Естественный радиационный фон

Расчетные значения годовых эффективных (эквивалентных) доз[2] от естественных (природных) источников излучения приведены в табл. 2.1.

 Таблица 2.1

Расчетные годовые эффективные эквивалентные дозы от природных источников излучения в регионах с нормальным

радиационным фоном, мкЗв [2]

Источник излучения	Внешнее	Внутреннее	Всего
Космическое излучение	301	-	301
Космогенные радионуклиды	-	15	15
Радионуклиды земного происхождения:
40K	120	180	300
87Rb	-	6	6
Ряд 238U
			1044
Ряд 232Th
	140		326
Сумма (округленно)	650	1340	2000

Радиационный фон, обусловленный космическим излучением. Космические лучи приходят в Солнечную систему из межзвездного пространства (первичное галактическое космическое излучение), а также часть их рождается во время солнечных вспышек (первичное солнечное галактическое излучение). Первичное космическое излучение, как галактическое, так и солнечное, в основном состоит из высокоэнергетичных протонов и a-частиц. Взаимодействуя с ядрами атомов, присутствующими в воздухе, частицы первичного космического излучения образуют лавины из электронов, протонов, нейтронов и мезонов - вторичное космическое излучение. Протоны и нейтроны вторичного космического излучения образуются в основном в верхних слоях атмосферы. Вследствие потери энергии на ионизацию и взаимодействие с ядрами атомов плотность потока этих частиц быстро уменьшается с уменьшением высоты над уровнем моря.

Внешнее облучение человека космическим излучением определяется главным образом электронами, образующимися при распаде мюонов и электронами, образующимися при ионизации воздуха другими заряженными частицами (или во время каскадных ливней).

Вторичное космическое излучение, взаимодействуя (активация) с ядрами азота, кислорода и водорода, присутствующими в атмосферном воздухе, образуют так называемые космогенные радионуклиды, которые и создают внутреннее облучение человека, поступая в организм с воздухом, водой и пищей. Среди большого числа космогенных радионуклидов лишь четыре нуклида (³Н, ⁷Ве, ¹⁴С и ²²Na) вносят заметный вклад в суммарную дозу внутреннего облучения.

Радиационный фон, обусловленный радиоактивными веществами, содержащимися в земной коре. К радионуклидам земного происхождения относятся долгоживущие радиоактивные элементы, присутствующие в различных объектах внешней среды с момента образования Земли, а также их дочерние продукты распада (время образования земной коры составляет ~ 2×10⁹ лет). Естественные радионуклиды могут распределяться в земной коре более или менее равномерно; если радионуклид концентрируется в каком-то определенном месте, то это образование называют месторождением. В табл. 2.2 представлено содержание естественных радионуклидов в земной коре. Как видно из табл. 2.2, наибольшей удельной активностью обладают ²³⁸U и ²³²Th в равновесии со своими дочерними продуктами, ⁴⁰К, а также ⁸⁷Rb, ¹³⁸La и еще более десяти долгоживущих радионуклидов.

Содержание радионуклидов земного происхождения в почве определяется как составом исходных горных пород, слагающих земную кору, так и характером процессов почвообразования. Сюда относятся процессы выщелачивания почв грунтовыми водами, сорбция радионуклидов почвами и некоторые другие факторы. Диапазон содержания радионуклидов для почв разного состава составляет примерно 100 - 800 Бк/кг для ⁴⁰К, 10 - 60 для ²³⁸U, 7 - 60 для ²³²Th, 3 – 50 для ²²⁶Ra.

    Таблица 2.2

Содержание некоторых естественных радионуклидов

 в земной коре [5]

Химический элемент	Радионуклид	Период полураспада, лет	Содержание в естественной смеси изотопов, %	Масса радионуклида в 1 т земной коры, г	Активность радионуклида в 1 т земной коры, Бк
Калий	40K	1,31× 109	0,012	3,1	780 000
Кальций	48Ca	>2×1016	0,19	66	490
Рубидий	87Rb	6,2×1010	27,85	84	210 000
Цирконий	96Zr	>5×1017	2,80	7,8	0,018
Лантан	138La	2×1011	0,09	0,016	1 400
Неодим	144Nd	1,5×1015	23,87	4,8	26
Самарий	147Sm	1,25×1011	15,07	1,2	770
Лютеций	176Lu	2,4×1010	2,6	0,03	97
Торий	232Th	1,4×1010	100	8	32 000
Уран	235U	7,13×108	0,71	0,022	1 800
Уран	238U	4,5×109	99,3	3,0	37 000

 

Если говорить о внешнем облучении, тоестественныйрадиоактивный изотоп ⁴⁰К и дочерние продукты распада радия и тория являются основными g-излучающими веществами, создающими ионизацию над поверхностью Земли. Энергия g-излучения, испускаемого этими радионуклидами, не превышает 2,6 МэВ, поэтому это излучение поглощается почвой и основной вклад в дозу излучения над поверхностью Земли вносят нуклиды, содержащиеся только в верхнем 30-сантиметровом слое от поверхности. Если принять в качестве исходных данных средние мировые значения удельной радиоактивности в почве, то соответствующая им расчетная средняя мощность поглощенной дозы от g-излучения естественных радионуклидов земного происхождения вне помещений будет складываться на 35 % из излучения ⁴⁰К, на 25 % из излучения продуктов распада цепочки ²³⁸U и на 40 % - от излучения продуктов распада цепочки ²³²Th. Среднее значение мощности поглощенной дозы в воздухе вне помещений с «нормальным» радиационным фоном составляет ~ 0,05 мкГр/ч.

Облучению естественными источниками радиации подвергаются все жители Земли, однако величина облучения зависит от многих факторов. В частности, доза облучения зависит от места проживания. Уровень радиации в некоторых местах земного шара, например, там, где залегают радиоактивные породы, оказывается значительно выше среднего. Так, в ряде штатов в Бразилии обнаружены обширные зоны с повышенным радиационным фоном (до   20 мкГр/ч), в Иране, на участке в несколько квадратных километров из-за поверхностных вод с очень высоким содержанием радия мощность поглощенной дозы составляет 0,7 ¸ 50 мкГр/ч, в ряде районов Франции 2 мкГр/ч является обыденным значением мощности поглощенной дозы, в Индии обнаружена местность, где население получает годовую дозу облучения в 10 раз выше, чем в среднем на нашей планете. Повышенная мощность эффективной дозы обнаружена и в других областях земного шара: в отдельных провинциях Италии, в Нигерии, на Мадагаскаре и еще в некоторых странах. В нашей стране повышенный радиационный фон имеет г.Пятигорск (2 - 3 мкГр/ч).

Значения естественного радиационного фона в различных регионах земли варьируются в очень широких пределах: величины максимального и минимального значений мощности поглощенной дозы в воздухе от естественных радионуклидов, находящихся в почве, могут различаться в 500 раз (в табл. 2.1 представлены регионы с нормальным радиационным фоном).

Но все-такинаиболее весомый вклад (~ 67 %) в эффективную дозу облучения, которую человек получает от естественных источников радиации, дает внутреннее облучение, обусловленное радиоактивными веществами, содержащимися в земной коре и попавшими в организм с воздухом, пищей и водой.

⁴⁰ К. Калий широко распространен в природе. Содержание радиоактивного ⁴⁰К в природной смеси изотопов калия составляет 0,012 % по массе. ⁴⁰К (Т _1/2 @ 1,3×10⁹ лет) испускает b-частицы с максимальной энергией Е _bmax = 1322 кэВ, в 11 % распад сопровождается испусканием g-квантов с энергией 1460 кэВ[3]. В организм ⁴⁰К поступает с водой и пищей, содержание ⁴⁰К в основных продуктах питания колеблется в диапазоне от 20 до 200 Бк/кг. В теле человека содержание ⁴⁰К составляет ~ 60 Бк/кг. Распределение ⁴⁰К по всему организму близко к равномерному, за исключением красного костного мозга, где его концентрация примерно в два раза выше.

⁸⁷ Rb - чистый b-излучатель с Е _bmax = 274 кэВ (Т _1/2 = 4,8×10¹⁰ лет). Предполагается, что в организме человека ⁸⁷Rb распределяется так же, как и ⁴⁰К (т.к. они близки по химическим свойствам).

Однако наиболее существенный вклад во внутреннее облучение человека вносят продукты распада радона, которые поступают в организм человека вместе с вдыхаемым воздухом. 

Ряды урана-радия и тория

Большинство радиоактивных элементов, встречающихся в природе, можно расположить в виде трех последовательных цепочек, они называются радиоактивными семействами или рядами. Эти три семейства радиоактивных изотопов в основном и обуславливают радиоактивность, с которой связано облучение человека в естественных условиях его существования. Радиоактивные семейства изображены на рис. 2.1 - 2.3. Горизонтальные стрелки означают радиоактивные превращения, имеющие выход, близкий к 100 %, а наклонные - имеющие очень незначительный выход. В скобках указаны первоначальные названия членов ряда, показывающие их генетическую связь[4], без скобок - общепринятые обозначения изотопов. В рамках обозначены долгоживущие изотопы, в двойных рамках - конечные стабильные изотопы.

 

 

Первое семейство называется семейством урана-радия (рис. 2.1). Оно начинается с изотопа , содержание которого в природной смеси изотопов урана составляет 99,28 %. ²³⁸U находится в равновесии с другим изотопом урана ²³⁴U (в этом ряду ²³⁴U является правнуком ²³⁸U), содержание ²³⁴U в естественной смеси равно 0,006 %. Среди радиоактивных элементов этой цепочки находятся  и радиоактивный газ радон (изотоп ²²²Rn). Эта цепочка имеет 19 нуклидов и заканчивается стабильным изотопом .

Второе семейство – семейство актиноурана – начинается с другого изотопа урана (рис. 2.2). Содержание ²³⁵U в естественной смеси составляет 0,71 %, именно этот изотоп используется в управляемых реакциях деления в АЭС. Среди элементов этого ряда уже нет ²³⁴U, зато есть актиний  - наличие радионуклида актиния и дало название этому ряду. Семейство актиноурана, как и семейство урана, содержит изотоп радия ²²³Ra и образующийся из него изотоп радона ²¹⁹Rn. Этот изотоп радона ²¹⁹Rn называют актинон - по его принадлежности к семейству актиноурана. Заканчивается ряд также стабильным изотопом свинца .

 

Наконец, третье семейство - семейство тория - начинается с радиоактивного изотопа тория  (рис. 2.3), содержит 12 радионуклидов, также имеет в своем составе изотоп радия (), превращающийся в радиоактивный газ радон (²²⁰Rn). Этот изотоп радона ²²⁰Rn, учитывая его происхождение, называют тороном[5].

 

 

                                                               

 

 

                                  

 

                                                                            

 

Таким образом, можно видеть, что все три радиоактивных семейства имеют одну особенность, играющую основополагающую роль при возникновении радиоактивных аэрозолей. Это наличие во всех трех цепочках радиоактивного газа радона, который, в отличие от своих предшественников (уран, торий, радий и другие), способен выйти из почвы наружу в атмосферный воздух. И не просто выйти наружу, но и еще распадаясь, создать такие продукты распада (Ро, Bi, Pb), которые могут образовывать радиоактивные аэрозоли. Ведь сам радон - инертный газ, имеющий нулевую валентность и не имеющий никаких природных химических соединений. Вследствие своей инертности радон, попадая в организм человека, не взаимодействует с биологическими жидкостями или тканями и не концентрируется в каких-либо органах[6]. В воздухе радон находится в атомарном состоянии, его атомы не присоединяются к ядрам конденсации, например, пылинкам или тяжелым ионам, поэтому сами непосредственно аэрозоли не образуют.

Совсем по-другому ведут себя дочерние продукты распада радона ²¹⁸Ро, ²¹⁴Pb, ²¹⁴Bi. Они отличаются от радона не только химической природой (другие элементы) и периодами полураспада. Получившиеся из радона атомы Po, Bi, Pb притягиваются и прилипают к пылинкам, которые всегда присутствуют в воздухе. Таким образом, инертный газ за сравнительно короткое время превращается в тонкодисперсный аэрозоль, который прекрасно адсорбируется и в верхних дыхательных путях, и особенно в альвеолярном отделе легких человека. В настоящее время доказано, что радиационная опасность вдыхаемой смеси радона и продуктов его распада почти полностью (более чем на 95 %) обусловлена аэрозолями дочерних продуктов.

Если рассмотреть радиоактивную цепочку ²³⁸U более подробно, можно заметить, что ее удобно разделить на пять подсемейств. Превращение ²³⁴Th в ²³⁴U происходит довольно быстро, поэтому можно полагать, что между ²³⁸U и ²³⁴U соблюдается так называемое вековое равновесие (см. (2.3)), поэтому удельная активность всех радионуклидов от ²³⁸U до ²³⁴U в объектах окружающей среды будетодинаковой. Следующий за ²³⁴U ²³⁰Th имеет достаточно большой период полураспада - 8×10⁴ лет - и, поскольку его химические свойства отличны от химических свойств урана, процессы выщелачивания из минералов отличаются от аналогичных процессов для урана и ²³⁰Th уже не будет в объектах окружающей среды находиться в равновесном состоянии с ²³⁸U. Дочерний продукт распада ²³⁰Th - ²²⁶Ra принадлежит к другой группе химических элементов, его химические свойства резко отличаются от химических свойств актинидов, следовательно, процессы миграции ²²⁶Ra являются совершенно другими. Удельная активность ²²⁶Ra может в несколько раз отличаться от удельной активности родоначальника семейства ²³⁸U даже в первичных минералах, не говоря уже о почве. Для дочернего для ²²⁶Ra радионуклида ²²²Rn период полураспада 3,8 сут достаточно велик для того, чтобы выход из материнского вещества за счет диффузии был заметен. Выходящий из почвы ²²²Rn находится в нижних слоях атмосферы (на высоте 1000 м его концентрация составляет 40 % от концентрации на высоте 1 м), короткоживущие продукты распада вплоть до ²¹⁰Pb не успевают вместе с аэрозолями осесть на поверхность почвы, зато долгоживущий ²¹⁰Pb (Т _1/2 = 21 год) может перемещаться с аэрозолями на значительные расстояния, оседать на поверхность почвы и накапливаться в различных растениях. При накапливании в растениях в самом подсемействе ²¹⁰Pb могут возникать нарушения равновесия вследствие различных химических свойств ²¹⁰Pb и ²¹⁰Po.

Таким образом, семейство ²³⁸U может рассматриваться как пять подсемейств, каждое из которых по своему воздействию на человека должно рассматриваться самостоятельно. Родоначальники этих подсемейств ²³⁸U, ²³⁰Th, ²²⁶Ra, ²²²Rn, ²¹⁰Pb.

Цепочка распада ²³⁸U, начиная с ²²²Rn, может быть записана кратко. Все продукты распада от ²²²Rn до RaD короткоживущие: RaA (T _1/2 = 3,05 мин), RaB (T _1/2 = 26,8 мин), RaC (T _1/2 = 19,7 мин), RaC¢ (164 мкс). Изотоп RaD долгоживущий, он не успевает накопиться в воздухе, поэтому и его, и следующие за ним продукты распада можно не принимать во внимание. Далее. RaC¢ (²¹⁴Po) также не учитывается при образовании аэрозолей из-за очень короткого времени распада, а RaC¢¢(²¹⁰Tl) - из-за очень малого выхода (0,02 %). Цепочку короткоживущих продуктов распада радона (из семейства уран-радий) можно записать кратко:

. (2.1)                                        

В замкнутом сосуде накопление дочерних продуктов распада радона и установление равновесного состояния будет происходить примерно в течение трех часов; дальнейший рост активности замедляется из-за присутствия долгоживущего ²¹⁰Pb. Активностью ²¹⁰Pb и его дочерних продуктов можно пренебречь, т.к. среднее время существования аэрозольных радиоактивных частиц в атмосфере значительно меньше периода полураспада ²¹⁰Pb. В реальных условиях равновесие обычно сдвинуто из-за перемещения атомов продуктов распада радона с воздухом.

Цепочка распада ²³²Th (рис.2.3) также может быть разделена на несколько подсемейств: ²³²Th, ²²⁸Ra - ²²⁴Ra, ²²⁰Rn (Tn) - ²⁰⁸Tl. Из рис. 2.3 видно, что среди элементов этой цепочки после ²²⁰Rn (торона) нет долгоживущих. Поэтому равновесие между тороном и его дочерними продуктами будет устанавливаться со скоростью, определяемой временем, необходимым для накопления ²¹²Pb (ThB,          T _1/2 = 10,6 ч). В замкнутом сосуде равновесие между тороном и продуктами его распада наступает через несколько десятков часов. В реальных же условиях равновесие для продуктов распада торона нарушено еще в большей степени, чем для радона.

Напомним, что такое радиоактивное равновесие. Известно, что число распадов в единицу времени радиоактивного элемента равно

,                                   (2.2)

где N (t) - количество радиоактивных ядер в данный момент времени t; l - постоянная распада ядер (имеет физический смысл вероятности распада).

Если в результате радиоактивного распада ядер N ₁ возникают тоже радиоактивные ядра N ₂, то радиоактивное равновесие между ними наступает тогда, когда число распадов дочернего вещества l₂ N ₂ равно числу распадов материнского вещества l₁ N ₁

l₁N₁ = l₂N₂.                                    (2.3)

Уравнение (2.3) носит название векового равновесия. Если цепочка радиоактивных превращений включает три элемента, то тогда

l₁ N ₁ = l₂ N ₂ = l₃ N ₃.                          (2.4)

В цепочке 2.1 обозначим N _RaA, N _RaB, N _RaC - концентрации в воздухе атомов RaA, RaB и RaC. Тогда концентрации активности (число распадов в единицу времени) будут

 А _RaA = l_RaA× N _RaA,

    А _RaB = l_RaB× N _RaB,                                               (2.5)

А _RaC = l_RaC× N _RaC.

Радиоактивное равновесие между радоном и продуктами его распада наблюдается тогда, когда

А _RaA = А _RaB = А _RaC, т.е. N _RaA : N _RaB: N _RaC = . (2.6)

Подставляя значения постоянных для дочерних продуктов распада радона (), получим

N _RaA : N _RaB: N _RaC = ,   (2.7)

т.е. именно при этом соотношении ядер RaA, RaB и RaC будет наблюдаться радиоактивное равновесие, т.е. число распадов всех трех нуклидов в единицу времени становится одинаковым. Имея информацию о том, что элементы находятся в радиоактивном равновесии, мы можем значительно упростить задачу определения концентрации атомов радионуклидов, находящихся в воздухе. Так, при условии радиоактивного равновесия между радоном и продуктами его распада, количество a- или b-распадов на фильтре однозначно связано с содержанием радона и его дочерних продуктов.

Рассмотрим теперь, откуда же берется радон, в каких местах его содержание велико и можно ли каким-нибудь образом уменьшить его влияние на человека? Не будем забывать о том, что радон вместе со своими дочерними продуктами распада формирует примерно 3/4 годовой индивидуальной эффективной дозы облучения, получаемой населением от земных источников радиации и более половины (60 - 70 %) этой же дозы от всех естественных источников радиации (см. табл. 2.1: суммарная эффективная доза ~         2000 мЗв/год, внутреннее облучение от источников земного происхождения ~ 1670 мЗв/год, доза за счет продуктов распада радона ~ 1370 мЗв/год).

Из радиоактивных семейств (рис. 2.1 - 2.3) видно, что основным источником появления радона является радий, возникающий в радиоактивных цепочках, родоначальниками которых являются уран и торий. Наиболее характерным для урана и тория является их повсеместное рассеяние в природе. Уран и торий содержатся во всех почвах и горных породах любого типа, а также в воде рек, морей и океанов. И уран, и радий сравнительно легко (но с разной скоростью) переходят в водные растворы, что и обусловливает их обширное распространение. Содержание радия в почве зависит от вида почвообразующих пород, от гидрогеологических особенностей местности и, в частности, от концентрации ионов сульфата и бария в почвенных растворах. Радиоактивное равновесие между радием и ураном и радием и торием в почвах нарушено. Также не существует равновесия между продуктами распада радия вследствие выхода радона из почвы.

В наиболее значительной концентрации в воздухе находится радон ²²²Rn с продуктами его распада, в меньшей степени торон (²²⁰Rn) со своими продуктами распада. Актинон (²¹⁹Rn) же присутствует в воздухе в ничтожных количествах. Активная концентрация[7] радона обычно на несколько порядков выше концентрации торона. Оба эти радиоактивных изотопа - радон и торон - диффундируют из почвы в атмосферу, но изотоп радона ²²²Rn с периодом полураспада 3,8 дня имеет большую возможность выхода в атмосферу, чем ²²⁰Rn, период полураспада которого 55 c (т.е. он может распасться прежде, чем начнет диффундировать в атмосферу от места своего образования). Поскольку продолжительность жизни атомов торона (Т _1/2 = 55 c) и актинона (Т _1/2 = 3,9 c) мала, они обнаруживаются только в приземном слое атмосферы, не достигая большой высоты вследствие своего распада.

Газообразные радиоактивные продукты распада естественных изотопов радия ²²²Rn, ²¹⁹Rn, ²²⁰Rn, называемые эманацией, поступают в воздух из почвы, горных пород, водных пространств. В атмосфере эманация распространяется благодаря воздушным течениям, вследствие турбулентного перемешивания слоев воздуха и за счет диффузии. Концентрация эманации и дочерних продуктов ее распада в воздухе постоянно меняется - из-за радиоактивного распада нуклидов, вследствие рекомбинации, осаждения и седиментации получающихся аэрозольных частиц и т.д. Все эти факторы приводят к сдвигу радиоактивного равновесия между материнским радионуклидом ²²²Rn (²²⁰Rn, ²¹⁹Rn) и его короткоживущими продуктами распада.

Поскольку выход газообразных изотопов радона происходит с поверхности суши, содержание этих газов над океанами значительно меньше, чем над материками. Так, среднее содержание радона в воздухе Европы составляет примерно 5 - 10 Бк/м³, а концентрация радона над океанами - около 2×10^-3 Бк/м³.

Значения концентрации радона и его продуктов распада непостоянны. Даже в одной и той же местности наблюдаются значительные колебания концентрации от среднего значения: почва выделяет радон с различной скоростью в зависимости от многих факторов. Например, на этот процесс влияет атмосферное давление, повышение которого снижает выход радона: изменение давления на 1 % может изменить концентрацию радона на 60 % по сравнению со средним значением. Выход радона уменьшает и дождевая влага, закрывая поры в грунте, и наоборот, сухая жаркая погода способствует радоновыделению. Очень важную проблему радон представляет в горнодобывающей промышленности, накапливаясь в больших количествах в урановых рудниках.

Т.к. радон высвобождается из земной коры повсеместно, то образуется он и в грунте под жилыми и промышленными зданиями, поступая затем в подвальные и другие, более высоко расположенные помещения. Поэтому (хоть это и непривычно, на первый взгляд) основную часть дозы облучения от радона человек получает, находясь в закрытом помещении. Это усугубляется еще и тем, что радон выделяют почти все строительные материалы - производство и кирпича, и бетона основано на использовании глины, цемента, щебня и других материалов, полученных из различных месторождений и также содержащих радий.

Средняя концентрация радия в строительных материалах составляет примерно 30 - 50 Бк/кг, но существуют материалы, содержащие радий в значительно больших количествах: это бетоны на основе промышленных отходов, например, золы (до 3000 Бк/кг), фосфогипс (500 - 1500 Бк/кг), красный глиняный кирпич с отходами производства глинозема из бокситов, доменный шлак, летучая зола, хвостовые пески – отходы после добычи урановой руды и др. Небольшое содержание радона имеет и уличный воздух, поступающий в жилище, также радон может выделять и вода, используемая в быту. В табл. 2.3 представлено содержание радона в одном из типичных жилых помещений, обусловленное различными источникам. Из данных табл. 2.3 видно, что основным источником радоновыделения в домах являются почва и стройматериалы. Поскольку радон является более тяжелым газом, чем воздух (в 7,5 тяжелее воздуха), его концентрация в подвальных помещениях обычно выше, чем на других этажах многоэтажного дома. Напомним все же, что концентрация радона, рекомендованная МКРЗ в качестве допустимой при сооружении новых жилых помещений составляет 200 Бк/м³ (в 4 - 5 раз больше, чем значение               40 - 55 Бк/м³).

Таблица 2.3

 Содержание радона в жилых помещениях, обусловленное различными источниками, Бк/м³ [9]

Источник	Одноэтажный коттедж	Многоэтажный дом
Почва	55	40
Наружный воздух	10	10
Строительные материалы	4	4
Вода (наземные источники)	1,3	1,3
Средняя наблюдаемая концентрация в помещении	55	12

После проведения измерений в различных регионах с умеренным климатом, оказалось, что концентрация радона в закрытых помещениях в среднем примерно в восемь раз выше, чем в наружном воздухе. Однако нужно заметить, что радон накапливается в воздухе внутри помещений лишь тогда, когда помещения так или иначе изолированы от внешней среды. Изолирование или герметизация помещений (с целью утепления) еще больше ухудшает ситуацию, поскольку при этом удаление радиоактивного газа из помещения еще более затрудняется.

Чтобы полнее представить значимость проблемы, приведем несколько примеров. Так, в конце 70-х годов в Швеции и Финляндии были обнаружены строения, внутри которых концентрация радона в 5000 раз превышала среднюю его концентрацию в наружном воздухе. Причиной этого явилось использование квасцовых сланцев из местного месторождения, которое имело повышенное содержание радия.

В 1982 г. в Великобритании и США были выявлены строения с уровнями радиации, в 500 раз превышающими типичные значения в наружном воздухе. В Канаде в ходе обследования специалисты обнаружили дома с удельной активностью 5×10³ Бк/м³, при постройке которых использовались отходы местных урановых рудников. В США и Швеции были найдены уникальные жилища с концентрацией радона 100 тыс. Бк/м³, подобная концентрация создает годовую эффективную эквивалентную дозу облучения 5 Зв.

Среднюю удельную радиоактивность некоторых строительных материалов можно посмотреть в табл. 2.4, из данных которой видно, что, например, кирпич - наиболее распространенный строительный материал, имеет относительно невысокую активность. Значительно большей удельной радиоактивностью обладают, например, гранит и пемза, материалы, достаточно часто используемые в качестве строительных материалов в нашей стране. В среднем в кирпичных, каменных, бетонных зданиях мощность дозы в 2 - 3 раза больше, чем в деревянных домах и в домах из синтетических материалов. Хотя радиационный контроль строительных материалов требует самого тщательного рассмотрения, не следует забывать, что главным источником радона в закрытых помещениях является грунт.

Таблица 2.4

Средняя удельная радиоактивность строительных материалов[8] [2]

Строительный материал	Средняя концентрация, Бк/кг
	40К	226Ra	232Th
Гранит (ФРГ)	1200	100	80
Гранит (СССР)	1500	110	170
Бетон, содержащий глинистые сланцы (Швеция)	850	1500	70
Фосфогипс (Англия)	70	800	20
Шлак силиката кальция (Канада)	-	2150	-
Кирпичи (ФРГ)	330	280	230
Шлак из доменной печи (СССР)	240	70	20

 

 

        

 

В связи с обнаружением недопустимо высоких содержаний радона в воздухе помещений, резко обострилось внимание к проблеме радона в окружающей среде. Прежде всего было принято решение о недопустимости использования строительных материалов высокой удельной активности. В связи с этим в Швеции был прекращен выпуск бетона на основе квасцовых сланцев, а в США запрещено использование красных кирпичей, изготовленных из шлака, имеющего повышенное содержание радия. В нашей стране (впервые в мировой практике) с 1976 г. введено нормирование содержания естественных радионуклидов в строительных материалах (удельная активность строительных материалов не должна превышать 370 Бк/кг). При проектировании новых зданий жилищного назначения должно быть предусмотрено, чтобы среднегодовая эквивалентная равновесная объемная активность (ЭРОА)[9] дочерних изотопов радона в воздухе помещений не превышала 100 Бк/м^{3 [10]}.  

Однако попадание радона в помещение можно существенно уменьшить еще и следующими действиями. Во-первых, чтобы затруднить проникновение радона из почвы и подвального помещения, необходима тщательная герметизация пола, особенно на первом этаже, в местах прохождения труб и других коммуникаций. Во-вторых, для уменьшения выхода радона из строительных материалов можно облицевать стены и потолок пластиковыми материалами типа полиамида, полиэтилена или поливинилхлорида (выход радона уменьшается в 10 раз), или покрыть стены и потолок эмульсионной или масляной краской. Даже если просто оклеить стены обоями, скорость эмиссии радона уменьшается на 30 %, а при использовании моющихся сортов обоев радона выйдет гораздо меньше, т.к. полимерная основа этих обоев практически не пропускает радон.

И еще одно чрезвычайно простое средство для уменьшения содержания радона в воздухе помещений – это проветривание комнат (см. рис. 2.4).