Источники ионизирующих излучений

Основную часть облучения человек получает от естественных источников радиации. Большинство из них таковы, что избежать облучения от них совершенно невозможно. На протяжении всей истории, существования Земли, разные виды излучения попадают на поверхность Земли из космоса и поступают от радиоактивных веществ, находящихся в земной коре.

Человек подвергается облучению двумя способами. Радиоактивные вещества могут находиться: в организме и облучать его снаружи; в этом случае говорят о внешнем облучении. Или же они могут оказаться в воздухе, которым дышит человек, в пище или в воде и попасть внутрь организма. Такой способ облучения называют внутренним. На собственные источники ионизирующих излучений приходится 82 %, на источники, которые используются в медицине – 17%, остальные источники – 1%.

Естественные источники ионизирующего излучения

Облучению от естественных источников радиации подвергаются все жители Земли, при этом одни из них получают большие дозы, чем другие. В зависимости, в частности, от местожительства. Так уровень радиации в некоторых местах земного шара, там, где особенно залегают радиоактивные породы, оказывается значительно выше среднего, в других местах – соответственно ниже. Доза облучения зависит также от образа жизни людей. Применение некоторых строительных материалов, использование газа для приготовления пищи, открытых угольных жаровен, герметичность помещений и даже полеты на самолетах – все это увеличивает уровень облучения за счет естественных источников радиации.

Земные источники (79 %) радиации в сумме ответственны за большую часть облучения, которому подвергается человек за счет естественной радиации. Остальную часть радиации вносят космические лучи (21 %).

Космические лучи, в основном, приходят к нам из глубин Вселенной, но некоторая их часть рождается на Солнце во время солнечных вспышек. Космические лучи могут достигать поверхности Земли или взаимодействовать с ее атмосферой, порождая вторичное излучение и приводя к образованию различных радионуклидов.

Нет такого места на Земле, куда бы ни падал этот невидимый космический поток. Но одни участки земной поверхности более подвержены его действию, чем другие. Например, Северный и Южный полюсы получают больше радиации, чем экваториальные области, из-за наличия у Земли магнитного поля, отклоняющего заряженные частицы (из которых, в основном, и состоят космические лучи).

Существенным является также то, что уровень облучения растет с высотой над поверхностью земли, поскольку при этом над нами остается все меньше воздуха, играющего роль защитного экрана. Это важно знать людям, часто летающим на самолетах.

Основные радионуклиды, встречающиеся в горных породах Земли, – это калий-40, рубидий-87 и члены двух радиоактивных семейств, берущих начало от урана-238 и тория-232, включившихся в состав Земли с самого ее рождения.

Как уже отмечалось, уровни земной радиации неодинаковы для разных мест земного шара и зависят от концентрации радионуклидов в том, или ином участке земной коры. В местах проживания основной массы населения они примерно одного порядка. Но есть, однако, такие места, где уровни земной радиации намного выше. Так, неподалеку от города Посус-ди-Калдас в Бразилии, расположенного в 200 км к северу от Сан-Паулу, есть небольшая возвышенность. Здесь уровень радиации в 800 раз превосходит средний. В Иране, в районе города Рамсер, где бьют ключи, богатые радием, зарегистрированы уровни радиации, превышающие средние в 1 300 раз. Известны и другие места на земном шаре с высоким уровнем радиации, например, в Индии, Франции, Нигерии, на Мадагаскаре.

В среднем примерно 70 % эффективной эквивалентной дозы облучения, которую человек получает от естественных источников радиации, поступает от радиоактивных веществ, попавших в организм с пищей, водой и воздухом.

Совсем небольшие дозы приходится на радиоактивные изотопы типа углерода-14 и трития, которые образуются под воздействием космической радиации. Все остальное поступает от источников земного происхождения. Достаточно большую долю радиации человек получает от калия-40, который усваивается организмом вместе с нерадиоактивными изотопами калия, необходимыми для жизнедеятельности организма. Но большую дозу внутреннего облучения человек получает от нуклидов радиоактивного ряда урана-238 и в меньшей степени от радионуклидов ряда тория-232. Некоторые из них, например, нуклиды свинца-210 и полония-210, поступают в организм с пищей. Они концентрируются в рыбе и моллюсках, поэтому люди, потребляющие много рыбы и других даров моря, могут получить относительно высокие дозы облучения.

Относительно недавно ученые поняли, что наиболее весомым из всех естественных источников радиации является невидимый, не имеющий вкуса и запаха тяжелый газ (в 7,5 раза тяжелее воздуха) радон. Радон вместе со своими дочерними продуктами радиоактивного распада ответствен примерно за 75 % годовой эффективной эквивалентной дозы облучения, получаемой человеком от земных источников радиации. Большую часть этой дозы человек получает от радионуклидов, попадающих в его организм вместе с вдыхаемым воздухом, особенно в непроветриваемых помещениях.

Радон высвобождается из земной коры повсеместно, но его концентрация в наружном воздухе существенно отличается для разных точек земного шара. В зонах с умеренным климатом концентрация радона в закрытых помещениях в среднем примерно в 8 раз выше, чем в наружном воздухе.

Радон концентрируется в воздухе внутри помещений лишь тогда, когда они в достаточной мере изолированы от внешней среды. Поступая внутрь помещения тем или иным путем (просачиваясь через фундамент и пол из грунта или, реже, высвобождаясь из материалов, использованных в конструкции дома), радон накапливается в нем. В результате в помещении могут возникать довольно высокие уровни радиации, особенно, если дом стоит на грунте с относительно повышенным содержанием радионуклидов или если при его постройке использовали материалы с повышенной радиоактивностью.

По данным МАГАТЭ, средние эффективные эквивалентные дозы от естественных источников составляют:

· космические излучения (внешний источник) – 0,37 мЗв/год;

· естественные радионуклиды почвы зданий (внешний источ­ник) – 0,40 мЗв/год;

· естественные радионуклиды (40К) с пищей, водой (внутренний источник) – 0,30 мЗв/год;

· то же с воздухом зданий (^220,222 Rn) – 0,30 мЗв/год.

Четвертая из приведенных компонент является по существу техногенным повышенным естественным радиационным фоном, результатом использования в строительстве материалов, содержащих большее или меньшее количество естественных радионуклидов, эманирующих в воздух жилых помещений радиоактивный газ – радон.

Искусственные источники излучений

За последние несколько десятилетий человек создал несколько сотен искусственных радионуклидов и научился использовать энергию атома в самых разных целях: в медицине и для создания атомного оружия, для производства энергии и обнаружения пожаров, для поиска полезных ископаемых. Все это приводит к увеличению дозы облучения как отдельных людей, так и населения Земли в целом.

Индивидуальные дозы, получаемые разными людьми от искусственных источников радиации, сильно различаются. В большинстве случаев эти дозы весьма невелики, но иногда облучение за счет техногенных источников оказывается во много тысяч раз интенсивнее, чем за счет естественных.

Как правило, для техногенных источников радиации упомянутая вариабельность выражена гораздо сильнее, чем для естественных. Кроме того, порождаемое ими излучение обычно легче контролировать, хотя облучение, связанное с радиоактивными осадками от ядерных взрывов, почти так же сложно контролировать, как и облучение, обусловленное космическими лучами или земными источниками.

В настоящее время основной вклад в дозу, получаемую человеком от техногенных источников радиации, вносят медицинские процедуры и методы лечения, связанные с применением радиоактивности. Во многих странах этот источник ответствен практически за всю дозу, получаемую от техногенных источников радиации.

Радиация используется в медицине как в диагностических целях, так и для лечения. Одним из самых распространенных медицинских приборов является рентгеновский аппарат. Получают все более широкое распространение и новые сложные диагностические методы, опирающиеся на использование радиоизотопов. Как ни парадоксально, но одним из способов борьбы с раком является лучевая терапия.

В принципе, облучение в медицине направлено на исцеление больного. Однако нередко дозы оказываются неоправданно высокими: их можно было бы существенно уменьшить без снижения эффективности, причем польза от такого уменьшения была бы, весьма существенна, поскольку дозы, получаемые от облучения в медицинских целях, составляют значительную часть суммарной дозы облучения от техногенных источников.

Источниками облучения, вокруг которых ведутся наиболее интенсивные споры, являются атомные электростанции, хотя в настоящее время они вносят весьма незначительный вклад в суммарное облучение населения. При нормальной работе ядерных установок выбросы радиоактивных материалов в окружающую среду очень невелики.

Атомные электростанции являются лишь частью ядерного топливного цикла, который начинается с добычи и обогащения урановой руды. Следующий этап – производство ядерного топлива. Отработанное в АЭС ядерное топливо иногда подвергают вторичной обработке, чтобы извлечь из него уран и плутоний. Заканчивается цикл, как правило, захоронением радиоактивных отходов.

На каждой стадии ядерного топливного цикла в окружающую среду попадают радиоактивные вещества.

Но больше всего вреда для населения может принести авария на АЭС. Как известно, за период с 1971 г. по 1989 г. в 14 странах мира имела место 151 авария на АЭС. Однако за время существования ядерных энергетических реакторов произошли только три крупные аварии, сопровождающиеся большими выбросами радиоактивных веществ (в Великобритании в 1957 г., в США в 1979 г. и в СССР в 1986 г.). Первые две аварии не оказали серьезного влияния на экономическую жизнь населения соответствующих районов. Авария в СССР на Чернобыльской АЭС была самой крупной в истории ядерной энергетики и сопровождалась значительными выбросами радиоактивных веществ и эвакуацией населения из зоны 30 км вокруг реактора.

Много людей подверглось действию ионизирующего излучения. Особенно пострадали ликвидаторы аварии. На данный момент многие из них умерли от лучевой болезни.

Реакция тканей и органов человека на облучение неодинакова, причем различия очень велики. Величина же дозы, определяющая тяжесть поражения организма, зависит от того, получает организм сразу или в несколько приемов. Большинство органов успевает в той или иной степени залечить радиационные повреждения и поэтому лучше переносит серию мелких доз, нежели ту же суммарную дозу облучения, полученную за один прием.