Радиация, сравнительный анализ основных источников ионизирующего излучения

Радиоактивность отнюдь не новое явление. Новизна ее состоит лишь в том, что человечество сравнительно недавно узнала о ее существовании и изучило ее природу. Французский физик А.Баккрель 1 марта 1896 года обнаружил по почер-нению фотопластинки испускание солью урана невидимых лучей сильной проникающей способности. Вскоре он выяснил, что свойством лучеиспускания обладает и сам уран. Затем такое свойство им было обнаружено и у тория. Радио-активность (от латинского radio – излучаю, radus – луч и activus – действенный), такое название получило открытое явление, которое оказалось привилегией самых тяжелых элементов периодической системы Д.И.Менделеева.

Есть несколько определений этого замечательного явления одно из которых дает такую ее формулировку: «Радиоактивность – это самопроизвольное (спонтан-ное) превращение неустойчивого изотопа химического элемента в другой изотоп (обычно изотоп другого элемента); при этом происходит испускание электронов, протонов, нейтронов или ядер гелия (?-частиц)» Сущностью открытого явления было в самопроизвольном изменении состава атомного ядра, находящегося в основном состоянии либо в возбужденном долгоживущем состоянии.

В 1898 году другие французские ученые Мария Склодовская-Кюри и Пьер Кюри выделили из уранового минерала два новых вещества, радиоактивных в гораздо большей степени, чем уран и торий Так были открыты два неизвестных ранее радиоактивных элемента – полоний и радий, а Мария, кроме того обнаружи-вает (независимо от немецкого физика Г.Шмидта) явление радиоактивности у тория. Кстати, она первой и предложила термин радиоактивность. Ученые приш-ли к выводу, что радиоактивность представляет собой самопроизвольный процесс, происходящий в атомах радиоактивных элементов. Теперь это явление определяют как самопроизвольное превращение неустойчивого изотопа одного химического элеента в изотоп другого элемента и при этом происходит испускание электронов, протонов, нейтронов или ядер гелия ? – частиц. Здесь следует отметить, что среди элементов, содержащихся в земной коре, радиоактивными являются все с порядковыми номерами более 83, т.е. расположенными в таблице Менделеева после висмута. За 10 лет совместной работы они сделали очень многое для изучения явле-ния радиоактивности. Это был беззаветный труд во имя науки – в плохо обору-дованной лаборатории и при отсутствии необходимых средств. Пьер установил самопроизвольное выделение тепла солями радия. Этот препарат радия исследо-ватели получили в 1902 году в количестве 0,1 гр. Для этого им потребовалось 45 месяцев напряженного туда и более 10000 химических операций освобождения и кристаллизации. В 1903 году за открытие в области радиоактивности супругам Кюри и А.Беккерею была присуждена Нобелевская премия по физике. Всего за работы, связанные с исследованием и применением радиоактивности, было присуждено более 10 Нобелевских премий по физике и химии (А.Беккерею, П. и М. Кюри, Э.Ферми, Э.Резерфорду, Ф. и И. Жолио-Кюри, Д.Хэвиши, О.Гану, Э.Макми-ланн и Г.Сиборгу, У.Либби и др.). В честь супругов Кюри получил свое название искусственно полученный трансурановый элемент с порядковым номером 96 – кюрий. Радиоактивность и сопутствующие ей ионизирующие излучения сущест-вовали на Земле задолго до зарождения на ней жизни. Существует даже теория, согласно которой, появление новых форм жизни и сама эволюция обусловлены изменением мощности космического ионизирующего излучения. Все живое повержено действию радиационного дождя, который льется на нас из космоса, омывает нас с земли, а в последние 60 лет, благодаря различным аспектам деятельности человечества, возник новый техногенный источник ионизирующего излучения, распространенный по всему земному шару.

И все таки большую часть облучение население Земли получает от естественных источников радиации. Большинство из них таковы, что избежать облучения от них совершенно невозможно. Различные виды излучения падают на Землю из космоса и поступают от радиоактивных веществ, находящихся в земной коре. Радиоактивные вещества могут находится вне организма и облучать его снаружи (внешнее облучение) или попасть в организм с воздухом, водой, пищей (внутреннее облучение).

Облучению от естественных источников подвергается любой житель Земли, однако доза от них может быть разной. Это зависит от географического положения, а также от геологических особенностей того или иного места. На земном шаре есть места где естественный фон намного превышает среднее значение (10-20 мкР\час). В частности в Индии в штатах Керала и Тамилнад на участке длиной 250 км мощность естественного фона составляет 130 мкР\час, это обусловлено залежами минералов монацида. В Бразилии в городе Гуатапари с населеним в 12 тысяч человек мощность дозы колеблется от 100 до 200 мкР\час на улицах и до 2000 мкР\час на пляже. Этот город стоит на песках богатых торием. В штате Минас-Жейрас отмечены места, где мощность дозы достигает 2800 мкР\час. В г. Рамсер (Иран) на участке в несколько квадратых километров мощность дозы колеблется от 70 до 5000 мкР\час, такая большая величина обусловлена высоким содержанием 226Ra в воде. Во Франции в ряде районов типичное значение мощности дозы достигает 200 мкР\час, а сравнительно недавно был обнаружен небольшой район, где мощность поглощенной дозы составляет 10000 мкР\час.

Представление о колличественном соотношении естественных и техноген-ных источников радиации, а также различных естественных источников ионизи-рующего излучения можно получить из рассмотрения рисунков 1 и 2. Данные предсталены Программой по Окружающей среде США.

Рис. 1. Источники радиации. Средние годовые эффективные дозы облучения, цифры указывают дозу в миллизивертах

Рис. 2. Естественные источники радиации, средние годовые эффективные дозы облучения, цифры указывают дозу в миллизивертах

Рис. 3. Содержание радия и тория в строительных метериалах, Бк\кг

Кроме того уровень облучения может увеличиться от использования некоторых строительных материалов, герметизации помещений (радон) и прочее. Некоторые данные о содержании естественных радиоактивных изотопах в строительных материалах приведены на рис. 3. Например в течение нескольких десятков лет в Швеции использовались глиноземы при производстве бетона, с помощью которого было построено 350 тысяч домов. Затем обнаружилось, что глиноземы очень радиоактивны и в середине 70-х годов их применение было прекращено.

Сравнительно недавно ученые поняли, что наиболее весомым из всех источников радиации является невидимый, не имеющий запаха и вкуса тяжелый газ радон. Согласно оценке Научного Комитета по Действию Атомной Радиации ООН, радон со своими дочерними продуктами распада ответственен за 75% годовой индивидуальной дозы, получаемой населением от земных источников радиации. Большую чать этой дозы человек получает от его вдыхания. Радон высвобождается из земной коры, его концентрация в различных местах существенно различна для разных точек земного шара. Как это не парадоксально, но основную часть дозы облучения от радона, человек получает, находясь в закрытых помещениях. Концентрация радона в закрытых помещениях в 8 раз больше чем в наружном воздухе. Радон поступает в помещение через фундамент из грунта или, реже из материалов, используемых в конструкциях здания. Скорость проникновения радона в помещения определяется толщиной и целостностью (т.е. колличеством трещин).

Несколько слов о радиоактивных осадках. Эти осадки образовались в результате испытания ядерного оружия в атмосфере и на земле. Максимум этих испытаний приходится на два периода: первый – на 1954-1958 годы, второй – на 1961-62 годы. В 1963 году США и СССР подписали договор, обязующий их непроводить испытания ядерного оружия в атмосфере, под водой и в космосе. С тех пор лишь Франция и Китай провели серию ядерных взрывов, последний из которых был в 1980 году. Кстати, следы этого взрыва были зафиксированы нами. Часть раиоактивного материала выпадает неподалеку от взрыва, какая-то часть задерживается в нижнем слое атмосферы и перемещается на большие расстояния, однако ее большая часть выбрасывается в стратосферу (10-50 километров), где она остается многие месяцы медленно опускаясь и рассеиваясь по всей земле. Суммарная ожидаемая коллективная доза от всех ядерных взрывов составляет 30000000 чел.Зв. К 1980 году человечество получило лишь 12% этой дозы.

Если оценки, приведенные выше, более или менее верны, то малые дозы облучения, обусловленные атомной энергетикой не представляют серьезной опасности для населения по стравнению с, например, радиоактивными выпадения-ми, обусловлеными испытанием ядерных устройств и другими источниками ионизи-рующего излучения. Многие легко мирятся с факторами, связанными с гораздо большим риском для жизни и здоровья, такими как например курение или езда на автомобиле.

Может быть предвзятое отношение к атомной энергетике зачастую вызывается иррациональностью человеческого мышления, неприятием нового? Однако это не совсем так, чему пример Чернобыльская катастрофа.