Природная радиоактивность строительных материалов реферат

Обновлено: 01.07.2024

Радиометрия природных сред – стройматериалов

Цель работы:

  • Ознакомиться с уровнем естественной радиоактивности природной среды
  • Изучить допустимые уровни активности стройматериалов
  • Измерить эффективную активность стройматериалов и сделать вывод об их принадлежности к определенному классу стройматериалов
  • Рассчитать мощность поглощенной дозы в помещениях, построенных из этих материалов, и сравнить ее со средневзвешенной мощностью поглощенной дозы вне помещений.

Указания по технике безопасности.

Включение лабораторной установки производится с разрешения преподавателя или инженера лаборатории.

Контрольные вопросы

  1. Источники радиоактивности природной среды.
  2. Радиоактивные ряды (семейства) и их роль в радиоактивности природной среды.
  3. Значение изотопов радона в радиоактивности атмосферы и в облучении человека.
  4. Какие горные породы и почвы наиболее богаты радионуклидами?
  5. Почему необходим контроль радиоактивности строительных материалов?
  6. Активность радионуклидов. Удельная активность веществ. Эффективная активность стройматериалов.
  7. Классификация стройматериалов. Применение стройматериалов различных классов.
  8. Методы защиты от радона, испускающегося из стройматериалов и почвы.
  9. Оценка мощности поглощенной дозы в воздухе внутри помещения.

1. Естественная радиоактивность природной среды

Естественный радиационный фон, также, как и температура, атмосферное давление, магнитное и гравитационное поле Земли, является физическим фактором, определяющим возникновение и существование жизни на нашей планете. Естественный радиационный фон (ЕРФ) – это совокупность космического излучения и всех видов (α, β, γ) радиоактивного излучения, которое возникает в результате распада радиоактивных изотопов (радионуклидов) естественного происхождения [1]. Они содержатся в земной коре, гидросфере, атмосфере и по своему происхождению делятся на космогенные и земные радионуклиды.

Космогенные радионуклиды образуются в основном в атмосфере в результате воздействия космического излучения на ядра атомов, составляющих атмосферу Земли. Из 20 космогенных радионуклидов основной вклад в естественную радиоактивность вносят тритий (3H) (общий запас трития в биосфере 1,3·1018 Бк.) и радиоуглерод (14C) (общее содержание 8,5·1018 Бк). Примерные реакции образования этих радионуклидов:

Вклад других космогенных радионуклидов (см. приложение 1) заметно меньше.

Радионуклиды земного происхождения образовались в результате ядерного синтеза еще при возникновении Земли и не распались до настоящего времени (примордиальные радионуклиды). Периоды полураспада примордиальных нуклидов сопоставимы с возрастом Земли (см. приложение 1). Кроме того, примордиальные радионуклиды торий-232 (232Th), уран-238 (238U), уран-235 (235U) являются родоначальниками трех радиоактивных семейств (рядов). Радиоактивный ряд (семейство) – последовательность радионуклидов, каждый из которых образован в результате радиоактивного распада предыдущего радионуклида.

В качестве примера приведем радиоактивный ряд урана-238:

Причем большинство из этих α- и β-распадов сопровождаются испусканием γ-излучения.

Заканчиваются все ряды образованием стабильных ядер с близким или равным магическим числам количеством протонов и нейтронов (Z=82, N=126) соответственно 208Pb, 206Pb, 207Pb.

Из радионуклидов земного происхождения наибольший вклад в создание ЕРФ вносят члены радиоактивных рядов урана-238 (238U) и тория-232 (232Th), а также калий-40 (40K) и рубидий-87 (87Rb) (см. приложение 1). Калий и рубидий широко распространены в земной коре, уран и торий значительно меньше. Последние относятся к рассеянным элементам, в тонне почвы содержится от 1 до 3 граммов урана и тория, однако их наличие в земной коре приводит к появлению целого ряда радионуклидов, каждый из которых вносит свой вклад в радиоактивность почвы. Среди членов радиоактивных семейств следует особо выделить изотопы тяжелого (в 7,5 раз тяжелее воздуха) инертного газа радона (Rn), которые образуются при распаде изотопов радия (Ra):


Изотопы радона имеют свои собственные названия: Rn-220 – торон (Т1/2=55с), Rn-218 – актинон (Т1/2=0,035с) и Rn-222 – радон (Т1/2=3,83 суток).

Поскольку инертные газы не образуют химических соединений, радон свободно проникает через поры земли и постоянно поступает в гидросферу и атмосферу, внося основной вклад в естественную радиоактивность приземного воздуха и уровни облучения человека и окружающей среды. Среднее объемное содержание радона в атмосфере 6∙10-18% и основную долю составляет изотоп радона Rn-222. Так как в природном уране 99,3% составляет доля урана-238 и только 0,7% урана-235, то и доля актинона Rn-218 пренебрежимо мала. Содержание же торона Rn-220 в атмосферном воздухе гораздо ниже по сравнению с Rn-222 (в 10÷100 раз), так как период полураспада Rn-222 Т½=3,8 суток, а Rn-220 Т½=55 секунд и Rn-220 может распасться прежде, чем он начнет диффундировать в воздух от места своего образования.

Естественный радиационный фон определяет уровни облучения человека. Внешнее облучение человека от естественного фона, как вытекает из предыдущего рассмотрения, обусловлено космическим излучением и излучением естественных радионуклидов и зависит от типа горных пород и почвы района проживания.

Внутреннее облучение человека составляет примерно 2/3 дозы облучения, которую он получает от природных источников радиации. Естественные радионуклиды поступают в организм с пищей, водой и вдыхаемым воздухом. В таблице 1 приведены усредненные данные об уровнях радиационного воздействия на человека различных компонент естественного радиационного фона по оценке НКДАР (научного комитета по действию атомной радиации при ООН).

Таблица 1. Расчетные годовые эффективные дозы на душу населения за счет естественных источников излучения в регионах с нормальным радиационным фоном, микрозиверт [2].

Для большинства населения космическое излучение и космогенные радионуклиды вносят небольшой вклад в суммарную дозу облучения. Доля калия-40 составляет примерно 15% от дозы облучения, обусловленной радионуклидами земного происхождения. 70% от суммарной дозы облучения человек получает от радионуклидов, входящих в радиоактивные семейства урана и тория. Причем 54% дозы обусловлено изотопами радона и продуктами их распада. Они поступают в организм человека с вдыхаемым воздухом и максимальному воздействию подвергаются легкие.

Реальные дозы облучения человека от естественных источников определяются регионом проживания, составом горных пород, почв, традиционным питанием, образом жизни и другими факторами.

Как правило, природные радионуклиды сконцентрированы в горных породах вулканического (магматического) происхождения. Радиоактивность осадочных пород ниже.

Таблица 2. Средняя удельная активность К-40, U-238 и Th-232 в горных породах, мегабеккерель/кг [1].

Мы все немало времени проводим внутри помещений – отдыхаем и работаем дома, трудимся в офисе или на производстве, расслабляемся в культурных заведениях. Наше самочувствие и здоровье во многом зависят от того, насколько безопасен внутренний микроклимат помещения. В частности, не использовались ли при возведении и ремонте здания радиоактивные строительные материалы. Иногда это влияет и на продолжительность жизни, а это уже серьезно.

Что такое естественная радиоактивность материалов

Естественная радиация в природе существовала всегда. Один из ее источников – излучение земной коры. В ее толще залегают породы, из которых производят многочисленные строительные материалы. Многие из них до сих пор хранят следы радиоактивного прошлого нашей планеты.

К наиболее вредным строительным материалам причисляют:

  • гранит
  • кварцевый диорит
  • графит
  • туф
  • пемзу

Все они выделяют достаточно большое количество радона, поэтому для внутренней отделки перечисленные материалы лучше не использовать. Кирпич, бетон и дерево в этом смысле считаются сравнительно безопасными. Причем радиоактивность силикатного кирпича ниже, чем красного.

Относительно невысока удельная активность радионуклидов у карбонатных горных пород – мрамора и известняка. Средним уровнем естественной радиоактивности отличаются песок и гравий. Уровень радиации стекловолокна, фосфогипса обычно находится в допустимых пределах, но ради собственной безопасности стоит проверять и их.

Распространенные заблуждения о радиоактивности некоторых стройматериалов

Радиоактивность древесины выше, чем кирпича. Это заблуждение появилось после того, как люди начали измерять уровни радиационного фона внутри домов, построенных из этих материалов. При этом самыми высокими оказались показатели, снятые в деревянных строениях. На самом деле причина этого в том, что большинство деревянных домов – малоэтажные, то есть комнаты там расположены близко к земле, которая считается основным естественным источником радона.

Бетон – опасный радиоактивный материал. Мнение о высокой радиоактивности бетона распространилось после серии статей о повышенном радиационном фоне в панельных домах. На самом деле это не так. Радиоактивность этого материала многократно ниже, чем у кирпича. К тому же, основная его часть обычно сконцентрирована в фундаменте дома. Еще один аргумент: на крупных предприятиях по производству бетона безопасность продукции контролируют, а в качестве сырья используют щебень, добытый из сертифицированных мест.

Но тем не менее опасность, связанная с радиоактивностью наполнителей для изготовления этого строительного материала существует. Поэтому, если вы замешиваете бетон самостоятельно, желательно проверить используемый для этого щебень и песок дозиметром. Это поможет убедиться в том, что данный материал можно использовать при строительстве жилых зданий. Проверка требуется в основном гранитному щебню, так как гравийный материал в зону риска практически не входит.

В чем опасность радиоактивных строительных материалов

Радиоактивность некоторых используемых в строительстве материалов может нанести вред здоровью. При распаде радионуклидов, входящих в их состав (радия-226, калия-40, тория-232), выделяется радиоактивный газ радон. Его объемная активность в воздухе непроветриваемых помещений (подвалов, подземных станций метро), бывает в 10 и более раз выше, чем в открытой атмосфере.

Радон выделяется в воздух в два этапа. Сначала он проникает из материала в поры элементов строительного объекта. Затем постепенно распространяется через микрощели и трещины. При этом часть его распадается и попадает в воздух помещения. Больше всего радона скапливается на первых этажах зданий.

Опасность радиоактивных строительных материалов в том, что исходящее от них излучение может значительно ухудшать экологию помещения. Вследствие этого людей беспокоят:

  • головные боли,
  • аллергия,
  • плохое самочувствие.

Более того, поступая в легкие, радон распадается с выбросом альфа-частиц. Это может вызывать микроожоги тканей и их злокачественное перерождение.

Как проверить стройматериал на радиоактивность

Дозиметр для строительные материалов RADEX RD1008

Уровень природной радиоактивности строительных материалов ограничивается нормами радиационной безопасности (НРБ –99/2009). Этот нормативный документ устанавливает три класса стройматериалов с разной величиной эффективной удельной активности природных радионуклидов (Аэфф). Так, для строительства и ремонта жилых и общественных зданий допускается использовать материалы с Аэфф не более 370 Бк/кг.

К сожалению, сегодня никто не может гарантировать, что приобретаемые вами стройматериалы, а также обои, керамическая плитка, краска, штукатурка безопасны и ничего не излучают. Если вы покупаете материалы по цене ниже средней и не можете сказать, что уверены в поставщике на все 100 %, проверьте их точным дозиметром, например RADEX RD1008. Он оснащен двумя детекторами радиации, один из которых измеряет не только бета- и гамма-излучение, но фиксирует также альфа-лучи.

Дозиметр поможет вам аргументированно отклонить даже выгодное предложение о покупке вредных строительных материалов, которые иногда поступает от недобросовестных продавцов и поставщиков. Кроме того, с этим прибором вы легко проверите свою квартиру, офис, производственное помещение на предмет радиационной безопасности.

3. Экологическая характеристика строительных материалов: токсичность, радиоактивность и биоповреждения

Все строительные материалы делятся на естественные и искусственные. Естественные материалы: дерево, гранит, базальт, диабаз и др. К искусственным относят различные виды кирпича, термоблоки, искусственные вяжущие вещества (гипс, известь, магнезит). Особую группу составляют синтетические полимерные материалы (пластмассы). Одно из средств оптимизации и создания оптимальной экологической обстановки внутренней среды здания – правильный выбор материалов. Основные требования к которым: 1.низкая теплопроводность; 2. хорошая воздухопроницаемость; 3. отсутствие гигроскопичности; 4. низкая звукопроводность; 5. стройматериалы не должны выделять в окружающую среду летучие вещества; 6. не должны стимулировать развитие микрофлоры, роста грибов.

Экологическая чистота строительных материалов и изделий определяется содержанием, выделением или концентрацией в них вредных веществ. При оценке степени экологической чистоты строительных материалов в первую очередь учитывают их токсичность, радиоактивность и микробиологические повреждения.

Токсичность строительных материалов оценивают путем сравнения их состава с ПДК выделяющихся токсичных веществ и элементов. Первостепенное значение имеет класс опасности, состав вредных веществ и их количественное содержание. С точки зрения токсичности основным источником экологической опасности в жилых зданиях являются полимерные строительные материалы.

Крупномасштабное производство полимерных материалов и широкое их использование в строительстве началось в 60-е гг. В настоящее время в мире производится более 100 млн. т полимеров, значительная часть их используется в строительстве. Спектр применения полимеров в строительстве весьма широк. Они повсеместно используются для: покрытия полов (линолеум, поливинилхлоридные плитки и др.), внутренней отделки стен и потолков, гидроизоляции и герметизации зданий, изготовления тепло- и звукоизоляционных материалов (поропласты, пенопласты, сотопласты), кровельных и антикоррозионных материалов и покрытий, оконных блоков и дверей, конструкционно-отделочных и ограждающих элементов зданий, лаков, красок, эмалей, клеев, мастик и для многих других целей.

При оценке экологической чистоты полимерных строительных материалов руководствуются следующими основными требованиями к ним (В.О.Шефтель и др., 1988):

— полимерные материалы не должны создавать в помещении стойкого специфического запаха;

— выделять в воздух летучие вещества в опасных для человека концентрациях;

— стимулировать развитие патогенной микрофлоры на своей поверхности;

— ухудшать микроклимат помещений;

— должны быть доступными влажной дезинфекции;

— напряженность поля статического электричества на поверхности полимерных материалов не должна быть больше 150 В/см (при относительной влажности воздуха в помещении 60—70%).

Приведем характеристику некоторых полимерных строительных и отделочных материалов, способных выделять токсичные субстанции.

Материалы на основе карбамидных смол. Древесностружечные плиты (ДСП) выделяют формальдегида в 2,5—3 раза больше допустимого уровня. В свободном состоянии формальдегид представляет собой раздражающий газ, обладающий общей токсичностью. Он подавляет действие ряда жизненно важных ферментов в организме, приводит к заболеваниям дыхательной системы и центральной нервной системы.

Материалы на основе фенолформальдегидных смол (ФФС) -древесноволокнистые (ДВП), древесностружечные (ДСП) и древеснослоистые (ДСП). Выделяют в воздушную среду помещений фенол и формальдегид. Концентрация формальдегида в жилых помещениях, оборудованных мебелью и строительными конструкциями, содержащими ДСП, может превышать ПДК в 5—10 раз. Особенно высокое превышение допустимого уровня отмечается в сборнощитовых домах. Токсичность выделяющихся веществ во многом зависит от марки смолы.

Материалы на основе эпоксидных смол. Как и другие виды смол: карбамидные, фенольные, фурановые и полиуретановые, эпоксидные смолы содержат летучие токсичные вещества: формальдегид, дибутилфтолат, эрихлоргидин и др. Например, полимербетон на основе эпоксидной смолы ЭД-6 с введением в его состав пластификатора МГФ-9 снижает выделение ЭХГ и может быть рекомендован только для промышленных и общественных зданий.

Поливинилхлоридные материалы (ПВХ). ПВХ — линолеумы обладают общей токсичностью, в процессе эксплуатации могут создавать на своей поверхности статическое электрическое поле напряженностью до 2000—3000 В/см. При использовании поливинилхлоридных плиток в воздушной среде помещений обнаруживают фталаты и бромирующие вещества. Весьма отрицательное свойство плиток — низкие теплозащитные свойства, что приводит к простудным заболеваниям. Рекомендуются только во вспомогательных помещениях и коридорах.

Резиновый линолеум (релин). Независимо от длительности нахождения в помещении выделяет неприятный специфический запах. Стиролосодержащие резиновые линолеумы выделяют стирол. На своей поверхности релин, как и все пластмассы, накапливает значительные заряды статического электричества. В жилых комнатах покрывать пол релином не рекомендуется.

Нитролинолеум. Выделяет дибутилфталат и фенол в количествах, превышающих допустимый уровень.

Поливинилацетатцые покрытия (ПВА) при недостаточном проветривании выделяют в воздушную среду помещений формальдегид и метанол в количестве, превышающем ПДК в 2 раза и более.

Лакокрасочные материалы. Наиболее опасны растворители и пигменты (свинцовые, медные и др.). Кроме того, лакокрасочные покрытия загрязняют воздушную среду жилых помещений толуолом, ксилолом, бутилметакрилатом и др. Токсичные битумные мастики, изготовленные на основе синтетических веществ, содержат низкомолекулярные и другие летучие токсичные соединения.

Полимерные материалы характеризуются рядом экологически неблагоприятных свойств, к которым относятся:

1) Выделение в атмосферу жилища химических веществ, наиболее опасные из которых: изоцианты, кадмий и антипирены. Изоцианты — опасные токсичные соединения, проникающие в жилые помещения из полиуретановых материалов (уплотнителей, соединений и др.). Вредное воздействие изоциантов, приводящих к астме, аллергии и к другим заболеваниям, усиливается при нагревании полиуретановых материалов солнечными лучами или теплом от отопительных батарей. Весьма опасен кадмий — тяжелый металл, содержащийся в лакокрасочных материалах, пластиковых трубах, напольных покрытиях и т. д. Попадая в организм человека, он вызывает необратимые изменения скелета, приводит к заболеваниям почек и малокровию.

2) Еще одна экологическая угроза, исходящая из полимерных строительных материалов — противопожарные вещества — антипирены, содержащиеся в негорючих пластиках. Установлена связь вредных веществ, выделяющихся из них, и заболеванием населения аллергией, бронхиальной астмой и др.

3) Проведенные в последние годы детальные исследования показали, что полимерные строительные материалы могут оказаться источником выделения и таких вредных веществ, как бензол, толуол, ксилол, амины, акрилаты и др. Миграция этих и других токсичных веществ из полимерных материалов происходит вследствие их химической деструкции, т.е. старения как под действием химических и физических факторов (окисления, перепадов температуры, инсоляции и др.), так и в связи с недостаточной экологической чистотой исходного сырья, нарушением технологии их производства или использованием не по назначению. Уровень выделения газообразных токсичных веществ заметно увеличивается при повышении температуры на поверхности полимерных материалов и относительной влажности воздуха в помещении.

4) Еще один из возможных источников ухудшения экологического состояния жилых помещений — расселение по поверхности полимерных материалов микрофлоры. Некоторые из пластмасс действуют на микроорганизмы губительно, другие же, наоборот, оказывают на них стимулирующее воздействие, способствуя интенсивному размножению. Насколько опасно это их свойство, можно судить по времени сохранности на поверхности полов из полимерных материалов возбудителей: дифтерии — 150 дней, брюшного тифа и дизентерии — более 120 дней.

5) Не менее опасна и способность полимерных строительных материалов накапливать на своей поверхности заряды статического электричества. В частности, установлено, что электризуемость полимеров оказывает стимулирующее воздействие на развитие патогенной микрофлоры, а также способствует более легкому проникновению летучих токсичных веществ, получивших электрический заряд, в организм.

6) Выделение газообразных токсичных веществ в результате горения полимерных строительных материалов еще одна весьма серьезная опасность, связанная с их использованием. Продуктами горения полимерных материалов являются такие токсичные вещества, как формальдегид, хлористый водород, оксид углерода и др. При горении пенопластов выделяется весьма опасный газ — фосген (в первую мировую войну он применялся как отравляющее вещество удушающего действия), при термическом разложении пенополистирола — цианистый водород, газообразный стирол и другие не менее опасные продукты.


где ARa, ATh и Ак — удельная эффективная активность соответственно радия, тория и калия.

Уровень фона гамма-излучения внутри здания зависит в основном от радиоактивности строительных материалов, используемых в качестве ограждающих конструкций. В природных условиях повышенной концентрацией радионуклидов U, Th и К обладают калиевые полевые шпаты, калийные соли, слюды, глауконит, минералы глин: монтмориллонит (бентонит), каолинит, гидрослюда и др., а также акцессорные минералы: циркон, монацит, сфен и др. Наибольшей радиоактивностью обладают магматические породы кислого и щелочного состава (гранит, кварцевый диорит и др.), наименьшей — основные и ультраосновные породы (габбро, перидотит и др.). Среди осадочных пород максимальной радиоактивностью обладают глины (причем глубоководные морские глинистые осадки более радиоактивны, нежели континентальные), глинистые и битуминозные сланцы.

Биоповреждения строительных материалов. Строительные материалы могут ухудшать экологическую ситуацию в зданиях и сооружениях не только при выделении токсичных и радиоактивных веществ, но и способствуя росту микроорганизмов и других представителей биоты. Повреждения (нарушения) строительных материалов, протекающие под действием организмов, в основном микроорганизмов, называются биоповреждениями (биодеструкцией). Биоповреждения снижают уровень экологической безопасности строительных материалов, ухудшают их качество, приносят значительный экологический и экономический ущерб.

Наибольший объем биоповреждений строительных материалов связан с деятельностью микроорганизмов (бактерий, грибов, актиномицет, или лучистых грибков). Практически все виды микроорганизмов, особенно в условиях, благоприятных для их роста, т.е. при повышенной влажности и затрудненном водообмене, вызывают биоповреждения строительных материалов. Внешне эти воздействия проявляются в виде грибковых налетов на отштукатуренных и окрашенных стенах, иногда непосредственно на бетонной поверхности, пигментных пятнах, обесцвечивании и т.д. И если на наружных стенах зданий в основном преобладают микроводоросли, лишайники и другие фотосинтезирующие организмы, а также некоторые виды бактерий, то внутри помещений под синтетическими обоями и на клеевой шпаклевке стен в основном развиваются плесневые грибы.

В отличие от микроскопических грибов и других микроорганизмов воздействие бактерий внешне может не проявляться, однако влияние их на физические свойства и химический состав не менее значителен, что может приводить к развитию биокоррозии. Биокоррозионному разрушению подвержены металлы, бетон, древесина, полимерные материалы с низкой биостойкостью пластификаторов и накопителей и т.д. На поверхности корродируемого материала (металлические и неметаллические конструкции) под воздействием продуктов метаболизма микробов, а именно различных органических и неорганических кислот, СО2, Н S и NH3, происходят электрохимические реакции и строительный материал деградирует, вплоть до полного разрушения.

Выделяют два вида биокоррозии: анаэробную, которая протекает без доступа кислорода, т.е. в восстановительных условиях, и аэробную (в присутствии кислорода). Тионовые бактерии в аэробных условиях могут вызывать коррозию подземных сооружений. Железобактерии нередко выводят из строя систему стальных дренажных труб, закупоривая отверстия микробными клетками и образующимися оксидами железа. Сульфатовосстанавливающие бактерии коррозируют металлические конструкции в сырых помещениях.

фунгициды для защиты от различных видов грибков, повреждающих строительные материалы;

бактерициды для защиты от различных видов бактерий;

альгициды и моллюскоциды для защиты от обрастания в водной среде соответственно водорослями и моллюсками трубопроводов, гидротехнических сооружений, систем водоснабжения и др.;

инсектициды для защиты древесины, полимерных и других материалов от древоточцев, термитов и других насекомых;

Радиационная безопасность в строительстве

Люди привыкли связывать радиационные угрозы с определёнными зонами, но природные источники радиации находятся повсюду, поэтому угрозы, связанные с радиоактивным загрязнением, нельзя не учитывать при строительстве и эксплуатации зданий и сооружений.

Из распространённых строительных материалов наибольшую радиационную угрозу могут представлять гранит и кварцевый диорит. Менее опасны песок и глина, при этом красные кирпичи более радиоактивны, чем силикатные. Практически безопасны карбонатные породы: мрамор, известняк, гипс.

Радиоактивность пород из различных месторождений может отличаться в разы. В паспорте стройматериалов указывается их радиоактивность, но рекомендуется перепроверить эти материалы с помощью дозиметра ещё на этапе заключения договора по поставке.

Также рекомендуется делать замеры при доставке материалов на строительную площадку, поскольку добыча ископаемых может производиться на различных, в том числе на радиоактивно загрязнённых участках.

Для радиационного контроля стройматериалов и других объектов используются дозиметры. Например, дозиметр полевой (ДП-5А) – табельное средство в войсках химической и радиационной разведки. Существуют и другие приборы промышленного и бытового класса, позволяющие проводить дозиметрию местности и различных объектов.

Исследуя строительные материалы, желательно исследовать как суммарную радиоактивность, так и уровень альфа-излучения материалов. Это обусловлено высоким уровнем ионизирующего излучения от пород, в первую очередь, от того, что в них скапливается радиоактивный газ радон – природный источник альфа-излучения.

В отличие от гамма- и бета-излучения, альфа-частицы обладают наименьшей проникающей способностью. От них способен защитить даже лист бумаги. Однако, по своему разрушительному действию на органику альфа-частицы самые опасные; и по эквивалентному пересчёту к гамма-квантам, согласно НРБ-99/2009, пропорция 20:1.

Альфа-излучение представляет опасность для открытой кожи и слизистых, особенно от радонновых вод. При употреблении в пищу зараженного материала наблюдаются поражения органов пищеварения.

Радон, как инертный газ, смешивается с атмосферным воздухом и попадает в дыхательные пути, и далее – в лёгкие, поражая лёгочную ткань, в том числе приводя к раку лёгких.

Альфа-излучение особенно опасно многочисленными мутациями в клетках. Это проявляется интоксикационным синдромом: слабость, головные боли, тошнота и другие расстройства.

При длительной экспозиции клеточные мутации приводят к развитию онкологии, и чем больше суммарная доза облучения, тем выше вероятность патологических последствий и их степень тяжести.

  1. Эффективная доза облучения природными источниками излучения всех работников, включая персонал, не должна превышать 5 мЗв в год в производственных условиях (любые профессии и производства).
  2. Средние значения радиационных факторов в течение года, соответствующие при монофакторном воздействии эффективной дозе 5 мЗв за год при продолжительности работы 2000 ч/год, средней скорости дыхания 1,2 м3/ч и радиоактивном равновесии радионуклидов уранового и ториевого рядов в производственной пыли, составляют:
  • мощность эффективной дозы гамма-излучения на рабочем месте – 2,5 мкЗв/ч;
  • ЭРОA Rn в воздухе зоны дыхания - 310 Бк/м3.

Радиоактивные строительные материалы постепенно выделяют радон, и в условиях замкнутого помещения при слабой вентиляции его концентрация может достигать опасных пределов.

Поэтому такие материалы как гранит рекомендуется использовать только для внешней отделки. Для внутренней отделки, как альтернативу, рекомендуется использовать неопасные материалы: керамогранит, искусственный камень, мрамор и другие.

Другая опасность, связанная с естественным радиоактивным фоном земли – выходы радона из грунта и скопление его, прежде всего, в нижних этажах зданий и сооружений.

Радон образуется в ядерных реакциях в недрах земли и по различным пустотам и трещинам поднимается на поверхность. Радиоактивный газ диффундирует через строительные материалы, проникает через щели и зазоры и накапливается в подземных пустотах и помещениях, в первых этажах зданий.

Для того, чтобы в помещении создалась высокая концентрация радона требуется ряд условий:

  1. Интенсивное поступление радона из грунта.
  2. Возможность для просачивания газа вовнутрь помещения.
  3. Застой воздушных масс в помещении.

Чтобы меньше радона поступало из грунта, следует выбирать безопасное место для строительной площадки.

Радон интенсивно выделяется из геологически молодых горных пород. Таких зон много на Кавказе, на Алтае, на Хехцире, в других регионах России (рис. 1).

Радиационная безопасность в строительстве. Карта радоновых выходов на территории России

Рис. 1. Карта радоновых выходов на территории России

Границы опасных зон могут изменяться. Это может быть связано с сейсмической активностью и с градостроительством. Так, фундаменты высотных зданий словно вылавливают радон из земли, повышая его концентрацию в поверхностных слоях.

Следовательно, нужно сверяться с картой, но при этом необходимо провести контрольные замеры по радону. Обычный дозиметр для этого не подходит. Используется специальная аппаратура, определяющая уровень экспозиционного облучения; и обычно приглашаются специалисты, занимающиеся радоновым контролем.

  1. Герметизация подвальных помещений и нижних этажей зданий.
  2. Вентиляция помещений.
  3. Использование нижних этажей и подвалов, как технических помещений, в качестве автопарковок и для других нежилых целей.

Исследование радоновой угрозы следует проводить на периоде геостройизысканий, перед принятием здания в эксплуатацию и периодически, особенно когда ранее эти исследования не проводились.

Радиоактивная угроза при строительстве и эксплуатации зданий и сооружений может быть связана не только с радоновой угрозой. Источники радиации могут быть следующие:

  1. Связанные с залеганием урановых руд.
  2. Связанные с антропогенным радиоактивным загрязнением окружающей среды.
  3. Неизвестного происхождения.

В загрязнённом строительном материале может содержаться природный уран и другие изотопы, источники альфа-, бета- и гамма-излучения.

Антропогенные источники радиации могут возникнуть вследствии захоронения радиоактивных отходов, после техногенных аварий с радиоактивными выбросами (как после Чернобыля и Фокусимы), после проведения испытаний ядерного оружия.

Так, до сих пор представляет опасность Семипалатинский ядерный полигон и обширные территории, подвергшиеся от него загрязнению (рис. 2).

Радиационная безопасность в строительстве. Радиационное загрязнение территории России

Рис. 2. Радиационное загрязнение территории России

Некоторые радиоактивные изотопы использовались в различной технике и приборах, прежде всего, военного назначения. Поэтому, когда под застройку используются территории, ранее занимаемые военными, следует тщательно исследовать грунт на наличие радиоактивного загрязнения.

Так, например, когда около 10 лет назад в Хабаровске планировали построить спортивный комплекс на месте бывшей воинской части, в грунте было обнаружено 5 источников радиоактивного загрязнения (не говоря уж о химическом загрязнении исследуемого грунта).

На некоторых территориях сложно определить причину повышенного радиоактивного фона. Некоторые камни и другие предметы могут становиться опасными от наведенной радиации. Это могут быть аномалии земного и неземного происхождения, которые также следует учитывать в градостроительстве.

Существуют карты аномальных территорий и конкретные исследования по разным городам России (рис. 3).

Радиационная безопасность в строительстве. Карта аномальных зон России и соседних государств

Рис. 3. Карта аномальных зон России и соседних государств

Реально аномалий гораздо больше, чем отражено на этой карте. И особенно там, где только планируется массовая застройка, следует проводить исторические исследования, привлекать специалистов, чтобы потом не столкнуться с этими аномалиями, ведь при строительстве и эксплуатации объектов в аномальных зонах стандартной антирадиационной защиты недостаточно, здесь требуется помощь специалистов для выработки оптимальных решений.

Общемировая тенденция такова, что опасности, связанные с радиацией естественного и искусственного происхождения, с каждым годом возрастают. Поэтому следует предпринимать эффективные меры по отслеживанию и предотвращению угроз и создавать объекты с повышенной радиационной защитой.

Автор: Алексей Гессе, консультант по строительной экспертизе, г. Хабаровск

Читайте также: