Доза от искусственных источников в окружающей среде и в быту

В результате деятельности человека во внешней среде появились искусственные радионуклиды и источники излучения. Для оценки изменения естественного радиационного фона под влиянием хозяйственной деятельности человека используют термин «технологически повышенный естественный радиационный фон».

В него не включают поступившие в среду искусственные радиоактивные вещества от испытаний ядерного оружия, от работы предприятий ядерно-энергетического топливного цикла. Однако к нему относят такие источники, как геотермические электростанции, создающие в среднем выброс около 400ТБк ²²²Rn на 1ГВт год выработанной электроэнергии; фосфорные удобрения, содержащие, например, и до 70 Бк/кг в кольском апатите и 400Бк/кг в фосфорите; дополнительное облучение при полете в самолете; , используемые для светосоставов постоянного действия; цветные телевизоры, а также электронные и электрические устройства, содержащие радионуклиды или дающие рентгеновское излучение, и др.

Технологически повышенный радиационный фон

Уголь, сжигаемый в электростанциях или в жилых домах содержит естественные , а также и в равновесии с продуктами их распада. На современных тепловых электростанциях для производства 1ГВт год≈8,7 10⁹ кВт чэлектроэнергии сжигается около 3 млн тонн угля.

В угольной золе содержится в среднем такая удельная активность, Бк/кг: 265- , 200- , 240- , 930- , 1700- , 70- , 110 - и 130-

Выброс этих нуклидов в атмосферу зависит от зольности угля и эффективности очистных фильтров электростанций. Если принять зольность угля равной 10%, а коэффициент очистки образующейся золы 0,975, то в год такая электростанция может выбрасывать в атмосферу по расчету, ГБк: 4,0- , 1,5- и , 5,0- ²¹⁰ P_o и ²¹⁰ P_b, и 1,5- с продуктами его распада. Отечественные электростанции, работающие на угле с большей зольностью, дают более высокое значение выбросов естественных радионуклидов в атмосферу.

Доза излучения от испытания ядерного оружия

Источником искусственной радиоактивности во внешней среде в заметном количестве являются радиоактивные выпадения от испытательных ядерных взрывов в атмосфере.

Испытания ядерного оружия в атмосфере были начаты США в 1945 году. Наибольший размах испытаний и выброс радиоактивных продуктов в атмосферу имел место в период с 1954 1958 и 1961-1962 гг. После этого испытания ядерного оружия (кроме подземных) были запрещены в большинстве стран мира.

За период 1945 –1962 гг. США, Великобританией, СССР, Францией проведены испытания общей мощностью, эквивалентной 513Мт тринитротолуола (тротилового эквивалента). После 1963г. испытания проводили Франция и Китай. Общая мощность испытаний до 1981 года составила 32,5Мт. Взрыву мощностью 1Мт соответствует 1,45 актов деления ядерного топлива. Один акт деления эквивалентен 3,2 Дж (1 Вт = 1Дж/с = 3,1 актов деления в 1с).

После атмосферного взрыва около 50% образовавшихся активных продуктов выпадают в районе испытаний (в радиусе 100км) на земную или водную поверхность. Остальная часть уходит в тропосферу и стратосферу. В тропосферу попадают мелкие аэрозольные частицы и находятся в ней до 30сут., в течение которых они выпадают на землю. Поэтому с точки зрения дозы облучения в результате выпадения из тропосферы наибольшее значение имеют радионуклиды с периодом полураспада от нескольких суток до двух месяцев, такие, как . В стратосферу уходит большая часть радионуклидов, которые глобально перемешиваются в стратосфере и затем долгое время выпадают в различных количествах на различные участки поверхности всего земного шара. Поэтому глобальные выпадения из стратосферы в убывающем порядке значимости определяются долгоживущими продуктами деления

,

причем три последних нуклида вносят 0,1% общей дозы.

В отношении долгоживущих радионуклидов необходимо отметить следующее. До 1970 г. образование трития вследствие испытания ядерного и термоядерного оружия с учетом его выхода на 1Мт составило 220Мт, 2∙10¹³ Бк/Мт=5, 7∙10¹⁵ Бк, а для термоядерного оружия – 330Мт Бк/Мт = Бк, итого: Бк.

Природное содержание трития составляет 2,6 = Бк, т.е. намного меньше, чем его поступило в результате испытаний ядерного оружия в стратосферу, тропосферу и в форме тритиевой воды – в гидрологический цикл земного шара.

Радиоактивный образуется при захвате азотом воздуха нейтронов, испускаемых во время ядерного взрыва. По оценкам НКДАР суммарная активность , накопившегося в результате испытаний оружия, проведенных до 1981 г. составила до 220ПБк. Природное образование в атмосфере под действием космических нейтронов составляет 1ПБк.

Общее количество ⁹⁰Sr, образованного в результате всех проведенных до 1981 г. испытаний составило 600ПБк. За вычетом локальных выпадений общее глобальное накопление ⁹⁰Sr составляло в концу 1980 года около 400ПБк. Поскольку периоды полураспада ( = 30,2 года) и ( = 28,6 года) близки, часто используют отношение их активностей, которое продолжительное время сохраняется постоянным, и равным приблизительно 1,6. При таком подсчете количество , попавшего в стратосферу до 1981 г. составило ПБк.

Облучение людей радиоактивными продуктами, образовавшимися после испытаний ядерного оружия, складывается из внутреннего облучения ( ингаляция радионуклидов с приземным воздухом и поступление их с пищей и водой ) и внешнего облучения ( излучение радионуклидов, содержащихся в приземном воздухе и на поверхности земли ).

Доза излучения при медицинских обследованиях и радиотерапии

Использование ионизирующих лучей и радиоактивных веществ в медицине для диагностики и радиотерапии является основным источником искусственного облучения человека, превышающим воздействие всех других источников.

Эти дозы создаются при рентгеновской диагностике человека, диагностике состояния отдельных органов (печени, легких, почек, щитовидной железы и др.) с помощью радиоактивных фармацевтических препаратов ( , и др.), вводимых внутрь организма; радиационной терапии с использованием радиационных источников: (75,6% всех терапевтических установок), (5,6%), бетатронов (6,9%), линейных ускорителей (10,7%) и указанных выше радиофармпрепаратов.

Максимальная средняя годовая доза от рентгенодиагностических процедур приходится на костный мозг и желудочно-кишечный тракт.

Д оза облучения костного мозга при рентгенографии зубов может составлять от 60 до 130 мкЗв в черепе, от 140 до 8500 мкЗв в нижней челюсти и от 24 до 1160 мкЗв в шейных позвонках.

Поглощенная доза в облучаемом с целью терапии органе очень велика и обычно составляет 20-60 Гр за несколько сеансов.

Доза при применении радиофармацевтических препаратов, как и при изотопной диагностики, может изменяться в широких пределах в зависимости от физико-химических и биологических свойств радионуклида, химического состава препарата, способа его введения в организм и т.д. Индивидуальная доза на отдельный критический орган при использовании радиофармацевтических препаратов измеряется тысячами микрогрей, в отдельных случаях достигая даже единиц грей, а доза излучения на гонады составляет тысячи – десятки тысяч микрогрей на одну процедуру. По данным НКДАР эффективная доза от наиболее часто используемого ядерной медициной для целей диагностики радионуклида находится в пределах от 1000 до 10000 мкЗв за процедуру.

Среднемировое значение индивидуальной эквивалентной дозы облучения всего тела вследствие медицинских процедур, выраженное в процентах дозы естественного облучения, составляет 20-50% от 2,2 мкЗв, т.е. 0,44 – 1,0 мЗв/год. Соответствующая коллективная эффективная ожидаемая доза всего тела (1,7 – 4,4) , равна той коллективной дозе естественного облучения населения земного шара, которую оно получает за 60 - 160 суток.