Какое свойство радиоактивного излучения

В течение своей жизни и всего биологического развития человек облучался и в настоящее
время продолжает подвергаться воздействию радиоактивного излучения от
естественного природного фона. Это относится ко всему населению земного шара и речь идет
о естественной радиоактивности.

Естественные источники излучения, производящие этот фон, разделяют на две категории:
внешнего и внутреннего облучения. К внешним относятся космические
(галактические) излучения, солнечная радиация, излучения от горных пород земной коры и
воздуха. Облучают нас даже собственные стены, то есть стройматериалы, из которых
изготовлены здания и сооружения.

Например, в Швеции был измерен фон излучения почти в тысяче квартир (677 домов из 13
городов), построенных из различных материалов: деревянные, кирпичные, бетонные и
каменные. Все они были построены до 1946 года, то есть до начала крупных испытаний
атомного оружия. Результаты измерений показали, что в деревянных строениях фоновые
облучения человека примерно в два раза ниже, чем на открытой местности, в кирпичных —
примерно такие же, бетонных — в два, а в гранитных примерно в четыре раза выше, чем на
открытой местности.

Внутреннее облучение человека обусловлено теми естественными
радиоактивными веществами, которые попадают внутрь организма с воздухом, водой,
продуктами питания. Это радиоактивные газы, которые поступают из глубины земных недр
(радон, торон и др.), а также радиоактивный калий, уран, торий, рубидий, радий, которые
входят в состав пищевых продуктов, растений и воды.

Так, в пшеничном хлебе содержание урана в среднем составляет 41 .
10-8, гречневой крупе — 42 . 10-8, говядине — 1,4
. 10-8, рыбе — 1,1 . 10-8, молоке — 0,4
. 10-8. Радиоактивный калий в большей степени накапливается в
бобовых растениях: горохе, бобах, фасоли, сое, что подтверждается данными, приведенными в
табл. 1.

Табл. 1. Содержание природных радионуклидов в пищевых
продуктах

* Бк/кг — единица удельной радиоактивности.

До недавнего времени среднегодовая доза облучения всего тела естественными источниками
ионизирующих излучений примерно была равна 100 мбэр.[1]
Однако с учетом техногенно усиленного фона, по данным Научного комитета ООН по действию
атомной радиации в 1982 г., значение эффективной дозы облучения увеличилось в два раза —
200 мбэр в год. Распределяется она от различных источников излучения следующим образом,
мбэр/год:

Среднегодовые дозы облучения от естественных источников излучений с учетом техногенно
усиленного фона, мбэр:

В настоящее время от естественного фона жители крупных городов за год получают
дозу в полтора-два раза большую, чем сельские, что объясняется
урбанизацией общества и ростом промышленности в городах.

Так что же такое радиоактивность?

Радиоактивность — это природное явление, когда происходит
самопроизвольный распад ядер атомов, при котором возникают излучения.

По своей физической природе это потоки элементарных, быстродвижущихся частиц, входящих
в состав атомных ядер, а также их волновое электромагнитное излучение. Эти излучения
имеют большую энергию. Их общим свойством является способность ионизировать вещество,
среду, в которой они распространяются: воздух, воду, металлы, человеческий организм и т.
д. При этом нейтральные атомы и молекулы вещества распадаются на пары положительно и
отрицательно заряженных частиц — ионов.

Ионизация вещества всегда сопровождается изменением его основных физико-химических
свойств, а для биологической ткани — нарушением ее жизнедеятельности. Поэтому
радиоактивные излучения и оказывают на живой организм поражающее действие.

Для ионизации вещества требуется затрата определенной энергии внешних сил. Поэтому,
проникая в вещество и ионизируя его, радиоактивное излучение постепенно теряет свою
энергию.

Ионизирующая способность радиоактивного излучения зависит от его типа
и энергии, а также свойства ионизирующего вещества и оценивается удельной ионизацией,
которая измеряется количеством ионов этого вещества, создаваемых излучением на длине в 1
см.

Чем больше величина удельной ионизации, тем быстрее расходуется энергия излучений, т.
е. тем меньший путь пройдет излучение в веществе до полной потери своей энергии. Поэтому
чем больше ионизирующая способность излучения, тем меньше его проникающая способность, и
наоборот.

Поражение человека радиоактивными излучениями
возможно в результате как внешнего, так и внутреннего облучения. Внешнее облучение
создается радиоактивными веществами, находящимися вне организма, а внутреннее — попавшими
внутрь с воздухом, водой и пищей. Очевидно, что при внешнем облучении наиболее опасны
излучения, имеющие высокую проникающую способность, а при внутреннем — ионизирующую.

Считают, что внутреннее облучение более опасно, чем внешнее, от которого нас защищают
стены помещений, одежда, кожные покровы, специальные средства защиты и др.

Внутреннее же облучение воздействует на незащищенные ткани, органы, системы тела,
причем на молекулярном, клеточном уровне. Поэтому внутреннее облучение поражает организм
больше, чем такое же внешнее.

Основные типы радиоактивных излучений: альфа, бета, нейтронные
(группа корпускулярных излучений), рентгеновские и гамма-излучения
(группа волновых).

Корпускулярные[2]
представляют собой потоки невидимых элементарных частиц, имеющих массу и диаметр.
Волновые излучения имеют квантовую природу. Это электромагнитные волны в
сверхкоротковолновом диапазоне.

Альфа-излучение представляет собой поток альфа-частиц, распространяющихся с
начальной скоростью около 20 тыс. км/с. Их ионизирующая способность огромна, а так как на
каждый акт ионизации тратится определенная энергия, то их проникающая способность
незначительна: длина пробега в воздухе составляет 3—11 см, а в жидких и твердых средах —
сотые доли миллиметра. Лист плотной бумаги полностью задерживает их. Надежной защитой от
альфа-частиц является также одежда человека.

Поскольку альфа-излучение имеет наибольшую ионизирующую, но наименьшую проникающую
способность, внешнее облучение альфа-частицами практически безвредно, но попадание их
внутрь организма весьма опасно.

Бета-излучение — поток бета-частиц, которые в зависимости от энергии излучения
могут распространяться со скоростью, близкой к скорости света (300 тыс. км/с). Заряд
бета-частиц меньше, а скорость больше, чем у альфа-частиц, поэтому они имеют меньшую
ионизирующую, но большую проникающую способность. Длина пробега бета-частиц с высокой
энергией составляет в воздухе до 20 м, воде и живых тканях — до 3 см, металле — до 1 см.
На практике бета-частицы почти полностью поглощают оконные или автомобильные стекла и
металлические экраны толщиной в несколько миллиметров. Одежда поглощает до 50 %
бета-частиц.

При внешнем облучении организма на глубину около 1 мм проникает 20—25 % бета-частиц.
Поэтому внешнее бета-облучение представляет серьезную опасность лишь при попадании
радиоактивных веществ непосредственно на кожу (особенно на глаза) или же внутрь
организма. Так, после Чернобыльской аварии наблюдались бета-ожоги ног за 50—100 км от АЭС
(например, в г. Народичи Житомирской области). Поэтому местному населению не
рекомендовалось ходить по земле босиком.

Нейтронное излучение представляет собой поток нейтронов, скорость
распространения которых достигает 20 тыс. км/с. Так как нейтроны не имеют электрического
заряда, они легко проникают в ядра атомов и захватываются ими. При ядерном взрыве большая
часть нейтронов выделяется за короткий промежуток времени. Они легко проникают в живую
ткань и захватываются  ядрами ее атомов. Поэтому нейтронное излучение оказывает сильное
поражающее действие при внешнем облучении. Лучшими; защитными материалами от них
являются; легкие водородсодержащие материалы: полиэтилен, парафин, вода и др.

Гамма-излучение — это электромагнитное излучение, испускаемое ядрами атомов при
радиоактивных превращениях. Оно, как правило, сопровождает бета-распад, реже
альфа-распад. По своей природе гамма-излучение представляет собой электромагнитное поле с
длиной волны 10~8—10~и см. Оно испускается отдельными порциями (квантами) и
распространяется со скоростью света. Ионизирующая способность его значительно меньше, чем
у бета-частиц и тем более у альфа-частиц.

Зато гамма-излучение имеет наибольшую проникающую способность и в воздухе может
распространяться на сотни метров. Для ослабления его энергии в два раза необходим слой
вещества (слой половинного ослабления) толщиной: воды — 23 см, стали — около 3, бетона —
10, дерева — 30 см.

Из-за наибольшей проникающей способности гамма-излучение является
важнейшим фактором поражающего действия радиоактивных излучений при внешнем
облучении.

Хорошей защитой от гамма-излучений являются тяжелые металлы, например свинец, который
для этих целей используется наиболее часто.

Рентгеновские излучения (икс-лучи) были открыты первыми из всех ионизирующих
излучений и наиболее хорошо изучены. У них та же физическая природа (электромагнитное
поле) и те же свойства, что и у гамма-излучений. Их различают прежде всего по способу
получения, и в отличие от гамма-лучей они имеют внеядерное происхождение. Излучение
получают в специальных вакуумных рентгеновских трубках при торможении (ударе о
специальную мишень) быстро летящих электронов.

Энергия квантов рентгеновских лучей несколько меньше, чем гамма-излучения большинства
радиоактивных изотопов; соответственно несколько ниже их проникающая способность. Однако
это второстепенные различия. Поэтому рентгеновские лучи широко используют вместо
гамма-излучения, в частности для экспериментального облучения животных, семян растений и
т. п. С этой целью применяют рентгеновские установки для облучения (просвечивания)
людей.

Лучшими защитными материалами от рентгеновских лучей являются тяжелые металлы и в
частности свинец.

В последние десятилетия появилась возможность получать электромагнитные излучения
высокой энергии с помощью ускорителей заряженных частиц. Такое синхротронное излучение
обладает теми же свойствами, что и рентгеновское и гамма-излучение.

Основные источники радиоактивного загрязнения окружающей среды

В настоящее время основными источниками радиоактивного загрязнения окружающей среды
являются:

урановая промышленность, которая занимается добычей, переработкой, обогащением
и приготовлением ядерного топлива. Основным сырьем для этого топлива является уран-235.
Аварийные ситуации могут возникнуть при изготовлении, хранении и транспортировке
тепловыделяющих элементов (твэлов). Однако вероятность их незначительная;

ядерные реакторы разных типов, в активной зоне которых сосредоточены большие
количества радиоактивных веществ;

радиохимическая промышленность, на предприятиях которой производится
регенерация (переработка и восстановление) отработанного ядерного топлива. Они
периодически сбрасывают сточные радиоактивные воды, хотя и в пределах допустимых
концентраций, но тем не менее в окружающей среде неизбежно могут накапливаться
радиоактивные загрязнения. Кроме того, некоторое количество радиоактивного газообразного
йода (йод-131) все-таки попадает в атмосферу;

места переработки и захоронения радиоактивных отходов из-за случайных аварий,
связанных с разрушением хранилищ, также могут явиться источниками загрязнения окружающей
среды;

использование радионуклидов в народном хозяйстве в виде закрытых радиоактивных
источников в промышленности, медицине, геологии, сельском хозяйстве и других отраслях.
При нормальном хранении и использовании этих источников загрязнение окружающей среды
маловероятно. Однако в последнее время появилась определенная опасность в связи с
использованием радиоактивных источников в космических исследованиях и астронавтике. При
запуске ракет-носителей, а также при посадке спутников и космических кораблей возможны
аварийные ситуации. Так, при аварки Челенджера (США) сгорели радионуклидные источники
тока, работающие на стронции-90. Также произошло загрязнение атмосферы над Индийским
океаном в июне 1969 г., когда сгорел американский спутник, на котором генератор тока
работал на плутонии-238. Тогда в атмосферу попали радионуклиды с активностью 17 тыс.
кюри[3].

Вместе с тем наибольшее загрязнение окружающей среды все же создает сеть
радиоизотопных лабораторий (которые имеются в очень многих странах мира), занимающихся
использованием радионуклидов в открытом виде для научных и производственных целей. Сбросы
радиоактивных отходов в сточные воды даже при концентрациях, меньше допустимых, с
течением времени приведут к постепенному накоплению радионуклидов во внешней среде;

ядерные взрывы и возникающее после взрыва радиоактивное загрязнение местности
(могут быть как локальные, так и глобальные выпадения радиоактивных осадков). Масштабы и
уровни радиоактивных загрязнений при этом зависят от типа ядерных боеприпасов, вида
взрывов, мощности заряда, топографических и метеорологических условий.

Другие статьи

• Термины, наиболее часто используемые в радиологии
• Методы и средства дезактивации поверхностей, пищевых продуктов и воды
• Соотношение традиционных единиц радиоактивности с единицами международной системы (СИ)
• Рекомендации по гигиене питания и профилактическим мероприятиям
• Основные рекомендации по ведению индивидуальных хозяйств и работ на дачных участках
• Экспрессные методы определения радиоактивности пищевых продуктов, воды и других объектов окружающей среды
• Дозиметрические и радиометрические приборы
• Принципы нормирования облучения людей и загрязнения объектов
• Характеристика радиоактивных излучений и единицы их измерения
• Основные свойства, виды и источники радиоактивных излучений