Источники радиации

Источники радиации

С начала изучения урана и его обращения в изотоп свинца Пьером и Марией Кюри, ученые считали, что радиоактивность – природное качество. Но Фредерик и Ирен Жолио-Кюри открыли радиоактивность ядерных реакций. В XXI в. из более 2000 радионуклидов – 300 имеют естественное происхождение, остальные виды радиации сделаны людьми.

Естественные источники

В единой вселенной не существует отдельных форм энергии, информации, внешнего и внутреннего, категорий причины и следствия, времени и пространства – все это ментальные конструкции человеческого мышления для ориентации в мире.

Природные источники радиации – формы электромагнитных излучений, которые являются неотделимой частью всего на планете – естественным фоном.

Разновидности источников естественного происхождения

Космические источники. Процессы в активных галактиках и взрывы «сверхновых» в нашей, сопровождаются появлением лучей, которые миллионы лет блуждают в пространстве и влетают в атмосферу Земли со скоростями близкими к световым.

Излучение идет от Солнца и от заряженных частиц, вращающихся вокруг планеты. Каждую секунду через 1 кв. м поверхности атмосферы проходят 10 тыс. частиц – 90% протонов (ядер водорода), 9% гелия и 1% почти всех элементов периодической таблицы.

Житель Москвы получает из космоса 0,5 мЗв/год, на вершине Эвереста – 8 мЗв/год.

Земные источники излучения. Природная радиация появляется от гранитных пород гор, базальтов, сланцев, урана-238 и тория-232 с периодом распада миллионы лет и продуктов их полураспада.

Есть геопатогенные зоны с вертикальным излучением альфа, бета и гамма типов, которые не экранируются и не уменьшаются при удалении от поверхности. Исследования разломов коры под населенными пунктами показало, что в некоторых районах смертность в 5-20 раз выше естественной.

Газ радон – продукт превращения радия, источник мифов о злых горных духах, непонятным способом связан с солнечной активностью и пятнами на звезде.

Внутреннее облучение – 60-70% воздействия на организм. Оно происходит от попадающих в тело с пищей, дыханием, повреждениями кожи радиоактивных элементов.

По оценкам ученых 180 мЗв/год человек получает с калием-40, который содержится в продуктах питания (больше всего в какао, горохе, картофеле, говядине).

Искусственные источники

Антропогенное радиационное излучение составляет 2-3% от всей радиации. Но оно часто бывает концентрированным – аварии на АС, атомные взрывы, ускорители, ядерные исследования, захоронения отходов, бытовые источники, и представляет угрозу персоналу, пользователям, населению.

Фосфатные удобрения увеличивают активность урана. Производящие их заводы наполняют местный воздух в 14 раз большим содержанием радионуклидов, чем нормальный фон. Сжигание каменного угля приводит к выбросам в атмосферу калия-40, урана и тория.

Дозу содержат строительные материалы, перераспределяемые людьми из зон с повышенной радиацией.

Облучением подвергаются пациенты при медицинских обследованиях с применением рентгена и радионуклидной диагностики.

Что такое нормальный радиационный фон?

Для Москвы на открытом воздухе все источники радиации вместе не дают более 15-25 мкЗв/час.

В России нормальным считается фон, который соответствует «Нормам радиационной безопасности» (НРБ). Муниципальные органы Госсанэпиднадзора могут разрешить повышение норм не более 100 мЗв/год. 200 мЗв/год допускается распоряжением федерального Госкомсанэпиднадзора.

Переселение жильцов из зданий необходимо, когда мощность γ-излучения не удается снизить меньше 0,6 мкЗв/час.

Особенности измерения альфа, бета и гамма излучений

Теперь разберем разновидности излучений, которые можно измерять с помощью дозиметра или индикатора радиоактивности. Для человека в быту интерес представляют альфа, бета и гамма излучения. Только некоторые приборы могут похвастаться чувствительностью к трем видам излучений. К сожалению, в большинстве дозиметров, чтобы измерить альфа- или бета- излучение, необходимо проводить предварительные процедуры или замеры радиации. Из всей массы дозиметрических приборов, нужно выделить дозиметр RADEX RD1008, который может одновременно измерять два вида излучений, бета- и гамма . В приборе RADEX RD1008 применяются два датчика радиации, один БЕТА-2 чувствителен к альфа-, бета- и гамма излучениям, а второй БЕТА-2М только к гамма- излучению.

Следует помнить, что наиболее опасным считается гамма излучение. При этом и обнаружить его легче. Чтобы проверить на радиацию объект или предмет правильно и максимально точно, нужно прибор подносить как можно ближе к объекту, почти вплотную. Необходимо также следить, чтобы дозиметр не “испачкался”, например, если пыль или другой мелкодисперсный объект исследований будет с повышенным уровнем радиоактивности, и он попадёт незаметно на корпус дозиметра, тогда показатели будут неверными.

Как же определить альфа излучение? Измерение уровня радиации альфа- излучения удобнее всего осуществлять с помощью прибора RADEX RD1008, поскольку в нем предусмотрен датчик радиации, который чувствует альфа- излучение. Для этого нужно воспользоваться самой обычной бумагой, сначала произвести измерения накрыв объект листком бумаги, а потом провести измерение того же объекта без бумаги. Дело в том, что бумага останавливает альфа частицы. Если в ходе измерения вы выявили большую разницу в полученных показателях, то это означает наличие существенного количества альфа частиц в образце.

Как быстро найти радиоактивный предмет?

Если прибор фиксирует повышенный уровень радиации, значит, есть и источник радиации. Как  выявить радиоактивный предмет? Для поисковой задачи идеально подходит дозиметр RADEX ONE, поскольку у него есть специальный режим измерения СРМ, в котором фиксирует количество радиоактивных частиц, а не делает пересчеты и не просчитывает среднее значение. Поэтому прибор быстро реагирует на малейшие изменения показателей радиоактивности, при попадании в аномальную зону. Наиболее удобно проводить измерение радиации с включенным звуковым сигналом в режиме поиска. Для того чтобы его включить, следует:

  1. зайти в меню, выбрать нужный режим, в данном случае это будет «CPM»;
  2. подтвердить функцию с помощью кнопки «выбор».

Искать место расположения источника излучения нужно перемещая включенный прибор над поверхностью исследуемого объекта. При этом ориентироваться стоит на частоту звуковых сигналов (в настройках меню: порог – отключен, звонок – включен). Чем ближе вы приближаетесь к источнику, тем частота будет возрастать, а по мере удаления – убывать.

Определяем уровень радиации в продуктах питания

Что касается продуктов питания, то источниками радиоактивного излучения могут быть дикорастущие ягоды, грибы и растения. За счет особой пористой структуры именно грибы способны особенно быстро накапливать радиацию в больших количествах

Всем грибникам необычайно важно иметь дозиметр при каждом походе в лес

Если выявлено превышение дозы хотя бы на 50% больше естественного фона, то лучше пройти мимо. Подобные измерения можно производить на рынке или в магазине. Для определения уровня радиации продуктов питания, нужно только приблизить включённый дозиметр к объекту исследования на расстояние около 1 см. Если приходится иметь дело с жидкостью, то исследование нужно проводить над открытой поверхностью жидкости. Нужно следить, чтобы вода не попала на прибор. Для этого можно использовать полиэтиленовый пакет, но не больше одного слоя.

Радиация и радиационный фон, какую дозу человек получает за год

Услышав слово «радиация», вы, наверное, сразу себе представили атомную станцию и людей в специальных костюмах с дозиметрами, а в ушах появился легкий треск. А что вы знаете про радиационный фон, какова его норма и из чего он складывается в современном мире? Интересно? Тогда сейчас я расскажу все подробно.

Что такое радиация

Итак, для начала давайте узнаем, что же такое радиация. Радиация — это ионизирующее излучение (поток фотонов, элементарных частиц или же атомов ядер), которое способно ионизировать вещество. Звучит не совсем понятно, верно? Если сказать по-простому, то радиация — это излучение, которое оказывает то или иное (чаще отрицательное) воздействие на живой организм.

Откуда она берется

Итак, основными источниками радиации являются:

  1. Естественные (природные) радиоактивные вещества, которые окружают и находятся внутри нас (73% от общего фона).
  2. Разнообразные медицинские процедуры (флюорография и т. п. Порядка 13% от общего фона).
  3. Излучение из космического пространства (14% от общего фона).

Кроме этого существует еще один источник радиоактивного излучения, но он к естественному фону не имеет никакого значения. Я имею виду техногенные катастрофы (например, печально известная авария на Чернобыльской АЭС).

Кроме этого за последние 50 лет было произведено просто огромное количество ядерных испытаний, которые так же внесли свою лепту в увеличение общего радиационного фона нашей планеты.

В результате взрывов общее содержание в атмосфере такого элемента как углерод-14 выросло на 2,6%. И на сегодняшний день такие испытания увеличили радиационную нагрузку на человека на 1 мбэр/год, что равно примерно 1% от общей дозы ежегодного облучения.

Помимо этого, энергетика также вносит свои коррективы. Ведь мы добываем огромное количество нефти, угля, газа, среди которых на поверхность поднимаются такие элементы как калий-40, уран-238 и торий-232.

И если измерить радиационный фон возле ТЭЦ, то можно увидеть, что приблизительная годовая доза будет составлять от 0,5 до 5 мбэр/год.

В каких единицах измеряется радиация

Для того, чтобы измерить энергию излучения используют разные величины. Так, например, среди медиков радиацию измеряют в зиверт, которая характеризует эквивалентную дозу облучения, полученную организмом за процедуру. Именно в этой величине принято измерять уровень радиационного фона.

А вот, такая единица измерения как Беккерель используется для определения радиоактивности воды, почвы и т. д. за единицу объема.

Максимально допустимые дозы облучения

У каждого, кто хоть раз изучал данную тематику, сразу же вставал вопрос, а какой уровень радиации безопасен?

Так вот, естественным, а значит и безопасным фоном считается фон порядка 0,1 – 0,2 мкЗв/ч.

Принято считать постоянный фон выше 1,2 мкЗв/ч опасным для человека (тут следует понимать четкое различие между постоянным воздействием и краткосрочным).

«А много ли это?» — спросите вы.

Так вот, например радиационный фон возле «Фукусима -1» сразу после аварии, превышал допустимую норму в 1600 раз и был зафиксирован уровень в 161 мкЗв/час.

А на Чернобыльской АЭС уровень радиации достигал величины в несколько тысяч микрозиверов в час.

Летчики да и пассажиры авиалайнеров, пролетая даже над так называемыми чистыми территориями за три часа полета получают дозу облучения в 30 мкЗв.

Если у вас до сих пор старый лучевой монитор, ну или телевизор, то за два часа просмотра вы получаете такую же дозу как если бы вы сходили в кабинет флюорографии.

А вот любители покурить вместе с никотином и другими маслами получают облучение в 2,7 мкЗв за год (при условии курения одной сигареты в сутки).

На сегодня это все, что я хотел вам рассказать про радиацию и радиационный фон. В следующих статьях я расскажу вам о том, каким образом влияют на организм различные дозы радиации, а так же каким образом можно обезопасить себя от лишней радиации. Так что подписывайтесь и делайте репосты с лайками (если конечно материал вам понравился).

Альфа излучение

  • излучаются: два протона и два нейтрона
  • проникающая способность: низкая
  • облучение от источника: до 10 см
  • скорость излучения: 20 000 км/с
  • ионизация: 30 000 пар ионов на 1 см пробега
  • биологическое действие радиации: высокое

Альфа (α) излучение возникает при распаде нестабильных изотопов элементов.

Альфа излучение — это излучение тяжелых, положительно заряженных альфа частиц, которыми являются ядра атомов гелия (два нейтрона и два протона). Альфа частицы излучаются при распаде более сложных ядер, например, при распаде атомов урана, радия, тория.

Альфа частицы обладают большой массой и излучаются с относительно невысокой скоростью в среднем 20 тыс. км/с, что примерно в 15 раз меньше скорости света. Поскольку альфа частицы очень тяжелые, то при контакте с веществом, частицы сталкиваются с молекулами этого вещества, начинают с ними взаимодействовать, теряя свою энергию и поэтому проникающая способность данных частиц не велика и их способен задержать даже простой лист бумаги.

Однако альфа частицы несут в себе большую энергию и при взаимодействии с веществом вызывают его значительную ионизацию. А в клетках живого организма, помимо ионизации, альфа излучение разрушает ткани, приводя к различным повреждениям живых клеток.

Из всех видов радиационного излучения, альфа излучение обладает наименьшей проникающей способностью, но последствия облучения живых тканей данным видом радиации наиболее тяжелые и значительные по сравнению с другими видами излучения.

Облучение радиацией в виде альфа излучения может произойти при попадании радиоактивных элементов внутрь организма, например, с воздухом, водой или пищей, а также через порезы или ранения. Попадая в организм, данные радиоактивные элементы разносятся током крови по организму, накапливаются в тканях и органах, оказывая на них мощное энергетическое воздействие. Поскольку некоторые виды радиоактивных изотопов, излучающих альфа радиацию, имеют продолжительный срок жизни, то попадая внутрь организма, они способны вызвать в клетках серьезные изменения и привести к перерождению тканей и мутациям.

Радиоактивные изотопы фактически не выводятся с организма самостоятельно, поэтому попадая внутрь организма, они будут облучать ткани изнутри на протяжении многих лет, пока не приведут к серьезным изменениям. Организм человека не способен нейтрализовать, переработать, усвоить или утилизировать, большинство радиоактивных изотопов, попавших внутрь организма.

Радон

Радон тяжелый газ, редко встречающийся в природе, не имеет запаха, вкуса и цвета.

Радон относится к числу наименее распространенных химических элементов на нашей планете.

Плотность радона в 8 раз выше плотности воздуха. Радон растворим в воде, крови и других биологических жидкостях нашего организма. На холодных поверхностях радон легко конденсируется в бесцветную фосфоресцирующую жидкость. Твердый радон светится бриллиантово-голубым светом. Период полураспада 3,82 дня.

Основным источником радона, являются горные и осадочные породы, содержащие уран 238U. В процессе цепочки распадов радиоактивных изотопов уранового ряда, образуется радиоактивный элемент радий 226Ra, распадаясь который и выделяет газ радон 222Rn. Радон накапливается в тектонических нарушениях, куда он поступает по системам микротрещин из горных пород. Радон не распространен по Земной коре равномерно, а скапливается наподобие всем известного природного газа, только в несравнимо меньших объемах и концентрациях.

Сразу отметим, что радон не содержится повсюду вокруг нас, он скапливается в пустотах пород, или в незначительных количествах в порах этой породы, а далее способен выделяться наружу, при нарушении герметичности этих пустот (геологические разломы, трещины)

Так же нужно обратить внимание, что радон образовывается только в грунтах и почвах, содержащих радиоактивные элементы — уран 238U и радий 226Ra. То есть, если в Вашем регионе содержание 226Ra и урана 238U в грунтах, почве и скальных породах в очень малых количествах, либо не содержится вовсе, то угрозы облечения радиацией от радона — нет, а соответственно для таких регионов норма естественного радиационного фона это 0,07 мкЗв/час

Облучение радоном происходит в замкнутых пространствах, где способен накапливаться газ радон, поднимающийся из трещин и разломов в земной коре. К таким замкнутым пространствам можно отнести: шахты, пещеры, подземные сооружения (бункеры, землянки, погреба и т.п.), жилые и не жилые помещения с нарушенной гидроизоляцией фундамента и плохо работающей вентиляцией.

Измерение ионизирующих излучений

С открытием радия было обнаружено, что излучение радиоактивных веществ влияет на живые организмы и вызывает биологические эффекты, сходные с действием рентгеновского облучения. Появилось такое понятие, как доза ионизирующего излучения – величина, которая позволяет оценивать воздействие радиационного облучения на организмы и вещества. В зависимости от особенностей облучения, выделяют эквивалентную, поглощенную и экспозиционную дозы:

  1. Экспозиционная доза – показатель ионизации воздуха, возникающей под действием гамма- и рентгеновских лучей, определяется количеством образовавшихся ионов радионуклидов в 1 куб. см. воздуха при нормальных условиях. В системе СИ она измеряется в кулонах (Кл), но существует и внесистемная единица – рентген (Р). Один рентген – большая величина, поэтому удобнее на практике использовать ее миллионную (мкР) или тысячную (мР) доли. Между единицами экспозиционной дозы установлено следующее соотношения: 1 Р = 2, 58.10-4 Кл/кг.
  2. Поглощенная доза – энергия альфа-, бета- и гамма-излучения, поглощенная и накопленная единицей массы вещества. В международной системе СИ для нее введена следующая единица измерения – грей (Гр), хотя до сих пор в отдельных областях, например в радиационной гигиене и в радиобиологии широко используется внесистемная единица – рад (Р). Между этими величинами имеется такое соответствие: 1 Рад = 10-2 Гр.
  3. Эквивалентная доза – поглощенная доза ионизирующего излучения, учитывающая степень его воздействия на живую ткань. Поскольку одинаковые дозы альфа-, бета- или гамма-излучения оказывают разный биологический ущерб, введен так называемый КК –коэффициент качества. Для получения эквивалентной дозы необходимо поглощенную дозу, полученную от определенного вида излучения, умножить на этот коэффициент. Измеряется эквивалентная доза в берах (Бэр) и зивертах (Зв), обе эти единицы взаимозаменяемы, переводятся из одной в другую таким образом: 1 Зв = 100 Бэр (Рем).

В системе СИ используется зиверт – эквивалентная доза конкретного ионизирующего излучения, поглощенная одним килограммом биологической ткани. Для пересчета греев в зиверты следует учесть коэффициент относительной биологической активности (ОБЭ), который равен:

  • для альфа-частиц – 10-20;
  • для гамма- и бета-излучения – 1;
  • для протонов – 5-10;
  • для нейтронов со скоростью до 10 кэВ – 3-5;
  • для нейтронов со скоростью больше 10 кэВ: 10-20;
  • для тяжелых ядер – 20.

Бэр (биологический эквивалент рентгена) или рем (в английском языке rem – Roentgen Equivalent of Man) – внесистемная единица эквивалентной дозы. Поскольку альфа-излучение наносит больший ущерб, то для получения результата в ремах, необходимо измеренную радиоактивность в радах умножить на коэффициент, равный двадцати. При определении гамма- или бета-излучения перевод величин не требуется, поскольку ремы и рады равны друг другу.

Основные радиологические величины и единицы
Величина Внесистемные Си Соотношения между единицами
Активность нуклида, А Кюри (Ки, Ci) Беккерель (Бк, Bq) 1 Ки = 3.7·1010Бк
1 Бк = 1 расп/с
1 Бк=2.7·10-11Ки
Экспозицион-
ная доза, X
Рентген (Р, R) Кулон/кг
(Кл/кг, C/kg)
1 Р=2.58·10-4 Кл/кг
1 Кл/кг=3.88·103 Р
Поглощенная доза, D Рад (рад, rad) Грей (Гр, Gy) 1 Гр=1 Дж/кг
Эквивалентная доза, Н Бэр (бэр) Зиверт (Зв, Sv) 1 бэр=10-2 Зв
1 Зв=100 бэр
Интегральная доза излучения Рад-грамм (рад·г, rad·g) Грей- кг (Гр·кг, Gy·kg) 1 рад·г=10-5 Гр·кг
1 Гр·кг=105 рад·г

Из чего состоит дозиметр

Корпус — ударопрочный. Выполнен и высококачественного пластика. На передней панели располагаются кнопки и матричный ЖКИ. С торцевой части устанавливается USB разъем для удобного считывания результатов с помощью смартфона или персонального компьютера. Также есть светодиодный индикатор и отверстие звуковой сигнализации.

На задней части корпуса производитель указывает серийный номер модели и другие условные обозначения

Устройство дозиметра может включать:

  • несколько детекторов для измерения разных типов излучения;
  • съемные фильтры;
  • счетное устройство;
  • систему индикации дозы.

Главной деталью метрологического прибора считается детектор излучения. Он наделен особенностью преобразовывать излучение в электрический сигнал, который удобно обрабатывать.

Также устройство может иметь умножитель напряжения, разделительные конденсаторы, одновибраторы, преобразователи, модуляторы, резонаторы, электронные и управляющие блоки. Газонаполненная камера чаще представляет собой счетчик Гейгера-Мюллера. Он отличается простотой и малой стоимостью.

Кристаллы могут быть органическими и неорганическими. Устройство дозиметра включает твердотельные полупроводниковые детекторы. Главные плюс — компактность, использование для контроля излучения любого вида. Но точность, которой обладает твердотельный дозиметр радиации, — низкая.

1.6. Мощность дозы и единицы ее измерения

В биологическом отношении важно знать не только дозу излучения, которую получил облучаемый объект, а дозу, полученную в единицу времени. Суммарная доза, значительно превышающая летальную, но полученная в течение длительного периода времени, не приводит к гибели животного, а доза, меньше смертельной, но полученная в короткий период времени, может вызвать лучевую болезнь различной степени тяжести

Мощность дозы (P) – это доза излучения (D) отнесенная к единице времени t:  P = D / t.

Мощность экспозиционной дозы  в системе СИ измеряется в ампер на килограмм (А\кг), внесистемная единица – в рентген в час (Р/ч) или в других дольных и кратных величинах:

1 А/кг = 3876 Р/с, 1 Р/с = 2,58×10-4 А/кг.

Мощность поглощенной дозы облучения в системе СИ измеряется в Вт/кг, Гр/с или в других кратных и дольных величинах. Внесистемной единицей поглощенной дозы является рад/с, а так же другие кратные и дольные величины. Для измерения мощности дозы излучения используются рентгенметры типа ДП-5, УСИТ, ДРГЗ, СРП 68-01 и др.

Под радиационным фоном понимают именно мощность экспозиционной дозы ионизирующих излучений в воздухе, уровень его для средней полосы России составляет 4-40 мкР/ч (микрорентген в час ).

Согласно рекомендациям  Международной комиссии по радиационной защите (МКЗР) и Всемирного общества здравоохранения (ВОЗ) радиационный уровень, соответствующий естественному фону 0,1-0,2 мкЗв/ч (10-20 мкР/ч), признано считать нормальным уровнем, уровень 0,2-0,6 мкЗв/ч (20-60 мкР/ч) считается допустимым, а уровень свыше 0,6-1,2 мкЗв/ч (60-120 мкР/ч) с учетом эффекта экранирования считается повышенным.

Если говорить о границе жизненно необходимой радиации, проведенные в последнее время эксперименты с растениями и животными показали, что изоляция организма от естественной радиации вызывает в нем замедление самых фундаментальных жизненных процессов, в том числе – деление клеток и межклеточного информационного объема.

Ионизирующее излучение не только вызывает ионизацию, но и возбуждение, энергия возбуждения от одной молекулы передается другой молекуле  в виде вторичного биогенного излучения в области УФО. Это излучение обладает удивительными свойствами – вдвое увеличивается всхожесть семян, распускаются пребывающие в спячке почки деревьев, стимулируется развитие зародышей в яйцах и т.д.

Имеются и иные исследования. Считают, что наследственные нарушения, вызванные малыми дозами радиации, не подчиняются линейной зависимости «доза-эффект». Нобелевский выдвиженец, канадский ученый Петкау А.  в  своих исследованиях показал, что облучение при низкой мощности дозы может вызывать такой же разрушительный эффект в мембранах живой клетки, какой возникает при интенсивном облучении дозой в десятки и сотни раз более высокой.

Определение границы жизненно необходимой радиации является предметом дополнительных исследований по радиационной биологии.

Предыдущая
Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Андрей Измаилов
Наш эксперт
Написано статей
116
Добавить комментарий