Радиоактивность вокруг нас: естественная и искусственная радиоактивность
Когда мы слышим слово «радиация», то сразу
представляем себе атомные электростанции, оружие массового поражение
или радиоактивные отходы. Однако, это однобокое видение. Радиация, как
правило, незаметна, и встречается она везде. Вопрос только в каких
количествах? В целом, все источники радиации на планете можно разделить
на естественные (космическое излучение, газы, радиоизотопы) и
искусственные (причиной появления которых стал человек). Определить уровень такой радиации поможет дозиметр EcoLifePro1.
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. 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.
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 в любом случае следует избегать воздействия 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.
Вспышки на солнце — один из источников «естественного» радиационного фона.
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 увлекающимися частыми перелетами, волноваться о космическом излучении не стоит.
Уровень радиации в салоне самолета на высоте 10 000 метров превышает естественный в 10 раз.
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.
Соотношение естественных источников радиации.
3. Радон — это радиоактивный инертный газ без цвета, вкуса и запаха. Он в 7,5 раз тяжелее воздуха, и, как правило, именно он становится причиной радиоактивности строительных материалов. Радон имеет свойство скапливаться под землей в больших количествах, на поверхность же он выходит при добыче полезных ископаемых или через трещины в земной коре.
Источники попадания радона в дома и квартиры.
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.
Накопление радона в разных комнатах.
Искусственная радиоактивность
В отличие от естественных источников радиации, искусственная радиоактивность возникла и распространяется исключительно силами людей. К основным техногенным радиоактивным источникам относят ядерное оружие, промышленные отходы, АЭС, медицинское оборудование, предметы старины, вывезенные из «запретных» зон после аварии Чернобыльской АЭС, некоторые драгоценные камни.
Источники попадания радиации в организм человека.
Радиация может попадать в наш организм как угодно, часто виной этому становятся предметы, не вызывающие у нас никаких подозрений. Единственный способ обезопасить себя — купить дозиметр радиации. Этот миниатюрный прибор окажет Вам неоценимую услугу: Вы всегда сможете самостоятельно контролировать безопасность членов своей семьи, не доверяя «уловкам» продавцов стройматериалов, антиквариата или торговцам на рынке, ручающимся за безопасное происхождение и экологическую чистоту своего товара. Мы сами ответственны за свою жизнь и здоровье. Защитите себя от радиации!
Источники радиоактивного облучения среднестатистического россиянина за год.
Естественные источники радиации
Естественные источники радиации6. Естественные источники радиацииИзбежать облучения ионизирующим излучением невозможно. 1. космическое излучение; 2. излучение от рассеянных в земной коре, воздухе и других объектах внешней среды природных радионуклидов; 3. излучение от искусственных (техногенных) радионуклидов. Облучение по критерию месторасположения источников излучения делится на внешнее и внутреннее. Внешнее облучение обусловлено источниками, расположенными вне тела человека. Источниками внешнего облучения являются космическое излучение и наземные источники. Источником внутреннего облучения являются радионуклиды, находящиеся в организме человека. |
6.1. Космическое излучениеКосмическое излучение складывается из частиц, захваченных магнитным полем Земли, галактического космического излучения и корпускулярного излучения Солнца. В его состав входят в основном электроны, протоны и альфа-частицы. Это так называемое первичное космическое излучение, взаимодействуя с атмосферой Земли, порождает вторичное излучение. В результате на уровне моря излучение состоит почти полностью из мюонов (подавляющая часть) и нейтронов.Поглощенная мощность дозы космического излучения в воздухе на уровне моря равна 32 нГр/час и формируется в основном мюонами. Для нейтронов на уровне моря мощность поглощенной дозы составляет 0.8 нГр/час и мощность эквивалентной дозы составляет 2.4 нЗв/час. За счет космического излучения большинство населения получает дозу, равную около 0.35 мЗв в год. Космическому внешнему облучению подвергается вся поверхность Земли. Однако облучение это неравномерно. Интенсивность космического излучения зависит от солнечной активности, географического положения объекта и возрастает с высотой над уровнем моря. Наиболее интенсивно оно на Северном и Южном полюсах, менее интенсивно в экваториальных областях. Причина этого — магнитное поле Земли, отклоняющее заряженные частицы космического излучения. Солнечные вспышки представляют большую радиационную опасность во время космических полетов. Космические лучи, идущие от Солнца, в основном состоят из протонов широкого энергетического спектра (энергия протонов до 100 МзВ), Заряженные частицы от Солнца способны достигать Земли через 15-20 мин после того, как вспышка на его поверхности становится видимой. Длительность вспышки может достигать нескольких часов.
Величина дозы радиоактивного облучения, получаемая человеком,
зависит от географического местоположения, образа жизни и характера труда. Например на высоте 8 км мощность эффективной дозы составляет 2 мкЗв/час, что
приводит к дополнительному облучению при авиаперевозках. |
6.2. Космогенные радионуклидыВ результате ядерных реакций, идущих в атмосфере (а частично и в литосфере) под влиянием космических лучей, образуются радиоактивные ядра — космогенные радионуклиды. Например n + 14N 3H + 12C , n + 14N p + 14C В создание дозы наибольший вклад вносят 3H, 7Be, 14C и 22Na которые поступают вместе с пищей в организм человека (табл.16) Таблица 16.
Взрослый человек потребляет с пищей 95 кг углерода в год при средней активности на единицу массы углерода 230 Бк/кг. Суммарный вклад космогенных радионуклидов в индивидуальную дозу составляет около 15 мкЗв/год. |
6.3. Внешнее облучение от радионуклидовземного происхождения В настоящее время на Земле сохранилось 23 долгоживущих радиоактивных элемента с периодами полураспада от 107 лет и выше. Физические характеристики некоторых из них представлены в таблице 17. Таблица 17.
В трех радиоактивных семействах: урана (238U), тория
(232Th) и актиния (235Ас) в процессах радиоактивного
распада постоянно образуется 40 радиоактивных изотопов. Средняя эффективная
эквивалентная доза внешнего облучения, которую человек получает за год от земных
источников, составляет около 0.35 мЗв, т.е. чуть больше средней индивидуальной
дозы, обусловленной облучением из-за космического фона на уровне моря. Таблица 18.
|
В организме человека постоянно присутствуют радионуклиды земного
происхождения, поступающие через органы дыхания и пищеварения. Наибольший вклад
в формирование дозы внутреннего облучения вносят 40К, 87Rb,
и нуклиды рядов распада 238U и 232Th (табл.19). Таблица 19.
Таблица 20.
Доля домов, внутри которых концентрация радона и его ядерных
продуктов равна от 103 до 104 Бк/см3, составляет от 0. 01 до 0.1% в различных
странах. Это означает, что значительное число людей подвергаются заметному
облучению из-за высокой концентрации радона внутри домов, где они живут. |
Техногенные источники радиации | Мирион
2 мая 2015 г. | By Mirion Technologies
Помимо естественных источников излучения, существуют искусственные процессы, в результате которых образуются радиоактивные материалы, с которыми средний человек может регулярно контактировать. Уровни все еще довольно низкие, при этом годовое облучение населения из-за искусственных источников примерно равно дозе, полученной от естественных источников.
ГРАНИТНЫЕ СТОЛЕШНИЦЫ, ПОСУДА
Одним из наиболее часто встречающихся, хотя и относительно слабых и малоэффективных, источников искусственно созданного радиационного облучения является простое использование природных элементов в искусственных предметах. Гранит содержит следовые количества урана, и в некоторых образцах концентрация урана может быть достаточно высокой, чтобы ее можно было измерить с помощью оборудования для обнаружения.
Гранитные столешницы иногда могут содержать следовые количества радиоактивных элементов
Другими местами, где радиоактивный материал может быть обнаружен в домашних условиях, являются некоторые разновидности старинной посуды Fiestaware (или любая красная глазурованная керамика 40–60-х годов), в которой использовался уран для придания глазури ярких цветов. Разумеется, в современных продуктах используются искусственные красители для достижения тех же цветов.
АТОМНАЯ ЭНЕРГЕТИКА
Атомная энергетика, пожалуй, первое, что приходит на ум, когда вы спрашиваете кого-то о техногенных источниках радиации. Используя реакции деления урана для превращения воды в пар для питания гигантских турбогенераторов, атомные электростанции вырабатывают огромное количество электроэнергии. Большая часть Европы получает электроэнергию от атомных электростанций, как и многие районы США.
Активная зона усовершенствованного испытательного реактора, Национальная лаборатория Айдахо, Аргоннская национальная лаборатория, используемая в соответствии с CC BY-SA 2. 0
Атомные электростанции строго регулируются с жесткими ограничениями радиационного облучения как работников, так и населения. Среднегодовая доза облучения населения на атомных электростанциях примерно равна дозе, образующейся внутри организма в результате распада радиоактивных материалов, естественным образом присутствующих в организме. Фактически, из-за присутствия радиоактивных урана и тория в летучей золе от сжигания угля электростанции, работающие на угле, как правило, выделяют в окружающую среду больше радиации, чем атомная электростанция.
ТЕРРОРИЗМ, КАТАСТРОФА, ВОЙНА
Взрыв атомных бомб в Хиросиме и Нагасаки, а также испытания ядерного оружия в 50-х и 60-х годах привели к выбросу в атмосферу определенного количества радиоактивных осадков. Договор об ограниченном запрещении испытаний 1963 года в основном положил этому конец, хотя и Франция, и Китай продолжали испытания в 1974 и 1980 годах соответственно, поскольку ни одна из стран не подписала договор. Взрыв 1986 года на Чернобыльской атомной электростанции в Украине также способствовал глобальному повышению уровня радиоактивных материалов в атмосфере, при этом гораздо большее воздействие было оказано в ближайших районах из-за таких элементов, как стронций-9.0 и йод-131, что приводит к увеличению заболеваемости раком щитовидной железы.
Российская пусковая установка баллистических ракет «Тополь-М» на военном параде
Несмотря на все возможные проблемы со здоровьем, возникающие из-за увеличения атмосферного излучения из-за радиоактивных осадков в результате ядерных испытаний и аварий, была одна область, где она была представлена удивительная выгода. Власти, отвечающие за предотвращение браконьерской охоты на слонов из-за их слоновой кости, обнаружили, что можно определить, является ли слоновая кость недавно добытой браконьером или «античной», основываясь на присутствии этих элементов, поскольку они поглощаются костями живых животных. Так, слоновая кость, которой якобы сотни лет, содержит повышенный уровень стронция-9. 0, например, можно будет конфисковать как незаконный.
Фоновое излучение — естественное и искусственное
Радиация вокруг нас . В, вокруг и над миром, в котором мы живем. Нас окружает природная энергетическая сила, и это часть нашего природного мира, которая существует с момента рождения нашей планеты. С начала времен все живые существа подвергались и продолжают подвергаться воздействию ионизирующего излучения. Ионизирующее излучение возникает в результате ядерных реакций, ядерного распада, очень высокой температуры или ускорения заряженных частиц в электромагнитных полях. Это излучение известно как радиационный фон . Фоновое излучение — это присутствующее в окружающей среде ионизирующее излучение, происходящее из различных естественных и искусственных источников.
Существуют две широкие категории источников излучения :
- Естественное фоновое излучение . К естественному фоновому излучению относятся излучение Солнца, молнии, первичные радиоизотопы, взрывы сверхновых и т. д.
- Техногенные источники излучения . Искусственные источники включают использование радиации в медицинских целях, остатки ядерных испытаний, промышленное использование радиации и т. д.
Специальный справочник: Источники и воздействие ионизирующего излучения, Приложение B. НКДАР ООН. Нью-Йорк, 2010 г. ISBN: 978-92-1-142274-0.
Естественный радиационный фон
Естественный фоновый радиационный фон – это ионизирующее излучение, происходящее из различных природных источников. С начала времен все живые существа подвергались и продолжают подвергаться воздействию ионизирующее излучение . Это излучение не связано с какой-либо деятельностью человека. В наших телах, домах, воздухе, воде и почве есть радиоактивные изотопы. Мы все также подвергаемся воздействию радиации из космоса.
Источники естественного фонового излучения
Все эти источники естественного излучения мы делим на три группы:
- Космическое излучение . Космическое излучение относится к источникам излучения космических лучей, исходящих от Солнца или из космоса. На уровне земли мюонов с энергиями в основном между 1 и 20 ГэВ дают около 75 % мощности поглощенной дозы в свободном воздухе. Остальное происходит от электронов, произведенных мюонами или присутствующих в электромагнитном каскаде. Годовая доза космических лучей на уровне моря составляет около 0,27 мЗв (27 мбэр). Если вы живете на возвышенностях или часто летаете авиапассажирами, это воздействие может быть значительно выше, поскольку атмосфера здесь тоньше. Эффекты магнитного поля Земли также определить дозу от космического излучения .
- Земное излучение . Наземное излучение относится к источникам излучения в почве, воде и растительности. Основными изотопами, вызывающими озабоченность в связи с земным излучением, являются уран и продукты распада урана, такие как торий, радий и радон. Средняя мощность дозы от земных нуклидов (за исключением облучения радоном) составляет около ± 0,057 мкГр/ч. Максимальные значения измерены на монацитовом песке в Гуарапари, Бразилия (до 50 мкГр/ч и в Керале, Индия (около 2 мкГр/ч), и на породах с высоким содержанием радия в Рамсаре, Иран (от 1 до 10 мкГр/ч). Среднегодовая доза облучения человека от радона составляет около 2 мЗв/год, , которое может варьироваться на много порядков от места к месту. Радон настолько важен, что его обычно рассматривают отдельно.
- Внутреннее излучение . В дополнение к космическим и земным источникам, у всех людей также есть радиоактивные изотопы калия-40, углерода-14, свинца-210 и других в их телах от рождения. Концентрация калия-40 почти стабильна у всех лиц на уровне около 55 Бк/кг (всего 3850 Бк), что соответствует годовой эффективной дозе 0,2 мЗв . Годовая доза от углерода-14 оценивается примерно в 12 мкЗв/год .
Искусственные источники радиации
Поскольку ионизирующее излучение широко используется в промышленности и медицине, люди также могут подвергаться воздействию искусственных источников радиации. Искусственные источники включают использование радиации в медицинских целях, остатки ядерных испытаний, промышленное использование радиации, телевидение и множество других устройств, производящих радиацию. Например, в некоторых видах детекторов дыма можно встретить искусственные радионуклиды типа америций-241. Этот искусственный радионуклид используется для ионизации воздуха и обнаружения дыма.
Следует отметить, что большинство этих воздействий очень малы по интенсивности и общей дозе и не оказывают значительного воздействия на здоровье. В каждом случае полезность ионизирующего излучения должна быть уравновешена его опасностью. В настоящее время компромисс найден, и большинство видов использования радиации оптимизированы. Сегодня почти невероятно, чтобы рентген когда-то использовался для подбора подходящей пары обуви (т. е. рентгеноскопия для примерки обуви). Измерения, проведенные в последние годы, показывают, что дозы облучения ног находились в диапазоне 0,07–0,14 Гр при 20-секундном облучении. Эта практика была прекращена, когда стали лучше понимать риски ионизирующего излучения.
Как правило, следующие искусственные источники подвергают население воздействию радиации:
- Медицинское облучение (безусловно, самый значительный искусственный источник)
- Диагностическое рентгеновское излучение
- Процедуры ядерной медицины технеций-99м и др.)
- Товары народного потребления
- Строительные и дорожно-строительные материалы
- Курительные сигареты (полоний-210)
- Горючие виды топлива, включая газ и уголь
- Systems Security Systems
- ТЕЛЕВИЗИЦИИ
- Детекторы дыма (Americium)
- Мантли фонарей (Thorium)
В меньшей степени, публика также подвергается воздействию излучения из ядерного топливного цикла, от Урана и майнинг и майнанг и майнанг и майнер измельчение на утилизацию использованного (отработавшего) топлива. Население также подвергается облучению от так называемых « усиленных источников природного радиоактивного материала ». Это также относится к таким отраслям, как горнодобывающая промышленность , добыча угля, и производство электроэнергии из угля создают дополнительное облучение из-за уплотнения встречающихся в природе радионуклидов. Общество получает минимальное облучение от перевозки радиоактивных материалов и радиоактивных осадков в результате испытаний ядерного оружия и аварий на реакторах (таких как Чернобыль).
Радиационный фон и опасность для здоровья
Жизнь невозможна без радиации. Опасность ионизирующего излучения заключается в том, что это излучение невидимо и не воспринимается непосредственно органами чувств человека. Люди не могут ни видеть, ни чувствовать радиацию, но она отдает энергию молекулам тела. Альтернативные предположения для экстраполяции риска рака в зависимости от дозы облучения на уровни низких доз при известном риске при высокой дозе: модель LNT и модель гормезиса.
Но не волнуйся . Дозы от фонового излучения обычно очень малы (за исключением облучения радоном). Низкая доза означает дополнительные малые дозы, сравнимые с нормальным фоновым излучением ( 10 мкЗв = средняя суточная доза, полученная от естественного фона). Проблема в том, что при очень малых дозах практически невозможно связать любое облучение с определенными биологическими эффектами. Это связано с тем, что базовый уровень заболеваемости раком уже очень высок, а риск развития рака колеблется на 40% из-за индивидуального образа жизни и воздействия окружающей среды, что скрывает едва различимые эффекты низкого уровня радиации.
Во-вторых, и это очень важно, правда о влиянии малых доз радиации на здоровье еще предстоит выяснить. Неизвестно, вредны или полезны эти низкие дозы радиации (и где порог). Правительство и регулирующие органы принимают модель LNT вместо порога или гормезиса не потому, что она более убедительна с научной точки зрения, а потому, что она является более консервативной оценкой . Проблема с этой моделью в том, что она игнорирует многие защитных биологических процесса это может иметь решающее значение при низких дозах . Исследования, проведенные в течение последних двух десятилетий, очень интересны и показывают, что малые дозы радиации при низкой мощности дозы стимулируют защитные механизмы . Поэтому модель LNT не является общепринятой, некоторые предлагают адаптивную зависимость доза-реакция, при которой низкие дозы защищают, а высокие дозы вредны. Многие исследования противоречили модели LNT, и многие показали адаптивную реакцию на низкие дозы радиации, приводящую к уменьшению мутаций и рака. Это явление известно как радиационный гормезис .
Согласно гипотезе радиационного гормезиса , радиационное облучение, сравнимое с естественным фоновым уровнем радиации и чуть превышающее его, не вредно, а полезно, принимая во внимание, что гораздо более высокие уровни радиации опасны. Аргументы в пользу гормезиса сосредоточены вокруг некоторых крупномасштабных эпидемиологических исследований и данных экспериментов по облучению животных, но в первую очередь последних достижений в области знаний об адаптивной реакции. Сторонники радиационного гормезиса обычно утверждают, что радиозащитные реакции в клетках и иммунной системе не только противодействуют вредному воздействию радиации, но и подавляют спонтанный рак, не связанный с радиационным облучением.
См. также: Модель LNT
Ссылки:
Радиационная защита:
- Нолл, Гленн Ф., Обнаружение и измерение излучения, 4-е издание, Wiley, 8/2010. ISBN-13: 978-0470131480.
- Стабин, Майкл Г., Радиационная защита и дозиметрия: введение в физику здоровья, Springer, 10/2010. ISBN-13: 978-1441923912.
- Мартин, Джеймс Э., Физика радиационной защиты, 3-е издание, Wiley-VCH, 4/2013. ISBN-13: 978-3527411764.
- U.S.NRC, КОНЦЕПЦИИ ЯДЕРНЫХ РЕАКТОРОВ
- Министерство энергетики, ядерной физики и теории реакторов США. Справочник по основам Министерства энергетики, том 1 и 2. Январь 1993 г.
Ядерная и реакторная физика:
- Дж. Р. Ламарш, Введение в теорию ядерных реакторов, 2-е изд., Addison-Wesley, Reading, MA (1983).
- Дж. Р. Ламарш, А. Дж. Баратта, Введение в ядерную технику, 3-е изд., Prentice-Hall, 2001, ISBN: 0-201-82498-1.
- WM Стейси, Физика ядерных реакторов, John Wiley & Sons, 2001, ISBN: 0-471-39127-1.
- Гласстоун, Сесонске. Разработка ядерных реакторов: разработка реакторных систем, Springer; 4-е издание, 1994 г., ISBN: 978-0412985317
- WSC Уильямс. Ядерная физика и физика элементарных частиц. Кларендон Пресс; 1 издание, 1991 г., ISBN: 978-0198520467
- Г. Р. Кипин. Физика ядерной кинетики. Паб Эддисон-Уэсли. Ко; 1-е издание, 1965 г.
- Роберт Рид Берн, Введение в работу ядерного реактора, 1988 г.
- Министерство энергетики, ядерной физики и теории реакторов США. Справочник по основам Министерства энергетики, том 1 и 2.