МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

«ГОМЕЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра общей гигиены, экологии и радиационной медицины

ТЕМА 2

Радиационный фон Земли. Формирование дозовых нагрузок на население Республики Беларусь

Учебно-методическое пособие по радиационной медицине

для студентов 2 курса лечебного факультета

Гомель 2010

МОТИВАЦИОННАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТЕМЫ

ОБЩЕЕ ВРЕМЯ ЗАНЯТИЙ: 4 часов

Цели занятия

1. Дать характеристику основным составляющим радиационного фона Земли и облучаемости населения.

2. Проанализировать уровни облучения человека от естественных и искусственных источников радиации.

3. Обратить внимание студентов на значение радона в формировании дозовых нагрузок на население.

4. Ознакомить студентов с особенностями миграции радионуклидов в биосфере.

ЗАДАЧИ ЗАНЯТИЯ

1. разобрать основные составляющие естественного радиационного фона Земли;

2. усвоить основные составляющие техногенно измененного радиационного фона Земли и их вклад в формирование дозовых нагрузок на население;

3. усвоить значение ЯТЦ в формировании дозовых нагрузок на население и принципы снижения данных доз.

ТРЕБОВАНИЯ К ИСХОДНОМУ УРОВНЮ ЗНАНИЙ

Для освоения темы занятия необходимо знание основ физики, общей химии, биохимии, нормальной физиологии, общей гигиены. Полноценное усвоение материала практического занятия возможно при наличии у студентов адекватных понятий «радиационный фон», «естественные радионуклиды», знания химических свойств радона, особенностей ингаляционного пути поступления в организм человека ксенобиотиков, физических и химических характеристик аэрозольных частиц.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПО ТЕМЕ ЗАНЯТИЯ

1. Радиационный фон Земли: составляющие радиационного фона и их вклад в формирование годовой эффективной дозы облучения населения.

2. Естественный радиационный фон, характеристика его компонентов. Космическое излучение и космогенные радионуклиды.

3. Радионуклиды радиоактивных рядов, формирующие основную дозовую нагрузку на организм человека: U-238, Th-232, Ra-226, Rn-222, Po-210, Pb-210, Bi-210.

4. Радон и уровни облучения населения радоном: основные источники радона и условия эксгаляции радона из них; условия, способствующие формированию максимальной дозы на органы дыхания. Оптимизация дозовых нагрузок за счет радона и продуктов его распада.

5. Естественные радионуклиды, не вошедшие в радио­активные ряды. Значение K-40 в формировании дозовых нагрузок на население Республики Беларусь. Радиационная обстановка в Республике Беларусь до 1986 года.

6. Техногенно измененный радиационный фон, его составляющие и их вклад в формирование доз облучения населения.

7. Вклад медицинских источников ионизирующего излучения в формирование доз облучения жителей Республики Беларусь

8. Развитие ядерной энергетики в Республике Беларусь. Характеристика основных типов реакторов, радионуклиды, образующиеся при работе атомного реактора.

9. Ядерно-топливный цикл: понятие, стадии.

УЧЕБНЫЙ МАТЕРИАЛ

Радиационный фон Земли.

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 (рис.2-1);

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:

H³, ⁷Be,¹⁴C, ²⁴Na, ²⁴Na.

Про

Ториевый

ряд (336)

Вторичное космическое

Пионы Протоны

Мюоны 242

Каоны 240

Вне ря-

дов

⁴⁰K(330)

⁸⁷Rb(6)

н ионп

Рис. Дозы, получаемые от естественного радиационного фона, мк Зв.

ТЕХНОГЕННО ИЗМЕНЕННЫЙ РАДИАЦИОННЫЙ ФОН

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 RN имеют 2 составляющих:

А) глобальные выпадения RN от испытаний ядерного оружия;

Б) глобальные выпадения RN от предприятий ядерно-топливного цикла.

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 ТВЭЛов, 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 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, Kr-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 0.1мкЗв/год.

Оценивая опасность нормальной работы АЭС для человека, хочу отметить, что проживающие вблизи угольной ТЭС мощностью 1000 МВт с учетом выбросов природных радионуклидов (K-40, U-238, Th-232, Pb-210, Po-210) и химических канцерогенов (бензпирены), в сотни раз более опасно, чем проживание вблизи АЭС аналогичной мощности.

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.

Радиоактивное загрязнение биосферы в результате ядерного топливного цикла.

Радиационный фон в определенной мере обусловлен эксплуатацией предприятий и объектов ЯТЦ. Несмотря на Чернобыльскую и ряд других аварий, в мире сохраняются устойчивые темпы развития ядерной энергетики, поскольку в ближайшей перспективе реальных альтернативных источников энергии нет. В конце 1989 года в 38 странах мира эксплуатировалось более 450 энергоблоков, строилось – 73. Удельный вес атомных электростанций в общей выработке электроэнергии в мире составляет более 17% (в СНГ – порядка 12%), достигая в некоторых странах, в частности, Франции – 75%, Бельгии – 60%, Венгрии – 50%.

Весь ЯТЦ включает три стадии:

• начальную (добыча, переработка, создание и транспортировка ядерного топлива);

• основную (получение ядерной энергии, превращение ее в энергию других видов и использование);

• заключительную (транспортировка использованного топлива и отходов, регенерация топлива, переработка и удаление отходов).

Техногенные процессы на различных предприятиях ЯТЦ отличаются выраженной спецификой. На некоторых из них образуется большое количество искусственных радионуклидов, представляющих высокую потенциальную опасность загрязнения биосферы.

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

Оценивая опасность нормальной работы АЭС для человека, необходимо отметить, что проживание вблизи угольной ТЭС мощностью 1000 МВт, с учетом выбросов природных радионуклидов (К-40,U-238,Th-232,Pb-210,Po-210) и химических канцерогенов (бенз[a]пирены), в сотни раз более опасно, чем проживание вблизи АЭС аналогичной мощности. Ситуация может существенно измениться в результате крупных аварий.