Учебный материал

Под радиационным фоном (РФ) принято понимать ионизирующее излучение от природных источников космического и земного происхождения, а также от искусственных радионуклидов, рассеянных в биосфере в результате деятельности человека.

Радиационный фон воздействует на население земного шара, имея относительно постоянный уровень.

РФ имеет 2 составляющих:

1. естественный РФ;

2. техногенно измененный РФ.

Оба компонента РФ участвуют в формировании эффективных доз облучения человека как за счет внешнего, так и за счет внутреннего облучения.

Естественный радиационный фон (ЕРФ) — совокупность ионизирующих излучений от естественных источников внеземного и земного происхождения.

Естественные источники ионизирующего излучения земного происхождения представлены радионуклидами 2-х групп:

А. Радионуклиды, входящие в радиоактивные ряды.

Б. Радионуклиды, не входящие в радиоактивные ряды.

Радионуклиды радиоактивных рядов

Радиоактивный ряд — это последовательность радионуклидов, образующихся в результате альфа- или бета-распада предыдущего элемента. Наиболее долгоживущие изотопы называются начальными для каждого из радиоактивных рядов.

Существует 4 радиоактивных ряда и, соответственно, 4 их родоначальника:

• ториевый ряд: наиболее долгоживущий изотоп – торий-232 (Th-232), период полураспада – 1,4×10¹⁰ лет;

• 2 урановых ряда:

а) наиболее долгоживущий изотоп – уран-238 (U-238), период полураспада — 4,5×10⁹ лет;

б) наиболее долгоживущий изотоп – уран-235 (U-235), период полураспада — 7×10⁸ лет;

• нептуниевый ряд: наиболее долгоживущий изотоп – нептуний-237 (Np-237), период полураспада — 2,2×10⁶ лет.

Естественный радиационный фон (2208)

Внешнее облучение (692)

Внутреннее облучение (1516)

Первичное космическое

Галактическое Солнечное

Протоны Протоны

(10²-10¹⁴) (1–40)

 - частицы  - частицы

Урановый ряд (1239)

²²²Rn

(1000)

Г

Космогенные радионуклиды:

³H, ⁷Be,¹⁴C, ²⁴Na, ²⁴Na.

Про

Ториевый ряд (336)

Вторичное космическое

Пионы Протоны

Мюоны 242

Каоны 240

Вне рядов

⁴⁰K(330)

⁸⁷Rb(6)

нионп

Рисунок – Дозы, получаемые от естественного радиационного фона, мкЗв.

ТЕХНОГЕННО ИЗМЕНЕННЫЙ РАДИАЦИОННЫЙ ФОН

Он формируется за счет:

1 – источников ионизирующих излучений, используемых в медицине;

2 – глобальных выпадений радионуклидов;

3 – стройматериалов;

4 – телевидения;

5 – авиации.

1. ИСТОЧНИКИ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В МЕДИЦИНЕ, являются основным источником искусственного облучения и превышают воздействие всех других искусственных источников.

Среднемировое значение индивидуальной эквивалентной дозы облучения всего тела вследствие медицинских процедур (главный вклад дает диагностика) составляет 0,44-1,0 мЗв/год; в некоторых странах составляет от 50 до 100% ЕРФ.

2. ГЛОБАЛЬНЫЕ ВЫПАДЕНИЯ радионуклидов (RN) имеют 2 составляющих:

А) глобальные выпадения RN от испытаний ядерного оружия;

Б) глобальные выпадения RN от предприятий ЯТЦ.

Глобальными называют выпадения радионуклидов, обнаруживаемые вдали от места выброса, т.е. практически в любой точке Земного шара. Это происходит, когда RN попадают в верхние слои тропосферы (RN могут находиться там до 30 сут.) и стратосферу (RN в стратосфере задерживаются долго – до нескольких месяцев или лет). Эти RN долгое время выпадают в различном количестве на различные участки поверхности всего Земного шара.

А. Вклад в ожидаемую коллективную ЭЭД облучения населения от ядерных взрывов, превышающий 1%, дают только 4 RN: C-14, Cs-137, Zr-95, Sr-90.

Б. Еще одним источником RN, формирующих глобальные выпадения, являются предприятия ЯТЦ. ЯТЦ включает следующие стадии:

1 – добыча урановой руды;

2 – переработка ее в обогащенное U-235 ядерное топливо;

3 – производство тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ), которые состоят из урана в металлической, карбидной или оксидной форме, заключенного в оболочку из циркония, магниевого сплава или нержавеющей стали;

4 – использование ТВЕЛов на АЭС (нормальная эксплуатация АЭС);

5 – переработка отработанного ядерного топлива (для последующего использования извлеченного делящегося материала – извлекают в основном уран и плутоний);

6 – переработка и захоронение образующихся радиоактивных отходов.

Обязательно надо помнить о транспортировке радиоактивных материалов для обеспечения всех этих стадий.

Загрязнение окружающей среды (ОС) RN происходит на всех стадиях ЯТЦ, но наибольший вклад вносят:

а) переработка отработанного ядерного топлива на радиохимических заводах (РХЗ); основное значение имеют RN: С-14, Zr-95, H-3, I-129;

б) нормальная эксплуатация АЭС; при нормальной работе реактора в ОС удаляются (после прохождения системы очистки) газообразные, частично аэрозольные и жидкие отходы; основное значение имеют RN I-131, радиоактивные инертные газы, Cs-137 и 134, Sr-90.

В настоящее время ЭЭД за счет использования ядерной энергетики оценивается в 0,1 мкЗв/год.

3. СТРОЙМАТЕРИАЛЫ: Н = 0,1 мЗв/год.

Если человек находится в помещении, доза внешнего облучения изменяется под влиянием 2 противоположно действующих факторов:

- экранирование внешнего излучения зданием;

- излучение естественных RN, находящихся в материалах, из которых построено здание.

В зависимости от концентрации К-40, Ra-226 и Th-232 в различных стройматериалах мощность дозы в домах меняется от 4×10^-8 до 12×10^-8 Гр/ч (0,04-0,12 мкГр/ч). В среднем, в кирпичных, бетонных зданиях мощность дозы в 2-3 раза больше, чем в деревянных домах и в домах из синтетических материалов, где она обычно составляет 0,04-0,05 мкГр/ч.

Здесь надо отметить, то, чем больше отходов производства пошло на изготовление стройматериала, тем выше может быть его удельная активность.

4. ТЕЛЕВИДЕНИЕ. Н = 0,01 мЗв/год.

Источник мягкого рентгеновского излучения.

Мощность Н облучения всего тела от цветного телевизора на расстоянии:

L = 250 см от экрана = 2,5×10^-3 мкЗв/ч,

L = 5 см от экрана = 100 мкЗв/ч.

5. АВИАЦИЯ. Н = 0,05 мЗв/год.

Во время полета на самолете мощность эквивалентной дозы облучения всего тела составляет на высоте:

8 км – 1,35 мкЗв/ч,

12 км – 5 мкЗв/ч,

20 км – 13 мкЗв/ч.

За 7 час 25 мин. трансатлантического перелета Нью-Йорк – Париж человек получает около 50 мкЗв.