Раздел 2 (лекции № 3–4) основы радиоэкологии
|
Основные понятия |
Космическое излучение, галактическая радиация, радиоактивные элементы земных пород и пищи, естественный и антропогенный радиационный фон, семейства радиоактивных элементов, источники ионизирующих излучений, ядерные и термоядерные взрывы, коэффициент накопления, отходы атомной промышленности, аппаратура дистанционной РДР. |
После изучения данного раздела Вы должны будете
знать:
Основные компоненты естественного радиоактивного фона и их вклад;
Техногенные источники поступления радиоактивных элементов в окружающую среду;
Основные принципы миграции радионуклидов в биосфере и степень опасности АЭС.
уметь:
Оценивать потенциальную опасность источников ионизирующего излучения;
Моделировать круговорот радионуклидов в природе живых организмах.
Глава 2.1. Естественный и антропогенный радиационный фон
2.1.1. Космическое излучение, его природа, характеристики.
Космические лучи представляют собой поток элементарных частиц, прилетающих на поверхность Земли из мирового пространства и увеличивающих её природный радиоактивный фон на уровне моря на 25-30%. Они отличаются высокой проникающей способностью.
Космические излучения имеют три источника своего происхождения. Это радиация, создаваемая заряженными частицами, образующими циркулирующие вокруг Земли слои; галактическая радиация, которая идет к нам из отдаленных районов космоса, возможно, расположенных вне нашей галактики и, конечно же, вне Солнечной системы, а также непредвиденные мощные потоки радиации, идущие от Солнца, так называемые солнечные корпускулярные события.
На 85% первичные космические лучи состоят из протонов, основную часть остатка составляют альфа-частицы более тяжёлые ядра. Эти частицы под действием магнитных полей звёзд разгоняются, достигают субсветовой скорости и коллосальной энергии. Входя в атмосферу, такая частица постепенно теряет энергию, растрачивая на её на многочисленные столкновения с ядрами атомов воздуха. Образующие осколки ядер, приобретая часть энергии первичной частицы, сами становятся факторами ионизации, разрушают и ионизируют другие атомы газов воздуха, то есть превращаются в частицы вторичного космического излучения. К ним относятся: - и -мезоны (70%), электроны и позитроны (25%), первичные протоны (0,05%), -кванты, быстрые и сверхбыстрые нейтроны.
Для оценки биологического действия вторичное космическое излучение можно подразделить по уровню энергии и составу на четыре компонента, показанные на рис. 16.
Рис. 16. Компоненты вторичного космического излучения.
Частицы мягкого и жёсткого компонентов, обладая большими энергиями и пробегами в веществе, создают наименьшую плотность ионизации. Поэтому их относительная биологическая эффективность приравнивается к 1. Частицы сильноионизирующего компонента обладают большой плотностью ионизации. Их ОБЭ равна 10.
Галактическая радиация попадает в Солнечную систему из межзвездного пространства, из глубин космоса. Наблюдавшие галактическую радиацию астронавты описывали ее в виде светящихся облаков, звезд, мельчайших полосок. Видеть ее можно было даже в полной темноте с закрытыми глазами вследствие прохождения частиц сквозь веко и непосредственного воздействия на сетчатку. Такие частицы проходят сквозь корабль и тело, способны разрушать клетки головного мозга. Они обладают очень высокой энергией, большой массой и крупными размерами.
Эти высокоэнергетические частицы не опасны для нас, живущих на Земле. Большая часть из них отклоняется под влиянием геомагнитного поля, а остальные, проходя через атмосферу, многократно сталкиваются с другими атомами и молекулами и тем самым замедляются.
Оценивая влияние космического излучения на радиационный фон Земли, следует иметь виду, собственно, два эффекта. С одной стороны, они представляют собой компоненту естественного радиоактивного фона. С другой, они являются причиной постоянного образования радиоактивных изотопов из газов атмосферы, дополнительного расщепления тяжёлых ядер в поверхностных слоях Земли.