Естественные источники ионизирующего излучения

Установлено (О. М. Храмченкова, В. В. Валетов, В. Е. Шевчук и др., 1999), что любой живой объект при определенной дозе облучения погибает. Однако дозы облучений, приводящие к гибели разных объектов, различаются в очень широких пределах. Так, дозы фонового излучения, вызывающие 50% гибели организмов в облученной популяции, составляют: для обезьян 2,5–6 Гр., крыс 7–9, кроликов 9–10, птиц, рыб 8–20, насекомых 10–100, растений 10–1500, простейших 1000–3000 Гр. Каждому биологическому виду свойственна своя мера чувствительности к действию ионизирующей радиации, которая характеризует его радиочувствительность. Степень радиочувствительности сильно варьирует в пределах одного вида (индивидуальная радиочувствительность), а для определенного индивидуума зависит также от возраста и пола, даже в одном организме различные клетки и ткани сильно различаются по радиочувствительности. Энергия ионизирующего излучения при прохождении через биологическую ткань передается атомам и молекулам, что приводит к образованию ионов и возбужденных молекул. Это первый физический этап формирования биологического ответа клетки на лучевое воздействие. Следующий этап называется химическим. Образующиеся радикалы, окислители обладают высокой химической активностью, вступают в химические реакции с молекулами белка, ферментов и других структурных элементов биологической ткани, что приводит к изменению биологических процессов в организме. В результате нарушаются обменные процессы, подавляется активность ферментных систем, замедляется и прекращается рост тканей, возникают новые химические соединения, не свойственные организму, – токсины. Это приводит к нарушению жизнедеятельности отдельных систем или организма в целом. Индуцированные свободными радикалами химические реакции вовлекают в этот процесс многие сотни и тысячи молекул, не затронутых излучением.

В результате человеческой деятельности радиационное воздействие от естественного излучения может существенно изменяться. Например, в зданиях, построенных из материалов с повышенным содержанием радионуклидов, радиационный фон увеличивается. Аналогичный эффект имеет место при использовании в бытовых целях природного газа, содержащего, как правило, радон. Повышается радиационный фон в условиях полета на самолете. Повышенный радиационный фон может возникнуть и близ угольных теплоэлектростанций, поскольку при сгорании угля в атмосферу выбрасываются различные радионуклиды. Такого рода естественный радиационный фон называется технологически повышенным.

Фоновое облучение организма человека создается космическим излучением, искусственными и естественными радиоактивными веществами, которые содержатся в теле человека и окружающей среде.

Различают внешние и внутренние источники земного происхождения. В состав первых входят радионуклиды, содержащиеся в горных породах, воде, воздухе, строительных материалах и т.д. Испускаемое ими излучение обуславливает наружное радиационное воздействие на человека. Ко вторым относятся радионуклиды, постоянно поступающие в организм человека из окружающей среды и содержащиеся в ней; эти радионуклиды ответственны за его внутреннее облучение.

Ионизирующее излучение определяется как любое излучение, взаимодействие которого со средой приводит к образованию электрических зарядов разных знаков, т.е. положительных и отрицательных.

Распад естественных радионуклидов приводит к образованию α-частиц, β-частиц (электронов) и γ-квантов. Пробег α- и β-частиц настолько мал, что они практически полностью поглощаются в биологической ткани толщиной в несколько миллиметров. Поэтому при оценке внешнего воздействия излучения радионуклидов, содержащихся в земной коре, воде и воздухе, принимается во внимание лишь более проникающее γ-излучение, тогда как для внутреннего облучения наиболее существенную роль играют α-частицы, ионизирующая способность которых значительно больше, чем β- и γ-излучений.

Производство электроэнергии на угольной теплоэлектростанции сопряжено с сжиганием сравнительно больших масс угля (в расчете на получение 1 ГВт электроэнергии необходимо сжечь 3 · 10⁹ кг угля). При его сгорании в атмосферу попадает огромное число аэрозольных частиц, содержащих природные радионуклиды.

Фосфоритные породы содержат в сравнительно большой концентрации примеси урана-238, тория-232, продуктов их распада и калия-40. Фосфоритная руда используется как для переработки в удобрения, так и для производства некоторых сырьевых материалов, например фосфорной кислоты. Фосфориты входят также в состав строительного материала - фосфогипса (химического гипса). Фосфатные удобрения и различные материалы, содержащие фосфорит, представляют собой потенциальные источники облучения людей. Так, источниками внешнего облучения могут быть поля, содержащие фосфатные удобрения, склады продукции, содержащей фосфориты, заводы, производящие фосфатные удобрения, и пр.

Для фосфатных удобрений ожидаемая коллективная доза составляет 3 · 10^-6 чел.-Гр на 1 т готовой продукции.

В табл. 5.11 приведены ориентировочные максимальные значения мощности поглощенной дозы γ-излучения в воздухе внутри помещений от природных радионуклидов, содержащихся в наиболее распространенных строительных материалах.

Таблица 5.11. Мощность Р поглощенной дозы γ-излучения в воздухе в помещениях, обусловленная применением различных строительных материалов

Строительный материал	Р, 108 Гр/ч	Строительный материал	Р; 108 Гр/ч
Гранит	28...45	Известняк	5,0
Вулканический туф	24	Гипс	4,0
Кирпич	16...33	Древесина	Меньше 0,4
Бетон	15...21

Уровень радиоактивности в жилом помещении зависит от строительных материалов: в кирпичном, железобетонном, шлакоблочном доме он в несколько раз выше, чем в деревянном. Отношение мощности поглощенной дозы в воздухе внутри и вне помещений для каменных зданий равно приблизительно 1,3, а для деревянных зданий - примерно 0,7. Сточки зрения радиационной экологии проживание и пребывание людей в деревянных зданиях является предпочтительным.

Газовая плита привносит в дом не только токсичные газы (окислы азота, окись углерода и др., включая канцерогены), но и радиоактивные газы. В помещении человек может подвергаться воздействию изотопов радона, которые поступают в помещение через фундамент, пол, из воды.

Среди предметов широкого потребления встречаются товары, содержащие радионуклиды природного происхождения и являющиеся сравнительно интенсивными источниками ионизирующего излучения. К ним относятся часы со светосоставами на основе радия-226 или содержащие тритий; керамика, фарфоровые, стеклянные изделия, сплавы, содержащие уран или торий; антистатические средства, содержащие полоний (²¹⁰Ро), детекторы дыма, содержащие радий или америций; электронные и электрические приборы, содержащие радиоактивные вещества или испускающие радиационное излучение, которое возникает при торможении электронов.