Вопрос радиационной безопасности в экологическом образовании в средней школе

Міністерство освіти і науки України

Дніпропетровський національний університет

Факультет фізичний

Кафедра теоретичної фізики

ДИПЛОМНА РОБОТА

Питання радіаційної безпеки в екологічній освіті у середній школі

Виконавець студентка групи
ФІ-99-1

Цюпак Е.В.

Керівники ст.викл.

Смойловський О.Н. доц., к. ф.-м. н.

Ярошенко А.П.

Рецензент проф., д. ф.-м. н. Башев В.Ф.

Консультант доц.

Агапова В.Т.

Допускається до захисту:

Зав. кафедри проф., д. ф.-м. н.

Тутік Р.С..

Дніпропетровськ

2004

План

Вступ.

1. Види, фізичний зміст і одиниці вимірювання доз опромінення.

2. Вплив радіації на живий організм.

3. Природні й антропогенні джерела іонізуючого випромінювання.

4. Проблеми, пов'язані з використанням ядерної енергії.

4.1. Теплове забруднення навколишнього середовища.

4.2. Розробка родовищ урану та його збагачення.

3. Обробка і ліквідація радіоактивних відходів.
5. Основні заходи захисту населення від іонізуючого випромінювання
6. Лекція на тему: Радіація та її вплив на живий організм.
7. Забезпечення рівня фізичного захисту під час захоронення радіоактивних відходів.

Висновки.

Використана література.

Додаток.

Втуп

Радіація та екологія – дуже актуальне питання в останні десятиліття постає в зв’язку з тим, що людство вступило в атомне століття. Ядерна енергія в Україні використовується в усіх галузях народного господарства – промисловості, медицині, сільському господарстві, наукових дослідженнях, а також у побуті. Разом з цим значно росте кількість людей, які безпосередньо професіонально та не професіонально пов’язані з іонізуючим випромінюванням. Крім того, в теперішній час при великій кількості технологічних процесів отримання та застосування атомної енергії, виробництва та використання штучних радіоізотопів існує можливість попадання радіоактивних відходів в навколишнє середовище. Тому необхідно деякі початкові знання про ядерну енергію надавати ще школярам. Більшість теперішніх учнів отримають такі знання тільки в школі.

Зараз основною задачею людства в області радіаційного контролю – не допустити помітного збільшення радіоактивності, що створена природою, тобто недопущення збільшення природного радіаційного фону. Для рішення такої задачі людству необхідно мати представлення про фізико-хімічну основу такого явища як радіоактивність; знати як взаємодіє іонізуюче випромінювання з речовиною та, обов’язково, як впливає радіація на живий організм; а також мати деякі знання по дозам та заходам захисту населення від дії іонізуючого випромінювання. Для нас ця тема особливо актуальна тим, що на Україні працює чотири атомних електростанції, є родовища уранової руди в Дніпропетровській (м. Жовті Води) та Кіровоградській (м.
Олександрія) областях, а також вже відбулася аварія в 1986 році на
Чорнобильській атомній електростанції.

Дуже великої шкоди екології України завдала катастрофа на
Чорнобильській АЕС 26 квітня 1986 р. Її наслідки виходять далеко за межі проблем довкілля і переростають у ряд соціально-економічних, медичних, біологічних та психологічних проблем. Екологічну небезпеку становить також ядерне паливо та радіоактивні речовини, викинуті під час аварії, які осіли навколо блоку, а потім були закриті піском та бетоном. З паливномісткими матеріалами з часом можуть статися такі зміни: роздрібнення паливних частинок, утворення на їхній поверхні нових сполук, які можуть розчинятися у воді, вимивання радіонуклідів водою. Усе це може викликати міграцію радіонуклідів. Безпосередня загроза екологічній безпеці з боку ЧАЕС є приводом для виникнення суперечностей між Україною і сусідніми державами, які можуть значною мірою ускладнити міждержавні відносини з ними.

Аварія на ЧАЕС є найбільшою екологічною катастрофою, за останні десятиліття. В результаті понад 41 тис. км2 території було забруднено радіонуклідами. Близько 46 тис. га орної землі та 46 тис. га лісу за рівнями забруднення, що перевищують 15 кюрі на квадратний кілометр
(Ки/км2), вилучено з виробництва. Зона відчуження Чорнобиля становить серйозну загрозу для навколишнього середовища внаслідок наявності 800 поховань радіоактивних відходів.

Але зараз більше 50 відсотків всієї електроенергії виробляється на атомних станціях. Зараз на Україні дїє 4 атомних електростанції:
Рівненська, Хмельницька, Південно-Українська та Запорізька. За кількістю реакторів та їх потужністю Україна посідає восьме місце у світі.

1. Види, фізичний зміст і одиниці вимірювання доз опромінення.

Атом схожий на сонячну систему в мініатюрі: навколо ядра рухаються по орбітах електрони. Розміри ядра в сто тисяч разів менше самого атома.

Деякі нукліди стабільні, тобто під час відсутності зовнішнього впливу ніколи не перетерплюють ніяких перетворень.

Значна кількість нуклідів нестабільні, тобто без якого-небудь зовнішнього впливу вони увесь час перетворюються в інші нукліди. 99 % від загальної кількості урану, який міститься в земній корі, займає уран-238.
Нижче наведено схему розпаду урану-238, урану-235 та урану-236.

Мал.1 Схема перетворення урану-238

З мал.1 видно, що весь ланцюжок перетворення урану-238 закінчується стабільним нуклідом свинцю. Випущення ядром частки, що складає з двох протонів і двох нейтронів – це альфа-випромінювання; випущення електрона – це бета-випромінювання.
Основною характеристикою іонізуючого випромінювання є доза випромінювання.

Доза випромінювання – це кількість енергії іонізуючого випромінювання, поглиненої одиницею маси середовища, що опромінюється. Розрізняють експозиційну, поглинену й еквівалентну дози випромінювання. Для визначення поглиненої енергії будь-якого виду випромінювання в середовищі прийняте поняття поглиненої дози випромінювання.

Поглинена доза випромінювання визначається як енергія, поглинена одиницею маси речовини, що опромінюється. За одиницю поглиненої дози випромінювання приймається джоуль на кілограм (Дж/кг).

У системі СІ поглинена доза виміряється в греях (Гр). 1Гр – це така поглинена доза, при якій 1 кг речовини, що опромінюється, поглинає 1 Дж енергії, тобто 1 Гр = 1 Дж/кг.

Відповідно до вищевикладеного,

де Dпогл - поглинена доза випромінювання,

?E - енергія, поглинена речовиною, що опромінюється, ?m - маса речовини.

Величина поглиненої дози випромінювання залежить від властивостей випромінювання і поглинаючого середовища.

Для оцінки біологічного впливу іонізуючого випромінювання використовується еквівалентна доза Dекв. Вона дорівнює добутку поглиненої дози Dпогл на так названий коефіцієнт відносної біологічної ефективності даного виду випромінювання ?.

Dекв = Dпогл· ?

Для рентгенівського, гама-, бета-випромінювань ? =1; для альфа- випромінювання ? =20; для нейтронів з енергією менше 20 КеВ ? =3; для нейтронів з енергією 0,1-10 МеВ ? =10.

Одиницею вимірювання еквівалентної дози в системі СІ використовується зіверт (Зв), несистемною одиницею є біологічний еквівалент рада (бер);

1Зв = 100 бер =1 Гр ? ·

Для характеристики джерела випромінювання по ефекту іонізації застосовується так названа експозиційна доза рентгенівського і гамма- випромінювань. Експозиційна доза виражає енергію випромінювання, перетворену в кінетичну енергію заряджених часток в одиниці маси атмосферного повітря. З вище викладеного випливає :

де Dексп - експозиційна доза рентгенівського і гамма-випромінювань;

?Q - заряд, що виникає в результаті іонізації повітря в елементі об’єму;
?m - маса повітря, що опромінюється, у цьому об’ємі.

За одиницю експозиційної дози рентгенівського і гамма-випромінювань приймається кулон на кілограм – 1 Кл/кг. Кулон на кілограм – експозиційна доза рентгенівського і гамма-випромінювань, при якій сполучена з цим випромінюванням корпускулярна емісія на кілограм сухого повітря при нормальних умовах (при t0 = 0°C і тиску 760 мм рт. ст.) робить у повітрі іони, що несуть заряд в один кулон електрики кожного знаку.

Несистемною одиницею експозиційної дози рентгенівського і гамма- випромінювань є рентген.

Рентген – це доза гамма-випромінювання, під дією якої в 1см3 сухого повітря при нормальних умовах (t =°C і тиску 760 мм рт. ст.) створюються іони, що в одиниці об’єму несуть одну електростатичну одиницю електрики одного знака. Дозі в 1Р відповідає утворенню 2,08·109 пар іонів у 1см3 повітря.

Одиниця рентген може бути використана до значення енергії 3 Мев рентгенівського і гамма-випромінювань. Випромінювання може вимірятися в рентгенах - Р, мілірентгенах - мР чи мікрорентгенах - мкР (1 Р = 103 мР =
106 мкР).

Отже, для одержання експозиційної дози в один рентген потрібно, щоб енергія, витрачена на іонізацію в одному кубічному сантиметрі повітря (чи грамі), відповідно дорівнювала

1 Р = 2,58·10- 4 Кл/кг або 1 P = 3,86·10-3 Дж/кг

Джерела іонізуючих випромінювань характеризуються активністю, що визначається кількістю ядерних розпадів dN за проміжок часу dt:

У системі СІ одиницею вимірювання активності є беккерель (Бк).
1 Бк – це один розпад за секунду. Несистемною одиницею є кюрі (Ки).

1 Ки = 3,7·1010 Бк.

Поглинена доза випромінювання й експозиційна доза рентгенівського і гамма-випромінювань, поділені на одиниці часу, називаються відповідно потужністю поглиненої дози випромінювання і потужністю експозиційної дози рентгенівського і гамма-випромінювань (Рпогл і Рексп).

За одиницю потужності поглиненої дози випромінювання і потужності експозиційної дози прийнятий відповідно ват на кілограм (Вт/кг) і ампер на кілограм (А/кг).

Несистемними одиницями потужності поглиненої дози випромінювання і потужності експозиційної дози рентгенівського і гамма-випромінювань відповідно є рад в секунду і рентген в секунду (рад/сек и р/сек):

Ступінь забруднення навколишнього середовища радіоактивними речовинами характеризується густиною забруднення, що виміряється кількістю радіоактивних розпадів атомів в одиницю часу на одиницю поверхні, або в одиниці маси, або в об’ємі (Ки/кг, Бк/кг, Ки/л, Бк/л, Ки/км2, Бк/км2).

Співвідношення між одиницями СІ і несистемними одиницями активності і характеристик поля випромінювання:

Таблиця 1

2. Вплив радіації на живий організм.

У результаті впливу іонізуючого випромінювання на організм людини в тканинах можуть відбуватися складні фізичні, хімічні і біологічні процеси.

Дію іонізуючого випромінювання на біологічні об'єкти можна розділити на кілька етапів, що відбуваються на різних рівнях. Початковий розвивається на атомарному рівні - іонізація і збудження. Час протікання цього процесу складає 10-16-10-14 с. Надалі в результаті прямої чи непрямої дії спостерігаються зміни в молекулярній структурі біологічного об'єкта, що опромінюється. Тривалість цього процесу складає 10-10-10-6 с. На цьому закінчується фізико-хімічний етап радіаційного впливу на живий організм і починається біологічний.

Первинним фізичним актом взаємодії іонізуючого випромінювання з біологічним об'єктом є іонізація. Саме через іонізацію відбувається передача енергії об'єкту.

Відомо, що дві третини загального складу тканини людини складають вода і вуглець. У результаті іонізації молекули води утворюють вільні радикали Н+ і ОН– за наступною схемою:

H2O+ > H+ + OH–

У присутності кисню утвориться також вільний радикал гідроперекису (H2O–) і перекис водню (H2O2), що є сильними окислювачами.

Вільні радикали й окислювачі, що утворюються в процесі радіолізу води, володіють високою хімічною активністю і вступають у хімічні реакції з молекулами білків, ферментів і інших структурних елементів біологічної тканини, що приводить до зміни біологічних процесів в організмі. У результаті порушуються обмінні процеси, придушується активність ферментних систем, сповільнюється і припиняється ріст тканин, виникають нові хімічні сполуки, не властиві організму – токсини. Це приводить до порушень життєдіяльності окремих функцій чи систем організму в цілому. У залежності від величини поглиненої дози й індивідуальних особливостей організму, викликані зміни можуть бути оборотними чи необоротними.

Деякі радіоактивні речовини накопичуються в окремих внутрішніх органах.
Наприклад, джерела альфа-випромінювання (радій, уран, плутоній), бета- випромінювання (стронцій і ітрій) і гамма-випромінювання (цирконій) відкладаються в кісткових тканинах. Усі ці речовини важко виводяться з організму.

При вивченні дії випромінювання на організм були визначені наступні особливості:

. висока ефективність поглиненої енергії. Малі кількості поглиненої енергії випромінювання можуть викликати глибокі біологічні зміни в організмі;

. наявність схованого прояву дії іонізуючого випромінювання. Цей період часто називають періодом уявного благополуччя. Тривалість його скорочується при опроміненні великими дозами;

. дія від малих доз може сумуватись чи накопичуватися. Цей ефект називається кумуляцією;

. випромінювання впливає не тільки на даний живий організм, але і на його потомство. Це так називаний генетичний ефект;

. різні органи живого організму мають свою чутливість до опромінення;

. не кожен організм у цілому однаково реагує на опромінення;

. опромінення залежить від частоти. Одноразове опромінення у великій дозі викликає більш глибокі наслідки, ніж порціонні. дія іонізуючого випромінювання на організм не відчутно людиною. Тому це небезпечно. Дозиметричні прилади є як би додатковим органом почуттів, призначеним для сприйняття іонізуючого випромінювання.

У результаті впливу іонізуючого випромінювання порушується нормальний плин біохімічних процесів і обмін в організмі.

Різні ферментні системи реагують на опромінення неоднозначно. Активність одних ферментів після опромінення зростає, інших - знижується, третіх - залишається незмінною.

Поглинена доза випромінювання, що викликає поразку окремих частин тіла, а потім смерть, перевищує смертельну поглинену дозу опромінення всього тіла.
Смертельні поглинені дози для всього тіла наступні: голова - 2000 рад, нижня частина живота - 5000 рад, грудна клітка - 10 000 рад.

Ступінь чутливості різних тканин до опромінення неоднакова. Якщо розглядати тканини органів у порядку зменшення їхньої чутливості до дії опромінювання, то одержимо наступну послідовність: лімфатична тканина, лімфатичні вузли, селезінка, кістковий мозок, зародкові клітки. Велика чутливість кровотворних органів до радіації лежить в основі визначення характеру променевої хвороби. При однократному опроміненні всього тіла людини поглиненою дозою 50 рад через день після опромінення може різко скоротитися число лімфоцитів, зменшиться також і кількість еритроцитів
(червоних кров'яних тілець) через два тижні після опромінення.

Важливим фактором при впливі іонізуючого випромінювання на організм є час опромінення. Зі збільшенням потужності дози вражаюча дія випромінювання зростає. Чим більш дробове випромінювання за часом, тим менше його вражаюча дія.

Біологічна ефективність кожного виду іонізуючого випромінювання знаходиться в залежності від питомої іонізації. Так, наприклад, альфа- частинки з енергією 3 мев утворять 40 000 пар іонів на одному міліметрі шляху, бета-частинки з такою же енергією – до чотирьох пар іонів. Зовнішнє опромінення альфа- і бета-випромінюваннями менш небезпечно, тому що альфа- і бета-частинки мають невелику величину пробігу в тканині і не досягають кровотворних і інших органів.

Ступінь поразки організму залежить від розміру поверхні, що опромінюється. Зі зменшенням поверхні, що опромінюється, зменшується і біологічний ефект. Індивідуальні особливості організму людини виявляються лише при невеликих поглинених дозах.

Чим молодше людина, тим вище його чутливість до опромінення, особливо висока вона в дітей. Доросла людина у віці 25 років і більше найбільш стійка до опромінення.

Є ряд професій, де існує велика імовірність опромінення. При деяких надзвичайних обставинах (наприклад, вибух на АЕС) опроміненню може піддатися населення, що живе на визначених територіях. Деякі відомі речовини, здатні цілком захистити, частково захищають організм від випромінювання. До них відносяться, наприклад, азид і ціанід натрію, речовини утримуючі сульфогідридні групи і т.д. Вони входять до складу радіопротекторів.

Радіопротектори частково запобігають виникнення хімічно активних радикалів, що утворюються під впливом випромінювання. Механізми дії радіопротекторів різні. Одні з них вступають у хімічну реакцію з радіоактивними ізотопами, що попадають в організм, і нейтралізують їх, утворюючи нейтральні речовини, які легко виводяться з організму. Інші мають відмінний механізм. Одні радіопротектори діють протягом короткого проміжку часу, час дії інших більш тривалий. Існує кілька різновидів радіопротекторів: таблетки, порошки і розчини.

При попаданні радіоактивних речовин всередину організму, вражаючу дію роблять в основному альфа-джерела, а потім бета- і гама-джерела, тобто в зворотній зовнішньому опроміненню послідовності. Слід альфа-частинки, що має густину іонізації, руйнує слизову оболонку, що є слабким захистом внутрішніх органів у порівнянні з зовнішнім покривом.

Таблиця 2

Властивості радіоактивного природного випромінювання

Попадання твердих часток у дихальні органи залежить від ступеня дискретності часток. Частки розміром менше 0,1 мкм при вході разом з повітрям попадають у легені, а при видиху видаляються. У легенях залишається тільки невелика частина. Великі частки розміром більше 5 мкм майже усі затримуються носовою порожниною.

Ступінь небезпеки залежить також від швидкості виведення речовини з організму. Якщо радіонукліди, що потрапили усередину організму однотипні з елементами, що споживаються людиною, то вони не затримуються на тривалий час в організмі, а виділяються разом з ними (натрій, хлор, калій і інші).

Інертні радіоактивні гази (аргон, ксенон, криптон і інші) не є вхідними до складу тканини. Тому вони згодом цілком видаляються з організму.

З організму швидко виводяться радіоактивні речовини, що концентруються в м'яких тканинах і внутрішніх органах (цезій, молібден, рутеній, йод, телур). Повільно виводяться – добре фіксовані в кістах (стронцій, плутоній, барій, ітрій, цирконій, ніобій, лантаноїди). Ці елементи, хімічно зв'язані з кістковою тканиною, дуже важко виводяться з організму. З великого числа радіонуклідів найбільшу значимість як джерело опромінення населення представляють стронцій-90 і цезій-137.

Стронцій - 90. Період напіврозпаду цього радіоактивного елемента складає
29 років. При попаданні стронцію всередину його концентрація в крові вже через 15 хв. досягає значної величини, а в цілому цей процес завершується через 5 годин. Стронцій вибірково накопичується в основному в кістах і опроміненню піддаються кісткова тканина, кістковий мозок, кровотворна система. Унаслідок цього розвивається анемія, називана в народі
"малокрів'ям". Дослідження показали, що радіоактивний стронцій може знаходитися й у кістах немовлят. Через плаценту він проходить у період всього періоду вагітності, причому в останній місяць перед народженням у кістяку його накопичується стільки ж, скільки акумулювалося за всі попередні вісім місяців. Біологічний період напіввиведення стронцію з кістяка складає понад 30 років. Прискорення виведення з організму стронцію є важкою задачею. Принаймні дотепер не знайдено високоефективних засобів для швидкого виведення цього радіоактивного елемента з організму.

Цезій - 137. Після стронцію-90 цезій-137 є самим небезпечним радіонуклідом для людини. Він добре накопичується рослинами, попадає в харчові продукти і швидко всмоктується в шлунково-кишковому тракті. Цезій-
137 - довгоживучий радіонуклід, період його напіврозпаду складає 30 років.
До 80% цезію відкладається в м'язовій тканині. Біологічні процеси ефективно впливають на цезій, тому на відміну від стронцію, біологічний період напіввиведення цезію в дорослих людей коливається від 50 до 200 доби, у дітей у віці 6 - 16 років від 46 до 57 доби, у немовлят - 10 доби. Причому близько 10% нукліда швидко виводяться з організму, інша частина - більш повільними темпами. Але в будь-якому випадку щорічний його зміст в організмі практично визначається надходженням нукліда з раціоном у даному році.

Найважливіші біологічні реакції організму людини на вплив іонізуючого випромінювання умовно розділені на дві групи. До першої відносяться гострі поразки, до другої - віддалені наслідки, що у свою чергу розділяються на соматичні (вплив на тіло і кісти) і генетичні ефекти.

Променева хвороба. У випадку однократного опромінення людини значною дозою радіації на короткий термін ефект від опромінення спостерігається вже в першу добу, а ступінь хвороби залежить від величини поглиненої дози.

При опроміненні всього організму людини дозою менше як 1 Зв, як правило, відзначаються лише легкі реакції організму, що виявляються в зрушеннях у формулі крові, зміні деяких вегетативних функцій.

При дозах опромінення більш 1 Зв розвивається гостра променева хвороба, тяжкість проходження якої залежить від дози опромінення. Перший ступінь променевої хвороби (легка) виникає при дозах 1-2 Зв, друга
(середньої ваги) – при дозах 2-3 Зв, третя (важка) – при дозах 3-5 Зв і четверта (украй важка) – при дозах більше 5 Зв.

Дози однократного опромінення 5-6 Зв при відсутності медичної допомоги вважаються в 100 % випадків смертельними.

Інша форма гострої променевої хвороби виявляється у виді променевих опіків при опроміненні деякої невеликої ділянки тіла. У залежності від поглиненої дози іонізуючої радіації мають місце реакції 1-й ступеня (при дозі до 5 Зв), 2-й (до 8 Зв), 3-й (до 12 Зв) і 4-й ступінь (при дозі вище
12 Зв), що виявляються в різних формах: від випадання волосся, лущення і легкої пігментації шкіри (при 1-ої ступені опіку) до язвено-некротичних хвороб і утворення довгострокових незагойних трофічних виразок (при IV ступені променевої хвороби). При тривалому повторюваному зовнішнім чи внутрішнім опроміненні людини в малих, але перевищуючих допустимі величини, дозах можливий розвиток хронічної променевої хвороби.

Віддалені наслідки. До віддалених наслідків соматичного характеру відносяться різноманітні біологічні ефекти, серед яких найбільш істотними є лейкемія, злоякісні утворення, катаракта кристалика ока і скорочення тривалості життя.

Лейкемія – відносно рідке захворювання. Частота випадків виникнення лейкемії серед людей, які піддавалися впливу іонізуючої радіації, за даними ряду авторів, перевершує рівні, характерні для населення в цілому.

Більшість радіобіологів вважають, що імовірність виникнення лейкемії складає 1-2 випадків на рік на 1 млн. населення при опроміненні всієї популяції дозою 0,01 Зв.

Злоякісні утворення. Перші випадки розвитку злоякісних утворень від впливу іонізуючої радіації описані ще на початку XX сторіччя. Це були випадки раку шкіри кистей рук у працівників рентгенівських кабінетів.
Надалі була виявлена можливість виникнення остеосарком при змісті 226 Ра в організмі в кількостях, що перевищують 0,5 мкКи. Свідчення про можливість розвитку злоякісних утворень у людини поки ще носять описовий характер, незважаючи на те, що в ряді експериментальних досліджень на тваринах були отримані деякі кількісні характеристики. Тому точно вказати мінімальні дози не можливо.

Розвиток катаракти спостерігалося в людей, які пережили атомні бомбардування в Хіросімі і Нагасакі, у фізиків, що працювали на циклотронах, у хворих, очі яких піддавалися опроміненню з лікувальною метою. Однократна катарактогенна доза іонізуючої радіації, на думку більшості дослідників, складає близько 2 Зв. Період до появи перших ознак хвороби звичайно складає від 2 до 7 років.

Скорочення тривалості життя в результаті впливу іонізуючої радіації на організм виявлено в експериментах на тваринах (припускають, що це явище обумовлене прискоренням процесів старіння і збільшенням сприйнятливості до інфекцій). Тривалість життя тварин, опромінених дозами, близькими до летальних, скорочується на 25-50% у порівнянні з контрольною групою. При менших дозах термін життя тварин зменшується на 2-4% на кожен 1 Гр.

Достовірних даних про скорочення термінів життя людини при тривалому хронічному опроміненні малими дозами дотепер не отримано. На думку більшості радіобіологів, скорочення тривалості життя людини при опроміненні знаходиться в межах 1-15 днів на 0,01 Зв.

Дози і можливі наслідки опромінення:
. 4,5 3в - важкий ступінь променевої хвороби (помирає 50% опромінених).
. 1 3в - нижній рівень розвитку легкого ступеня променевої хвороби.
. 0,75 Зв - незначна короткочасна зміна складу крові.
. 0,30 Зв - опромінення під час рентгенографії шлунка (місцеве)
. 0,10 Зв - припустиме разове опромінення населення.
. 0,03 Зв - опромінення при рентгенографії зубів.
. 0,005 Зв - припустиме опромінення населення при нормальних умовах за рік.
. 0,001 Зв - фонове опромінення за рік.
. 0,0001 Зв - перегляд одного футбольного матчу.

При впливі іонізуючого опромінення летальна доза для ссавців складає
10 Зв , а енергія, що поглинається при цьому тканинами й органами тварин, могла б підвищити їхню температуру усього на тисячні частки градуса. Ясно, що саме по собі таке підвищення температури не могло б викликати настільки вираженого ефекту поразки; в той же час безпосередньо прямі порушення в хімічних зв'язках молекул у клітинах і тканинах, що виникають слідом за опроміненням, незначні.

Надалі відбуваються реакції хімічно активних речовин з різними біологічними структурами, при яких відзначається як зміна, так і утворення нових, не властивих, для організму з'єднань, що опромінюється.

Наступні етапи розвитку променевої поразки виявляються в порушенні обміну речовин у біологічних системах зі зміною відповідних функцій. У вищих організмів це протікає на фоні нейрогуморальної реакції на розвиток порушення.

Явища, що відбуваються на початкових, фізико-хімічних етапах променевого впливу, прийнято називати первинними, оскільки саме вони визначають весь подальший хід розвитку променевих поразок.

Таблиця 3

Деякі дози випромінювання

3. Природні й антропогенні джерела іонізуючого випромінювання.

Основну частину опромінення населення земної кулі одержує від природних джерел радіації. Таке твердження випливає з того, що всі джерела радіації можна розділити на групи:

. природні джерела, що дають середні річні ефективні дози опромінення 2 мЗв;

. джерела, що використовуються в медицині, середньостатистичні дози опромінення від яких у рік складають 0,4 мЗв;

. радіоактивні опади, у середньому опромінення, що дають у рік дозу, рівну 0,02 мЗв;

. атомна енергетика, доза опромінення від якої складає в рік 0,001 мЗв.
Більшість з них такі, що уникнути опромінення від них зовсім неможливо, тому що ними є природні джерела радіації. Ними є:

. джерела земного походження, внутрішнє опромінення від яких складає

1,325 мЗв;

. джерела земного походження, зовнішнє опромінення від яких складає 0,35 мЗв;

. космічне зовнішнє опромінення, що складає 0,3 мЗв;

. космічне внутрішнє опромінення, що значно менше й у середньому складає

0,015 мЗв.

Людина піддається опроміненню двома способами. Радіоактивні речовини можуть знаходитися поза організмом і опромінювати його зовні. У цьому випадку говорять про зовнішнє опромінення. Але радіоактивні речовини можуть виявитися й у їжі, і у воді, і в повітрі і потрапити всередину організму разом з їжею, чи водою через органи дихання. Такий спосіб опромінення називається внутрішнім.

Зовнішнє опромінення

Протягом всієї історії існування Землі різні види випромінювання надходять від радіоактивних речовин, що знаходяться в земній корі, а також падають на поверхню Землі з космосу.

Космічні промені дають радіаційний фон ледве менше половини зовнішнього опромінення, одержуваного населенням від природних джерел. Космічні промені складаються в основному з заряджених часток.

Велика частина космічних променів приходить до нас з космосу, але деяка їхня частина народжується на Сонці під час сонячних спалахів. Космічні промені можуть досягати поверхні Землі чи взаємодіяти з її атмосферою, породжуючи вторинне випромінювання і приводячи до утворення різних радіонуклідів. Північний і Південний полюси одержують радіації більше, ніж екваторіальні області, через наявність у Землі магнітного полюса, що відхиляє заряджені частки. Рівень опромінення росте з висотою, оскільки при цьому над нами залишається усе менше повітря, що грає роль захисного екрана.

Земна радіація обумовлена тим, що основні радіоактивні ізотопи, що зустрічаються в гірських породах Землі – це калій-40, рубідій-87 і члени інших радіоактивних сімейств, включені до складу Землі із самого її народження. Вони беруть початок відповідно від урану-238 і торію-232 , що є довгоживучими ізотопами. Рівні земної радіації також неоднакові для різних місць і залежать від концентрації радіонуклідів у тій чи іншій ділянці земної кори. Приблизно 95% населення живе в місцях, де потужність дози в середньому складає від 0,3 до 0,6 мЗв в рік, близько 3% одержує в середньому один мЗв у рік, а близько 1,5% – більш 1,4 мЗв у рік. Є місця, де рівні земної радіації значно вищі. По підрахунках Наукового комітету з дії атомної радіації, створеного в рамках ООН у 1955 р, середня ефективна еквівалентна доза зовнішнього опромінення, що людина одержує від земних джерел природної радіації, складає приблизно 350 мЗв. Це чуть більше середньої індивідуальної дози опромінення через радіаційний фон, створюваний космічними променями на рівні моря.

Внутрішнє опромінення

У середньому дві третини ефективної еквівалентної дози опромінення, що людина одержує від природних джерел радіації, випромінювання яке надходить від радіоактивних речовин, які потрапили в організм із їжею, водою і повітрям.

Невелика частина цієї дози приходиться на радіоактивні ізотопи типу вуглецю-14 і тритію, що утворюються під впливом космічної радіації. Все інше надходить від джерел земного походження. У середньому людина одержує близько 180 мЗв у рік за рахунок калію-40, що засвоюється організмом разом з нерадіоактивними ізотопами калію, необхідними для життєдіяльності організму. Однак значно більшу дозу внутрішнього опромінення людина одержує від нуклідів радіоактивного ряду урану-238 і в меншому ступені від радіоактивного ряду торію-232 .

Деякі з них, наприклад нукліди свинцю-210 і полонію-210 , надходять в організм з їжею. Вони концентруються в рибі й у молюсках, тому люди, що споживають багато риби й інших дарунків моря, можуть одержати відносно високі дози опромінення.

Природні джерела радіації

Найбільш вагомим із усіх природних джерел радіації є важкий газ (у 7,5 разів важче повітря) - радон. У природі радон зустрічається в двох формах: у виді радону-222 , члена радіоактивного ряду, утвореного продуктами розпаду урану-238 , і у виді радону - 220 , члена радіоактивного ряду торія-
232. Основну частину дози опромінення від радону людина одержує, знаходячись у закритому, не провітрюваному приміщенні. Концентрація радону в закритих приміщеннях у середньому у вісім разів вище, ніж у зовнішнім атмосфернім повітрі.

Радон концентрується в повітрі усередині приміщень лише тоді, коли вони в достатній мірі ізольовані від зовнішнього середовища. Надходячи усередину приміщення тим чи іншим шляхом (просочуючись через фундамент і підлогу, чи ґрунт, вивільняючись з матеріалів, використовуваних у конструкції будинку), радон накопичується в ньому. У результаті в приміщенні можуть виникати досить високі рівні радіації. Іноді концентрація радону в закритому приміщенні в 5000 разів вище концентрації радону в зовнішнім повітрі (виявлене у Швеції й у Фінляндії в будівлях 70-х років).
Найпоширеніші будівельні матеріали, такі як дерево, цегла і бетон, виділяють дещо небагато радону. Набагато більшою питомою радіоактивністю володіють граніт і пемза.

У таблиці 4 приведені питомі радіоактивності деяких будівельних матеріалів.

Таблиця 4

Тому радіаційний контроль будівельних матеріалів заслуговує самої пильної уваги.

Однак головне джерело радону в закритих приміщеннях – це ґрунт.
Концентрація радону у верхніх поверхах багатоповерхових будинків, як правило, нижче, ніж на першому поверсі. Швидкість проникнення вихідного з землі радону в приміщення фактично визначається товщиною і цілісністю міжповерхових перекриттів.

Емісія радону зі стін зменшується в 10 разів при облицюванні стін пластиковими матеріалами типу поліаміду, чи полівінілхлориду поліетилену чи трьома шарами олійної фарби. Навіть при обклеюванні стін шпалерами швидкість емісії радону зменшується на 30%.

Ще одне важливе джерело надходження радону в приміщення являють собою вода і природний газ. Концентрація радону в звичайно використовуваній воді надзвичайно мала, але вода з деяких джерел, особливо з глибоких чи колодязів артезіанських шпар, містить дуже багато радону. Найбільша зареєстрована питома радіоактивність води в системах водопостачання складає
100 мільйонів Бк /м3, найменша дорівнює нулю.

Однак основна небезпека виходить зовсім не від питної води, тому що люди звичайно споживають велику частину води в складі їжі після її кип'ятіння. При кип'ятінні води радон у значній мірі випаровується.

Велику небезпеку представляє попадання пари води з високим змістом радону в легені разом із вдихуваним повітрям, що найчастіше відбувається у ванній кімнаті. При обстеженні будинків у Фінляндії виявилося, що в середньому концентрація радону у ванній кімнаті в три рази вище, ніж на кухні, і приблизно в сорок разів вище, ніж у житлових кімнатах.

Радон проникає також у природний газ під землею. У результаті попередньої переробки газу й у процесі збереження,

Вернуться