Дом  ->  Квартира и дача  | Автор: | Добавлено: 2015-03-23

Естественные источники радиационного излучения

Вступив в новый 21 век, мир все больше и больше сталкивается с целым рядом глобальных проблем. Проблемы эти особого рода. Они затрагивают не только жизнь какого-то определенного государства или группы государств, а интересы всего человечества. Значение этих проблем для судьбы нашей цивилизации настолько велико, что их нерешенность создает угрозу для будущих поколений людей.

Именно глобальные проблемы в дальнейшем будут оказывать все более заметное влияние на жизнь каждого народа, на всю систему международных отношений. Одной из таких проблем является состояние окружающей среды.

Опасность, связанная с нанесением непоправимого ущерба окружающей среде, все более осознается международным сообществом. Все народы мира кровно заинтересованы в сохранении природных ресурсов земли. В какой-то мере можно говорить, например, о такой закономерности: дальнейшее нормальное существование человечества представляется возможным, если не будет происходить существенных изменений основных характеристик окружающей среды за время жизни одного поколения. Но для того чтобы этого достичь, необходимо активное многостороннее международное сотрудничество и рациональное использование природных ресурсов.

Одним из многих факторов, оказывающих значительное влияние на окружающую человека среду, является радиация.

Радиоактивность отнюдь не новое явление; новизна состоит в том, как люди пытаются её использовать. Ионизирующие излучения существовали на Земле задолго до зарождения на ней жизни и присутствовали в космосе до возникновения самой Земли. Радиоактивные материалы вошли в состав Земли с самого её рождения. Даже человек слегка радиоактивен, поскольку в организме есть тот же радиоактивный изотоп калий-40 - незаменимый элемент, участвующий в ряде важных метаболических процессов.

Действие ионизирующей радиации на живой организм интересовало мировую науку с момента открытия и первых же шагов применения радиоактивного излучения. Это неслучайно, так как с самого начала исследователи столкнулись с его отрицательными эффектами.

Научно-техническая революция XX века обострила проблему отношений человека и природы и положила конец однозначности технического прогресса. Ускорив развитие производственных сил, НТР породила как новые взаимосвязи между человеком и природой, так и новые конфликты в ходе осуществления этих взаимосвязей.

Неоднократно встречая в различных СМИ различные сообщения о радиации, ядерных испытаниях и т. п. , мы все больше и больше понимаем, что проблема радиоактивного загрязнения окружающей среды вполне актуальна. Если сейчас люди не одумаются и не начнут исправлять сложившуюся ситуацию, то я не берусь предполагать, то станет с нашими потомками. Более того, даже мы вполне можем в скором времени ощутить на себе все последствия радиационного загрязнения окружающей среды.

Измерения на территории города проводились по карте, на которой предварительно были отмечены места, представляющие особый интерес для исследования. На основе показаний прибора строились диаграммы радиоактивности отдельно по каждому району. Определялись зоны с повышенным относительно минимального фона значением и определялись возможные факторы техногенного воздействия. Полученные диаграммы сравнивались. На основе сравнения был выделен самый «чистый» район.

Существует несколько приборов для измерения ионизирующих излучений. Можно изготовить простейший дозиметр-радиометр даже своими руками при наличии соответствующих материалов и знаний.

Прибор комбинированный промышленного изготовления для измерения ионизирующих излучений РКСБ – 104 «Радиан»

Предмет исследования:

- радиационный мониторинг двух районов г. Комсомольска-на-Амуре: Привокзального микрорайона и 66-го квартала.

Объект исследования:

- измерение радиации (ионизирующих излучений) в двух микрорайонах города, сопоставление фактов

1. Общие сведения о радиоактивном излучении

Радиоактивное излучение бывает трех типов: альфа-, бета- и гамма-излучение.

Альфа-излучение отклоняется электрическим и магнитным полями, обладает высокой ионизирующей и малой проникающей способностью (например, поглощается слоем алюминия толщиной примерно 0,05 мм. ). Это поток ядер гелия.

Бета-излучение отклоняется электрическим и магнитным полями. Его ионизирующая способность значительно меньше (примерно на два порядка), а проникающая гораздо больше (поглощается слоем алюминия толщиной примерно 2 мм), чем у альфа-частиц. Это поток электронов или позитронов. Коэффициент поглощения бета-излучения, которое сильно рассеивается в веществе, зависит не только от свойств вещества, но и от размеров и формы тела, на которое падает бета-излучение.

Гамма-излучение не отклоняется электрическим и магнитным полями, обладает относительно слабой ионизирующей способностью и очень большой проникающей способностью (например, проходит через слой свинца толщиной 5 см). При прохождении через кристаллическое вещество наблюдается дифракция гамма-излучения. Гамма-излучение — это коротковолновое электромагнитное излучение с чрезвычайно малой длиной волны — меньше 10-10 м. Многие радиоактивные процессы сопровождаются излучением гамма-квантов.

В начальный период исследования радиоактивного излучения приходилось иметь дело с проникающим рентгеновским излучением, распространяющимся в воздухе. Поэтому в качестве количественной меры излучения многие годы применяли результат измерений ионизации воздуха вблизи рентгеновских трубок и аппаратов. Позднее пыла установлена экспозиционная доза — количественная характеристика ионизирующею излучения. Единица экспозиционной дозы — рентген (Р), 1Р == 2'109 пар ионов в 1 см3 воздуха при атмосферном давлении. В практической дозиметрии часто применяется мощность экспозиционной дозы, равная экспозиционной дозе в единицу времени.

Изучение последствий облучения живого организма привело к заключению, что радиобиологический эффект зависит не только от поглощенной дозы, т. е. энергии, переданной облученному веществу, но и от других факторов. При одной и той же поглощенной дозе радиобиологический эффект тем выше, чем мощнее ионизация, создаваемая излучением. Для количественной оценки такого влияния вводится понятие эквивалентной дозы. Единица эквивалентной дозы — зиверт (Зв), названная в честь известного шведского радиобиолога Г. Р, Зиверта. Иногда используется другая единица эквивалентной дозы — бэр (13в =100бэр).

2. Естественные источники радиоактивного излучения

Основную часть облучения население Земли получает от естественных источников радиоактивного излучения. Большинство из них таковы, но избежать облучения от них совершенно невозможно. На протяжении всей истории существования Земли разные виды излучения падали и падают на ее поверхность из космоса и поступают от радиоактивных веществ, находящихся в земной коре. Человек подвергается облучению двумя путями. Радиоактивные вещества могут находиться вне организма и облучать его снаружи; в этом случае говорят о внешнем облучении. Или же они могут оказаться в воздухе, которым дышит человек, в пище или воде и попасть внутрь организма. Такой способ облучения называют внутренним. Облучению от естественных источников радиации подвергается любой житель Земли, однако одни из них получают большие дозы, чем другие. Это зависит, в частности, от того, где они живут. Уровень радиации в некоторых местах земного шара, где залегают радиоактивные породы, оказывается значительно выше среднего, а в других местах - соответственно ниже.

Доза облучения зависит, кроме того, от условий жизни людей. Применение некоторых строительных материалов, использование газа для приготовления пищи, открытых угольных жаровен, герметизация помещений и даже полеты на самолетах — все эти сказывается на уровне облучения за счет естественных источников радиации. Земные источники радиации в сумме ответственны за большую часть облучения, которому подвергается человек за счет естественной радиации. В среднем они дают более 5/6 годовой эквивалентной дозы, получаемой населением в основном вследствие внутреннего облучения. Остальную часть вносят космические лучи, главным образом путем внешнего облучения. Рассмотрим вначале некоторые данные о внешнем облучении от источников космического происхождения.

Космические лучи. Естественный радиационный фон, создаваемый космическими лучами, дает чуть меньше половины внешнего облучения, получаемого населением от естественных источников радиации. 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 не падали невидимые космические лучи. Но одни участки земной поверхности более подвержены их действию, чем другие. Северный и Южный полюсы получают больше радиации, чем экваториальные области, из-за наличия у Земли магнитного ноля, отклоняющего заряженные частицы, из которых в основном и состоят космические лучи.

Существеннее, однако, то, что уровень облучения растет с высотой, поскольку при этом над нами остается все меньше воздуха, играющего роль защитного экрана. Люди, живущие на уровне моря, получают в среднем из-за космических лучей эквивалентную дозу около 300 мкЗв/год; для людей же, живущих выше 2000 м. над уровнем моря, эта величина в несколько раз больше.

Еще более интенсивному, хотя и относительно непродолжительному облучению, подвергаются экипажи и пассажиры самолетов. При подъеме с высоты 4000м (максимальная высота, на которой расположены поселения людей: деревни шерпов на склонах Эвереста) до 12000 м (максимальная высота полета трансконтинентальных авиалайнеров) уровень облучения за счет космических лучей возрастает примерно в 25 раз и продолжает расти при дальнейшем увеличении высоты до 20000 м (максимальная высота полета сверхзвуковых реактивных самолетов) и выше. При перелете из Нью-Йорка в Париж пассажир обычного турбореактивного самолета получает дозу около 50 мкЗв, а пассажир сверхзвукового самолета на 20% меньше, хотя подвергается более интенсивному облучению. Это объясняется тем, что во втором случае перелет занимает гораздо меньше времени.

Земные радиоактивные источники излучения. Основные радиоактивные изотопы, встречающиеся в горных породах Земли — это калий-40, ру6идий-Я7 и изотопы двух радиоактивных семейств, берущих начало соответственно от урана-238 и тория-232 — долгоживущих изотопов, входящих в состав Земли с самого ее рождения. Разумеется, 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. Мощность эквивалентной дозы естественного радиоактивного фона на Земле составляет в среднем 1 м3в/год, или около 0,12 мк3в/час. Для сравнения укажем, что просмотр одного хоккейного матча по телевизору дает дозу около 0,01 мк3в.

Согласно исследованиям, проведенным во Франции, ФРГ, Италии, Японии и США, примерно 95% населения этих стран живет в местах, где мощность дозы облучения в среднем составляет от 0,3 до 0,6 мЗв/год. Некоторые Группы населения получают значительно большие дозы облучения: около 3% получает в среднем 1 мЗв/год, а примерно 1,5% — более 1,4 мЗв/год.

Есть, однако, такие места, где уровни земной радиации намного выше. Например, на небольшой возвышенности, расположенной в 200 км от Сан-Паулу в Бразилии, уровень радиации в несколько раз превосходна средний и достигает примерно 251 мЗв/год. По каким-то причинам возвышенность оказалась необитаемой. Лишь чуть меньшие уровни радиации были зарегистрированы на морском курорте Гуарапари с населением примерно 12000 человек, расположенном в 600 км к востоку от этой возвышенности. Каждое лето Гуарапари становится местом отдыха примерно 30000 курортников. На отдельных участках его пляжей зарегистрирован уровень радиации 175 мЗв/год. Радиация на улицах города намного ниже — от 8 до 15 мЗв/год, но все же значительно превышает средний уровень.

Сходная ситуация наблюдается в рыбацкой деревушке Меаипе, расположенной в 50 км к югу от Гуарапари. Оба населенных пункта стоят на песках, богатых торием.

В другой части земного шара на юго-западе Индии 70000 человек живут на узкой прибрежной полосе длиной 55 км, вдоль которой также тянутся пески, богатые торием. Исследования, охватившие 8513 человек из числа проживающих на этой территории, показали, что данная группа лиц получает в среднем 3,8 м3в/год на человека. Из них более 500 человек получают свыше 8,7м3в/год. Около шестидесяти человек получают годовую дозу, превышающую 17м3в/год, что существенно превышает годовую дозу внешнего облучения от земных источников радиации.

Территории в Бразилии и Индии — наиболее хорошо изученные «горячие точки» нашей планеты. Но в Иране, например в районе городка Рамсер, где бьют ключи, богатые радием, были зарегистрированы уровни радиации 400 мЗв/год. Известны и другие места на земном шаре с высоким уровнем радиации, например во Франции, Нигерии, на Мадагаскаре.

Источники внутреннего облучения. В среднем примерно 2/3 эффективной эквивалентной дозы облучения, которую человек получает от естественных источников радиации, поступает от радиоактивных веществ, попавших в организм с пищей, водой и воздухом. Совсем небольшая часть этой дозы приходится на радиоактивные изотопы типа углерода-14 и трития, которые образуются под действием космических лучей. Все остальное поступает от источников земного происхождении. В среднем человек получает около 180 мкЗв/год за счет калия-40, который усваивается организмом вместе с нерадиоактивными изотопами калия, необходимыми для жизнедеятельности организма.

Значительно 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 и полония, 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.

Десятки тысяч людей на Крайнем Севере питаются в основном мясом северного оленя (карибу), в котором радиоактивные изотопы свинца и полония присутствуют в довольно высокой концентрации. Особенно велико содержание полония-210. Эти изотопы попадают в организм оленей зимой, когда они питаются лишайниками, в которых накапливаются оба изотопа. Дозы внутреннего облучения человека от полония-210 в этих случаях могут в 35 раз превышать средний уровень. В другом земном полушарии люди, живущие в Западной Австралии в местах с повышенной концентрацией урана, получают дозы облучения, в 75 раз превосходящие средний уровень, поскольку едят мясо и требуху овец и кенгуру. Прежде чем попасть в организм человека, радиоактивные вещества, как и в рассмотренных выше случаях, проходят по сложным маршрутам в окружающей среде, и это приходится учитывать при оценке доз облучения, полученных от какого-либо источника.

3. Искусственные источники радиоактивного излучения

За последние несколько десятилетий человек создал сотни искусственных радионуклидов и научился использовать энергию атома в самых разных целях: в медицине, для создания атомного оружия, для производства энергии и обнаружения пожаров, для изготовления светящихся циферблатов часов и поиска полезных ископаемых. Все это приводит к увеличению дозы облучения как отдельных людей, так и населения Земли в целом. Индивидуальные дозы, получаемые равными 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 упомянутые различия выражены гораздо сильнее, чем для естественных. Кроме того, порождаемое им излучение обычно легче контролировать, хотя облучение, связанное с радиоактивными осадками от ядерных взрывов, почти так же невозможно контролировать, как и облучение, обусловленное космическими лучами или земными источниками.

4. Зарегистрированные последствия облучения

Первые сообщения о возможностях ионизирующей радиации относятся к 1895 г. , когда Рентген заявил об открытии Х-лучей. И уже в январе следующего года появились сведения о вредном их действии на человека: - у Граба, изготовителя вакуумных трубок, развился дерматит рук.

Эдисон, который работал с флуороскопами, в марте 1896 г. сообщил о сильном раздражении глаз.

В апреле 1896 г. появилось сообщение о случае полного облысения головы.

В 1897 г. было зарегистрировано 23 случая лучевого поражения и стало известно о таких симптомах, как тошнота и понос.

В 1898 г. у двух пострадавших от радиации было отмечено поражение центральной нервной системы.

В 1901 г. рентгеновыми лучами были убиты морские свинки при отсутствии признаков ожога.

О случае развития рака при хронической язве, вызванной рентгеновыми лучами, сообщалось в 1902 г.

В 1903 г. были поставлены экспериментальные исследования по стерилизации кроликов и морских свинок.

Изменения со стороны крови впервые были обнаружены в 1904 г. ; в следующем году было показано, что лимфоциты являются наиболее чувствительными клетками крови.

К 1911 г. уже было сообщено о 94 случаях опухолей, вызванных рентгеновым облучением.

Первый смертный случай в результате облучения произошел в 1914 г. , когда погиб рентгенолог из Бергамо, проработавший 14 лет с рентгеновыми лучами и страдавший дерматитом левой руки и левой стороны лица. В последние три года жизни он постепенно терял силы; смерть наступила от анемии.

К 1922 г. было зарегистрировано 100 случаев смерти среди рентгенологов как прямое следствие их работы.

В то время как накапливались данные о вредном действии рентгеновых лучей, стало известно и о поражающем действии радиоактивных веществ.

В 1898 г. был открыт радий, и в последующие два года наблюдались дерматиты радиевого происхождения.

В 1920 г. появилось сообщение о том, что у 50% работников Лондонского радиевого института в крови понижено количество лейкоцитов.

Наибольшие изменения наблюдались в случаях попадания радия внутрь. Заглатывание радия отмечалось у лиц, работавших на предприятиях люминесцентной промышленности, где готовились краски, содержащие ZnSO4 и небольшое количество радия. С 1916 по 1923 г. незначительные количества радия попадали в организм работниц люминесцентных предприятий США, особенно, когда они брали в рот кисточки с краской. К 1952 г. было сообщено о 14 случаях смерти от рака среди этих работниц (приблизительно через 23 года после работы с красками, содержавшими радий).

5. Предельно допустимое воздействие

Облучение в 18 м3в. за год (или 0,17-0,18 мкЗв/час) считается допустимым для населения (для персонала АЭС — в 10 раз больше), так же, как и разовая доза 0,1-0,2 Зв. при аварийном облучении.

При получении однократной дозы, начиная с 0,5 Зв. , наблюдается кратковременное изменение состава крови и нарушение работы желудочно-кишечного тракта.

При дозе в 1 Зв. и более развиваются симптомы лучевой болезни различной степени тяжести.

Доза в 4,5 3в. является половинной летальной дозой, т. е. при ее получении погибает 50% облученных.

Доза 6 Зв. безусловно смертельна.

6. Методика проведения лабораторного исследования по определению ионизирующих излучений объектов Привокзального микрорайона и 66 – квартала города

Исследования проводились с помощью комбинированного прибора для измерения ионизирующих излучений РКСБ-104.

Прибор предназначен для использования населением с целью контроля радиационной обстановки на местности, в жилых и рабочих помещениях. Он выполняет функции дозиметра и радиометра и обеспечивает возможность измерения: мощности полевой эквивалентной дозы гамма-излучения; плотности потока бета-излучения с поверхности: удельной активности радионуклида цезий -137 в веществах, а также звуковой сигнализации при превышении порогового значения мощности валентной дозы гамма-излучения, установленного потребителем.

Диапазон измерений мощности полевой эквивалентной дозы гамма-излучения, мкЗв/ч 0,1 – 99,99, что соответствует мощности экспозиционной дозы гамма-излучения , мкР/ч.

Диапазон энергии регистрируемых излучений, МэВ: бета-излучения – 0,5 – 3,0; гамма-излучения – 0,06 – 1,25.

Пределы допускаемых значений основной погрешности измерений мощности полевой эквивалентной дозы гамма-излучения, %: в поддиапазоне от 0,1 до 1 мкЗв/ч = ± 40; в поддиапазонах от 1 до 10 мкЗв/ч = ± 25;

Пределы допускаемых значений основной погрешности измерений плотности потока бета-излучения с поверхности (по радионуклидам строяций-90 + иттрий-90), %: в поддиапазоне от 0,1 до 1,1/(с-см2) = ± 60, в поддиапазонах от 1 до 10 и от 10 до 99,99 1/(с-см*) = ± 40.

Пределы допускаемых значений основной погрешности измерений удельной активности радионуклида цезий-137, ,%: в поддиапазоне от 2 103 до 2-104 Бк/кг = ±60; в поддиапазонах от 2-104 до 2-105 и от 2-105 до 2- 108 Бк/кг = 40

Энергетическая зависимость показаний прибора при измерениях мощности полевой эквивалентной дозы гамма-излучения, %, не хуже + 50, - 25; плотности потока бета-излучения с поверхностит %, не хуже ±150.

Время измерения мощности полевой эквивалентной дозы гамма-излучения не превышает, с: в поддиапазонах от 1 до 10 и от 10 до 99,99 мкЗв/ч (в верхнем положении тумблера S3) - 28: в поддиапазонах от 0,1 до 1 и от 1 до 10 - мкЗв/ч (в нижнем положении тумблера S3) - 280.

Время установления рабочего режима, не более 10.

Прибор выдает прерывистый звуковой сигнал и индицирует символ «F» на табло индикатора после окончания цикла измерения.

Прибор обеспечивает возможность установки любого одного (из 31 -го возможного) порога срабатывания сигнализации по мощности полевой эквивалентной дозы гамма-излучения в диапазоне мкЗв/ч 0,1—27.

Время непрерывной работы прибора не менее 12 час.

Дополнительная погрешность прибора при разряде батареи до напряжения 6,0 В (не более), %. ± 10.

Средняя наработка прибора на отказ, ч (не менее) - 4000.

Назначенный срок службы, лет (не менее) - 10.

Допустимые и фактические значение основных «погрешностей» прибора допустимых до 15 %, фактически до 3,6 % (мкЗв/ч).

Результаты, которые показывает прибор на территории Привокзального колеблются в диапазоне от 0,06 мкЗв/ч до 0,26 мкЗв/ч. Причем самые высокие результаты зарегистрированы в непосредственной близости от типовых панельных домов.

Можно сделать предположение, что в этом «виноваты» материалы, из которых делаются бетонные блоки, так как показания прибора вблизи кирпичного дома значительно меньше (Дикопольцева, 38, панельный дом – 0,25 мкЗв/ч; Дикопольцева, 36, кирпичный дом – 0,18 мкЗв/ч; МОУ СОШ №23, фасад, кирпичное здание – 0,06 (!) мкЗв/ч).

Производились также измерения около столовой МОУ СОШ №23. Показатель также довольно высок – 0,26 мкЗв/ч. Здесь возможной причиной могут являться цементные полы из природного гравия и мраморной крошки.

В целом же показатели на территории района держатся в рамках, не представляющих опасности для людей.

На территории 66-го квартала показания прибора намного ровнее и держатся на уровне примерно 0,13-0,14 мкЗв/ч. Это даже несколько ниже нормы.

Это позволяет сделать предположение, что в области радиационной безопасности 66-ой квартал намного лучше и экологичнее Привокзального района.

Заключение

“Человек создает окружающую среду по своему образу и подобию”

Французский географ Элизе Реклю

Мы имеем ту окружающую среду, которой достойны.

В результате мониторинга выявлено, что средний уровень ионизирующих излучений по 66-кварталу составил 13 – 14 мкЗв/ч, а по Привокзальному району – 0,16 – 0,17 мкЗв/ч. Данный уровень ионизирующих излучений не превышает ПДК. Однако, по Привокзальному району уровень ионизирующих излучений у стен зданий панельных многоэтажек, построенных в 80-х годах уровень ионизирующих излучений немного выше средних значений построек 90-х годов. Была выявлена причина – природный материал изготовленных блоков панельных домов, т. е. , природный фактор.

Конечно, отрадно, что в двух микрорайонах нашего города радиационная обстановка нормальна, и эти исследования мы будем продолжать т. к. в перспективе намечены планы составить картосхему всего города, а особенно промышленных его районов.

У нас намертво разладились отношения с Природой, потому что и она и Люди, ставшие трудовыми ресурсами наравне с естественными богатствами, давно уже превратились в средство.

Средство достижения счастливого будущего для грядущих поколений.

Но если мы ускоренно разрушаем природные богатства своего края, своей страны не создавая достаточного количества (не говоря уже о качестве) материальных благ даже нынешним поколениям, то о каком счастливом будущем, счастье потомкам может идти речь?

Мы оставляем им груды ядовитых отходов, необозримые пространства эрозированных, опустошенных земель; истощенные почвы, отравленные моря, реки и озера, погубленные леса и луга.

Давно уже пора задуматься. Что делать? Как помочь своей планете?

И первые шаги мы уже делаем. Участвуем в природоохранных акциях, субботниках, проводим свои, пусть и не очень почные исследования, предлагаем свои экологические проекты.

И отрадно с каждым днем нас все больше!

Комментарии


Войти или Зарегистрироваться (чтобы оставлять отзывы)