Единицы измерения и дозы радиации

Оглавление

Космическое излучение

Космическое излучение — это поток элементарных частиц, излучаемых космическими объектами в результате их жизни или при взрывах звезд.

Источником космического излучения в основном являются взрывы «сверхновых», а также различные пульсары, черные дыры и другие объекты вселенной, в недрах которых идут термоядерные реакции. Благодаря непостижимо большим расстояниям до ближайших звезд, которые являются источниками космического излучения, происходит рассеивание космического излучения в пространстве и поэтому падает интенсивность (плотность) космического излучения. Проходя расстояния в тысячи световых лет, на своем пути космическое излучение взаимодействует с атомами межзвездного пространства, в основном это атомы водорода, и в процессе взаимодействия теряют часть своей энергии и меняют свое направление. Несмотря на это, до нашей планеты все равно со всех сторон доходит космическое излучений невероятно высоких энергий.

Космическое излучение состоит:

на 87% из протонов (протонное излучение)
на 12% из ядер атомов гелия (альфа излучение)
Оставшийся 1 % — это различные ядра атомов более тяжелых элементов, которые образовались при взрыве звезд, в ее недрах, за мгновение до взрыва
Так же в космическом излучении присутствуют в очень небольшом объеме — электроны, позитроны, фотоны и нейтрино

Все это продукты термоядерного синтеза происходящего в недрах звезд или последствия взрыва звезд.

Свой вклад в космическое излучение вносит ближайшая к нам звезда — Солнце. Энергия излучения от Солнца на несколько порядков ниже, чем энергия космического излучения, приходящего к нам из глубин космоса. Но плотность солнечной радиации выше плотности космического излучения, приходящего к нам из глубин космоса.

Состав излучения от солнца (солнечная радиация) отличается от основного космического излучения и состоит:

на 99% из протонов (протонное излучение)
на 1 % из ядер атомов гелия (альфа излучение)

Все это продукты термоядерного синтеза проходящего в недрах Солнца.

Как мы видим, космическое излучение состоит из наиболее опасных видов радиоактивного излучения — это протонное и альфа излучение.

Если Земля не обладала бы газовой атмосферой и магнитным полем, то шансов у биологических видов на выживание просто бы не было

Но благодаря магнитному полю Земли, большая часть космического излучения отклоняется магнитным полем и просто огибает Земную атмосферу проходя мимо. Оставшаяся часть космического излучения, проходя сквозь атмосферу Земли, взаимодействуя с атомами газов атмосферы, теряет свою энергию. В результате множественных атомных взаимодействий и превращений до поверхности Земли вместо космического излучения, состоящего из протонного и альфа излучения, доходят потоки менее опасных и обладающими на порядки меньшими энергиями — это потоки электронов, фотонов и мюонов.

Что получаем в итоге?

В итоге, космическое излучение проходя защитные механизмы Земли, не только теряет почти всю свою энергию, но и претерпевает физическое изменение в процессе ядерного взаимодействия с газами атмосферы, превращаясь в фактически безопасное, обладающее низкой энергией излучение в виде электронов (бета излучение), фотонов (гамма излучение)и мюонов.

В пункте 9.1 МУ 2.6.1.1088-02 указано нормативное значение эквивалентной дозы радиации получаемой человеком от космического излучения, это

0,4 мЗв/год или

400 мкЗв/год или

0,046 мкЗв/час

Флюорография или рентген

Пациенты не всегда знают, какой вид обследования подходит в данном случае. Врачи же рекомендуют ежегодно проходить флюорографию с целью выявления туберкулеза, пневмонии, других воспалительных процессов. Если же в легких развивается онкологическая опухоль, достигшая в размере 5 мм, то флюорография сможет легко выявить данную патологию. Опухоль легких на флюорографии проявляется в виде небольшого затемнения, как показано на фото. Однако, для постановки окончательного диагноза, пациенту требуется пройти ряд дополнительных обследований.

Рентгеноскопия назначается в случае подозрения на онкозаболевание в начальной стадии развития. Учтивая более широкие в диагностическом плане, возможности рентгена, выявление рака с помощью данного аппарата происходит быстрее, а результат получается достовернее.

Обзор источников информации по проблеме исследования

Всем известно, что существует естественный радиационный фон (ЕРФ), с которым мы живем с рождения. Как утверждают ученые, задолго до того, как на земле возникла жизнь, на планете шел распад урана, и продукты этого распада постоянно выделялись из земной коры.

Сегодня мы с вами живём в век повышенной радиоактивности, и, величина допустимого уровня в 0,1- 0,2 мкЗв/ч (10- 20 мкР/с) считается нормальной, уровень 0,2- 0,6 мкЗв/ч (20- 60 мкР/ч) считается допустимым, а уровень свыше 0,6-1,2 мкЗв/ч (60- 120 мкР/ч) признан повышенным . Данные приведены согласно рекомендации Международной комиссии по радиационной защите (МКРЗ) и Всемирного общества здравоохранения (ВОЗ). Надо понимать, что искусственно создаваемые источники излучения (например, АЭС, рентгеновские исследования в поликлиниках, путешествия на самолетах и многое другое) постоянно повышают уровень естественного радиационного фона и поэтому требуется его корректировка.

Но об этом мало кто знает. Можно годами жить в радиоактивной зоне и не знать об этом. А последствия облучения нам хорошо известны, и этим пользуются средства массовой информации. Например, выдержка из новостной ленты одного интернет-сайта :

– 19.11.2012. Обнаружена партия радиоактивных автозапчастей из Японии. – 03.10.2012. Московская пенсионерка получила из банка радиоактивные купюры. – 18.08.2012. У берегов Японии выловлена рыба с радиоактивными изотопами цезия.

А это лишь крупинка информации! Многие люди, даже не усомнятся в ее правильности, такова психология человека, особенно невежественного. Может быть, оно так и есть!? Хочется привести еще немного интернет – фактов, как нам кажется, более близких к каждому из нас.

«… В Новосибирске во дворе частной школы, где учится более 500 детей, была обнаружена щебёнка из карьера Мочище, закрытого ещё десять лет назад из-за превышения предельно допустимого радиоактивного фона. По данному факту было возбужденно уголовное дело. О последствиях, которые имел для здоровья детей такой радиоактивный двор, судить можно будет только через 10-15 лет. Специалисты www.dozimetr.biz подчеркивают, что радиация действует незаметно и поражения, вызванные ею, имеют отложенный эффект. Тем не менее, это не мешает нечистым на руку предпринимателям добывать материал в опасном месте, продавая его ничего не подозревающим горожанам». «… В Кузьминках, в районе Волжского бульвара, нашли “радиационную мину”. Здесь хотели строить гаражи, стали исследовать грунт. Измерили – «фонит»! Излучение – 2830 микрорентген в час. Почти в 30 раз больше нормы! Очаг ликвидировали, но, сколько их еще осталось?»

И, в завершении факты, для всех жителей Москвы и Московской области, да и для приезжих тоже.

«… Старший специалист компании «Экостандарт» Евгений Кузьменко, проводил исследования по Москве. С дозиметром-радиометром ДКС – 96 он обнаружил: – в метро на переходе с “Театральной” на “Охотный ряд” радиация вдруг вырастает в три с лишним раза – до 20 мкР/час (это терпимый уровень, здесь «фонит» гранит); – у гранитных камней на Патриаршем мосту под ногами радиация 21 мкР/час, а возле колонн, которые скрепляют ограду, уже 34 (это серьезно, на 20 единиц выше обычного фона для этого места); – по Гоголевскому бульвару радиационный фон низкий – 6 – 7 мкР/час, но при подходе к памятнику Гоголю, фон у ступеней, ведущих к монументу – 38 – 40 мкР/час (!)»

Впечатляет, не правда ли? Как видите, даже в общественных местах в метро и в центре города можно столкнуться с «радиоактивными» проблемами. Вот посиди после этого на ступенях монумента великого писателя да поброди по Патриаршему пруду! Радиация из нашего организма, как известно, не выводится… Стоит ее накапливать? Ответ очевиден. А о последствиях влияния радиоактивного излучения на живой организм и говорить не приходится: все ясно без слов…(см. приложение №1).

Но прогулки по Москве, это лишь небольшая часть времени, которую вы посвящаете себе, а теперь, может, и вовсе забудете дорогу в эти места. А ведь мы можем и жить и работать в таких местах!

Нормы для человека

Норма радиации – это те значения, которые применяются учеными для обозначения безопасной среды в условиях воздействия на него различных приборов. Нормы радиации устанавливаются вышестоящими органами власти, которые и стараются регулировать четкость соблюдения их на том или ином предприятий, а также в обыденной жизни.

Нередко можно услышать, как обсуждается уровень радиации. Норма иногда превышает допустимые значения. В основном завышенные показатели наблюдаются на предприятиях химической промышленности, где работники носят специальные костюмы, чтобы избежать облучения.

Радиационная метрология

В лаборатории радиационной метрологии фоновое излучение относится к измеренному значению от любых случайных источников, которые влияют на прибор при измерении пробы конкретного источника излучения. Этот фоновый вклад, который устанавливается как стабильное значение путем многократных измерений, обычно до и после измерения образца, вычитается из скорости, измеренной при измерении образца.

Это соответствует определению фона Международного агентства по атомной энергии как «доза или мощность дозы (или наблюдаемая мера, связанная с дозой или мощностью дозы), относящаяся ко всем источникам, кроме указанных.

Та же проблема возникает с приборами радиационной защиты, где на показания прибора может влиять радиационный фон. Примером этого является сцинтилляционный детектор, используемый для контроля поверхностного загрязнения. В условиях повышенного гамма-фона на сцинтилляционный материал будет влиять фоновая гамма-характеристика, которая добавляется к показаниям, полученным от любого контролируемого загрязнения. В крайних случаях это сделает прибор непригодным для использования, поскольку фон заглушает более низкий уровень радиации от загрязнения. В таких приборах фон можно постоянно контролировать в состоянии «Готов» и вычитать из любых показаний, полученных при использовании в режиме «Измерение».

Список государственных пунктов измерения радиации в режиме, близком к реальному времени, с использованием различных типов приборов:

Список международных центров совместных / частных измерений в режиме, близком к реальному времени, использующих в основном детекторы Гейгера-Мюллера:

Что контролируем

Основными контролируемыми показателями радиационной безопасности на объектах капитального строительства являются:

1. Мощность дозы гамма-излучения (далее МЭД);

2. Среднегодовая эквивалентная равновесная объемная активность изотопов радона

3. (далее ЭРОА);

4. Плотность потока радона (далее ППР) с поверхности грунта в пределах площади застройки;

5. Удельная эффективная радиоактивность естественных радионуклидов (далее ЕРН) в строительных материалах.

Рассмотрим каждый показатель поподробнее.

Мощность эквивалентной дозы (МЭД)

Эквивалентная доза – поглощенная доза в органе или ткани, умноженная на соответствующий взвешивающий коэффициент для данного вида излучения. Для альфа- бета- и гамма- излучения он равен единице. Если на организм воздействует сразу несколько разных источников излучения, то эквивалентная доза определяется как сумма эквивалентных доз для этих видов излучения. Мощность эквивалентной дозы определяет насколько организм поглощает дозу излучения в течение определенного времени. Источниками излучения на объектах строительства могут быть привозимые стройматериалы, геологические слои, которые могут быть разработаны на подготовительном этапе строительства. Из-за того, что гамма-излучение обладает максимальной проникающей способностью, оно имеет наибольший приоритет при радиационном контроле.

Среднегодовая эквивалентная равновесная объемная активность изотопов радона (ЭРОА) и плотность потока радона (ППР) с поверхности грунта в пределах площади застройки

Радон является продуктом распада урана и представляет собой бесцветный радиоактивный тяжелый газ, не имеющий запаха, в силу чего его невозможно как-либо почувствовать без использования специального оборудования. Все изотопы этого газа короткоживущие, иными словами они довольно быстро распадаются: у самого устойчивого из них период полураспада составляет около четырех суток, у других же он не доходит и до минуты. Изотопы радона имеют малую проникающую способность альфа-излучения, барьером которого может служить даже обычный лист бумаги или кожа человека, но опасность их выражается не прямым воздействием на организм. Как говорилось ранее, радионуклиды могут содержаться в стройматериалах, в воде, почве. Попадая в организм человека вместе с вдыхаемым воздухом, питьем или едой, изотопы радона поражают внутренние органы, вызывая серьезные нарушения в работе организма.

Удельная эффективная радиоактивность естественных радионуклидов в строительных материалах

Естественные радионуклиды — нуклиды природного происхождения, содержащиеся в строительных материалах: радий (226Ra), торий (232Th), калий (40K). Удельная активность радионуклида — отношение активности радионуклида в образце к массе образца. Источником радиации могут быть сами материалы, которые используются при строительстве. Поэтому необходимо регулярно анализировать не только сам участок строительства, но и поступающее на него «сырьё».

Виды радиационного фона

Их необходимо знать, чтобы суметь оценить, где и когда могут встречаться дозы, смертельные для организма человека.

Виды фона:

Естественный. В дополнение к внешним источникам, в организме есть внутренний источник – природный калий.
Технологически измененный естественный. Его источники – природные, однако искусственно обработанные. Например, это могут быть извлеченные из недр земли природные ископаемые, из которых впоследствии были изготовлены стройматериалы.
Искусственный. Под ним понимают загрязнение земного шара искусственными радионуклидами. Начал формироваться с развитием ядерного оружия. Составляет 1-3% от естественного фона.

Существуют списки городов России, в которых количество лучевых воздействий стало аномально высоким (из-за техногенных катастроф): Озерск, Северск, Семипалатинск, посёлок Айхал, город Удачный.

Симптомы и степени тяжести облучения

Лучевую болезнь дифференцируют на 4 степени тяжести. На первой, легкой, стационар требуется редко: это только начальная, первичная реакция организма, с однократной рвотой и тошнотой. На средней, после первичной реакции, развивается скрытая форма, с общим ухудшением самочувствия, расстройством сердечной деятельности и температурой.

Третья стадия – развитие острой формы, которое гипотетически может перейти в хроническую, но в большинстве случаев закачивается летальным исходом и только иногда – частичным выздоровлением.

Слово «радиация» у большинства населения ассоциируется с техногенными катастрофами, такими как авария на Чернобыльской АЭС или атомными бомбардировками городов Хиросима и Нагасаки. Если коротко передать ощущения, которые возникают у большинства людей, получается, что радиация – это зло. Хотя на самом деле она существовала на нашей планете задолго до зарождения жизни и продолжит своё существование даже после гибели планеты.

Норма радиации для человека в мкР/ч постоянно отслеживается специальными службами в разных сферах его жизнедеятельности. И это та угроза, с которой сложно бороться, а в случае превышения радиационного фона последствия могут быть самыми плачевными. Чем грозит и какова норма радиации в мкР/ч для человека?

Можно ли заразиться радиацией от зараженного человека?

Радиация вокруг нас коварна и способна вызвать множество заболеваний. Но можно ли ей заразиться от другого человека? На этот счет есть несколько мнений.

Одни ученые считают, что человек действительно способен заразить другого, потому что радиация представляет собой направленный поток излучений, появляющийся от быстрого деления ядер изотопов. Они отличаются по уровню опасности. Самым опасным считается направленный поток освобожденных радикалов, когда все нейтроны нейтральны и проникают в организм человека, который их поглощает. В результате начинается бесконечная реакция и именно появляющиеся ядра являются радиоактивными изотопами. Так, если организм облучен, то сам начинает излучать нейтроны и заражать все вокруг.

Второе мнение — заражение невозможно, потому что радиационные клетки убивают человека быстрее, чем он сам кого-то облучил. Но, если на одежде и волосах остается много радиационной пыли, то она может воздействовать на людей, находящихся рядом.

Общепринятое мнение — радиация не заразна. Можно получить любую инфекцию по воздуху. А вот чтобы получить большую дозу радиации, то требуется источник, коим человек быть не может.

Виды дозиметров

Дозиметры для определения присутствия радиоактивных частиц разделяют по видам. Приборы различают по способу и условию применения.

Перечень видов:

Бытовые. Устройства такого типа используют для измерения уровня радиации дома. С их помощью возможно проверить воздух в помещении, продукты и воду. Однако бытовые дозиметры отличаются высокой погрешностью. Они способны определить лишь наличие гамма-лучей. Современные модели оснащены способностью улавливать другие радиоактивные волны.
Профессиональные. Дозиметры этой группы отличаются мощностью. Модели используют для выявления радиации внутри помещения и снаружи. Аппарат способен определять наличие радиоактивных частиц в продуктах, разных предметах, тканях живых организмов.
Индивидуальные. Прибор используется для определения накопленного излучения у человека. Внешним видом напоминает часы, работает на руке.
Промышленные. Устройства этого вида устанавливают на больших предприятиях для контроля уровня радиации, своевременного обнаружения повышения показателей.
Военные. Дозиметры используют в случае боевых действий. Устройства допустимо применять в центре ядерного взрыва.

Дозиметры также различают по спектру действий. В зависимости от предназначения прибора, выделяют несколько групп.

Группы:

Индикаторы (сигнализаторы). Устройства имеют высокую погрешность и небольшую точность измерений. Отсутствует цифровой экран. При обнаружении радиоактивных элементов раздается звуковой либо световой сигнал.
Измерительные. Приборы используют для определения уровня вредного излучения. Присутствует цифровой, либо аналоговый экран, который отображает показатели исследования.
Поисковые. Приборы этой группы применяют для обнаружения радиоактивных зон. Показатели рассчитываются с высокой точностью. Оснащены выносными детекторами для получения правильного результата.

В зависимости от условий подбирают наиболее подходящий прибор. Для домашнего применения не требуется использование серьезных устройств.

Естественная радиоактивность

Естественная радиация была всегда: до появления человека, и даже нашей планеты. Радиоактивно всё, что нас окружает: почва, вода, растения и животные. В зависимости от региона планеты уровень естественной радиоактивности может колебаться от 5 до 20 микрорентген в час (20 мкР/ч = 0.20 мкЗв/ч). По сложившемуся мнению, такой уровень радиации не опасен для человека и животных, хотя эта точка зрения неоднозначна, так как многие ученые утверждают, что радиация даже в малых дозах приводит к раку и мутациям. Правда, в связи с тем, что повлиять на естественный уровень радиации мы практически не можем, нужно стараться максимально оградить себя от факторов, приводящих к значительному превышению допустимых значений.


Вспышки на солнце — один из источников«естественного» радиационного фона	Уровень радиации в салоне самолетана высоте 10 000 м превышает естественный в 10 раз

Откуда же берется естественная радиоактивность? Существует три основных источника:

1. Космическое излучение и солнечная радиация — это источники колоссальной мощности, которые в мгновение ока могут уничтожить и Землю, и всё живое на ней. К счастью, от этого вида радиации у нас есть надёжный защитник — атмосфера. Впрочем, интенсивная человеческая деятельность приводит к появлению озоновых дыр и истончению естественной оболочки, поэтому не следует слишком долго находиться под воздействием прямых солнечных лучей. Интенсивность влияния космического излучения зависит от высоты над уровнем моря и широты. Чем выше Вы над Землей, тем интенсивнее космическое излучение, с каждой 1000 метров сила воздействия удваивается, а на экваторе уровень излучения гораздо сильнее, чем на полюсах.

Ученые отмечают, что именно с проявлением космической радиации связаны частые случаи бесплодия у стюардесс, которые основное рабочее время проводят на высоте более десяти тысяч метров. Впрочем, обычным гражданам, не увлекающимся частыми перелетами, волноваться о космическом излучении не стоит.


Источники попадания радона в дома и квартиры	Соотношение естественных источников радиации

2. Излучение земной коры. Помимо космического излучения радиоактивна и сама наша планета. В её поверхности содержится много минералов, хранящих следы радиоактивного прошлого Земли: гранит, глинозём и т.п. Сами по себе они представляют опасность лишь вблизи месторождений, однако человеческая деятельность ведёт к тому, что радиоактивные частицы попадают в наши дома в виде стройматериалов, в атмосферу после сжигания угля, на участок в виде фосфорных удобрений, а затем и к нам на стол в виде продуктов питания. Известно, что в кирпичном или панельном доме уровень радиации может быть в несколько раз выше, чем естественный фон данной местности. Таким образом, хотя здание и может в значительной мере уберечь нас от космического излучения, но естественный фон легко превышается при использовании опасных материалов.

Человек подвергается облучению двумя способами. Радиоактивные вещества могут находиться вне организма и облучать его снаружи; в этом случае говорят о внешнем облучении. Или же они могут оказаться в воздухе, которым дышит человек, в пище или в воде и попасть внутрь организма. Такой способ облучения называют внутренним.

Накопление радона в разных комнатах

Радон активно поступает в наши дома с бытовым газом, водопроводной водой (особенно, если её добывают из очень глубоких скважин), или же просто просачивается через микротрещины почвы, накапливаясь в подвалах и на нижних этажах. Снизить содержание радона, в отличие от других источников радиации, очень просто: достаточно регулярно проветривать помещение и концентрация опасного газа уменьшится в несколько раз.

Виды дозиметров

Перечень видов:

Бытовые. Устройства такого типа используют для измерения уровня радиации дома. С их помощью возможно проверить воздух в помещении, продукты и воду. Однако бытовые дозиметры отличаются высокой погрешностью. Они способны определить лишь наличие гамма-лучей. Современные модели оснащены способностью улавливать другие радиоактивные волны.
Профессиональные. Дозиметры этой группы отличаются мощностью. Модели используют для выявления радиации внутри помещения и снаружи. Аппарат способен определять наличие радиоактивных частиц в продуктах, разных предметах, тканях живых организмов.
Индивидуальные. Прибор используется для определения накопленного излучения у человека. Внешним видом напоминает часы, работает на руке.
Промышленные. Устройства этого вида устанавливают на больших предприятиях для контроля уровня радиации, своевременного обнаружения повышения показателей.
Военные. Дозиметры используют в случае боевых действий. Устройства допустимо применять в центре ядерного взрыва.

Группы:

Индикаторы (сигнализаторы). Устройства имеют высокую погрешность и небольшую точность измерений. Отсутствует цифровой экран. При обнаружении радиоактивных элементов раздается звуковой либо световой сигнал.
Измерительные. Приборы используют для определения уровня вредного излучения. Присутствует цифровой, либо аналоговый экран, который отображает показатели исследования.
Поисковые. Приборы этой группы применяют для обнаружения радиоактивных зон. Показатели рассчитываются с высокой точностью. Оснащены выносными детекторами для получения правильного результата.

Из чего состоит дозиметр

Корпус — ударопрочный. Выполнен и высококачественного пластика. На передней панели располагаются кнопки и матричный ЖКИ. С торцевой части устанавливается USB разъем для удобного считывания результатов с помощью смартфона или персонального компьютера. Также есть светодиодный индикатор и отверстие звуковой сигнализации.

На задней части корпуса производитель указывает серийный номер модели и другие условные обозначения

Устройство дозиметра может включать:

несколько детекторов для измерения разных типов излучения;
съемные фильтры;
счетное устройство;
систему индикации дозы.

Главной деталью метрологического прибора считается детектор излучения. Он наделен особенностью преобразовывать излучение в электрический сигнал, который удобно обрабатывать.

Также устройство может иметь умножитель напряжения, разделительные конденсаторы, одновибраторы, преобразователи, модуляторы, резонаторы, электронные и управляющие блоки. Газонаполненная камера чаще представляет собой счетчик Гейгера-Мюллера. Он отличается простотой и малой стоимостью.

Кристаллы могут быть органическими и неорганическими. Устройство дозиметра включает твердотельные полупроводниковые детекторы. Главные плюс — компактность, использование для контроля излучения любого вида. Но точность, которой обладает твердотельный дозиметр радиации, — низкая.