Рентгеновское излучение (р.и.)

- это квантовые ЭМИ с l=10^-9-10^-12м. Излучение с l>0,2×10^-9м – условно называют «мягким» р.и. , а с l<0,2×10^-9м - «жестким» р.и. Длина волны (l) – расстояние, на которое излучение распространяется за один период колебания. Р.И., как и всякое ЭМИ распространяется со скоростью света (300 000км/с). Энергия р.и. обычно не превышает 500кэВ.

Единицы активности радионуклидов

Активность радионуклидов (А)

- это количество их ядер, распадающихся в единицу времени А=DN/Dt.

В системе СИ: 1Бк (беккерель) = 1расп/сек – это такая активность при которой за 1с. распадается 1 ядро.

Внесистемная единица: Ки (в честь Марии и Пьера Кюри). 1Ки=37млрд.расп./с (3,7∙10¹⁰ расп/с)= 37млрдБк.

Значению 1Ки примерно соответствует 1г чистого Ra (радия) в котором за 1с распадается 37 млрд. ядер или 3тонны U-238 или 0,08мг I-131.

1мКи= 0,001Ки. 1мкКи=0,000001Ки. 1нКи=10^-9Ки.

При определении средства защиты: определяют не только активность (А), но и удельную активность (А_v=A/Dv -объемная – Ки/л, Ки/м³; А_s=A/Ds - поверхностная, линейная Ки/м², Ки/км²; А_m=A/Dm – массовая Ки/кг).

1.4.2.Период полураспада (Т_1/2)Т_1/2=ln2/l=0,693/l/

- время за которое первоначальное количество атомов радиоактивного вещества уменьшается в 2 раза.

Примеры: Р-49 – 4,5с; I-131 – 8суток; Се-137 – 30 лет. U-238 – 4,5млрд.лет. Ra-226 – 1590лет.

Для Се-137: 1Ки/км² – соответствует 50 000млрд./м²; 5Ки/км² – соответствует 253 000млрд./м² .

Чем меньше период полураспада радиоактивного изотопа, тем больше его радиоактивность, т.е. тем больше атомных ядер будет распадаться за единицу времени.

Закон радиоактивного распада

- определяет соотношение времени и количества тех радиоактивных атомов, которые до этого времени еще не успели распасться (действует для всех радионуклидов).N(t)=N₀e^-lt,

где l- постоянная распада; N_o - число нераспавшихся ядер в момент времени t_o;N_t-число нераспавшихся ядер в момент времениt.

Природная радиоактивность

- это радиоактивность природных элементов (уран, торий, радий, полоний и др.) ядра всех элементов с порядковым номером более 92 радиоактивны.

Космическая радиоактивность.

Тема 4. Естественные источники радиации

Вопросы:

1.Космические лучи

2.Земная радиация

3.Внутреннее облучение

4.Радон

5.Другие источники радиации

Вступление

Основную часть облучения население земного шара получает от естественных источников радиации (~в пять раз больше, чем от естественных). Среднегодовые эффективные эквивалентные дозы облучения в мЗв:

А. естественные в сумме – 2мЗв.

- Источники, использующиеся в медицине – 0,4мЗв;

- Радиоактивные осадки – 0,02мЗв;

- атомная энергетика – 0,001мЗв.

Избежать облучения практически невозможно. Земные источники радиации в сумме ответственны за бóльшую часть облучения, которому подвергается человек за счет естественной радиации (обеспечивают 5/6годовой эффективной эквивалентной дозы, получаемой населением).

Человек подвергается облучению 2-мя способами:

- внешнее (радиоактивные вещества находятся вне организма);

- внутреннее (р.в. поступают внутрь перорально – с пищей, водой или через органы дыхания – с воздухом).

Эффективная эквивалентная доза, получаемых от естественных источников радиации (мЗв/год):

- земного происхождения внутреннего облучения – 1,325;

- земного происхождения внешнего облучения – 0,35;

- космическое внешнее облучения – 0,3;

- космическое внутренне облучение – 0,025.

Радиационным фоном принято называть уровень дозы, создаваемый совокупностью всех ионизирующих излучений от различных источников естественного и искусственного происхождения.

Радиационный фон Земли складывается из естесвенного радиационного фона (ЕРФ), технологически измененного естественного радиационного фона (ТИЕРФ) и искусственного радиационного фона (ИРФ).

Космические лучи

Радиационный фон, создаваемый космическими лучами, дает чуть меньше половины внешнего облучения, получаемого населением от естественных источников радиации.

Космические лучи приходят к нам из глубин вселенной и от солнца во время солнечных вспышек.

К.л. достигают поверхности Земли, либо взаимодействуя с ее атмосферой порождают вторичное излучение и приводят к образованию различных радионуклидов.

Северный и Южный полюс получают больше радиации, чем экваториальные области из-за наличия у Земли магнитного поля, отклоняющего заряженные частицы (из которых во основном и состоят космические лучи).

Важно: Уровень облучения растет с высотой, поскольку при этом под нами остается все меньше воздуха, играющего роль защитного экрана. Пример: Эфф.экв.доза для людей живущих:

- на 0-вой отметке (берег Каспийского моря) – 300мкЗв/г=0,3мЗв/г.;

- в горах в несколько раз больше – 800-1000мкЗв/г=10мЗв/г.

Экипажи пассажирских самолетов и пассажиры получают 30-50мкЗв за 3,5часа полета. Величина дозы зависит от высоты полета и скорости самолета (продолжительности полета) – на высоте 20000м – 13мкЗв/ч.

Всего за счет использования воздушного транспорта человечество получает в год: Колл.эфф.экв. дозу -2000чел.-Зв.

В момент вспышки на Солнце: 4000-40000мкГр/ч (мкЗв/ч).

Земная радиация

Основные радиоактивные изотопы, встречающиеся в горных породах Земли – это:

- К-40 (калий -40); - Ru- 87 (рубидий);

- изотопы двух основных радионуклидов – U-238 (уран); - Th-232 (торий), которые являются долгоживущими, входящими в состав Земли с момента ее рождения.

В разных местах Земли разный уровень радиации и зависит от концентрации радионуклидов в том или ином участке Земной коры.

Но, в местах основного проживания примерно одинаков:

_ США, Европа - 95% населения этих стран живет в местах с уровнем радиации (облучения, мощность дозы , фон) – 0,3-0,6мЗв/г.

Однако: Некоторые группы населения получают больше:

- около 3% - в среднем 1мЗв/г;

Около 1,5%> 1,4мЗв/г.

В некоторых местах планеты уровень естественной земной радиации в несколько раз выше:

- г.Посус-ди-Калдас (Бразилия) недалеко от него возвышенность – здесь 250мЗв/г (в 800раз выше);

Гуарамари – 175 мЗв/г;

- Юго-Запад Индии – 4-8мЗв/г – 17мзв/г. (в 50 раз выше нормы).

- другие места : во Франции, в Нигерии, на Мадагаскаре , в России (Забайкалье).

По подсчетам НКДАР (научный комитет по действию атомной радиации в ООН) средняя эффективная экв. Доза внешнего облучения, которую получает человек за год от земных источников естественной радиации составляет примерно 0,35мЗв (350мкЗв), т.е. чуть больше средней индивидуальной дозы облучения из-за радиационного фона, создаваемого космическими лучами на уровне моря.

Внутреннее облучение

В среднем примерно 2/3 эффективной эквивалентной дозы облучения, которую человек получает от естественных источников радиации, поступает от радиоактивных веществ (Р.В.), попавших в организм человека с пищей водой и воздухом. Совсем небольшая часть этой дозы приходится на радиоактивные изотопы типа:

С-14 (углерод) и тритий (Н₃), которые образуются под воздействием космической радиации. Все остальные поступают от источников земного происхождения.

В среднем человек получает около 180мкЗв(0,18мЗв) за счет К-40, который усваивается организмом вместе нерадиоактивными изотопами калия, необходимыми для жизнедеятельности.

Однако: Значительно большую дозу внутреннего облучения человек получает от радионуклидов (и их изотопов) U-238, и чуть меньше Тh-232.

Некоторые из радионуклидов: Pb-210 (плюмбум), Po-210 (полоний) поступают в организм с пищей. Они концентрируются в рыбе и моллюсках, поэтому люди потребляющие много рыбы и морепродуктов могут получить относительно высокую дозу облучения.

Чукчи питаются олениной в которой высокое содержание Pb-210 (плюмбум), Po-210, поэтому у них дозы внутреннего содержания Pb-210 (плюмбум), Po-210 в 35 раз превышают средний уровень.

А в Австралии аборигены едят мясо кенгуру и требуху овец – уровень в 75 раз выше.

Прежде чем попасть в организм человека, Р.В. как и в рассмотренных выше случаях (чукчи, аборигены Австралии) проходят по сложным маршрутам в окружающей среде и это приходится учитывать при оценке доз облучения, полученных от какого-либо источника.

Распространение в окружающей среде Р.В:

радионуклиды

Радон

Ученые установили: Наиболее весомым естественным источникам радиации является невидимый, не имеющий вкуса и запаха тяжелый газ (в 7,5раз тяжелее воздуха) – Радон ( ).

Радон вместе со своими продуктами радиоактивного распада ответственен примерно за ¾ годовой индивидуальной эффективной эквивалентной дозы облучения, получаемой населением от земных источников радиации.

Большую часть этой дозы человек получает от радионуклидов. попадающих в его организм вместе с выдыхаемым воздухом, особенно в непроветриваемых помещениях.

В природе радон встречается в двух основных формах:

- Радон -222 – член радиоактивного ряда, образуемого продуктами распада U-238

и

- Радон-220 – член радиоактивного ряда, образуемого продуктами распада Тh-232.

 Радон-222 по количеству в 20 раз больше, чем Радон-220. (но не будем делить и рассмотрим вместе).

Радон высвобождается из земной коры повсеместно, но его концентрация в наружном воздухе существенно разделяется для разных точек земного шара.

В зонах с умеренным климатом концентрация радона в закрытых помещениях в среднем в 68 раз выше, чем в наружном воздухе. Радон концентрируется в воздухе внутри помещения лишь тогда, когда они в достаточной мере изолированы от внешней среды. Поступая внутрь помещения тем или иным путем (просачиваясь через фундамент и пол из грунта) или реже высвобождаясь из материалов, используемых в конструкции дома. Радон накапливается в нем. Поэтому в помещении могут возникать довольно высокие уровни радиации, особенно если дом стоит на грунте с относительно повышенным содержанием радионуклидов или построен из материала с повышенной радиоактивностью.

Самые распространенные стройматериалы выделяют относительно немного радона, Бк/кг:

Дерево- 1,1; кирпич – 126; бетон- 45.

Большая удельная радиоактивность у материалов. Бк/кг:

Гранит – 170; пемза – 341; шлак – 2140; глинозем 496-1367;

(Из глинозема в Швеции изготавливали бетон, успели построить около 700тыс. домов, пока не установили и прекратили).

фосфогипс-574 Бк/кг (применяется в ФРГ и Японии для изготовления штукатурки).

Фосфогипс намного более радиоактивен, чем гипс, согласно оценкам, люди, живущие в домах, оштукатуренных фосфогипсом подвергаются облучению на 30% более интенсивному, чем жильцы других домов.

Согласно полученным оценкам в результате применения фосфогипса ожидаемая коллективная эффективная эквивалентная доза облучения -300000чел.-Зв/год.