Естественные источники радиации

Естественные источники радиации
Традиционно мы имеем представление о химических элементах, рассеянных в
окружающей среде, таких как железо, ртуть, цинк и другие. Так же рассеяны и радиоактивные
элементы. Они всюду - в почве, воздухе, воде, живых организмах. Очистить окружающую
среду от радиации возможно лишь в результате радиоактивного распада. У каждого
радиоактивного элемента свой период полураспада и никакие воздействия - ни химические, ни
температурные, ни давление - не могут изменить эту характеристику. Естественные источники
радиации извечно существовали на Земле. Примерно 10 млрд. лет Вселенная была очень
молодой, очень плотной и очень горячей, возникнув в результате так называемого Большого
взрыва. Все элементы таблицы Менделеева, в том числе и естественные радиоактивные
элементы, образовались при ее рождении. Радиоактивность вещества Земли на ранних этапах
существования была очень высокой, а к моменту появления древнейшей жизни (3,2 млрд. лет
назад) уровень естественной радиации на поверхности Земли был всего в 4 раза больше
современного. Правда, при условии, что уровень космического излучения был такой же, как
современный. Радиация из космоса - этот невидимый душ - падает на поверхность Земли и
избежать облучения от него совершенно невозможно. Все космическое пространство заполнено
излучением, основная составляющая которого - ядра водорода (протоны), которые движутся со
скоростями, близкими к скорости света. Попадая в атмосферу Земли, протоны в результате
ядерных взаимодействий рождают гамма-излучение и заряженные частицы. Образуются тритий
(радиоактивный изотоп водорода), углерод-14 и др. Разумеется, уровни земной радиации
неодинаковы для разных мест земного шара и зависят от концентрации радионуклидов в том
или ином участке земной коры. Несмотря на очень высокую степень рассеяния естественных
радионуклидов по земным сферам (атмосфере, гидросфере, литосфере), выравнивания их
концентраций в породах и почве не наблюдается.
Наш регион не отличается повышенным радиационным фоном. Измеряемый обычным
дозиметрическим прибором гамма-фон дает величину 7-16 микрорентген \час. На отдельных
участках местности, где выполнена отсыпка береговой линии озер гранитными породами,
гамма-фон достигает 30-40 микрорентген \час. Известно, что помимо гамма-излучения многие
естественные радионуклиды, содержащиеся в почве и воздухе, испускают бета-излучение.
Однако оно вносит небольшой вклад в облучение человека.
Дозиметрический прибор фиксирует гамма-излучение всех источников радиации космического излучения, естественных и искусственных радионуклидов. Определить же, за
счет каких именно радионуклидов обеспечивается этот фон, можно только в лабораторных
условиях. Для этого работниками лабораторий внешнего дозиметрического контроля ОРБ
отбираются пробы воздуха, почвы, воды, растительности и т.п. и исследуются на гаммаспектрометре. Но и здесь вездесущее природное излучение "мешает" измерению. Активность
проб мала и требуется снизить естественный фон, который регистрирует чувствительный
детектор. Для этого сам детектор и исследуемую пробу помещают в защитную камеру из
свинца толщиной 10 см. Причем, геометрия защиты должна быть сплошной, чтобы исключить
прострелы гамма-излучения. На приборе видны отдельные составляющие гамма-фона. В
основном это продукты распада тяжелых естественных радионуклидов - урана-238, урана-235,
тория- 232, а также калия-40. Всего известно 189 естественных радионуклидов. Они
присутствуют всюду, источником их поступления в природные биогеоценозы, в том числе и
человека, является земная кора. Периоды полураспада очень велики (урана-235 - 700 млн. лет,
урана-238 - 4, 47 млрд. лет, тория-232 - 14 млрд. лет) и сопоставимы с возрастом нашей
Вселенной. Остальные элементы в результате ядерных преобразований успели стать
стабильными. Но если начать анализировать состав радионуклидов, то обнаружатся и весьма
короткоживущие нуклиды. Например, радон-222, период полураспада которого лишь 3,8 суток,
полоний-218 - 3 минуты и многие другие. Эти радионуклиды должны были бы давно исчезнуть.
Объясняется этот феномен тем, что долгоживущие тяжелые нуклиды (уран, торий) являются
родоначальниками многих других радиоактивных элементов, образующихся в результате
последовательных ядерных превращений. Они образуют радиоактивные цепочки. По
прошествии сотен тысяч лет наступило равновесное состояние, когда количество распадов в
единицу времени всех последовательно распадающихся нуклидов радиоактивной цепочки
стало одинаковым. Такое равновесие возможно, когда родоначальник цепочки имеет
наибольший период полураспада. Таким образом, в равновесном состоянии при одном распаде
урана-238 во всей цепочке испускается в среднем: 8 альфа-частиц, 6 бета-частиц и более 15
гамма-квантов. А вот калий-40 при распаде образует стабильное ядро. Уран, торий и их
продукты распада, а также калий-40 попадают с воздухом, водой и пищей в организм человека
и таким путем создается внутреннее облучение.
В результате внутреннего и внешнего облучения человек в течение года (или всей жизни)
получает дозу. В нашем регионе доза от естественной радиации составляет 2,4 мЗв (0,24 бэра).
В областях с повышенным радиационным фоном она может достигать 20 мЗв (2 бэра). При
этом доза внутреннего облучения в два раза больше внешнего. Сумма природных и
медицинских источников формирует дозу облучения человека на 99% и только на 1% техногенные источники. Эффекты от действия радиации не зависят от того, природный это
источник или искусственный. Поэтому Закон о радиационной безопасности населения
расширил рамки радиационной защиты и на природные источники. Там, где это возможно,
необходимо снижать дозы от природных источников. Например, выбирать строительные
материалы с меньшим содержанием природных радионуклидов, проводить противорадоновые
мероприятия и др. В нашей ЦГСЭН организован контроль за радиоактивностью строительных
материалов. Не будем касаться общепринятой в настоящее время концепции беспорогового
действия радиации, из которой следует, что любое облучение вредно. Остановимся на другом
тезисе: радиация - один из многих естественных факторов окружающей среды. В отдельные
геологические эпохи уровень природной радиации был выше, чем в настоящее время, поэтому
некоторое превышение уровня ионизирующего излучения над современным фоном не является
опасным.