = 438000 мкБэр = 438 мБэр = 4.48 мЗв/год - почти на пределе допустимой поглощенной дозы (должно быть "не более 5 миллизиверт в отдельный год из любого пятилетнего интервала времени").

Основные нормативные документы:

Федеральный закон "О радиационной безопасности населения".
НРБ 99/2009 Нормы радиац. безопасн.
Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности (ОСПОРБ-99/2010).
Методические указания МУ 2.6.1.715-98 Проведение радиационно-гигиенического обследования жилых и общественных зданий.
СП 2.6.1.2612-10 Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности.
СанПиН 2.6.1.2523-09
СП 62.13330.2011