Естественный радиационный фон, источники радиации и способы защиты от нее

Допустимые и смертельные дозы радиации

40 лет назад была введена единица радиации, названная по фамилии шведского ученого Зиверт. Один зиверт примерно равен 100 бэрам (биологическому эквиваленту рентгена). Рентген – это частицы в сухом воздухе, а бэр – в биологическом субстрате.


Допустимая норма радиации для человека – 50–60 мкР в ч в России, а в Бразилии верхняя граница – 100 микрорентген в час (мкР/ч). Допустимые нормы различаются в мирное и военное время, для солдат каждой страны ее определяет Министерство обороны. Смертельной дозой считаются разные цифры, все зависит от предельно допустимых нагрузок на отдельного человека. Называются цифры от 0 до 100 рад. Рад используется для измерения поглощенной дозы излучения на 1 г вещества.

Таблица ниже показывает эквиваленты.

Рад Бэр Зиверт
1 рад = 0,01 Гр 1 бэр = 0,01 Зв 0,01 Зв = 100 эрг/г
1 рад = 100 эрг/г 1 бэр = 100 эрг/г 1 Зв = 100 рентген или 100 бэр

Если переводить в рентгены, то 100 мкР равняется 1 мкЗв. Еще совсем недавно облучение и уровень радиации измеряли в микрорентгенах, а теперь – в микрозивертах (мкЗв).

Радиационный фон и его виды

В состав радиационного фона природного происхождения входит космическое излучение, а также природные радионуклиды, которыми заполнена водная поверхность, земная кора, атмосфера в целом. Его величина оставалась неизменной много тысяч лет. Существует несколько районов, где величина воздействия радиации на человека значительно выше. Это объясняется тем, что неглубоко в почве залегает ториевая или урановая руда, выходят родоновые источники.

Естественный радиационный фон может стать технологически измененным по причине трансформации ионизирующего излучения. Искусственный радиационный фон является следствием распада ядерных отходов энергетики.

Степень воздействия искусственных источников радиации проиллюстрирована в таблице:

Вид источника излучения Объем излучения (мбэр/год)
Строительство 140
Медицинское исследование 140
Использование предметов быта 4
Ядерные испытания 2.5
Авиаперелеты 0.5
Атомная энергетика 0.2
Излучение от телевизоров и мониторов 0.1

Каков долговременный эффект воздействия радиации на организм?

Более всего возрастает риск заболевания раком. Обычно клетки организма просто отмирают, дойдя до своего предельного возраста. Однако когда клетки теряют это свойство и продолжают бесконтрольно размножаться, возникает раковое заболевание.

Здоровый организм обычно не дает клеткам дойти до такого состояния. Однако радиоактивное облучение нарушает эти процессы, резко повышая риск развития рака.

Воздействие радиации приводит также к необратимым изменениям – мутациям – генетического фонда, что, в свою очередь, может передаваться будущим поколениям, вызывая пороки и отклонения от нормального развития: уменьшение размеров мозга и головы, неправильное формирование глаз, задержки роста и трудности в обучении.

Симптомы и степени тяжести облучения

На фоне полученной дозы облучения развивается лучевая болезнь, в которой различают четыре степени тяжести. При первой организм быстро восстанавливается, а из симптомов отмечаются только тошнота и рвотные позывы.

Около деревни


Второй стадией называют выраженную форму, с температурой. На третьей болезнь иногда переходит в хроническую форму, завершается печальным финалом. Четвертая – состояние особой тяжести, с предсказуемым и быстрым прогнозом.

Деструкция развивается на клеточном уровне, потому что освобожденные электроны проникают во внешние и внутренние структуры живой клетки и дестабилизируют ее нормальную жизнедеятельность. Они нарушают привычные взаимосвязи и процессы внутриклеточного обмена, не дают проходить химическим реакциям.

Нормы и замеры

Результатом такого воздействия становится нарушение естественного метаболизма, значительно снижается способность открытой системы противостоять негативным внешним воздействиям. Человек практически полностью утрачивает иммунитет.

Щит от радиации

Для защиты от гамма-излучения наиболее эффективны тяжелые элементы, такие как свинец. Чем больше номер элемента в таблице Менделеева, тем сильнее в нем проявляется фотоэффект. Степень защиты зависит и от энергии частиц излучения. Даже свинец ослабляет излучение от цезия-137 (662 кэВ) лишь в два раза на каждые 5 мм своей толщины. В случае кобальта-60 (1173 и 1333 кэВ) для двукратного ослабления потребуется уже более сантиметра свинца. Лишь для мягкого гамма-излучения, такого как излучение кобальта-57 (122 кэВ), серьезной защитой будет и достаточно тонкий слой свинца: 1 мм ослабит его раз в десять. Так что противорадиационные костюмы из фильмов и компьютерных игр в реальности защищают лишь от мягкого гамма-излучения.

Бета-излучение полностью поглощается защитой определенной толщины. Например, бета-излучение цезия-137 с максимальной энергией 514 кэВ (и средней 174 кэВ) полностью поглощается слоем воды толщиной в 2 мм или всего 0,6 мм алюминия. А вот свинец для защиты от бета-излучения использовать не стоит: слишком быстрое торможение бета-электронов приводит к образованию рентгеновского излучения. Чтобы полностью поглотить излучение стронция-90, нужно менее 1,5 мм свинца, но для поглощения образовавшегося при этом рентгеновского излучения требуется еще сантиметр!

Народные средства

Существует устоявшийся миф о «защитном» действии спиртного, однако он не имеет под собой никакого научного обоснования. Даже если красное вино содержит природные антиоксиданты, которые теоретически могли бы выступать в роли радиопротекторов, их теоретическая польза перевешивается практическим вредом от этанола, который повреждает клетки и является нейротоксическим ядом. Чрезвычайно живучая народная рекомендация пить йод, чтобы не «заразиться радиацией» оправдана разве что для 30-километровой зоны вокруг свежевзорвавшейся АЭС. В этом случае используется йодид калия, чтобы «не пустить» в щитовидку радиоактивный йод-131 (период полураспада — 8 суток). Используется тактика меньшего зла: пусть лучше щитовидная железа будет «забита» обычным, а не радиоактивным йодом. И перспектива получить расстройство функций щитовидки меркнет перед раком или даже летальным исходом. Но вне зоны заражения глотать таблетки, пить спиртовой раствор йода или мазать им шею спереди не имеет никакого смысла — профилактического значения это не имеет, а вот заработать йодное отравление и превратить себя в пожизненного пациента эндокринолога можно легко.

От внешнего альфа-облучения защититься проще всего: для этого достаточно листа бумаги. Впрочем, большая часть альфа-частиц не проходит в воздухе и пяти сантиметров, так что защита может потребоваться разве что в случае непосредственного контакта с радиоактивным источником. Куда важнее защититься от попадания альфа-активных изотопов внутрь организма, для чего используется маска-респиратор, а в идеале — герметичный костюм с изолированной системой дыхания.

Наконец, от быстрых нейтронов лучше всего защищают богатые водородом вещества. Например, углеводороды, самый лучший вариант — полиэтилен. Испытывая столкновения с атомами водорода, нейтрон быстро теряет энергию, замедляется и вскоре становится неспособен вызывать ионизацию. Однако такие нейтроны все еще могут активировать, то есть преобразовывать в радиоактивные, многие стабильные изотопы. Поэтому в нейтронную защиту часто добавляют бор, который очень сильно поглощает такие медленные (их называют тепловыми) нейтроны. Увы, толщина полиэтилена для надежной защиты должна быть как минимум 10 см. Так что она получается ненамного легче, чем свинцовая защита от гамма-излучения.

Таблетки от радиации


Человеческий организм более чем на три четверти состоит из воды, так что основное действие ионизирующего излучения — радиолиз (разложение воды). Образующиеся свободные радикалы вызывают лавинный каскад патологических реакций с возникновением вторичных «осколков». Кроме того, излучение повреждает химические связи в молекулах нуклеиновых кислот, вызывая дезинтеграцию и деполимеризацию ДНК и РНК. Инактивируются важнейшие ферменты, имеющие в своем составе сульфгидрильную группу — SH (аденозинтрифосфатаза, сукциноксидаза, гексокиназа, карбоксилаза, холинэстераза). При этом нарушаются процессы биосинтеза и энергетического обмена, из разрушенных органелл в цитоплазму высвобождаются протеолитические ферменты, начинается самопереваривание. В группе риска в первую очередь оказываются половые клетки, предшественники форменных элементов крови, клетки желудочно-кишечного тракта и лимфоциты, а вот нейроны и мышечные клетки к ионизирующему излучению довольно устойчивы.

Чем опасны радиоактивные камни?

К признакам предшествующего облучения относят не только необычно яркую окраску камня, но и не совсем характерный для него цвет, странный рисунок. Не всегда это говорит о том, что минерал бесконтрольно облучали, но насторожиться стоит. К примеру, относительно мелкие бледно-розовые морганиты (одна из разновидностей берилла) могут облагораживаться микродозами соединений радиоактивного элемента цезия. При этом уровень их радиоактивности обычно не превышает 0,19-0,24 мкЗв/ч или 19-24  мкР/ч.

Но, если вы видите перед собой маргонит слишком большого размера и необычно яркой окраски, высока вероятность того, что это опасный для здоровья радиоактивный камень, так как при его обработке применялись бесконтрольные методы облучения.

В норме экспозиционная доза ионизирующего излучения вблизи камня не должна превышать естественный радиационный фон местности, в которой вы находитесь. Обычно это не более 0,10 -0,25 мкЗв/ч или 10 — 25 мкР/ч. Опасным считается уровень радиоактивности минерала, превышающий 0,3 мкЗв/ч или 30 мкР/ч. Такие камни нельзя не только носить на теле, но и держать в доме или рабочем кабинете.  Длительно контактируя с кожей, они могут вызвать серьезное ухудшение здоровья, вплоть до образования раковых опухолей в органах, расположенных рядом с местом соприкосновения.

Радиоактивные от природы камни

Большинство необлученных камней и минералов для человека безопасны. Но встречаются экземпляры с повышенной радиоактивностью, которые держать при себе и носить на теле опасно для здоровья. В частности, к ним относятся:

  • Целестин (сульфат стронция). Чаще встречается в продаже в виде не ювелирных, а интерьерных украшений.
  • Циркон (силикат циркония). Не стоит приобретать этот камень на черном рынке или в магазине с сомнительной репутацией, если у вас нет при себе дозиметра радиации.
  • Гелиодор (разновидность берилла). Чем темнее и крупнее этот камень, тем выше вероятность исходящей от него опасности.

Уровень радиоактивности этих минералов не всегда превышает норму, но проверить приобретаемые образцы дозиметром не помешает.

Измерение радиоактивности камней как способ защиты

Продавцы украшений с радиоактивными камнями не всегда обманывают покупателей намеренно. Зачастую они не осознают опасности, которая исходит от такого товара. Даже будучи в курсе того, что минерал облучался, многие остаются в полном неведении относительно последствий такого облагораживания. Причины: отсутствие специальных знаний и образования, непонимание самой сути этого явления. Да и как доказать, что товар, который вы покупаете, носить опасно?

Без специальных приборов сделать это действительно невозможно.  Именно поэтому многие ювелиры и работающие с камнями умельцы всегда имеют при себе портативный радиационный дозиметр. Он помогает измерить мощность дозы ионизирующего излучения рядом с интересуемым предметом. В данном случае – в непосредственной близости к декоративному камню.

С дозиметром работают так. Вначале проводят измерение радиационного фона помещения на удалении от предполагаемого источника радиации.  Желательно сделать замеры в нескольких местах и высчитать средний показатель. Затем приступают к проверке мощности дозы излучения, которое исходит от камней. Если уровень их радиоактивности соответствует фону, значит, все нормально. Если фиксируется устойчивое превышение уровня естественного фона помещения, от камня стоит немедленно избавиться.

Допустимые и смертельные дозы радиации

Допустимая норма радиации – это условная цифра, вычисленная путем клинических исследований и наблюдений за пациентами с лучевым поражением. Есть годовая норма – 1 мкЗв, исходя из нее, за пять лет человек не должен получать более 5 мкЗв.

Допустимые нормативы

Допустимая норма может отличаться даже в территориальных образованиях. В России она определяется как 50–60 мкР/ч, а в Бразилии максимальным ограничением считается граница в 100 мкР/ч. Измерение в микрозивертах было введено в обращение всего четыре десятилетия назад, до этого применяли измерение в мкР/ч.

Приведенная ниже таблица показывает единицы измерения и нормы.

Время в мкР в ч в микрозивертах
1 год 50 микрорентген 1
5 лет 500 микрорентген 5
70 лет 7000 микрорентген 70

Приведенная цифра в микрозивертах – это предел, который только допускается, но оптимальным считается 0,2 мкЗв/ч. В мкР/ч это достаточно просто высчитать, если знать, что 100 мкР = 1 мкЗв.

Нормы и правила

Особенности или природа радиации

Это только человек открыл и познакомился с радиацией в конце XIX века, а по сути, радиоактивный фон на планете существует с самого ее создания. Еще в 1898 году Пьер и Мария Кюри установили при исследовании урана, что такой элемент превращается в совсем другие химические элементы.

Учеными было установлено, что все атомы состоят из различного сочетания одних и тех же невидимых элементов:

  • электроны – отрицательно заряженные частицы;
  • протоны – положительно заряженные частицы;
  • нейтроны – частицы без электрического заряда

Атом находится в уравновешенном электрическом состоянии при одинаковом количестве электронов и протонов. Как только объем этих частиц не совпадает, то из атомов образуются изотопы, стабильность которых зависима от количества нейтральных нейтронов.

Доза облучения и воздействие на организм

Значение поглощенной дозы, рад Степень воздействия на человека
10000 рад (100 Гр.) Летальная доза, смерть наступает через несколько часов или дней от повреждения центральной нервной системы.
1000 – 5000 рад (10-50 Гр.) Летальная доза, смерть наступает через одну-две недели от внутренних кровотечений (истончаются клеточные мембраны), в основном в желудочно-кишечном тракте.
300-500 рад (3-5 Гр.) Летальная доза, половина облученных умирают в течение одного-двух месяцев от поражения клеток костного мозга.
150-200 рад (1,5-2 Гр.) Первичная лучевая болезнь (склеротические процесс, изменения в половой системе, катаракта, иммунные болезни, рак). Тяжесть и симптомы зависят от дозы излучения и его типа.
100 рад (1 Гр) Кратковременная стерилизация: потеря способности иметь потомство.
30 рад Облучение при рентгене желудка (местное).
25 рад (0,25 Гр.) Доза оправданного риска в чрезвычайных обстоятельствах.
10 рад (0,1 Гр.) Вероятность мутации увеличивается в 2 раза.
3 рад Облучение при рентгене зубов.
2 рад (0,02 Гр) в год Доза облучения, получаемая персоналом, работающим с источником ионизирующего излучения.
0,2 рад (0,002 Гр. или 200 миллирад) в год Доза облучения, которую получают сотрудники промышленных предприятий, объектов радиационно-ядерных технологий.
0,1 рад (0,001 Гр.) в год Доза облучения, получаемая средним россиянином.
0,1-0,2 рад в год Естественный радиационный фон Земли.
84 микрорад/час Полёт на самолёте на высоте 8 км.
1 микрорад Просмотр одного хоккейного матча по телевизору.

Вред радиоактивных элементов и воздействие радиации на человеческий организм активно изучается учёными всего мира. Доказано, что в ежедневных выбросах из АЭС содержится радионуклид «Цезий-137», который при попадании в организм человека вызывает саркому (разновидность рака), «Стронций-90» замещает кальций в костях и грудном молоке, что приводит к лейкемии (раку крови), раку кости и груди. А даже малые дозы облучения «Криптоном-85» значительно повышают вероятность развития рака кожи.

Измерение уровня облучения радиацией

Человек испытывает на себе влияние излучения повсеместно. Радиоактивная доза в определенном количестве присутствует в организме всегда. Когда норма излучения в организме превышена во много раз, может наступить смерть.

Уровень радиации – это максимально допустимая дозировка фонового уровня ионизирующего излучения (измеряется в микрозивертах). Допустимый уровень радиации в закрытом помещении составляет 25 мкР/ч. Единица излучения радиации – микрозиверты в час. Вероятность развития рака резко повышается, если человек облучился дозой радиации свыше 11.42 МкЗв/час. Более половины людей, облучившихся дозой свыше 570.77 МкЗв за один раз, умирает за 3-4 недели. Предельно допустимый уровень излучения от источников естественного происхождения считается нормальным в пределах до 0,57 мкЗв/час. Нормальный радиационный фон, исключая влияние радона, составляет 0,07 мк/час.

Особую опасность излучение представляет для лиц, чья профессиональная деятельность предполагает постоянное столкновение с облучением. Мероприятия по предупреждению облучения среди медперсонала сводятся к установлению допустимого предела излучения.

Предельно допустимая концентрация (ПДК) радиоактивного излучения рассчитывается исходя из данных о виде и периоде распада ионизирующих частиц.

Если человек регулярно соприкасается с радиоактивными элементами, ему необходимо знать о том, как себя защитить. Разработаны и внедрены в практику допустимые уровни загрязнения одежды и средств защиты после дезинфекции. Максимально допустимый уровень загрязнения отражен в таблице ниже.

Объект загрязнения Число частиц в 1 минуту
Альфа-излучение Бета-излучение
До очистки После очистки До очистки После очистки
Руки 75 фон 5000 фон
Белье и полотенца 75 фон 5000 фон
Спецодежда из хлопчатобумажной ткани 500 100 25000 5000
Одежда из пленки 500 200 25000 10000
Обувь 500 200 25000

Существует средняя суточная норма для человека. Она равна 0,0027 млЗв / в сутки.


С этим читают