О существовании невидимых смертоносных лучей сегодня осведомлены даже малые дети. С экранов компьютеров и телевизоров нас пугают страшными последствиями радиации: постапокалипсические фильмы и игры по-прежнему остаются модными. Однако лишь немногие могут дать внятный ответ на вопрос "что такое радиация?". И еще меньше людей осознают, насколько реальна угроза облучения. Причем, не где-то в Чернобыле или Хиросиме, а в своем собственном доме.
Что такое радиация?
На самом деле термин "радиация" не обязательно подразумевает "смертоносные лучи". Тепловая или, к примеру, солнечная радиация не несет практически никакой угрозы жизни и здоровью обитающих на поверхности Земли живых организмов. Из всех известных видов радиации реальную опасность представляет только ионизирующее излучение , которое физики также называют электромагнитным или корпускулярным. Вот оно-то и является той самой "радиацией", об опасности которой говорят с экранов телевизоров.
Ионизирующее гамма- и рентгеновское излучение — та "радиация", о которой говорят с экранов телевизоров
Особенность ионизирующего излучения состоит в том, что, в отличие от других видов излучения, оно обладает исключительно большой энергией и при взаимодействии с веществом вызывает ионизацию его молекул и атомов. Электрически нейтральные до облучения частицы вещества возбуждаются, вследствие чего образуются свободные электроны, а также положительно и отрицательно заряженные ионы.
Наиболее распространены четыре типа ионизирующего излучения: альфа, бета, гамма и рентгеновское (обладает теми же свойствами, что и гамма). Они состоят из разных частиц, а потому обладают разной энергией и, соответственно, разной проникающей способностью. Самое "слабое" в этом смысле альфа-излучение, которое представляет собой поток положительно заряженных альфа-частиц, неспособный "просочиться" даже через обычный лист бумаги (или кожу человека). Бета-излучение, состоящее из электронов, проникает сквозь кожу уже на 1-2 см, но и от него вполне реально защититься. А вот от гамма-радиации практически нет спасения: задержать высокоэнергичные фотоны (или гамма-кванты) может, разве что, толстая свинцовая или железобетонная стена. Впрочем, то, что альфа и бета-частицы легко остановить даже незначительной преградой вроде бумаги, вовсе не означает, что они никак не попадут в организм. Органы дыхания, микротравмы на коже и слизистых оболочках — "открытые ворота" для радиации с низкой проникающей способностью.
Единицы измерения и норма радиации
Основной мерой воздействия радиации принято считать экспозиционную дозу. Она измеряется в Р (рентгенах) или производных (мР, мкР) и представляет собой общее количество энергии, которое источник ионизирующего излучения успел передать предмету или организму в процессе облучения. Так как разные виды радиации обладают разной степенью опасности при одном и том же количестве переданной энергии, принято рассчитывать еще один показатель — эквивалентную дозу. Она измеряется в Б (бэрах), Зв (зивертах) или их производных и рассчитывается, как произведение экспозиционной дозы на коэффициент, характеризующий качество излучения (для бета и гамма-излучения коэффициент качества равен 1, для альфа — 20). Для оценки силы самого ионизирующего излучения используют другие показатели: мощность экспозиционной и эквивалентной дозы (измеряется в Р/сек или производных: мР/сек, мкР/час, мР/час), а также плотность потока (измеряется в (см 2 ·мин) -1) для альфа и бета-излучения.
Сегодня принято считать, что ионизирующее излучение с мощностью дозы ниже 30 мкР/час абсолютно безопасно для здоровья. Но все относительно… Как показали последние исследования, разные люди обладают разной устойчивостью к воздействию ионизирующего излучения. Примерно 20% обладают повышенной чувствительностью, столько же — пониженной. Последствия облучения малыми дозами обычно проявляются спустя годы или не проявляются вовсе, сказываясь только на потомках пораженного радиацией человека. Так что, безопасность малых доз (незначительно превышающих норму) до сих пор остается одним из самых обсуждаемых вопросов.
Радиация и человек
Итак, в чем же состоит влияние радиации на здоровье человека и других живых существ? Как уже было отмечено, ионизирующее излучение различными путями проникает в организм и вызывает ионизацию (возбуждение) атомов и молекул. Далее, под воздействием ионизации в клетках живого организма образуются свободные радикалы, которые нарушают целостность белков, ДНК, РНК и др. сложных биологических соединений. Что в свою очередь приводит к массовой гибели клеток, канцеро- и мутагенезу.
Другими словами, влияние радиации на организм человека разрушительно. При сильном облучении негативные последствия проявляются практически сразу: высокие дозы вызывают лучевую болезнь разных степеней тяжести, ожоги, слепоту, возникновение злокачественных новообразований. Но не менее опасны и малые дозы, до недавних пор считавшиеся "безвредными" (сегодня к такому выводу приходит все большее число исследователей). Отличие состоит лишь в том, что последствия радиации сказываются не сразу, а по прошествии нескольких лет, иногда десятилетий. Лейкозы, раковые опухоли, мутации, уродства, нарушения ЖКТ, системы кровообращения, психического и умственного развития, шизофрения — вот далеко не полный список заболеваний, которые способны вызвать малые дозы ионизирующего излучения.
Даже небольшое облучение приводит к катастрофическим последствиям. Но особенно опасна радиация для маленьких детей и пожилых людей. Так, по данным специалистов нашего сайта www.сайт, вероятность возникновения лейкемии при облучении малыми дозами увеличивается в 2 раза для детей младше 10 лет и в 4 раза для младенцев, находившихся на момент облучения в утробе матери. Радиация и здоровье в буквальном смысле слова не совместимы!
Защита от радиации
Характерная особенность радиации состоит в том, что она не "растворяется" в окружающей среде, подобно вредным химическим соединениям. Даже после устранения источника излучения, фон долгое время остается повышенным. Поэтому ясного и однозначного ответа на вопрос "как бороться с радиацией?" не существует до сих пор. Понятно, что на случай ядерной войны (к примеру) придуманы специальные средства защиты от радиации: спецкостюмы, бункеры и пр. Но это для "чрезвычайных ситуаций". А как быть с малыми дозами, которые до сих пор многие считают "практически безопасными"?
Известно, "спасение утопающих — дело рук самих утопающих". Пока исследователи решают, какую дозу следует признать опасной, а какую — нет, лучше самому купить прибор, измеряющий радиацию и за версту обходить территории и предметы, даже если они "фонят" совсем немного (заодно решится вопрос "как распознать радиацию?", ведь с дозиметром в руках Вы всегда будете в курсе окружающего фона). Тем более что в современном городе радиацию можно встретить в любых, даже самых неожиданных местах.
И напоследок пара слов о том, как вывести радиацию из организма. Чтобы максимально ускорить очищение, врачи рекомендуют:
1. Физические нагрузки, баня и сауна — ускоряют обмен веществ, стимулируют кровообращение и, следовательно, способствуют выведению любых вредных веществ из организма естественным путем.
2. Здоровое питание — особенное внимание следует уделить овощам и фруктам, богатым антиоксидантами (именно такую диету прописывают онкологическим больным после химиотерапии). Целые "залежи" антиоксидантов содержатся в чернике, клюкве, винограде, рябине, смородине, свекле, гранатах и других кислых и кисло-сладких плодах красных оттенков.
«Отношение людей к той или иной опасности определяется тем, насколько хорошо она им знакома».
Настоящий материал - обобщённый ответ на многочисленные вопросы, возникающие пользователей приборов для обнаружения и измерения радиации в бытовых условиях.
Минимальное использование специфической терминологии ядерной физики при изложении материала поможет вам свободно ориентироваться этой в экологической проблеме, не поддаваясь радиофобии, но и без излишнего благодушия.
Опасность РАДИАЦИИ реальная и мнимая
«Один из первых открытых природных радиоактивных элементов был назван «радием»
- в переводе с латинского-испускающий лучи, излучающий».
Каждого человека в окружающей среде подстерегают различные явления, оказывающие на него влияние. К ним можно отнести жару, холод, магнитные и обычные бури, проливные дожди, обильные снегопады, сильные ветры, звуки, взрывы и др.
Благодаря наличию органов чувств, отведенных ему природой, он может оперативно реагировать на эти явления с помощью, например, навеса от солнца, одежды, жилья, лекарств, экранов, убежищ и т.д.
Однако, в природе существует явление, на которое человек из-за отсутствия необходимых органов чувств не может мгновенно реагировать - это радиоактивность. Радиоактивность - не новое явление; радиоактивность и сопутствующие ей излучения (т.н. ионизирующие) существовали во Вселенной всегда. Радиоактивные материалы входят в состав Земли и даже человек слегка радиоактивен, т.к. в любой живой ткани присутствуют в малейших количествах радиоактивные вещества.
Самое неприятное свойство радиоактивного (ионизирующего) излучения - его воздействие на ткани живого организма, поэтому необходимы соответствующие измерительные приборы, которые предоставляли бы оперативную информацию для принятия полезных решений до того, когда пройдет продолжительное время и проявятся нежелательные или даже губительные последствия.что его воздействие человек начнет ощущать не сразу, а лишь по прошествии некоторого времени. Поэтому информацию о наличии излучения и его мощности необходимо получить как можно раньше.
Однако, хватит загадок. Поговорим о том, что же такое радиация и ионизирующее (т. е. радиоактивное) излучение.
Ионизирующее излучение
Любая среда состоит из мельчайших нейтральных частиц-атомов
, которые состоят из положительно заряженных ядер и окружающих их отрицательно заряженных электронов. Каждый атом похож на солнечную систему в миниатюре: вокруг крошечного ядра движутся по орбитам «планеты» - электроны
.
Ядро атома
состоит из нескольких элементарных частиц-протонов и нейтронов, удерживаемых ядерными силами.
Протоны частицы имеющие положительный заряд, равный по абсолютной величине заряду электронов.
Нейтроны нейтральные, не обладающие зарядом, частицы. Число электронов в атоме в точности равно числу протонов в ядре, поэтому каждый атом в целом нейтрален. Масса протона почти в 2000 раз больше массы электрона.
Число присутствующих в ядре нейтральных частиц (нейтронов) может быть разным при одинаковом числе протонов. Такие атомы, имеющие ядра с одинаковым числом протонов, но различающиеся по числу нейтронов, относятся к разновидностям одного и того же химического элемента, называемым «изотопами» данного элемента. Чтобы отличить их друг от друга, к символу элемента приписывают число, равное сумме всех частиц в ядре данного изотопа. Так уран-238 содержит 92 протона и 146 нейтронов; в уране 235 тоже 92 протона, но 143 нейтрона. Все изотопы химического элемента образуют группу «нуклидов». Некоторые нуклиды стабильны, т.е. не претерпевают никаких превращений, другие же, испускающие частицы нестабильны и превращаются в другие нуклиды. В качестве примера возьмем атом урана - 238. Время от времени из него вырывается компактная группа из четырех частиц: двух протонов и двух нейтронов -«альфа-частица (альфа)». Уран-238 превращается, таким образом, в элемент, в ядре которого содержится 90 протонов и 144 нейтрона - торий-234. Но торий-234 тоже нестабилен: один из его нейтронов превращается в протон, и торий-234 превращается в элемент, в ядре которого содержится 91 протон и 143 нейтрона. Это превращение сказывается и на движущихся по своим орбитам электронах (бета): один из них становится как бы лишним, не имеющим пары (протона), поэтому он покидает атом. Цепочка многочисленных превращений, сопровождающаяся альфа- или бета- излучениями, завершается стабильным нуклидом свинца. Разумеется, существует много подобных цепочек самопроизвольных превращений (распадов) разных нуклидов. Период полураспада, есть отрезок времени, за который исходное число радиоактивных ядер в среднем уменьшается в два раза.
При каждом акте распада высвобождается энергия, которая и передается в виде излучения. Часто нестабильный нуклид оказывается в возбужденном состоянии и при этом испускание частицы не приводит к полному снятию возбуждения; тогда он выбрасывает порцию энергии в виде гамма-излучения (гамма-кванта). Как и в случае рентгеновских лучей (отличающихся от гамма-излучения только частотой) при этом не происходит испускания каких-либо частиц. Весь процесс самопроизвольного распада нестабильного нуклида называется радиоактивным распадом, а сам нуклид радионуклидом.
Различные виды излучений сопровождаются высвобождением разного количества энергии и обладают различной проникающей способностью; поэтому они оказывают неодинаковое воздействие на ткани живого организма. Альфа-излучение, задерживается, например, листом бумаги и практически не способно проникнуть через наружный слой кожи. Поэтому оно не представляет опасности до тех пор, пока радиоактивные вещества, испускающие альфа - частицы, не попадут внутрь организма через открытую рану, с пищей, водой или с вдыхаемым воздухом или паром, например, в бане; тогда они становятся чрезвычайно опасными. Бета - частица обладает большей проникающей способностью: она проходит в ткани организма на глубину один-два сантиметра и более, в зависимости от величины энергии. Проникающая способность гамма-излучения, которое распространяется со скоростью света, очень велика: его может задержать лишь толстая свинцовая или бетонная плита. Ионизирующее излучение характеризуется рядом измеряемых физических величин. К ним следует отнести энергетические величины. На первый взгляд может показаться, что их бывает достаточно для регистрации и оценки воздействия ионизирующего излучения на живые организмы и человека. Однако, эти энергетические величины не отражают физиологического воздействия ионизирующего излучения на человеческий организм и другие живые ткани, субъективны, и для разных людей различны. Поэтому используются усредненные величины.
Источники радиации бывают естественными, присутствующими в природе, и не зависящими от человека.
Установлено, что из всех естественных источников радиации наибольшую опасность представляет радон -тяжелый газ без вкуса, запаха и при этом невидимый; со своими дочерними продуктами.
Радон высвобождается из земной коры повсеместно, но его концентрация в наружном воздухе существенно различается для различных точек земного шара. Как ни парадоксально это может показаться на первый взгляд, но основное излучение от радона человек получает, находясь в закрытом, непроветриваемом помещении. Радон концентрируется в воздухе внутри помещений лишь тогда, когда они в достаточной мере изолированы от внешней среды. Просачиваясь через фундамент и пол из грунта или, реже, высвобождаясь из стройматериалов, радон накапливается в помещении. Герметизация помещений с целью утепления только усугубляет дело, поскольку при этом еще более затрудняется выход радиоактивного газа из помещения. Проблема радона особенно важна для малоэтажных домов с тщательной герметизацией помещений (с целью сохранения тепла) и использованием глинозема в качестве добавки к строительным материалам (т.н. «шведская проблема»). Самые распространенные стройматериалы - дерево, кирпич и бетон - выделяют относительно немного радона. Гораздо большей удельной радиоактивностью обладают гранит, пемза, изделия из глиноземного сырья, фосфогипса.
Еще один, как правило менее важный, источник поступления радона в помещения представляет собой вода и природный газ, используемый для приготовления пищи и обогрева жилья.
Концентрация радона в обычно используемой воде чрезвычайно мала, но вода из глубоких колодцев или артезианских скважин содержит очень много радона. Однако основная опасность исходит вовсе не от питья воды, даже при высоком содержании в ней радона. Обычно люди потребляют большую часть воды в составе пищи и в виде горячих напитков, а при кипячении воды или приготовлении горячих блюд радон практически полностью улетучивается. Гораздо большую опасность представляет попадание паров воды с высоким содержанием радона в легкие вместе с вдыхаемым воздухом, что чаще всего происходит в ванной комнате или парилке (парной).
В природный газ радон проникает под землей. В результате предварительной переработки и в процессе хранения газа перед поступлением его к потребителю большая часть радона улетучивается, но концентрация радона в помещении может заметно возрасти, если кухонные плиты и другие нагревательные газовые приборы не снабжены вытяжкой. При наличии же приточно - вытяжной вентиляции, которая сообщается с наружным воздухом, концентрации радона в этих случаях не происходит. Это относится и к дому в целом -ориентируясь на показания детекторов радона можно установить режим вентиляции помещений, полностью исключающий угрозу здоровью. Однако, учитывая, что выделение радона из грунта имеет сезонный характер, нужно контролировать эффективность вентиляции три-четыре раза в год, не допуская превышения норм концентрации радона.
Другие источники радиации, к сожалению обладающие потенциальной опасностью, созданы самим человеком. Источники искусственной радиации - это созданные с помощью ядерных реакторов и ускорителей искусственные радионуклиды, пучки нейтронов и заряженных частиц. Они получили название техногенных источников ионизирующего излучения. Оказалось, что наряду с опасным для человека характером, радиацию можно поставить на службу человеку. Вот далеко не полный перечень областей применения радиации: медицина, промышленность, сельское хозяйство, химия, наука и т.д. Успокаивающим фактором является контролируемый характер всех мероприятий, связанных с получением и применением искусственной радиации.
Особняком по своему воздействию на человека стоят испытания ядерного оружия в атмосфере, аварии на АЭС и ядерных реакторах и результаты их работы, проявляющиеся в радиоактивных осадках и радиоактивных отходах. Однако только чрезвычайные ситуации, типа Чернобыльской аварии, могут оказать неконтролируемое воздействие на человека.
Остальные работы легко контролируются на профессиональном уровне.
При выпадении радиоактивных осадков в некоторых местностях Земли радиация может попадать внутрь организма человека непосредственно через с/х продукцию и питание. Обезопасить себя и своих близких от этой опасности очень просто. При покупке молока, овощей, фруктов, зелени, да и любых других продуктов совсем не лишним будет включить дозиметр и поднести его к покупаемой продукции. Радиации не видно - но прибор мгновенно определит наличие радиоактивного загрязнения. Такова наша жизнь в третьем тысячелетии - дозиметр становится атрибутом повседневной жизни, как носовой платок, зубная щетка, мыло.
ВОЗДЕЙСТВИЕ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА ТКАНИ ОРГАНИЗМА
Повреждений, вызванных в живом организме ионизирующим излучением, будет тем больше, чем больше энергии оно передаст тканям; количество этой энергии называется дозой, по аналогии с любым веществом поступающим в организм и полностью им усвоенным. Дозу излучения организм может получить независимо от того, находится ли радионуклид вне организма или внутри него.
Количество энергии излучения, поглощенное облучаемыми тканями организма, в пересчете на единицу массы называется поглощенной дозой и измеряется в Греях. Но эта величина не учитывает того, что при одинаковой поглощенной дозе альфа-излучение гораздо опаснее (в двадцать раз) бета или гамма-излучений. Пересчитанную таким образом дозу называют эквивалентной дозой; ее измеряют в единицах называемых Зивертами.
Следует учитывать также, что одни части тела более чувствительны, чем другие: например, при одинаковой эквивалентной дозе облучения, возникновение рака в легких более вероятно, чем в щитовидной железе, а облучение половых желез особенно опасно из-за риска генетических повреждений. Поэтому дозы облучения человека следует учитывать с различными коэффициентами. Умножив эквивалентные дозы на соответствующие коэффициенты и просуммировав по всем органам и тканям, получим эффективную эквивалентную дозу, отражающую суммарный эффект облучения для организма; она также измеряется в Зивертах.
Заряженные частицы.
Проникающие в ткани организма альфа- и бета-частицы теряют энергию вследствие электрических взаимодействий с электронами тех атомов, близ которых они проходят. (Гамма-излучение и рентгеновские лучи передают свою энергию веществу несколькими способами, которые в конечном счете также приводят к электрическим взаимодействиям).
Электрические взаимодействия.
За время порядка десяти триллионных секунды после того, как проникающее излучение достигнет соответствующего атома в ткани организма, от этого атома отрывается электрон. Последний заряжен отрицательно, поэтому остальная часть исходно нейтрального атома становится положительно заряженной. Этот процесс называется ионизацией. Оторвавшийся электрон может далее ионизировать другие атомы.
Физико-химические изменения.
И свободный электрон, и ионизированный атом обычно не могут долго пребывать в таком состоянии и в течение следующих десяти миллиардных долей секунды участвуют в сложной цепи реакций, в результате которых образуются новые молекулы, включая и такие чрезвычайно реакционно способные, как "свободные радикалы".
Химические изменения.
В течение следующих миллионных долей секунды образовавшиеся свободные радикалы реагируют как друг с другом, так и с другими молекулами и через цепочку реакций, еще не изученных до конца, могут вызвать химическую модификацию важных в биологическом отношении молекул, необходимых для нормального функционирования клетки.
Биологические эффекты.
Биохимические изменения могут произойти как через несколько секунд, так и через десятилетия после облучения и явиться причиной немедленной гибели клеток или изменений в них.
ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ РАДИОАКТИВНОСТИ |
||
|
Беккерель (Бк, Вq); |
1 Бк = 1 распад в сек. |
Единицы активности радионуклида. Представляют собой число распадов в единицу времени. |
|
Грей (Гр, Gу); |
1 Гр = 1 Дж/кг |
Единицы поглощённой дозы. Представляют собой количество энергии ионизирующего излучения, поглощенное единицей массы какого-либо физического тела, например тканями организма. |
|
Зиверт (Зв, Sv) |
1 Зв = 1 Гр = 1 Дж/кг (для бета и гамма) 1 мкЗв = 1/1000000 Зв 1 бер = 0.01 Зв = 10 мЗв Единицы эквивалентной дозы. |
Единицы эквивалентной дозы. Представляют собой единицу поглощенной дозы, умноженную на коэффициент, учитывающий неодинаковую опасность разных видов ионизирующего излучения. |
|
Грей в час (Гр/ч); Зиверт в час (Зв/ч); Рентген в час (Р/ч) |
1 Гр/ч = 1 Зв/ч = 100 Р/ч (для бета и гамма) 1 мк Зв/ч = 1 мкГр/ч = 100 мкР/ч 1 мкР/ч = 1/1000000 Р/ч |
Единицы мощности дозы. Представляют собой дозу полученную организмом за единицу времени. |
Для информации, а не для запугивания, особенно людей, решивших посвятить себя работе с ионизирующим излучением, следует знать предельно допустимые дозы. Единицы измерения радиоактивности приведены в таблице 1. По заключению Международной комиссии по радиационной защите на 1990 г. вредные эффекты могут наступать при эквивалентных дозах не менее 1,5 Зв (150 бэр) полученных в течение года, а в случаях кратковременного облучения - при дозах выше 0,5 Зв (50 бэр). Когда облучение превышает некоторый порог, возникает лучевая болезнь. Различают хроническую и острую (при однократном массивном воздействии) формы этой болезни. Острую лучевую болезнь по тяжести подразделяют на четыре степени, начиная от дозы 1-2 Зв (100-200 бэр, 1-я степень) до дозы более 6 Зв (600 бэр, 4-я степень). Четвертая степень может закончиться летальным исходом.
Дозы, получаемые в обычных условиях, ничтожны по сравнению с указанными. Мощность эквивалентной дозы, создаваемой естественным излучением, колеблется от 0,05 до 0,2 мкЗв/ч, т.е. от 0,44 до 1,75 мЗв/год (44-175 мбэр/год).
При медицинских диагностических процедурах - рентгеновских снимках и т.п. - человек получает еще примерно 1,4 мЗв/год.
Поскольку в кирпиче и бетоне в небольших дозах присутствуют радиоактивные элементы, доза возрастает еще на 1,5 мЗв/год. Наконец, из-за выбросов современных тепловых электростанций, работающих на угле, и при полетах на самолете человек получает до 4 мЗв/год. Итого существующий фон может достигать 10 мЗв/год, но в среднем не превышает 5 мЗв/год (0,5 бэр/год).
Такие дозы совершенно безвредны для человека. Предел дозы в добавление к существующему фону для ограниченной части населения в зонах повышенной радиации установлен 5 мЗв/год (0,5 бэр/год), т.е. с 300-кратным запасом. Для персонала, работающего с источниками ионизирующих излучений, установлена предельно допустимая доза 50 мЗв/ год (5 бэр/год), т.е. 28 мкЗв/ч при 36-часовой рабочей неделе.
Согласно гигиеническим нормативам НРБ-96 (1996 г.) допустимые уровни мощности дозы при внешнем облучении всего тела от техногенных источников для помещения постоянного пребывания лиц из персонала - 10 мкГр/ч, для жилых помещений и территории, где постоянно находятся лица из населения - 0,1 мкГр/ч (0,1 мкЗв/ч, 10 мкР/ч).
ЧЕМ ИЗМЕРЯЮТ РАДИАЦИЮ
Несколько слов о регистрации и дозиметрии ионизирующего излучения. Существуют различные методы регистрации и дозиметрии: ионизационный (связанный с прохождением ионизирующего излучения в газах), полупроводниковый (в котором газ заменен твердым телом), сцинтиляционный, люминесцентный, фотографический. Эти методы положены в основу работы дозиметров радиации. Среди газонаполненных датчиков ионизирующего излучения можно отметить ионизационные камеры, камеры деления, пропорциональные счетчики и счетчики Гейгера-Мюллера . Последние относительно просты, наиболее дешевы, не критичны к условиям работы, что и обусловило их широкое применение в профессиональной дозиметрической аппаратуре, предназначенной для обнаружения и оценки бета- и гамма-излучения. Когда датчиком служит счетчик Гейгера-Мюллера, любая вызывающая ионизацию частица, попадающая в чувствительный объем счетчика, становится причиной самостоятельного разряда. Именно попадающая в чувствительный объем! Поэтому не регистрируются альфа -частицы, т.к. они туда не могут проникнуть. Даже при регистрации бета - частиц необходимо приблизить детектор к объекту, чтобы убедиться в отсутствии излучения, т.к. в воздухе энергия этих частиц может быть ослаблена, они могут не преодолеть корпус прибора, не попадут в чувствительный элемент и не будут обнаружены.
Доктор физико-математических наук, Профессор МИФИ Н.М. Гаврилов
статья написана для компании "Кварта-Рад"
Радиация – это потоки частиц, образовавшихся во время ядерных реакций или радиоактивного распада . Все мы наслышаны про опасность радиоактивного излучения для человеческого организма и знаем, что оно может стать причиной огромного количества патологических состояний. Но зачастую большинство людей не знают, в чем именно состоит опасность радиации и как можно защитить себя от нее. В этой статье мы рассмотрели, что такое радиация, в чем заключается ее опасность для человека, причиной каких заболеваний она может стать.
Что такое радиация
Определение этого термина не очень понятно для человека, не связанного с физикой или, например, с медициной. Под термином «радиация» подразумевают выход частиц, образовавшихся во время ядерных реакций или радиоактивного распада. То есть это излучение, которое выходит из некоторых веществ.
Радиоактивные частицы имеют различную способность проникновения и прохождения через различные вещества . Некоторые из них могут проходить через стекло, человеческое тело, бетон.
На знании о способности конкретных радиоактивных волн проходить через материалы составлены правила защиты от радиации. Например, стены рентгенологических кабинетов сделаны из свинца, через который радиоактивное излучение не может пройти.
Радиация бывает:
- природной. Она формирует природный радиационный фон, к которому мы все привыкли. Солнце, почва, камни выделяют излучения. Они не опасны для человеческого организма .
- техногенной, то есть такой, которая была создана вследствие человеческой деятельности. Сюда относится добывание радиоактивных веществ из глубин Земли, использование ядерных топлив, реакторов и т. д.
Как радиация попадает в человеческий организм
Острая лучевая болезнь
Это состояние развивается при однократном массивном облучении человека
. Такое состояние встречается нечасто.
Оно может развиться во время каких-то техногенных аварий и катастроф.
Степень клинических проявлений зависит от количества радиации, подействовавшей на организм человека.
При этом могут поражаться все органы и системы.
Хроническая лучевая болезнь
Это состояние развивается при длительном контакте с радиоактивными веществами . Чаще всего развивается у людей, которые взаимодействуют с ними по долгу службы.
При этом клиническая картина может нарастать медленно, на протяжении многих лет. При продолжительном и длительном контакте с радиоактивными источниками облучения происходит поражение нервной, эндокринной, кровеносной систем. Также страдают почки, происходят сбои во всех обменных процессах.
Хроническая лучевая болезнь имеет несколько стадий . Она может протекать полиморфно, клинически проявляясь поражением различных органов и систем.
Онкологические злокачественные патологии
Учеными доказано, что радиация может спровоцировать онкологические патологии . Чаще всего развивается рак кожи или щитовидной железы, также нередки случаи появления лейкоза – рака крови у людей, страдающих от острой лучевой болезни.
Согласно статистическим данным, количество онкологических патологий после аварии на Чернобыльской АЭС возросло в десятки раз на территориях, пораженных радиацией.
Использование радиации в медицине
Ученые научились использовать радиационное излучение во благо человечества. Огромное количество различных диагностических и лечебных процедур тем или иным образом связаны с радиоактивным излучением. Благодаря продуманным протоколам по безопасности и современному оборудованию такое применение радиации практически безопасно для пациента и для медицинского персонала
, но при соблюдении всех правил по безопасности.
Диагностические медицинские методики с использованием радиации: рентгенография, компьютерная томография, флюорография.
К лечебным методикам относятся различные виды лучевой терапии, которые используются при лечении онкологических патологий .
Использование лучевых методов диагностики и терапии должно проводиться квалифицированными специалистами. Данные процедуры назначаются пациентам исключительно по показаниям.
Основные методы защиты от радиационного излучения
Научившись использовать радиоактивное излучение в промышленности и в медицине, ученые позаботились про безопасность людей, которые могут вступать в контакт с данными опасными веществами.
Только тщательное соблюдение основ личной профилактики и защиты от радиации может защитить человека, работающего в опасной радиоактивной зоне, от хронической лучевой болезни.
Основные способы защиты от радиации:
- Защита с помощью расстояния. Радиоактивное излучение имеет определенную длину волн, дальше которой оно не действует. Поэтому в случае опасности нужно немедленно покидать опасную зону .
- Защита экранированием. Суть этого метода состоит в использовании для защиты веществ, которые не пропускают сквозь себя радиоактивные волны. Например, от альфа-излучений способны защитить бумага, респиратор, резиновые перчатки.
- Защита временем. Все радиоактивные вещества имеют время полураспада и распада.
- Химическая защита. Человеку даются перорально или вводятся в виде уколов вещества, способные снижать негативное влияние радиации на организм.
У людей, работающих с радиоактивными веществами, есть протоколы защиты и поведения в различных ситуациях. Как правило, в рабочих помещениях установлены дозиметры – аппараты для измерения радиационного фона .
Радиация опасна для человека. При повышении ее уровня выше допустимой нормы развиваются различные заболевания и поражения внутренних органов и систем. На фоне лучевого облучения могут развиваться злокачественные онкологические патологии. Радиационное излучение используют и в медицине. С его помощью проводят диагностику и лечение многих болезней.
Немного теории
Радиоактивностью называют неустойчивость ядер некоторых атомов, которая проявляется в их способности к самопроизвольному превращению (по научному - распаду), что сопровождается выходом ионизирующего излучения (радиации).
Энергия такого излучения достаточно велика, поэтому она способна воздействовать на вещество, создавая новые ионы разных знаков. Вызывать радиацию с помощью химических реакций нельзя, это полностью физический процесс.
Различают несколько видов радиации
- Альфа-частицы - это относительно тяжелые частицы, заряженные положительно, представляют собой ядра гелия.
- Бета-частицы - обычные электроны.
- Гамма-излучение - имеет ту же природу, что и видимый свет, однако гораздо большую проникающую способность.
- Нейтроны - это электрически нейтральные частицы, возникающие в основном рядом с работающим атомным реактором, доступ туда должен быть ограничен.
- Рентгеновские лучи - похожи на гамма-излучение, но имеют меньшую энергию. Кстати, Солнце - один из естественных источников таких лучей, но защиту от солнечной радиации обеспечивает атмосфера Земли.
Наиболее опасно для человека Альфа, Бета и Гамма излучение, которое может привести к серьезным заболеваниям, генетическим нарушения и даже смерти.
Степень влияния радиации на здоровье человека зависит от вида излучения, времени и частоты. Таким образом, последствия радиации, которые могут привести к фатальным случаям, бывают как при однократном пребывании у сильнейшего источника излучения (естественного или искусственного), так и при хранении слаборадиоактивных предметов у себя дома (антиквариата, обработанных радиацией драгоценных камней, изделий из радиоактивного пластика).
Заряженные частицы очень активны и сильно взаимодействуют с веществом, поэтому даже одной альфа-частицы может хватить, чтобы уничтожить живой организм или повредить огромное количество клеток. Впрочем, по этой же причине достаточным средством защиты от радиации данного типа является любой слой твердого или жидкого вещества, например, обычная одежда.
По мнению специалистов, ультрафиолетовое излучение или излучение лазеров нельзя считать радиоактивным.
Чем же отличается радиация и радиоактивность
Источники радиации - ядерно-технические установки (ускорители частиц, реакторы, рентгеновское оборудование) и радиоактивные вещества. Они могут существовать значительное время, никак не проявляя себя, и вы можете даже не подозревать, что находитесь рядом с предметом сильнейшей радиоактивности.
Единицы измерения радиоактивности
Радиоактивность измеряется в Беккерелях (БК), что соответствует одному распаду в секунду. Содержание радиоактивности в веществе также часто оценивают на единицу веса - Бк/кг, или объема - Бк/куб.м.
Иногда встречается такая единица как Кюри (Ки). Это огромная величина, равная 37 миллиардам Бк. При распаде вещества источник испускает ионизирующее излучение, мерой которого является экспозиционная доза. Ее измеряют в Рентгенах (Р). 1 Рентген величина достаточно большая, поэтому на практике используют миллионную (мкР) или тысячную (мР) долю Рентгена.
Бытовые дозиметры измеряют ионизацию за определенное время, то есть не саму экспозиционную дозу, а ее мощность. Единица измерения - микрорентген в час. Именно этот показатель наиболее важен для человека, так как позволяет оценить опасность того или иного источника радиации.
Радиация и здоровье человека
Воздействие радиации на организм человека называют облучением. Во время этого процесса энергия радиация передается клеткам, разрушая их. Облучение может вызывать всевозможные заболевания - инфекционные осложнения, нарушения обмена веществ, злокачественные опухоли и лейкоз, бесплодие, катаракту и многое другое. Особенно остро радиация воздействует на делящиеся клетки, поэтому она особенно опасна для детей.
Организм реагирует на саму радиацию, а не на ее источник. Радиоактивные вещества могут проникать в организм через кишечник (с пищей и водой), через легкие (при дыхании) и даже через кожу при медицинской диагностике радиоизотопами. В этом случае имеет место внутреннее облучение.
Кроме того, значительное влияние радиации на организм человека оказывает внешнее облучение, т.е. источник радиации находится вне тела. Наиболее опасно, безусловно, внутреннее облучение.
Как вывести радиацию из организма
Этот вопрос, безусловно, волнует многих. К сожалению, особо эффективных и быстрых способов вывода радионуклидов из организма человека не существует. Некоторые продукты питания и витамины помогают очистить организм от небольших доз радиации. Но если облучение серьезное, то остается только надеяться на чудо. Поэтому лучше не рисковать. И если существует даже малейшая опасность подвергнуться радиации, необходимо со всей быстротой уносить ноги из опасного места и вызывать специалистов.
Является ли компьютер источником радиации
Этот вопрос, в век распространения компьютерной техники, волнует многих. Единственной частью компьютера, которая теоретически может быть радиоактивной является монитор, да и то, только электро-лучевой. Современные дисплеи, жидкокристаллические и плазменные, радиоактивными свойствами не обладают.
ЭЛТ мониторы, как и телевизоры, являются слабым источником излучения рентгеновского типа. Оно возникает на внутренней поверхности стекла экрана, однако благодаря значительной толщине этого же стекла, оно и поглощает большую часть излучения. До настоящего времени не обнаружено никакого влияния ЭЛТ мониторов на здоровье. Впрочем, при повсеместном применении жидкокристаллических дисплеев этот вопрос теряет былую актуальность.
Может ли человек стать источником радиации
Радиация, воздействуя на организм, не образует в нем радиоактивных веществ, т.е. человек не превращается сам в источник радиации. Кстати, рентгеновские снимки, вопреки распространенному мнению, также безопасны для здоровья. Таким образом, в отличие от болезни, лучевое поражение от человека к человеку передаваться не может, зато радиоактивные предметы, несущие в себя заряд, могут быть опасны.
Измерение уровня радиации
Измерить уровень радиации можно с помощью дозиметра. Бытовые приборы просто не заменимы для тех, кто хочет максимально обезопасить себя от смертельно опасного влияния радиации.
Основное предназначение бытового дозиметра - измерение мощности дозы радиации в том месте, где находится человек, обследование определенных предметов (грузов, стройматериалов, денег, продуктов питания, детских игрушек). Купить прибор, измеряющий радиацию, просто необходимо тем, кто часто бывает в районах радиационного загрязнения, вызванных аварией на Чернобыльской АЭС (а такие очаги присутствуют практически во всех областях европейской территории России).
Поможет дозиметр и тем, кто бывает в незнакомой местности, удаленной от цивилизации - в походе, собирая грибы и ягоды, на охоте. Обязательно необходимо обследовать на радиационную безопасность место предполагаемого строительства (или покупки) дома, дачи, огорода или земельного участка, иначе вместо пользы подобная покупка принесет только смертельно опасные заболевания.
Очистить продукты, землю или предметы от радиации практически невозможно, поэтому единственный способ обезопасить себя и свою семью - держаться от них подальше. А именно бытовой дозиметр поможет выявить потенциально опасные источники.
Нормы радиоактивности
В отношении радиоактивность существует большое число норм, т.е. стараются нормировать практически все. Другое дело, что нечистые на руку продавцы, в погоне за большой прибылью, не соблюдают, а иногда и откровенно нарушают нормы, установленные законодательством.
Основные нормы, установленные в России, прописаны в Федеральном законе №3-ФЗ от 05.12.1996 г "О радиационной безопасности населения" и в Санитарных правилах 2.6.1.1292-03 "Нормы радиационной безопасности".
Для вдыхаемого воздуха, воды и продуктов питание регламентировано содержание как техногенных (полученных в результате деятельности человека), так и естественных радиоактивных веществ, которые не должны превышать нормы, установленные СанПиН 2.3.2.560-96.
В строительных материалах нормируется содержания радиоактивных веществ семейства тория и урана, а также калия-40, удельная эффективная активность их рассчитывается по специальным формулам. Требования к строительным материалам также указаны в ГОСТ.
В помещениях регламентируется суммарное содержание торона и радона в воздухе - для новых зданий оно должно быть не больше 100 Бк (100 Бк/м3), а для уже эксплуатируемых - менее 200 Бк/м3. В Москве применяются также дополнительные нормы МГСН2.02-97, где регламентируются максимально допустимые уровни ионизирующего излучения и содержание радона на участках застройки.
Для медицинской диагностики предельные дозовые значения не обозначены, однако выдвигаются требований минимально достаточных уровней облучения, чтобы получить качественную диагностическую информацию.
В компьютерной технике регламентируется предельный уровень излучения для электро-лучевых (ЭЛТ) мониторов. Мощность дозы рентгеновского изучения на любой точке на расстоянии 5 см от видеомонитора или персонального компьютера не должна превышать 100 мкР в час.
Достоверно проверить уровень радиационной безопасности можно только с помощью персонального бытового дозиметра.
Проверить же соблюдаются ли производителями установленные законодательно нормы можно только самостоятельно, используя миниатюрный бытовой дозиметр. Пользоваться им очень просто, достаточно нажать одну кнопку и сверить показания на жидкокристаллическом дисплее прибора с рекомендованными. Если норма значительно превышена, значит данный предмет представляет собой угрозу жизни и здоровья, и о нем следует сообщить в МЧС, чтобы он был уничтожен.
Как защититься от радиации
Всем хорошо известно о высоком уровне радиационной опасности, однако вопрос как защититься от радиации становится все более актуальным. Защититься от радиации можно временем, расстоянием и веществом.
Защищаться от радиации целесообразно только тогда, когда ее дозы в десятки, сотни раз превышают природный фон. В любом случае на вашем столе обязательно должны быть свежие овощи, фрукты, зелень. Как считают врачи, даже при сбалансированной диете организм лишь наполовину обеспечивается незаменимыми витаминами и минералами, с чем и связано учащение онкологических заболеваний.
Как показали наши исследования, эффективной защитой против радиации в малых и средних дозах, а также средствами снижения риска развития опухолей является селен. Он содержится в пшенице, белом хлебе, орехах кешью, редиске, но в малых дозах. Гораздо эффективнее принимать назначенные врачом биологически активные добавки с этим элементом.
Защита временем
Чем короче время пребывания рядом с источником радиации, тем меньшую дозу облучения получает человек. Кратковременный контакт даже с мощнейшим рентгеновским излучением во время медицинских процедур не принесет сильного вреда, однако если рентгеновский аппарат оставить на более длительный срок, он просто "сожжет" живые ткани.
Защита от разных типов излучения экранированием
Защита расстоянием заключается в том, что излучение уменьшается при удалении от компактного источника. То есть если на расстоянии 1 метра от источника радиации дозиметр показывает 1000 микрорентген в час, то на расстоянии 5 метров - около 40 мкР/час, вот почему часто источники радиации так сложно обнаружить. На больших расстояниях они "не ловятся", надо четко знать место, где искать.
Защита веществом
Необходимо стремиться к тому, чтобы между вами и источником радиации было как можно больше вещества. Чем оно плотнее и чем его больше, тем значительнее часть радиации, которую оно может поглотить.
Говоря о главном источнике радиации в помещениях - радоне и продуктах его распада, следует отметить, что значительно уменьшить радиацию можно регулярным проветриванием.
От альфа-излучения можно защититься обычным листом бумаги, респиратором и резиновыми перчатками, для бета-излучения уже понадобится тонкий слой алюминия, стекло, противогаз и плексиглас, для борьбы с гамма-излучением эффективны тяжелые металлы типа стали, свинца, вольфрама, чугуна, а от нейтронов могут спасти вода и полимеры типа полиэтилена.
При постройке дома, внутренней отделке, рекомендуется использовать радиационно безопасные материалы. Так, дома из дерева и бруса значительно безопаснее в радиационном отношении, чем кирпичные. Силикатный кирпич "фонит" меньше, чем сделанный из глины. Производители изобрели специальную систему маркировки, которая подчеркивает экологическую безопасность их материалов. Если вы волнуетесь о безопасности будущих поколений, выбирайте именно такие.
Существует мнение, что от радиации может защитить алкоголь. В этом есть доля истины, алкоголь снижает восприимчивость к радиации, однако современные противорадиационные препараты гораздо надежнее.
Чтобы точно знать, когда надо опасаться радиоактивных веществ, рекомендуем купить дозиметр радиации. Этот небольшой прибор всегда предупредит вас, если вы окажетесь рядом с источником излучения, и вы успеете выбрать наиболее подходящий метод защиты.
Ионизирующее излучение (далее - ИИ) - это излучение, взаимодействие которого с веществом приводит к ионизации атомов и молекул, т.е. это взаимодействие приводит к возбуждению атома и отрыву отдельных электронов (отрицательно заряженных частиц) из атомных оболочек. В результате, лишенный одного или нескольких электронов, атом превращается в положительно заряженный ион - происходит первичная ионизация. К ИИ относят электромагнитное излучение (гамма-излучение) и потоки заряженных и нейтральных частиц - корпускулярное излучение (альфа-излучение, бета-излучение, а также нейтронное излучение).
Альфа-излучение относится к корпускулярным излучениям. Это поток тяжелых положительно заряженных а-частиц (ядер атомов гелия), возникающее в результате распада атомов тяжелых элементов, таких как уран, радий и торий. Поскольку частицы тяжелые, то пробег альфа-частиц в веществе (то есть путь, на котором они производят ионизацию) оказывается очень коротким: сотые доли миллиметра в биологических средах, 2,5—8 см в воздухе. Таким образом, задержать эти частицы способен обычный лист бумаги или внешний омертвевший слой кожи.
Однако вещества, испускающие альфа-частицы, являются долгоживущими. В результате попадания таких веществ внутрь организма с пищей, воздухом или через ранения, они разносятся по телу током крови, депонируются в органах, отвечающих за обмен веществ и защиту организма (например, селезенка или лимфатические узлы), вызывая, таким образом, внутреннее облучение организма. Опасность такого внутреннего облучения организма высока, т.к. эти альфа-частицы создают очень большое число ионов (до нескольких тысяч пар ионов на 1 микрон пути в тканях). Ионизация, в свою очередь, обуславливает ряд особенностей тех химических реакций, которые протекают в веществе, в частности, в живой ткани (образование сильных окислителей, свободного водорода и кислорода и др.).
Бета-излучение (бета-лучи, или поток бета-частиц) также относится к корпускулярному типу излучения. Это поток электронов (β--излучение, или, чаще всего, просто β -излучение) или позитронов (β+-излучение), испускаемых при радиоактивном бета-распаде ядер некоторых атомов. Электроны или позитроны образуются в ядре при превращении нейтрона в протон или протона в нейтрон соответственно.
Электроны значительно меньше альфа-частиц и могут проникать вглубь вещества (тела) на 10-15 сантиметров (ср. с сотыми долями миллиметра у а-частиц). При прохождении через вещество бета-излучение взаимодействует с электронами и ядрами его атомов, расходуя на это свою энергию и замедляя движение вплоть до полной остановки. Благодаря таким свойствам для защиты от бета-излучения достаточно иметь соответствующей толщины экран из органического стекла. На этих же свойствах основано применение бета-излучения в медицине для поверхностной, внутритканевой и внутриполостной лучевой терапии.
Нейтронное излучение - еще один вид корпускулярного типа излучений. Нейтронное излучение представляет собой поток нейтронов (элементарных частиц, не имеющих электрического заряда). Нейтроны не оказывают ионизирующего действия, однако весьма значительный ионизирующий эффект происходит за счет упругого и неупругого рассеяния на ядрах вещества.
Облучаемые нейтронами вещества могут приобретать радиоактивные свойства, то есть получать так называемую наведенную радиоактивность. Нейтронное излучение образуется при работе ускорителей элементарных частиц, в ядерных реакторах, промышленных и лабораторных установках, при ядерных взрывах и т. д. Нейтронное излучение обладает наибольшей проникающей способностью. Лучшими для защиты от нейтронного излучения являются водородсодержащие материалы.
Гамма излучение и рентгеновское излучение относятся к электромагнитным излучениям.
Принципиальная разница между двумя этими видами излучения заключается в механизме их возникновения. Рентгеновское излучение - внеядерного происхождения, гамма излучение - продукт распада ядер.
Рентгеновское излучение, открыто в 1895 году физиком Рентгеном. Это невидимое излучение, способное проникать, хотя и в разной степени, во все вещества. Представляет собой электромагнитное излучение с длиной волны порядка от - от 10 -12 до 10 -7 . Источник рентгеновских лучей - рентгеновская трубка, некоторые радионуклиды (например, бета-излучатели), ускорители и накопители электронов (синхротронное излучение).
В рентгеновской трубке есть два электрода - катод и анод (отрицательный и положительный электроды соответственно). При нагреве катода происходит электронная эмиссия (явление испускания электронов поверхностью твёрдого тела или жидкости). Электроны, вылетающие из катода, ускоряются электрическим полем и ударяются о поверхность анода, где происходит их резкое торможение, вследствие чего возникает рентгеновское излучение. Как и видимый свет, рентгеновское излучение вызывает почернение фотопленки. Это одно его из свойств, основное для медицины - то, что оно является проникающим излучением и соответственно пациента можно просвечивать с его помощью, а т.к. разные по плотности ткани по-разному поглощают рентгеновское излучение - то мы можем диагностировать на самой ранней стадии многие виды заболеваний внутренних органов.
Гамма излучение имеет внутриядерное происхождение. Оно возникает при распаде радиоактивных ядер, переходе ядер из возбужденного состояния в основное, при взаимодействии быстрых заряженных частиц с веществом, аннигиляции электронно-позитронных пар и т.д.
Высокая проникающая способность гамма-излучения объясняется малой длиной волны. Для ослабления потока гамма-излучения используются вещества, отличающиеся значительным массовым числом (свинец, вольфрам, уран и др.) и всевозможные составы высокой плотности (различные бетоны с наполнителями из металла).