Глава 7 Радиационная опасность

Понятие о радиации

Радиация – это не новое явление, она существовала на Земле задолго до зарождения на ней жизни. Но с момента открытия этого явления прошло немногим более 100 лет.

24 февраля 1896 г. французский ученый Анри Беккерель на заседании Парижской Акаде- мии наук сделал сообщение об открытии им ранее неизвестного излучения, испускаемого урано- содержащими минералами и способного проникать через непрозрачные предметы. Вскоре были найдены другие вещества, обладающие такими свойствами. Мария Склодовская-Кюри и ее муж Пьер Кюри в 1898 г. получили полоний (названный в честь Польши – родины М. Кюри) и радий (по латыни - «испускающий лучи»). Они тогда не знали об опасности этого излучения и почти все ученые, изучавшие это излучение в то время, погибли от лучевой болезни.

Для того чтобы облегчить понимание сущности радиоактивного излучения, вспомним строение атома. Он состоит из ядра и электронов, которые вращаются вокруг ядра. Само ядро состоит из протонов и нейтронов. Число протонов в ядре и определяет, к какому хи- мическому элементу относится данный атом.

В каждом атоме число электронов равно числу протонов в ядре; электрон имеет отри- цательный заряд, равный положительному заряду протона, так что атом в целом нейтрален. Ядра атомов одного и того же химического элемента всегда содержат одинаковое число протонов, но число нейтронов в них может быть различным. Атомы, имеющие ядра с оди- наковым числом протонов, но различающиеся по числу нейтронов, являются разновидно- стями данного химического элемента и называются его изотопами.

Ядра всех изотопов химических элементов образуют группу нуклидов. Некоторые нуклиды стабильны, то есть в отсутствии внешнего воздействия не испытывают никаких превращений. Большинство же нуклидов нестабильно, они все время превращаются в дру- гие нуклиды. Такие нуклиды называют радионуклидами.

Радиоактивность – это самопроизвольное превращение атомных ядер в другие, со- провождаемое испусканием различных частиц и ионизирующим излучением. Различают три вида радиоактивного излучения:

альфа-излучение – испускание частицы, состоящей из двух протонов и двух нейтронов; бета-излучение – испускание электрона;

гамма-излучение – коротковолновое электромагнитное излучение.

Разные виды излучения имеют различную проникающую способность. Альфа- излучение задерживается листом бумаги и практически не способно проникнуть через ко- жу человека. Поэтому это излучение не представляет опасности до тех пор, пока радиоак- тивные вещества (РВ) не попадут внутрь организма через открытую рану или с пищей, то- гда они становятся чрезвычайно опасными. Бета-излучение обладает большей проникаю- щей способностью и способно проходить в ткани организма на глубину в несколько санти- метров. Проникающая способность гамма-излучения очень велика; его может задержать лишь толстая свинцовая или бетонная плита.

Число распадов в единицу времени называется активностью. За единицу измерения актив- ности в системе СИ принят беккерель (Бк) – одно ядерное превращение в секунду. Используется и внесистемная единица измерения активности – Кюри (Ки) – 3, 7· 1010 распадов в секунду (та- кова активность радия, в получении которого принимала участие Мария Склодовская-Кюри).

Для характеристики радионуклида используют такой параметр, как период полураспа- да. Период полураспада – это время, в течение которого активность данного радионуклида в результате самопроизвольных ядерных превращений уменьшается в два раза.

Источники радиации могут быть естественными и искусственными. Большую часть облучения (около 70%) население земного шара получает от естественных источников ра- диации. Природный радиационный фон формируется из трех компонентов:

космическое излучение, приходящее на Землю из Космоса (около 15% от дозы при- родного излучения);

излучение от естественных радиоактивных элементов, которые находятся в почве, во- де, воздухе, строительных материалах (около 15%);

излучение от природных радиоактивных веществ, которые с пищей и водой попадают внутрь организма (70%).

В составе Земли имеются такие элементы, которые не называют радиоактивными, но оно содержат естественные радиоактивные изотопы (калий, ванадий, рубидий). Например, природный калий представляет собой смесь из нерадиоактивного калия-39 и 0,01% радио- активного калия-40

Уровни природного радиационного фона не везде одинаковы для разных мест земного шара и зависят от содержания радионуклидов в земной коре. Применение некоторых стро- ительных материалов, сжигание угля, газа, использование минеральных удобрений, полеты на самолетах (на высоте 10 км мощность космического излучения почти в 1000 раз больше)

- все это увеличивает уровень радиации.

Содержание радиоактивных элементов в природной воде и растениях в среднем в 100 раз меньше, чем в почве. Только калия-40 содержится в растениях и теле животных в больших коли- чествах, чем в почве. Концентрация суммы всех естественных радиоактивных элементов в теле человека (на единицу веса) в 70 раз меньше, чем в почве. Так, в одном кубическом метре Земли (то есть, в 1500 кг почвы) содержится в среднем 2 г калия-40, 15 г тория, 5 г урана.

Наиболее весомым из всех источников естественной радиации является газ радон. Это бесцветный газ, не имеющий вкуса и запаха, тяжелее воздуха в 7,5 раза. Источники образо- вания радона в помещениях – грунт, строительные материалы, сжигание угля. Как более тяжелый газ, он скапливается на нижних этажах, особенно в плохо проветриваемых поме- щениях. Следовательно, концентрация радона в зданиях северных стран будет выше, чем в южных. Впервые радон как источник радиоактивного излучения обнаружили в Швеции. В настоящее время в нашей стране действует целевая федеральная программа «Радон». В 1997 г. в строительные нормы был введен критерий для оценки уровня радоноопасности площадей застройки – величина плотности потока радона из грунта (ППР). Согласно «Ос- новным санитарным правилам обеспечения радиационой безопасности (ОСПОРБ-99), вступившим в действие с 1 июля 2000 г., измерения ППР на каждой площади застройки производятся в обязательном порядке. При значениях ППР более 80 мБк/м2∙с дается сани- тарно-гигиеническое заключение о необходимости противорадоновой защите здания. В Федеральном законе от 30.12.09 №384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений» даны мероприятия по защите зданий на радоноопасных территориях.

За последние годы человек создал несколько сотен искусственных радионуклидов и научился использовать их энергию в медицине, ядерных реакторах, в военных целях. В большинстве случаев индивидуальные дозы от таких источников радиации невелики, но иногда облучение от них оказывается во много раз интенсивнее, чем за счет естественных источников радиации (в основном при аварийных ситуациях).

Наибольший вклад в дозу облучения по сравнению с другими искусственными источ- никами дает рентгенодиагностика. Каждый человек подвергается облучению от радиоак- тивных осадков, которые образовались в результате ядерных взрывов при испытании ядер- ного оружия. Загрязнение внешней среды радионуклидами при работе ядерных реакторов в нормальном режиме очень мало, но может стать весьма значительным при авариях.

Следует иметь в виду, что человек подвергается облучению двумя способами: РВ находятся вне организма и облучают его снаружи (внешнее облучение);

РВ находятся в воздухе, пище, воде и попадают внутрь организма (внутреннее облучение). 95% жителей нашей планеты в среднем получает за год дозу облучения около 300

миллибэр (3 миллизиверта). 30% этой дозы дает внешнее облучение, 70% - внутреннее об- лучение (50% - от радона, по 9% от изотопов калия-40 и углекислого газа из углерода-14 и 2% от прочих радиоактивных веществ). 5% населения Земли получает годовую дозу в 2-5 раз больше из-за большего содержания радиоактивных элементов в почве.

В таблице 7.1 представлены средние годовые эквивалентные дозы облучения человека от естественных и искусственных источников радиации.

Таблица 7.1. Средние годовые дозы облучения