Естественные и искусственные источники ионизирующих излучений

Естественные источники

Основную часть облучения ионизирующим излучением население земного шара получает, как правило, от естественных источников ионизирующего излучения (естественные ИИИ). На протяжении всего времени существования Земли разные виды излучения попадают на Землю из Космоса (космические лучи, КЛ), а также поступают от естественных радионуклидов (ЕРН), которые находятся в атмосфере, гидросфере, в земной коре и совершают свой кругооборот в процессе естественной эволюции биосферы, а также в результате преобразующей ее деятельности человека. В их числе ³H, ¹⁴C, ³²P, ⁴⁰K, ²²²Rn, ²²⁶Ra, ²³²Th, ²³⁵U, ²³⁸U. Некоторые из ЕРН образуются под действием космических лучей, и поэтому называются  космогенными (например, тритий, ³H, радиоуглерод, ¹⁴С, радиофосфор, ³²P). Их концентрация в приповерхностном слое планеты поддерживается постоянным потоком КЛ. Ионизирующее излучение, создаваемое КЛ и естественными ИИИ, образует т.н. естественный радиационный фон (ЕРФ).

Уровень ЕРФ различен в разных районах Земли и колеблется в широких пределах от 2 - 4 мЗв в год (равнинные территории вдали от месторождений редкоземельных руд), до 440 мЗв в год (черные пески на некоторых пляжах в Бразилии, Индии и Китая, содержащие много тория-232 и радия-226, радоновые источники и т.п.). Организм аборигенов, живущих в этих местах, давно приспособился к повышенным уровням ЕРФ. Жителям других мест Земли в такие районы приезжать на длительное время не стоит.

Перед тем как попасть в организм человека, радиоактивные вещества проходят сложный путь в окружающей среде, и это необходимо учитывать при оценке доз облучения, полученных от того или иного источника.

Внутреннее облучение в среднем составляет 2/3 эффективной дозы облучения, которую человек получает от естественного ионизирующего излучения. Оно поступает от радиоактивных веществ, которые попали в организм с едой, водой или воздухом. Небольшая часть этой дозы приходится на радиоактивные изотопы, которые образуются под воздействием космических лучей (в основном, углерод-14, тритий). Остальная часть облучения поступает от источников земного происхождения. В среднем человек получает около 180 мкЗв/год за счет калия-40, который усваивается организмом вместе с нерадиоактивным изотопом калия, играющим важную роль для жизнедеятельности человека. Однако значительно большую дозу внутреннего облучения человек получает от нуклидов радиоактивного ряда урана-238 и в меньшем количестве от радионуклидов ряда тория-232. Среди них одними из наиболее важных являются изотопы радона, образующиеся в результате распада изотопов радия, которые являются одними из долгоживущих членов радиоактивных рядов урана и тория. Радон – это газ без запаха и цвета, который может накапливаться в помещениях и, тем самым, быть очень опасным для людей. Его вклад в среднем является преобладающим среди всех источников излучения природного происхождения.

Люди также могут столкнуться с воздействием излучения от радионуклидов, находящихся в земной коре, при добыче нефти и газа, где они выступают в качестве естественно появляющегося радиоактивного материала (сокращенно - NORM от Naturally Occurring Radioactive Material, англ.). При добыче полезных ископаемых радон или радий могут скапливаться в трубопроводах, либо загрязнять поверхности, что представляет серьезную опасность для людей. Количественный вклад в дозу облучения от радионуклидов, имеющихся в земной коре, сильно варьируется в мире зависимости от местности из-за различий в содержании урана и тория в почвах. Уровень естественного радиационного фона в мире колеблется от 2 до 4 мЗв в год.

Искусственные источники

Искусственными (техногенными) источниками ионизирующих излучений (ИИИ) являются любые ИИИ, созданные человеком. Они могут быть изготовлены с целью использования ионизирующего излучения (ИИ) от этих источников, либо происходящих в них процессов для других целей (например, производство электрической и/или тепловой энергии).

Искусственные ИИИ разделяют на радионуклидные ИИИ и генераторы ИИ.

За несколько последних десятилетий человечество создало сотни искусственных радионуклидов и научилось использовать энергию атома как в военных целях, так и в мирных — для производства энергии, в медицине и др. Все это приводит к увеличению дозы облучения как отдельных людей, так и населения Земли в целом. Индивидуальные дозы, которые получают разные люди от искусственных источников ионизирующих излучений, сильно отличаются. В большинстве случаев эти дозы незначительны, но иногда облучение за счет техногенных источников во многие тысячи раз интенсивнее, чем за счет естественных. Однако следует отметить, что дозы, формируемые техногенными источниками излучения, обычно легче контролировать, чем дозы облучения, связанные с радиоактивными осадками от ядерных взрывов и аварий на АЭС, равно как и дозы облучения, предопределенные космическими и земными естественными источниками.

искусственные источники излучения

Области, в которых приходится сталкиваться с искусственными ИИИ, многообразны и обширны. К ним относятся:

• производство электрической и тепловой энергии на атомных станциях и транспортных ядерных силовых установках, а также с помощью радионуклидных источников (космические аппараты, автономные радионуклидные источники электропитания и тепла);
• ядерный топливный цикл;
• стерилизация изделий и пастеризация пищевых продуктов с помощью промышленных облучателей (промышленные ускорители и гамма-облучатели);
• неразрушающий контроль и контроль качества изделий в промышленности, строительстве, на транспорте и др.;
• контроль технологических процессов, уровня заполнения сосудов, определение параметров продукции и образцов окружающей среды, таких, как толщина, содержание влаги (радиационные датчики, в частности, радиационные измерительные приборы);
• разведка полезных ископаемых и контроль глубины бурения (ядерный каротаж);
• производство средств измерений характеристик ИИ;
• исследование атомно-молекулярной структуры веществ (рентгено-флуоресцентный анализ, рентгеноструктурный анализ, электронная микроскопия, активационный анализ, нейтронография и т.п.);
• контроль процессов в различных средах с помощью радиоактивных меток (радиотрассеры);
• многочисленные медицинские применения с использованием рентгеновских аппаратов, ускорителей, радионуклидных источников, в перспективе - медицинских ядерных реакторов нулевой мощности (медицинская радиология);
• производство радионуклидов для различных нужд, в т.ч.радиофармпрепаратов для ядерной медицины;
• обращение с материалами, содержащими естественные радионуклиды в концентрациях, превышающих соответствующиезначения для природных образцов (Naturally Occurring Radioactive Materials, NORM);
• перевозка радиоактивных и ядерных материалов;
• ведение деятельности на территориях, загрязненных радионуклидами;
• ликвидация последствий ядерных и радиационных аварий;
• обращение с радиоактивными отходами;
• обеспечение безопасности (досмотровые системы), используемые при контроле багажа, грузов, досмотре в местах массового скопления людей и в важных для безопасности организациях, ядерная криминалистика;
• научные исследования;
• система образования.

По отношению к искусственным источникам ионизирующего излучения выделяют две группы облучаемых:

• Население
• Профессионально облучаемые лица (персонал).

Медицинские процедуры, такие, как рентгеновская дигностика, ядерная медицина и лучевая терапия дают наиболее значительный вклад в облучение населения со стороны искусственных источников излучения. В меньшей мере население облучается от потребительских товаров, строительных материалов, сжигаемых топлив, рентгеновских досмотровых установок и т.д.

Профессионалы подвергаются облучению во время выполнения своих профессиональных обязанностей от источников, с которыми они работают. Они работают в таких областях, как, например, ядерная медицина, ядерная энергетика, добыча нефти/газа и их переработка, обеспечение физической защиты и др. Данные специалисты подпадают под программу индивидуального дозиметрического контроля и мониторинга облучения ионизирующим излучением и должны быть снабжены индивидуальными дозиметрами для ежедневного ношения в соответствии с требованиями радиационной безопасности.