ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 19.02.2019
Просмотров: 5808
Скачиваний: 1
36
4
Радиоактивные материалы и окружающая среда
4.1
Естественная радиация
4.2
Использование излучений в медицине
4.3
Испытания ядерного оружия
4.4
Промышленные процессы и естественные радионуклиды
4.5
Радиация и атомная энергетика
Вся история человечества проходила в условиях радиационного
окружения (т. е. радиация являлась неотъемлемым элементом среды
обитания человека): частично это естественные источники радиации,
частично – результаты деятельности человека. Постепенно даже эта
искусственная радиация вписалась в стабильное радиационное
окружение. Взаимодействие человека с окружающей средой и ее
изменение в результате этого воздействия приводят к тому, что
радиационное окружение в настоящий момент отличается от
прошлого и будет постоянно изменяться в будущем.
Наряду с присутствием естественной радиоактивности в жизнь
человека искусственная радиация вписалась в стабильное
радиационное окружение. Взаимодействие человека с окружающей
средой и ее изменение приводят к тому, что радиационное
окружение в настоящий момент отличается от прошлого и будет
постоянно изменяться в будущем. В связи с этим жизненно
необходимыми
становятся
решение
задач
радиационного
мониторинга окружающей среды и строгого контроля за
перемещением радиоактивных материалов. Методы и средства за
прошедший 50-летний период хорошо изучены, отработаны и
совершенствуются по мере проведения новых научных исследований
и развития технического прогресса.
4.1
Естественная радиация
В нормальных условиях наибольшую дозу облучения человек
получает от естественных источников радиации (рисунок 4.1).
Среднегодовая доза от естественных источников излучения
составляет около 2,4 миллизиверта (мЗв). В пределах этой
среднестатистической величины индивидуальная годовая доза может
находиться в интервале от 1 до 5 мЗв/г, а в отдельных случаях
достигать значения 1 Зв и более.
37
Облучение в
медицинских
целях, 29%
Испытательные
взрывы, 0,3%
Профессиональное
облучение, 0,06%
Выработка
ядерной
энергии, 0,006%
Естественный
радиационный
фон, 71%
Рисунок 4.1 – Источники радиоактивного облучения (относительный
вклад в средние индивидуальные дозы облучения)
Два
основных
естественных
источника
радиоактивного
излучения–это космическое пространство, из которого на Землю
постоянно приходят космические лучи, и биосфера Земли с
имеющимися в ней радионуклидами, содержащимися в основном в
земной коре в течение миллиардов лет. На организм человека
воздействует как внешнее облучение, обусловленное воздействием
космических лучей и природных радиоактивных веществ,
находящихся вне человеческого тела, так и внутреннее – от
природных радионуклидов, биологически находящихся в организме
или поступивших в него с воздухом или с продуктами питания.
Земное излучение пока что является самым сильным источником
естественного облучения и его доля в среднегодовой дозе составляет
85% (рисунок 4.2).
Радон, 1,3 мЗв,
58,3%
Космические
лучи, 0,37мЗв
15,3%
Радионуклиды
космического
происхождения,
0,015 мЗв %
Ряды урана-238 и
тория-232,
0,4 мЗв, 16,6 %
Калий-40,
0,33 мЗв ,
13,7%
Рисунок 4.2 – Расчетные годовые дозы на человека от естественных
38
источников излучения
4.1.1
Космическое излучение
Уровни космического излучения на поверхности Земли
относительно стабильны, но магнитное поле Земли оказывает на них
влияние – на полюсах излучение выше, чем у экватора. Однако,
более важно то, что уровень излучения в значительной степени
зависит от высоты над уровнем моря, практически удваиваясь через
каждые 1500 метров. Большинство населения проживает на или
почти на уровне моря, поэтому высота проживания вносит малый
вклад в величину среднегодовой дозы от космического излучения
(0,37 мЗв). Однако в городах, расположенных на большой высоте над
уровнем моря, ежегодная доза за счет космического излучения может
значительно превышать среднюю величину, достигая значения 1 мЗв
и более (рисунок 4.2).
4.1.2
Земное излучение
Земное излучение различных уровней присуще всей окружающей
среде и его уровень зависит от концентрации радиоактивных
элементов в таких природных материалах, как горные породы, почва,
вода, воздух, продукты питания и даже в организме человека.
Наиболее важными источниками излучения являются
40
К и два ряда
радиоактивных элементов, образующихся в результате распада
238
U и
232
Th (рисунок 4.2). Другие радионуклиды, такие, как ряд элементов,
образующихся при распаде
235
U, вносят лишь незначительный вклад
в общее радиоактивное облучение.
Радиоактивность некоторых горных пород и почв является
основным источником земной радиации вне помещений. В целом,
магматические горные породы, такие, как гранит, более
радиоактивны, чем осадочные, где известное исключение составляют
сланцы
и
фосфориты,
обладающие
высоким
уровнем
радиоактивности. При измерении уровней внешнего радиоактивного
облучения на открытом воздухе, проведенном в 23 странах,
население которых составляет более половины всего населения
Земного шара, были отмечены лишь небольшие отклонения от
средней величины. В результате проведенных исследований был
сделан вывод, что около 95% населения проживает в районах со
среднегодовым уровнем дозы около 0,4 мЗв. При этом есть
достаточно хорошо описанные районы, где население живет в
39
условиях исключительно высокого уровня земного излучения. В
прибрежных районах в Индии богатые торием монацитные пески
создают мощность дозы, в тысячу раз превышающую нормальный
радиационный фон, а на территории Бразилии мощность дозы может
превышать нормальный уровень в 100 раз.
Поскольку люди большую часть времени проводят в помещениях,
уровни излучения в жилых домах играют определяющую роль в
величине получаемой ими дозы. С практической точки зрения
наибольший вклад в дозу, получаемую внутри помещений,
принадлежит одному распространенному источнику – инертному
газу радону (под радоном здесь понимаются нуклиды
222
Rn,
220
Rn и
продукты их цепи распада – так называемые дочерние продукты).
В среднем, вклад радона, являющегося природным химически
инертным радиоактивным газом, образующимся в процессе распада
238
U, составляет несколько больше половины эффективной дозы на
душу населения от естественного радиоактивного фона (1,3 мЗв/г).
Вдыхание радона вместе с воздухом приводит к облучению легких и
увеличивает риск развития рака легких. Степень риска
увеличивается по мере увеличения содержания радона в воздухе и
длительности облучения. Содержание радона в воздухе изменяется
не только в зависимости от местности, но и от времени года, оно
может изменяться ежедневно, а в закрытых помещениях – ежечасно.
Радон может попасть в здание различными путями основным его
источником является грунт под зданием или вокруг него, меньшую
роль играет выбор строительного материала. Радон также поступает
в здание с наружным воздухом через отверстия, неплотности и
трещины, вместе с водопроводной водой и природным газом. Лишь
недавно были проведены исследования содержания радона в
помещениях и, скорее всего, результаты отразят наличие
исключительно высокого уровня содержания радона в воздухе
жилых помещений некоторых местностей, построенных из
материалов или на грунтах с относительно высоким содержанием
радиоактивных веществ.
Помимо радона, внутреннее облучение может быть вызвано
поглощением
40
K,
210
Pb и
210
Po. По сравнению с радоном их вклад в
среднегодовой
уровень
дозы
мал.
Поскольку
организм
гомеостатически регулирует поглощение
40
K, его содержание
остается довольно постоянным для различных групп населения. И,
наоборот, рационы питания могут влиять на внутреннее облучение от
40
210
Pb и
210
Po. Например, эти радионуклиды накапливаются в морских
продуктах. В Японии, где они пользуются большой популярностью,
было обнаружено, что в этой стране годовое поглощение этих
радионуклидов в 5 раз выше, чем, например, в Германия и Индии, и
в 10 раз выше, чем в США. Исключительно много этих
радионуклидов поглощается людьми, проживающими на Крайнем
Севере, где основу рациона питания десятков тысяч людей
составляет мясо северного оленя. Использование в пищу мяса
оленей, которые пасутся на лишайниках, обладающих способностью
накапливать свинец и, в особенности, полоний, приводит к тому, что
получаемая этой группой населения доза десятикратно превышает
нормальный уровень.
210
Pb и
210
Po также содержатся в табаке и
табачном дыме.
4.2
Изменение естественного радиоактивного фона
Четыре вида человеческой деятельности приводят, в основном, к
изменению естественного радиоактивного фона:
постоянно
расширяющееся
использование
источников
излучений
в
повседневной
медицинской
практике
для
диагностических целей;
испытание ядерного оружия в атмосфере;
промышленные процессы, в которых используются природные
радионуклиды, и атомная энергетика.
4.2.1
Использование излучений в медицине
Облучение в медицинских целях является основной составляющей
(помимо естественного радиоактивного фона) дозы, получаемой
человеком. Ежегодная средняя доза облучения, проводимого с
медицинскими целями, составляет от 0,4 до 1 мЗв.
Медицинское облучение в основном имеет место при проведении
рентгенодиагностики, включая общую и стоматологическую
рентгенографию, а также в радиационной медицине при принятии
внутрь радионуклидов с диагностическими целями и при проведении
радиационной терапии для лечения онкологических и прочих
заболеваний.
Надежную и подробную информацию об использовании
излучений в медицине имеет только население развитых стран, а это
составляет менее одной четверти от 5 миллиардного населения
Земли. Скудная информация имеется еще у четверти населения. И