11. Радиационный фон: составляющие радиационного фона и их вклад в формирование эффективных доз облучения населения. Радиационная обстановка в Республике Беларусь до 1986 года.

Радиационный фон - доза облучения, формируемая на человека от природных источников и от радионуклидов, рассеянных в биосфере в результате деятельности человека.

Радиационный фон воздействует на все население земного шара, в прошлом он неоднократно претерпевал резкие изменения, а в терпевал резкие изменения. настоящее время имеет относительно постоянный уровень.

Составляющие радиационного фона (3,0 мЗв/год):

1. естественный радиационный фон - доза облучения, создаваемая космическим излучением, а также природными радионуклидами в земле, воде, воздухе, других элементах биосферы, пищевых продуктах и организме человека; вклад в формирование глобальной средней годовой эффективной дозы 2,4 мЗв/год

а) внешнее облучение

б) внутреннее облучение

2. техногенно измененный РФ - доза облучения, создаваемая в результате деятельности человека, в основном, за счет медицинских источников излучений, глобальных выпадений радионуклидов, стройматериалов, телевидения, авиации; это естественный радиационный фон, измененный в процессе деятельности человека; его вклад в формирование глобальной средней годовой эффективной дозы 0,6 мЗв/год

а) внешнее облучение

б) внутреннее облучение

Естественный радиационный фон в РБ до 1986 года в тысячи раз был меньше, чем до аварии (в апреле-мае 1986 года мощности экспозиционных доз в южных районах Беларуси достигали десятков миллирентген в час).

12. Естественный радиационный фон: источники земного и внеземного происхождения, их вклад в формирование эффективных доз облучения населения.

Естественный радиационный фон - совокупность ионизирующих излучений от естественных источников внеземного и земного происхождения.

Все живые организмы постоянно подвергаются воздействию ионизирующего излучения, которое всегда существовало в природе. Подушная эффективная доза за год во всем мире, создаваемая естественными источниками излучения, составляет 2,4 мЗв; индивидуальные дозы распределены в широком диапазоне: в любой большой популяции около 65 % людей будет иметь годовые эффективные дозы 1 – 3 мЗв, около 25 % меньше 1 мЗв и 10 % - больше 3 мЗв.

Внеземное ионизирующее излучение.

Источник излучений внеземного происхождения - первичное космическое излучение, состоящее в окрестностях Земли из:

а) галактического космического излучения - генерируется в еще точно неизвестных, но удаленных от Земли объектах

б) солнечных космических лучей.

Средняя энергия космических частиц около 10⁸ - 10⁹ эВ. Первичное космическое излучение состоит из:

1. протонов (90%)

2. альфа-частиц

3. ядер легких элементов (лития, бериллия, бора и т.д.)

4. нейтронов

5. электронов - составляют около 1,5% потока всех космических частиц

6. позитронов - составляют около 0,3% потока всех космических частиц

7. гамма-квантов и других излучений - обнаруживаются в небольшом количестве.

Магнитное поле Земли заметно влияет на первичное излучение, препятствуя вхождению в атмосферу низкоэнергетических частиц. В магнитном поле Земли существуют "ловушки", являющиеся естественным резервуаром для накопления заряженных частиц, в основном протонов и электронов, - радиационные пояса Земли. Первичное космическое излучение поглощается атмосферой, в результате чего формируются:

а) вторичное космическое излучение - состоит из ионов, протонов, нейтронов, мюонов (электроны с большой массой, живущие доли секунды), электронов и фотонов; его интенсивность зависит от толщины атмосферы: космическое излучение на уровне моря примерно в 100 раз менее интенсивно, чем на границе атмосферы и состоит в основном из мюонов; Северный и Южный полюса получают больше ионизирующих излучений, чем экваториальные области (за счет магнитного поля Земли).

б) космогенные радионуклиды - при воздействии космических лучей на атмосферу, в ее верхних слоях происходят различные ядерные реакции, в результате чего образуются космогенные радионуклиды, основное значение из которых имеют: тритий (Н-3), С-14, Р-32, S-35, Be-7, Na-22 и Na-24.

Земное ионизирующее излучение.

Естественные источники ионизирующего излучения земного происхождения представлены радионуклидами 2 групп:

А. Радионуклиды, входящие в радиоактивные ряды - см. вопрос 15.

Б. Радионуклиды, не входящие в радиоактивные ряды - эта группа состоит из 11 долгоживущих радионуклидов (период полураспада от 10⁷ до 10¹⁵ лет), наибольший вклад в формирование эффективной дозы из них вносят:

а) Калий-40 - ядро претерпевает бета-распад, период полураспада 1,32*10⁹ лет, является бета- и гамма-источником облучения, занимает 2 место как источник излучений, обусловливающих природный радиоактивный фон. В природе К-40 всегда сопутствует стабильному К-39 (доля К-40 - около 0,01%), формируя годовую эффективную дозу за счет внешнего облучения 0,12 мЗв и 0,18 мЗв за счет внутреннего облучения.

Калий-40 часто обусловливает активность поверхностного слоя почвы, равную 1-2 Ки/км². Активность растительного покрова Земли по К-40 равна (0,5-1)*10^-8 Ки/кг сырого веса. Активность пищевых продуктов по К-40 составляет 10^-9 Ки/кг сырых продуктов. Наибольшая активность К-40 регистрируется в клюкве, орехах, фасоли, картофеле.

Из почвы К-40 поступает в растения, а затем с пищей в организм животных и человека; он практически полностью всасывается из ЖКТ и равномерно распределяется в органах и тканях. Радиоактивные изотопы калия поступают в организм и с водой. Т_б калия составляет 58 суток.

Суточная потребность человека в калии около 3 г, т.е. в организм может поступать и значительное количество К-40

б) Рубидий-87 - ядро претерпевает бета-превращение, период полураспада 4,8*10¹⁰ г, входит в состав продуктов деления урана. При пероральном поступлении практически полностью всасывается из желудочно-кишечного тракта и равномерно распределяется в органах и тканях. Т_б из мягких тканей человека составляет 44 суток.

Радиоактивный ряд - это последовательность радионуклидов, образующихся в результате альфа- или бета-распада предыдущего элемента. Наиболее долгоживущие изотопы называются начальными для каждого из радиоактивных рядов.

Существует 4 радиоактивных ряда и, соответственно, 4 их родоначальника:

1) ториевый ряд - наиболее долгоживущий изотоп - торий-232 (Th-232), период полураспада - 1,4*10¹⁰ лет;

2,3) 2 урановых ряда - наиболее долгоживущие изотопы - уран-238 (U-238), период полураспада - 4,5*10⁹ лет и уран-235 (U-235), период полураспада - 7*10⁸ лет;

4) нептуниевый ряд - наиболее долгоживущий изотоп – нептуний-237 (Np-237), период полураспада - 2,2*10⁶ лет.

В настоящее время Th-232 почти весь сохранился, U-238 распался лишь частично, а U-235 распался большей частью (в земной коре U-238 больше, чем U-235 в 140 раз), Np-237 распался практически весь. В процессе превращения этих элементов в качестве промежуточных продуктов распада образуются радиоактивные изотопы радия, радона, полония, висмута, свинца, которые формируют значительную дозу облучения человека.