10.4. Фоновое облучение

Фоновое облучение человека создается космическим излучением, естественными и искусственными радиоактивными веществами, содержащимися в теле челове­ка и в окружающей среде. Облучение от естественных источников превосходит многие другие источники и является важным фактором мутагенеза, существенного для эволюции живых организмов в биосфере.

В табл. 10.4 и 10.5 приведены возможные источники радиоактивного воздействия.

Таблица 10.4.

Естественные источники радиации

№ п.п	Источник радиации	Доза, мЗв
1	Земного происхождения (внутреннее облучение)	1,325
2	Земного происхождения (внешнее облучение)	0,35
3	Космическое (внутреннее облучение)	0,3
4	Космическое (внешнее облучение)	0,015

Таблица 10.5.

Источники радиации земного происхождения

№ п.п	Источник радиации	Доза, мЗв
1	Естественные	2,0
2	Используемые в медицине	0,4
3	Радиоактивные осадки	0,02
4	Атомная энергетика	0,01

Космическое излучение подразделяют на галактическое излучение и солнечное, которое связано с солнечными вспышками. Солнечное космическое излучение играет важную роль за пределами земной атмосферы, но из-за сравнительно низкой энергии (примерно 40 МэВ) не приводит к заметному увеличению дозы излучения на поверхности Земли. Следует различать первичные космические частицы, вторичные и фотонное излучение, которые образуются в результате взаимодействия первичных частиц с ядрами атомов атмосферы.

Первичные космические частицы составляют, в основном, протоны, а также более тяжелые ядра, обладающие высокой энергией (до 10¹⁹ эВ). Взаимодействуя с атмосферой Земли, эти частицы проникают до высоты 20 км над уровнем моря и образуют вторичное высокоэнергетическое излучение, состоящее из мезонов, нейтронов, протонов, электронов, фотонов и т. пр.

Интенсивность космического излучения зависит от солнечной активности, географического расположения объекта и возрастает с высотой над уровнем моря. Для средних широт на уровне моря доза на открытой местности на мягкие ткани вследствие космического излучения (без нейтронной компоненты) составляет 2,8.10^-4 Гр/год, нейтронная компонента дает дополнительную дозу 3,5.10^-6 Гр/год. Если взвешивающий коэффициент нейтронов принять равным 6, то эквивалентная доза космического облучения составит около 300 мкЗв/год.

В биосфере Земли содержится более 60 естественных радионуклидов, которые можно разделить на две категории: первичные и вторичные.

Первичные подразделены также на две группы: радионуклиды уранорадиевого и ториевого рядов и радионуклиды, находящиеся вне этих радиоактивных рядов.

В первую группу входят 32 радионуклида - продукты распада урана и тория, во вторую – 11 долгоживущих радионуклидов (К⁴⁰, Rb⁸⁷ и др.), имеющих период полураспада 10⁷-10¹⁵ лет.

Космогенные радионуклиды образуются в атмосфере в результате взаимодействия протонов и нейтронов с ядрами N, O и Ar, а затем поступают на Земную поверхность с осадками. К ним относятся 14 радионуклидов (H³, C¹⁴, Be⁷, Na²² и другие). H³ и C¹⁴ являются космогенными источниками внутреннего, а Be⁷, Na²² и Na²⁴ - внешнего облучения человека.

Главными реакциями образования H³ и C¹⁴ являются

N¹⁴ + n = C¹² + H³ и N¹⁴ + n = C¹⁴ + p

Внешнее -излучение человека от этих естественных радионуклидов вне помещений обусловлено их присутствием в различных природных средах – почве, приземном воздухе, гидросфере и биосфере. Основной вклад в дозу внешнего -излучения дают нуклиды уранорадиевого и ториевого рядов, а также К⁴⁰.

Если человек находится вне помещения, доза внешнего облучения изменяется под влиянием двух факторов: экранирования внешнего излучения зданием и излучения радионуклидов, находящихся в самих материалах здания. В зависимости от концентрации К⁴⁰, Ra²²⁶ и Th²³² в различных строительных материалах мощность дозы в зданиях изменяется в пределах от 4.10^-8 до 12.10^-8 Гр/ч. В кирпичных и бетонных зданиях мощность дозы в 2 – 3 раза больше, чем в деревянных домах и зданиях из синтетических материалов, где она составляет (4 ÷ 5)10^-8 Гр/ч.

Вклад космического облучения заметно меньше, чем излучение от Земли.

Внутреннее облучение человека обусловлено радионуклидами, попадающими внутрь организма с воздухом и пищей. Наибольший вклад в эффективную эквивалентную дозу дают К⁴⁰, С¹⁴, Rb⁸⁷, Po²¹⁰, Ra²²⁶ , а также Rn²²² и Rn²²⁰. Эффективная доза внутреннего облучения вдвое больше дозы внешнего облучения. Короткоживущие радионуклиды Rn²²² создают более 60% эффективного дозового эквивалента (рис. 10.1), далее следуют К⁴⁰ (13%), Rn²²⁰ (13%) и Po²¹⁰ (8%).

Рис. 10.1. Влияние проветривания на содержание радона в воздухе помещений

В результате деятельности человека во внешней среде появились искусственные радионуклиды и источники излучения. В природу стали поступать естественные радионуклиды, извлекаемые из недр Земли вместе с углем, газом, нефтью, минеральными удобрениями, строительными материалами и т.д. Это так называемый технологически повышенный радиационный фон. К ним также относятся поступления от дополнительного облучения от отходов производства, при полетах на самолетах, изделия доля светосоставов постоянного действия, цветные телевизоры и электронные и электрические устройства, содержащие радионуклиды или рентгеновские излучения, пожарные дымовые детекторы, керамическая и стеклянная посуда, содержащая уран и торий и др.

Облучение человека в быту и при полетах в самолетах приведено в табл. 10.6.

Таблица 10.6.