Источники радиоактивных излучений

5.3.1 Космическое излучение

 

Космическое излучение делят на галактическое, межгалактическое и солнечное. Их также делят на первичное и вторичное.

Галактическое и межгалактическое космическое излучение – это поток протонов (90%) и альфа-частиц (9%). Остальное (около 1%) – в основном ядра легких элементов (лития, бериллия, азота, углерода, кислорода, фтора и др).

Галактическое излучение обладает очень высокой энергией (10¹² -10¹⁴ МэВ). Объясняется это разгоном частиц магнитными полями звезд.

Такое излучение губительно для всего живого. К счастью, протоны задерживаются радиационными поясами Земли, их энергия несколько уменьшается.

Существование поясов связано с наличием магнитного поля Земли. Наибольший прорыв космического излучения на полюсах, поэтому Северный и Южный полюса получают больше космической радиации.

Частично потерявшие энергию космические лучи попадают в атмосферу и ею поглощаются, вызывая вторичное излучение, представляющее почти все известные частицы и фотоны.

Первичное излучение преобладает на высотах 45 км и выше, а вторичное достигает максимальной величины на высотах 20-25 км.

На широте г. Минска человек получает на Земле 50 мрад/год, но с ростом высоты интенсивность облучения с каждым километром увеличивается вдвое.

Космические лучи, проходя через атмосферу, вызывают появление космогенных радионуклидов, которых насчитывается около 20. Наиболее значительные из них тритий, углерод-14, бериллий-7, сера-32, натрий-22, 24. Эти радионуклиды, распадаясь, испускают бета-частицы. Наиболее опасными из них являются тритий (период полураспада 12,3 года) и углерод-14 (период полураспада 5730 лет). Тритий и углерод-14 попадают в воду, в животных, в растения, в человека и представляют определенную угрозу для жизни и здоровья, влияя на генетический код.

Вклад в космическое излучение вносят и вспышки на Солнце. В этом случае происходит выброс в космическое пространство протонов с высокой энергией (до 40 МэВ, иногда энергия достигает и 100 МэВ). Однако по сравнению с галактическим излучением эта энергия незначительна.

5.3.2 Земная радиация

 

В любой почве, в воздухе, в воде, в живых организмах всегда имеются в незначительных количествах радионуклиды, но больше всего их в гранитах, в глиноземах, в песчаниках, в известняках. Возраст Земли 5,3 млрд лет, поэтому на Земле сохранились только радионуклиды с большим периодом полураспада.

Во всех трех радиоактивных рядах один из продуктов распада – газ. В семействе урана – это радон, в семействе тория – торон, в семействе актиния – актион. Последние два – изотопы радона. Именно газ попадает в воздух, почву, растворяется в воде и поступает, наконец, в организм человека.

В Республике Беларусь таким газом является радон. С геологической точки зрения около 40% территории Республики Беларусь являются потенциально радоноопасными. Человек половину земной радиации получает именно от радона. Радон повсеместно выделяется из земли, воды, стройматериалов.

Анализ показывает, что в типичный дом поступает радона из почвы 70%, из внешнего воздуха – 13%, из стройматериалов – 7%, из воды -5–10%, из природного газа – 4%, от других источников – 2%.

Это бесцветный инертный газ, не имеющий вкуса и запаха, тяжелее воздуха примерно в 7,5 раз. Являясь альфа-излучателем, радон становится причиной заболеваний раком легких, желудка и других органов. Особенно опасен радон для легких, надпочечников и костного мозга.

Концентрация радона в закрытых помещениях летом выше примерно в 8 раз, а в зимнее время – в 5000 раз по сравнению с минимальным фоном. Обычно концентрация радона на кухне примерно в 40 раз выше, чем в жилой комнате. Высокое содержание радона в ванной, в спальных помещениях.

Дождь, снег, мороз и повышение атмосферного давления снижают интенсивность эксголяции (выхода), тогда как повышение температуры и увеличение скорости ветра вызывают ее усиление. Следовательно, концентрация радона в почве больше зимой и в периоды дождей. Перенос и рассеивание радона в воздухе зависят от вертикального градиента температур, направления и силы ветра, турбулентности воздуха. Суточный максимум наблюдается в ночные часы.

Для ослабления воздействия радона на организм человека необходимо проветривать помещения не менее 5 часов в сутки. Во время кипения воды в чайнике или другой закрытой посуде нужно открывать на несколько секунд крышку, чтобы радон испарился из воды. Сушка белья должна производиться вне помещений, а после стирки ванная должна быть хорошо проветрена. Следует помнить, что и при сжигании газа на кухне также необходимо проветривать помещение, так как из природного газа выделяется радон. Так как радон является альфа-излучателем и выделяется в том числе и из стен, то их рекомендуется или красить, или оклеивать обоями.

5.3.3 Антропогенные источники
ионизирующих излучений

 

За счет хозяйственной и социальной деятельности люди дополнительно получают облучение от антропогенных источников. В ряде случаев могут возникнуть чрезвычайные ситуации, вызванные выбросом радиоактивных веществ. В Республике Беларусь более 1000 объектов, на которых применяются радиоактивные вещества в значительных количествах (более 55 тысяч устройств и установок), которые приносят пользу людям. Назовем только некоторые источники:

– тепловые электростанции;

– склады минеральных(фосфорных) удобрений, имеющих повышенное содержание радионуклидов уранового и ториевого рядов;

– часы, компасы со светящимся циферблатом;

– телефонные диски, указатели входа-выхода;

– цветные телевизоры и дисплеи компьютеров;

– установки для снятия статического электричества;

– пожарные дымовые детекторы;

– краски, содержащие повышенное количество урана;

– рентгеновские установки для проверки пассажиров и их багажа в аэропортах;

– установки для контроля качества и структуры сплавов;

– установки для исследования смазочных материалов;

– установки для холодной стерилизации перевязочного материала и медицинского инструмента;

– рентгеновские аппараты и установки для диагностики заболеваний человека;

– радиоизотопные материалы для исследования в медицине;

– радиационная терапия для лечения онкологических заболеваний;

– установки для облучения автомобильных шин с целью увеличения срока их пробега и др.

Кроме того, на отдельных объектах содержится значительное количество радиоактивных веществ, в том числе и в местах захоронения радиоактивных отходов, которые представляют опасность для большого числа людей в случае аварий и катастроф.

В Минской области таких объектов 2 – это Молодечненский центр стандартизации и метрологии, где суммарная активность источников цезия достигает 70 Ки, и Несвижский завод медпрепаратов – суммарная активность источников кобальта равна 800 Ки. В Брестской области насчитывается 12 объектов, использующих в своей деятельности радиоактивные вещества, из них 9 сконцентрированы в городах Брест, Пинск, Барановичи; в Гродненской области – 8 объектов, их них 7 в Гродно и Лиде, в Гомельской -17, из них 14 в Мозыре и Гомеле; в Витебской – 12, из них 10 в Витебске и Новополоцке; в Могилевской – 14, из них 11 в Могилеве и Бобруйске.

Кратко остановимся на некоторых техногенных источниках радиации.

Уголь, который сжигается на тепловых электростанциях (ГЭС) и в котельных, содержит значительное количество таких радионуклидов, как калий-40, уран-238, торий-232 и продукты их распада, активность которых составляет от 7 до 52 Бк/кг. При сгорании угля радионуклиды выбрасываются в атмосферу в количестве, которое зависит от степени очистки фильтрами.

Источники, используемые в медицинских исследованиях и терапии, стали одним из основных способов антропогенного облучения человека. Например: рентгенография зуба – (0,03-3) мЗв, рентгеноскопия желудка – до 0,25 мЗв, флюорография – (0,1-0,5) мЗв, рентгеноскопия грудной клетки – (0,1–1) мЗв. Это значительные дозы, полученные одноразово.

Радиоизотопы используются для исследования различных процессов, протекающих в организме человека. Благодаря излучению можно не только обнаружить их с помощью счетчика импульсов человека, но и определить характер распределения введенного изотопа.

Другие примеры использования радиоизотопов в медицине:

натрий-24 – позволяет определять скорость кровотока и проницаемости сосудов;

калий-42 – индикатор биологических процессов;

стронций-85 – используется в аппликаторах при лечении кожных и глазных болезней;

технеций-99 – применяется для визуализации внутренних
органов (изучение функционального состояния щитовидной железы, слюнных желез, сердца, крупных сосудов, скелета, опухолей головного мозга, для исследования печени, почек и др.). Полученная при этом доза примерно равна дозе от рентгеновского излучения при рентгеновских исследованиях;

кобальт-60 – применяется в терапии и как индикатор;

цезий-137 – применяется в терапии;

углерод-14 -, медико-биологические исследования;

индий-111, 113 – используется для диагностики путем сканирования печени (при диагностике гепатита и цирроза), полостей сердца, ангиографии почек.

Поглощенная доза в облучаемом с целью терапии органе очень велика и, как правило, составляет 20-60 Гр за несколько сеансов. Индивидуальная доза на критический орган может составлять до нескольких грей на одну процедуру. В Республике Беларусь средняя индивидуальная доза облучения населения от радиоизотопной диагностики составляет около 5 мЗв/год.

Наиболее опасными антропогенными источниками ионизирующих излучений являются атомные электростанции в случае аварий на них и возможные взрывы ядерных и радиологических боеприпасов.

На территории Республики Беларусь атомных электростанций (АЭС) и ядерного оружия нет, но названные источники расположены вблизи границ страны, и, как показал опыт эксплуатации Чернобыльской АЭС, аварии на них или другие происшествия представляют большую радиационную угрозу для населения.