Методы обнаружения и регистрации ионизирующих излучений кратко

Обновлено: 05.07.2024

Радиоактивные излучения невидимы, не имеют цвета, запаха или других признаков, на основании которых человек мог бы заподозрить их наличие, поэтому Обнаружение и измерение излучений производят косвенным путем на основании какого-либо их свойства.

Для регистрации ионизирующих излучений существует несколько методов, основанных на ионизационном, тепловом, фотохимическом и другом воздействии, которыми сопровождаются излучения при взаимодействии их с облучаемой средой. Наиболее широкое распространение получили радиографический ионизационный и сцинтилляционный методы регистрации излучений.

Прибор для регистрации ионизирующих излучений состоит из чувствительного элемента — детектора (датчика) и измерительной аппаратуры. В детектор входит вещество, с которым взаимодействуют частицы, и преобразователь эффектов взаимодействия в регистрируемые величины (импульсы, ток, химический осадок и т. д.), которые фиксируются измерительной аппаратурой. К основным и наиболее часто применяемым методам регистрации относятся следующие: ионизационные, оптические (сцинтилляционные), химические и фотографические.

У некоторых веществ (сернистый цинк, йодистый натрий, антрацен, стильбен, нафталин и др.) такой переход сопровождается испусканием энергии возбуждения в виде квантов видимого инфракрасного и ультрафиолетового света. Внешне это проявляется в виде вспышек света — сцинтилляций, которые можно зарегистрировать с помощью соответствующих приборов. На регистрации сцинтилляций, возникающих в определенных веществах при облучении их ионизирующими излучениями, и основаны оптические методы.

Химические методы основаны на том, что часть поглощенной энергии излучения переходит в химическую, что вызывает цепь химических превращений. Определение наличия излучения, его интенсивности производится по выходу химических реакций. Например, при облучении водного раствора FeSO4 ионы двухвалентного железа Fe2+ превращаются в ионы трехвалентного железа Fe3+. Одновременно при этом изменяется электрический потенциал и окраска раствора, что можно легко определить соответствующими способами. Отметим, что при использовании химических методов следует подбирать в качестве детекторов такие вещества, химические изменения в которых пропорциональны дозе или интенсивности ионизирующего излучения
Фотографические методы основаны на способности излучения разлагать галогениды серебра AgCl или AgBr, входящие в состав чувствительных фотоэмульсий, до металлического серебра. В результате такого взаимодействия вдоль трека (следа прохождения) альфа- и бета-частиц выделяются зерна серебра и при проявлении фотопластинки виден след пробега ядерных частиц — почернение. По характеру трека можно определить вид, интенсивность и энергию излучения.
В заключение отметим, что большое разнообразие методов регистрации и детекторов связано с причинами различного характера взаимодействия излучения с веществом и различным пробегом. Поэтому невозможно сконструировать универсальный детектор, который одинаково хорошо регистрировал бы гамма-кванты, альфа- и бета-частицы. Легче всего зарегистрировать проникающее гамма-излучение. Для этого хороши счетчики Гейгера—Мюллера, но более эффектны сцинтилляционные детекторы с кристаллическими сцинтилляторами большой плотности.
Для регистрации бета-излучения применяют жидкие или пластмассовые сцинтилляторы, или ионизационные детекторы с очень тонкими стенками. Альфа-излучение из-за малого пробега в веществе регистрировать очень тяжело. В этом случае чаще используют ионизационные методы, но детекторы особых конструкций — открытые газовые или специальные полупроводниковые детекторы.

При регистрации ионизирующих излучений необходимо помнить о требованиях к измеряемым образцам. Особых требований не существует в случае гамма-излучающих образцов. В образцах, которые испускают бета-частицы, регистрация будет происходить только с верхнего тонкого слоя; все остальное бета-излучение поглощается в самом образце, не достигая детектора. Поэтому бета-излучающие образцы должны быть или очень тонкие, или бесконечно толстые. Радиометрия альфа-радионуклидов возможна только с очень тонкой пленки. В этом случае перед измерением необходимо провести радиохимическую* обработку образца; его предварительно сжигают, растворяют, выделяют альфа-излучающий радионуклид, который осаждают на подложку тонким слоем.Также отметим, что активность определяют, регистрируя радиоактивное излучение, которое сопровождает распад. Но так как для каждого вида излучения необходим отдельный детектор, активность можно определить только в том случае, когда известен состав радионуклидов в образце и число соответствующих частиц или квантов, которые излучаются при одном акте распада. Устройства, предназначенные для преобразования энергии ионизирующих излучений в другие виды энергии, удобные для индикации, последующей регистрации и измерения, называются детекторами ионизирующего излучения (от латинского слова "detector" – тот, кто раскрывает, обнаруживает), но детекторы, как правило, это лишь часть комплекса аппаратуры, предназначенной для регистрации излучений. Эффект, создаваемый излучением в детекторе, должен быть преобразован в электрический ток, который может привести в действие электрическое регистрирующее измерительное устройство. Устройства, предназначенные для регистрации действия ионизирующего излучения на детектор, называются регистраторами. Комплекты устройств – детектор и регистратор – называются радиометрами. Радиометры – приборы, предназначенные для получения информации об активности нуклидов, плотности потока и потоке ионизирующих частиц или фотонов. Разновидность радиометров представляют собой дозиметры, отградуированные в единицах дозы или мощности излучения. Дозиметры – приборы, предназначенные для получения информации об экспозиционной дозе и мощности экспозиционной дозы или (и) об энергии, переносимой ионизирующим излучением или переданной им объекту, находящемуся в поле его действия.

Папиллярные узоры пальцев рук - маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Обнаружение ионизирующих излучений основывается на их способности ионизировать и возбуждать атомы и молекулы среды, в которой они распространяются. Такие процессы изменяют физико-химические свойства облучаемой среды, которые могут быть обнаружены и измерены.

К таким изменениям среды относятся:

изменение электропроводности веществ (газов, жидкостей, твердых материалов);

люминесценция (свечение) некоторых веществ;

изменение цвета, окраски, прозрачности, сопротивления электрическому току некоторых химических растворов и др.

Взяв за основу эти явления, для регистрации и измерения ионизирующих излучений используют фотографический, химический, сцинтилляционный и ионизационный методы.

Фотографический метод основан на измерении степени почернения фотоэмульсии под воздействием радиоактивных излучений. Гамма-лучи, воздействуя на молекулы бромистого серебра, содержащегося в фотоэмульсии, выбивают из них электроны связи. При этом образуются мельчайшие кристаллики серебра, которые и вызывают почернение фотопленки при ее проявлении.

Сравнивая почернение пленки с эталоном, можно определить полученную пленкой дозу облучения, так как интенсивность почернения пропорциональна дозе облучения.

Химический метод основан на определении изменений цвета некоторых химических веществ под воздействием радиоактивных излучений. Так, например, хлороформ при облучении распадается с образованием соляной кислоты, которая, накопившись в определенном количестве, воздействует на индикатор, добавленный к хлороформу. Интенсивность окрашивания индикатора зависит от количества соляной кислоты, образовавшейся под воздействием радиоактивного излучения, а количество образовавшейся соляной кислоты пропорционально дозе радиоактивного облучения. Сравнивая окраску раствора с имеющимися эталонами, можно определить дозу радиоактивных излучений, воздействовавших на раствор. На этом методе основан принцип работы химического дозиметра ДП-70 МП.

Ионизационный метод основан на том, что под воздействием радиоактивных излучений в изолированном объеме происходит ионизация газов. При этом нейтральные молекулы и атомы газа разделяются на пары: положительные ионы и электроны. Если в облучаемом объеме создать электрическое поле, то под воздействием сил электрического поля электроны, имеющие отрицательный заряд, будут перемещаться к аноду, а положительно заряженные ионы - к катоду, т.е. между электродами будет проходить электрический ток, называемый ионизационным током. Чем больше интенсивность, а следовательно, и ионизирующая способность радиоактивных излучений, тем выше сила ионизационного тока. Это дает возможность, измеряя силу ионизационного тока, определять интенсивность радиоактивных излучений. Данный метод является основным, и его используют почти во всех дозиметрических приборах.

Поглощенная доза - энергия радиоактивного излучения, поглощенная единицей массы облучаемого вещества или человеком. Чем продолжительнее время облучения, тем больше поглощенная доза. При одинаковых условиях облучения доза зависит от состава вещества. Поглощенная доза излучения является основной физической величиной, определяющей степень радиационного воздействия.

Мощность поглощенной дозы - это приращение дозы в единицу времени. Она характеризуется скоростью накопления дозы и может увеличиваться или уменьшаться во времени. На практике для оценки поглощенной дозы широко используют внесистемную единицу мощности поглощенной дозы "рад в час" (рад/ч) или "рад в секунду" (рад/с).

Эквивалентная доза - это понятие введено для количественного учета неблагоприятного биологического воздействия различных видов ионизирующих излучений.

К таким изменениям среды относятся:

изменение электропроводности веществ (газов, жидкостей, твердых материалов);

люминесценция (свечение) некоторых веществ;

Ионизирующие излучения невидимы, не имеют ни цвета, ни запаха или других признаков, которые указали бы человеку на их наличие или отсутствие. Поэтому их обнаружение и измерение производят косвенным путем на основании какого-либо свойства. Как правило, для определения уровней радиации, степени радиоактивности или дозы излучения используют один из методов: физический, химический, фотографический, биологический или математический (расчетный).

В основе работы дозиметрических и радиометрических приборов используются следующие методы индикации:

- ионизационный, основанный на свойстве, способности этих излучений ионизировать любую среду, через которую они проходят, в том числе и детекторное (улавливающее) устройство прибора. Измеряя ионизационный ток, получают представление об интенсивности радиоактивных излучений;

- сцинтиляционный, регистрирующий вспышки света, возникающие в сцинтиляторе (детекторе) под действием ионизирующих излучений, которые фотоэлектронным умножителем (ФЭУ) преобразуются в электрический ток. Измеряемый анодный ток ФЭУ (токовый режим) и скорость счета (счетчиковый режим) пропорциональны уровням радиации;

- люминисцентный, базирующийся на эффектах радиофотолюминисценции (ФЛД) и радиотеримолюминисценции (ТЛД). В первом случае под действием ионизирующих излучений в люминофоре создаются центры фотолюминисценции, содержащие атомы и ионы серебра, которые при освещении ультрафиолетовым светом вызывают видимую люминисценцию, пропорциональную уровням радиации. Дозиметры ТЛД под действием теплового воздействия (нагрева) преобразуют поглощенную энергию ионизирующих излучений в люминицентную, интенсивность которой пропорциональна дозе ионизирующих излучений;

- фотографический - один из первых методов регистрации ионизирующих излучений, позволивший французскому ученому Э. Беккерелю открыть в 1896 г. явление радиоактивности. Этот метод дозиметрии основан на свойстве ионизирующих излучений воздействовать на чувствительный слой фотоматериалов аналогично видимому свету. По степени почернения (плотности) можно судить об интенсивности воздействующего на пленку ионизирующего излучения с учетом времени этого воздействия;

- химический, основанный на измерении выхода радиационно-химических реакций, протекающих под действием ионизирующих излучений. Известно значительное количество различных веществ, изменяющих свою окраску (степень окраски) или цвет в результате окислительных или восстановительных реакций, что можно соизмерять со степенью или плотностью ионизации. Данный метод используют при регистрации значительных уровней радиации;

- калориметрический, базирующийся на измерении количества теплоты, выделяемой в детекторе при поглощении энергии ионизирующих излучений, поглащаемая веществом, в конечном итоге преобразуются в теплоту при условии, что поглащающее вещество является химически инертным к излучению и это пропорционально интенсивности излучений;

- нейтронно-активационный, связанны с измерением наведенной активности и в которых случаях являющийся единственно возможным методом регистрации, особенно слабых нейтронных потоков, так как наведенная ими активность оказывается слишком малой для надежных измерений обычными методами. Кроме того, этот метод удобен при оценке доз в аварийных ситуациях, когда наблюдается кратковременное облучение большими потоками нейтронов.

В биологических методах дозиметрии использована способность излучений изменять биологические объекты. Величину дозы оценивают по уровню летальности животных, степени лейкопении, количеству хромосомных аббераций, изменению окраски и гиперемии кожи, выпадению волос, появлению в моче дезоксицитидина и др. Биологические методы не очень точны и менее чувствительны по сравнению с физическими.

В расчетных методах дозу излучения определяют путем математических вычислений. Это единственно возможный метод определения дозы от инкорпорированных радионуклидов, т. е. попавших внутрь организма.

Приборы для обнаружения и измерения ионизирующих излучений

Принципиальная схема любого дозиметрического и радиометрического прибора одинакова. Она включает три обязательных блока: детекторное устройство (детектор), регистрирующий прибор (индикатор) и блок питания (аккумуляторы, батарейки, элементы, электросеть и пр.). Одним из важнейших элементов приведенной схемы является детекторное устройство прибора, которое улавливает ионизирующие излучения от измеряемых объекте.

В качестве детектора чаще всего используют ионизационные камеры; горизонтальные или торцевые счетчики; кристаллы или другие люминофоры, светящиеся под воздействием ионизирующих излучений; фотосоставы или химические растворы, изменяющие свой цвет или степень окраски в зависимости от величины или интенсивности излучений и др.

Приборы, используемые для измерения ионизирующих излучений, классифицируют по различным признакам. Их классифицируют по назначению:

1. Индикаторы - простейшие, регистрируют факт наличия излучения. Детектор в них чаще всего газоразрядный счетчик (для регистрации бета-излучения СТС-5, СТС-6, СБМ-10, гамма-излучения СИ11Г, 13 Г, 19. 25Г).

2. Дозиметры - служат для получения измерительной информации о поглощенной дозе или мощности дозы (ДП-70МП, комплект индивидуальных измерителей доз ИД-11).

3. Рентгенометры - измеряют мощность дозы гамма- и рентгеновского излучения. Детектор в них - ионизационный счетчик (измеритель мощности дозы ДП-5В (А,Б), бортовой рентгенметр ДП-ЗБ, измерители мощности дозы ИМД-21, ИМД-22).

4. Радиометры - измеряют активность (удельную, поверхностную, объемную). Детекторы в них - ионизационные и сцинтилляционные счетчики (портативный радиометр РКБ-05П, сцинтилляционный СРП-88Н, портативный сигнальный интеллектуальный дозиметр-радиометр МКС-09П).

5. Спектрометры - определяют энергию частиц, энергетический спектр, тип радионуклидов. (α-, β-, φ-спектрометры. На практике чаще всего - комбинированные).

Кроме того, существуют универсальные приборы, которые совмещают функции дозиметра, радиометра и спектрометра.

В зависимости от конструктивных особенностей и характера проведения контроля приборы делятся на:

1. Носимые приборы для индивидуального дозиметрического контроля;

2. Переносные приборы для группового дозиметрического или радиационного технологического контроля;

3. Стационарные одноканальные приборы и многоканальные установки для непрерывного дистанционного дозиметрического и радиационного технологического контроля. Их называют также системами радиационного контроля.

Аварии на радиационноопасных объектах экономики

Классификация аварий на РОО

Радиационноопасный объект (РОО) - территориально обособленный или технологически независимый объект использования атомной энергии, на котором проводятся работы с радионуклидными источниками, РВ (радиоактивными веществами) и РАО (радиоактивными отходами), включающий в себя работников (персонал) и оборудование для проведения такого рода работ.

К типовым радиационноопасным объектам относятся:

- предприятия по изготовлению ядерного топлива;

- по переработке отработавшего топлива и захоронению радиоактивных отходов;

- научно-исследовательские и проектные организации, имеющие ядерные реакторы;

- ядерные энергетические установки на транспорте;

РОО по потенциальной радиационной опасности делятся на следующие категории:

1 категория - РОО, при авариях, на которых возможно их радиационное воздействие на население и могут потребоваться меры по его защите;

2 категория - РОО, радиационное воздействие которых при аварии ограничивается территорией санитарно-защитной зоны;

3 категория- РОО, радиационное воздействие которых при аварии ограничивается территорией РОО;

4 категория - РОО, радиационное воздействие которых при аварии ограничивается помещениями, где проводятся работы с источниками излучения.

Категория РОО- характеристика РОО по степени его потенциальной опасности для населения в условиях нормальной эксплуатации и при возможной аварии.

Анализ аварий на РОО в 14 странах дал возможность установить основные причины их возникновения и долю каждой из них в общем числе аварий:

- ошибки в проекте, дефекты оборудования - 30,7 %;

- износ и коррозия оборудования - 25,5 %;

- ошибки оператора - 17,5 %;

- ошибки в эксплуатации - 14,7 %;

- прочие причины (стихийные бедствия, диверсии, теракты и т.д.) - 11,6 %.

С целью заблаговременной разработки мер, реализация которых в случае аварии должна уменьшить вероятные последствия и содействовать успешной их ликвидации аварии классифицируют по определённым признакам.

Например, аварии, связанные с нарушением нормальной эксплуатации РОО, подразделяются на проектные и запроектные.

Проектная авария - авария, для которой проектом определены исходные события и конечные состояния, в связи с чем предусмотрены системы безопасности.

Запроектная авария - вызывается не учитываемыми для проектных аварий исходными событиями и приводит к тяжелым последствиям. При этом может произойти выход радиоактивных продуктов в количествах, приводящих к радиоактивному загрязнению прилегающей территории, возможному облучению населения выше установленных норм. В тяжелых случаях могут произойти тепловые и ядерные взрывы.

Также для характеристики и информирования населения об аварии на АЭС МАГАТЭ (Международным агентством по атомной энергетике) была разработана и внедрена в странах мира Международная шкала тяжести событий на АЭС (табл. 6).

Характеристика аварии	Класс	Характеристика воздействия на население и окружающую среду
Тяжелая авария	Сильный выброс: тяжёлые последствия для здоровья населения и окружающей среды
Серьезная авария	Значительный выброс: требуется полномасштабное применение плановых мероприятий по восстановлению
Авария с риском для окружающей среды	Ограниченный выброс: требуется частичное применение плановых мероприятий по восстановлению
Авария без значительного риска для окружающей среды	Минимальный выброс: облучение населения в пределах допустимого
Серьезный инцидент	Пренебрежительно малый выброс: облучение населения ниже допустимого предела
Инцидент	Меры по защите населения не требуются
Аномальная ситуация, то есть отклонение от разрешенного режима эксплуатации	Меры по защите населения не требуются
Событие, которое с точки зрения безопасности не имеет значения	Меры по защите населения не требуются

Первые три уровня называют происшествиями (инцидентами), а последние четыре уровня – авариями. При этом значительную опасность для здоровья персонала, населения и ОПС представляют лишь события, отнесенные к 4,5,6,7-му уровням. Например, катастрофа на ЧАЭС и Фукусиме относится к 7-му уровню; авария на АЭС "Три-Майл-Айленд" (США) - к 5-му уровню; подавляющее большинство аварий на АЭС, о которых сообщалось в прессе, относится к 1,2-му уровням шкалы; авария на Смоленской АЭС и Ленинградской АЭС (24 марта 1992 г.) - 3 уровень, а авария на Ново-Воронежской АЭС (3 ноября 2004 г.) – 0 уровень.

В зависимости от границ зон распространения радиоактивных веществ и радиационных последствий потенциальные аварии на АЭС делятся на шесть типов: локальная, местная, территориальная, региональная, федеральная, трансграничная.

Если при региональной аварии количество людей, получивших дозу облучения выше уровней, установленных для нормальной эксплуатации, может превысить 500 человек, или количество людей, у которых могут быть нарушены условия жизнедеятельности, превысит 1 000 человек, или материальный ущерб превысит 5 млн. минимальных размеров оплаты труда, то такая авария будет федеральной.

При трансграничных авариях радиационные последствия аварии выходят за территорию Российской Федерации, либо данная авария произошла за рубежом и затрагивает территорию Российской Федерации.

Для решения задач радиационной безопасности необходимо знать основные характеристики ионизирующих излучений. Известно, что все ионизирующие излучения взаимодействуют со средой и вызывают изменения ее физических и химических свойств. Это и используется для обнаружения и измерения характеристик ионизирующих излучений.

Наиболее распространенные способы регистрации: фотографический, химический, полупроводниковый, сцинтилляционный, биологический, ионизационный.

Фотографический – основан на потемнении фотоэмульсии под воздействием ионизирующих излучений (разновидность химического).

Химический – основан на измерении концентрации ионов воды, которые появились в результате ее облучения ионизирующими излучениями. Можно использовать свойство некоторых веществ изменять свой цвет под воздействием излучений.

Полупроводниковый – основан на том, что некоторые полупроводники изменяют свое сопротивление под воздействием ионизирующих излучений.

Сцинтилляционный – основан на том, что некоторые вещества под воздействием ионизирующих излучений испускают фотоны видимого света.

Биологический – основан на исследовании состава крови и структуры зубов.

Ионизационный – основан на ионизации газов.

Контрольные вопросы к лекции №2

1. Что такое экспозиционная доза, и в каких единицах измеряется?

2. Что такое поглощенная доза, и в каких единицах она измеряется?

3. Что такое эквивалентная доза, и в каких единицах она измеряется?

4. Что такое эффективная эквивалентная доза, и в каких единицах она измеряется?

5. Что такое мощности доз, и в каких единицах они измеряются?

6. Краткая характеристика ионизирующих излучений.

7. Ионизирующая способность гамма-излучения.

8. Ионизирующая способность бета-частиц.

9. Ионизирующая способность альфа-частиц.

10. Особенности взаимодействия нейтронов с веществом.

11. Проникающая способность гамма-излучения.

12. Проникающая способность бета-излучения.

13. Проникающая способность альфа-излучения.

Лекция 3. Источники ионизирующих излучений

Различают естественные и искусственные источники ионизирующих излучений. К естественным источникам относят космическое излучение, излучение от природных радионуклидов земного происхождения. К искусственным источникам ионизирующих излучений относят антропогенный радиационный фон, радиоактивное загрязнение местности и воздушной среды при авариях на радиационных объектах, заражение местности и атмосферы при взрывах ядерных боеприпасов.

Космическое излучение

Космическое излучение делят на галактическое, межгалактическое и солнечное. Их также делят на первичное и вторичное излучение.

Галактическое и межгалактическое космическое излучение – это поток протонов (92%) альфа-частиц (7%). Остальное (около 1%) – это в основном, ядра легких элементов: лития, бериллия, азота, углерода, кислорода, фтора и др. Средний возраст галактического излучения от 1 млн. до 10 млн. лет, а плотность потока частиц величина постоянная и составляет 1–2 частицы/см 2 с.

Галактическое излучение обладает очень высокой энер-
гией – 10 12 – 10 15 МэВ. Считается, что такая большая энергия объясняется разгоном частиц магнитными полями звезд.

Такое излучение губительно для всего живого. К счастью, протоны задерживаются радиационными поясами Земли, их энергия несколько уменьшается.

Существование поясов связано с наличием магнитного поля Земли. Заряженные частицы обычно движутся вдоль магнитных силовых линий по спирали. Имеется два радиационных пояса. Внешний радиационный пояс находится на расстоянии от 1 до 8 радиусов Земли, внутренний на расстоянии 400–10000 км. Наибольший прорыв космического излучения на полюсах, поэтому Северный и Южный полюса получают больше космической радиации.

Частично потерявшие энергию космические лучи попадают в атмосферу и ею поглощаются, вызывая вторичное излучение, представляющее почти все известные частицы и фотоны.

Первичное излучение преобладает на высотах 45 км и выше, а вторичное излучение достигает максимальной величины на высотах 20–25 км. На широте г. Минска человек получает на Земле 50 мрад/год, но с ростом высоты интенсивность облучения с каждым километром увеличивается вдвое.

Космические лучи, проходя через атмосферу, вызывают появление космогенных радионуклидов, которых насчитывается около 20. Наиболее значительные из них тритий, углерод-14, берилий-7, сера-32, натрий-22, 24. Эти радионуклиды, распадаясь, испускают бета-частицы. Наиболее опасными из них являются тритий (период полураспада 12,3 года) и углерод-14 (период полураспада – 5730 лет). Оба радионуклида непрерывно возникают и непрерывно распадаются. Существует определенное равновесие в природе и всегда имеется некоторый его запас. Смешиваясь с углеродом и водородом, тритий и углерод-14 попадают в воду, в человека, в животных, в растения и представляют определенную угрозу для жизни и здоровья человека.

Углерод-14 поступает в организм человека через желудочно-кишечный тракт и через легкие. В организме распределяется равномерно. Период биологического полувыведения из организма - около 200 суток. Он вызывает трансмутационный эффект: встраиваясь в азотистые основания нуклеиновых кислот, углерод при распаде превращается в стабильный азот-14, что вызывает изменение структуры азотистых оснований ДНК, в результате чего меняется смысл генетического кода. Эти изменения не поддаются репарации, и их доля от всех мутаций составляет около 10%.

Наша справка. С помощью углерода-14 можно определить по останкам людей или животных время их смерти. Пока человек или животное живые, то идет постоянный процесс обновления углерода. После смерти этот процесс прекращается и начинается процесс распада углерода-14. Зная начальное количество и период полураспада можно определить время, прошедшее после смерти животного или человека.

· Вклад в космическое излучение вносят и вспышки на Солнце. В этом случае происходит выброс в космическое пространство протонов с энергией до 40 МэВ, иногда энергия достигает и 100 МэВ. Однако, по сравнению с галактическим излучением эта энергия незначительна.

Человек, живущий на уровне моря, получает в среднем от космического облучения 0,315 мЗв/год, в том числе за счет внешнего облучения – 0,3 мЗв/год и за счет внутреннего облучения 0,015 мЗв/год.

Земная радиация

По мнению большинства ученых Солнечная система и планета Земля образовались в результате космического взрыва.
В начале практически все химические элементы Земли были радиоактивными, так как в ядрах атомов был избыток протонов или нейтронов. Почему так произошло науке точно неизвестно.
С тех пор на планете Земля идет процесс распада радионуклидов.

Поэтому, в любой почве, в воздухе, в воде, в живых организмах всегда имеются в незначительных количествах радионуклиды, но больше всего их в гранитах, в глиноземах, в песчаниках, в известняках. Возраст Земли 5,3 млрд. лет, поэтому на Земле сохранились только радионуклиды с большим периодом полураспада, остальные распались.

Радионуклиды земного происхождения подразделяются на радионуклиды средней части Периодической таблицы Д.И.Менделеева и на радиоактивные семейства тяжелых элементов.

Родоначальником семейства урана является уран-238 с периодом полураспада 4,5 млрд. лет.

Родоначальником семейства тория является торий-232 с периодом полураспада 10 млрд. лет.

Родоначальником семейства актиния является уран-235 с периодом полураспада 700 лет.

Конечный продукт распада всех семейств – свинец.

Во всех трех семействах один из продуктов распада – газ. В семействе урана это радон, в семействе тория – торон, в семействе актиния – актион. Последние два изотопы радона. Именно газ попадает в воздух, почву, растворяется в воде и попадает, наконец, в организм человека.

В Республике Беларусь таким газом является радон. Человек половину земной радиации получает именно от радона. Радон повсеместно выделяется из земли, воды, стройматериалов.

Анализ показывает, что в типичный дом поступает радона: из почвы – 70%, из внешнего воздуха – 13%, из стройматериа-
лов – 7%, из воды – 5–10%, из природного газа – 4%, от других источников – 2%.

Это бесцветный инертный газ, не имеющий вкуса и запаха, тяжелее воздуха примерно в 7,5 раз. Являясь альфа-излучателем, радон является причиной заболеваний раком легких, желудка и других органов. Особенно опасен радон для легких, надпочечников, гонад и костного мозга.

Следует помнить, что концентрация радона в закрытых помещениях летом выше не менее чем в 8 раз, а в зимнее время выше в 5000 раз по сравнению с минимальным фоном. Обычно концентрация радона на кухне примерно в 40 раз выше, чем в жилой ком нате. Высокое содержание радона в ванне, в спальных помещениях. Исследования в квартирах жителей г.Минска и некоторых других городов показали, что в ванной комнате объемная активность составила 8,5–9 кБк/м 3 , на кухне – 3–3,5 кБк/м 3 , в жилых помещениях 0,2 кБк/м 3 .

С геологической точки зрения около 40% территории Республики Беларусь являются потенциально радоноопасными. Исследования содержания радона в квартирах в летнее время показали, что оно по Минску и в большинстве городов составляет
30–35 Бк/м 3 , но в Дзержинском районе Минской области оно достигало 400 Бк/м 3 . Имеются требования НРБ-2000 по содержанию радиоактивности в строительных материалах.

Для ослабления воздействия радона на организм человека необходимо проветривать помещения не менее 5 часов в сутки, во время кипения воды в чайнике или другой закрытой посуде необходимо открывать на несколько секунд крышку, чтобы радон испарился из воды. Сушка белья должна быть вне помещений, а после стирки ванна должна быть хорошо проветрена. Следует помнить, что и при сжигании газа на кухне также необходимо проветривать помещение, так как из природного газа также выделяется радон. Так как, радон является альфа-излучателем и выделяется, в том числе и из стен, то их рекомендуется или красить или оклеивать обоями.

Справка.Ученые обнаружили и следующие противоречия: в зонах с высокими уровнями радиации заболеваемость раком иногда наблюдается даже меньше, чем в зонах с минимальным радиационным фоном. Одновременно в зонах с повышенным радиационным фоном рождаемость в 2 раза меньше.

· Как уже отмечалось, в средней части таблицы Менделеева находятся 12 радионуклидов с большим периодом полураспада, это: калий-40, кальций-28, церий-132, индий-115, лантан-138, рубидий-87 и другие. Однако, только калий-40 и рубидий-87 оказывают существенное влияние на здоровье человека, так как являются элементами биологической ткани.

В Республике Беларусь радионуклиды находятся, в основном, в верхнем 30-сантиметровом слое почвы. На некоторых участках, например активность калия-40 достигает 1–2 Кu/км 2 .

По подсчетам НКДАР ООН средняя эффективная доза внешнего облучения, которую человек получает за год от земных источников естественной радиации, составляет 0,35 мЗв.

Таким образом, от естественного радиационного фона человек получает дозу: от радона – около 55%, от калия-40 – около 13%, от космических лучей – 15–16%, от других естественных источников около 15%.

При взаимодействии радиоактивных излучений со средой происходит ионизация и возбуждение ее нейтральных атомов и молекул. Эти процессы приводят к существенным изменениям физико-химических свойств облучаемой среды, которые можно регистрировать. В зависимости от того, какое физико-химическое явление регистрируется, различают следующие методы измерения ионизирующих излучений: фотографический, химический, люминесцентный, сцинтилляционный, ионизационный.

Фотографический методоснован на измерении степени почернения фотоэмульсии.Под воздействием ионизирующих излучений молекулы бромистого серебра, содержащегося в фотоэмульсии, распадаются на серебро и бром. При этом образуются мельчайшие кристаллики серебра, которые и вызывают почернение фотопленки при ее проявлении. Плотность почернения пропорциональна дозе облучения. Сравнивая плотность почернения с эталоном, определяют дозу облучения, полученную пленкой.

Химический методоснован на том, что молекулы некоторых веществ в результате воздействия ионизирующих излучений распадаются, образуя новые химические соединения. Количество вновь образованных химических веществ можно определить различными способами. Наиболее удобным для этого является способ, основанный на изменении плотности окраски реактива, с которым вновь образованное химическое соединение вступает в реакцию. Так, хлороформ при облучении разлагается с образованием соляной кислоты, которая дает цветную реакцию с красителем, добавленным к хлороформу. По плотности окраски судят о дозе облучения.

Люминесцентный метод основан на способности некоторых веществ (активированное серебро, метафосфорное стекло, фтористый кальций) накапливать энергию от ионизирующих излучений. Затем при нагревании или освещении ультрафиолетовыми лучами они отдают накопленную энергию, которую можно измерить в лаборатории (термолюминесцентные и стеклянные дозиметры).

Сцинтилляционный метод основан на способности некоторых веществ (сернистый цинк, йодистый натрий, вольфрамат кальция и др.) испускать фотоны видимого света под воздействием радиоактивного излучения.Фотоны видимого света улавливаются специальным прибором – так называемым фотоэлектронным умножителем, способным регистрировать каждую вспышку.

Ионизационный метод основан на том, что под воздействием радиоактивных излучений в изолированном объеме происходит ионизация воздуха или газа. Если в облучаемом объеме создать электрическое поле, то под его воздействием электроны, имеющие отрицательный заряд, будут перемещаться к аноду, а положительно заряженные ионы – к катоду, т.е. между электродами будет проходить электрический ток, называемый ионизационным током. Чем больше интенсивность радиоактивных излучений, тем выше сила ионизационного тока. Это дает возможность, измеряя силу ионизационного тока, определять интенсивность радиоактивных излучений. Практически этот метод воплощен в виде специальных устройств – ионизационных камер и газоразрядных счетчиков.

Приборы, предназначенные для обнаружения и измерения радиоактивных излучений, называются дозиметрическими.

По назначению все приборы разделяются на индикаторы, рентгенметры, радиометры и дозиметры (комплекты измерителей доз).

Индикаторы предназначены для обнаружения радиоактивного излучения и ориентировочной оценки мощности дозы гамма-излучений. Эти приборы имеют простейшие электрические схемы со световой и звуковой сигнализацией. К этой группе относят ДП-64 и др.

Рентгенометры служат для измерений мощности дозы гамма- и рентгеновского излучения (уровня радиации). Сюда относят приборы ДП-5В, МКС-АТ6130А, ИМД-7 и др.

Радиометрами обнаруживают и определяют степень радиоактивного загрязнения поверхностей оборудования, одежды, продуктов и др. К этой группе относят приборы СЗБ-04, РКГ-0,1, КРВП-ЗАБ и др.

Дозиметры (комплекты измерителей доз) предназначены для определения суммарной дозы облучения, получаемой людьми за время нахождения их в районе действия, главным образом гамма-излучений. К этой группе относят приборы ДП-22В (ДП-24), ИД-1 и др.

Читайте также: