Сборник учебных программ по повышению квалификации персонала

Программа курса
Радиоактивность окружающей среды

Канд. хим. наук Сапожников Ю. А.
(до 90 учебных часов)

Представление об истории Солнечной системы и планеты Земля. Воздействие ионизирующей радиации на все, живущее на Земле. Понятие об эффективной эквивалентной дозе. Основные составляющие средней эффективной эквивалентной дозы, получаемой за 1 год человеком, живущим в средних широтах на уровне моря: радон =55% [1,3 мЗв (миллиЗиверт)]; космическое излучение - 8%; грунт - 8%; внутреннее облучение - 11%; рентгеновская диагностика в медицине - 11%; ядерная медицина - 4%; пища - 3%; другие источники < 1 % (в том числе - глобальные выпадения -< 0,3%; ядерный топливный цикл - 0,10%).
Ниже каждый из перечисленных источников воздействия ионизирующего излучения на человека рассматривается отдельно.
Радон и продукты его распада. Радон-222 с периодом полураспада 3,8 дня, член радиоактивного семейства урана-238, присутствующий повсеместно, хотя и являющийся очень рассеянным элементом. Непосредственный предшественник радона в этом семействе - радий-226. Радон, образующийся в почвах, в строительных материалах, и по трещинам и порам поступающий в воздух. Короткоживущие продукты распада радона.
Продукты распада радона в момент их образования - положительно заряженные ионы, легко захватываемые различными поверхностями или аэрозольными частицами. Формы нахождения продуктов распада в воздухе: а) в виде элементарных ионов или отдельных атомов; б) в виде атомов, осевших на аэрозольные частицы (ядра конденсации), находящиеся в воздухе.
Убыль концентрации радона и короткоживущих продуктов его распада над сушей с высотой. Распространение радона и короткоживущих продуктов его распада по тропосфере, а долгоживущих и в стратосфере. Торон, находящийся, в основном, в непосредственной близости к земной поверхности, а продукт его распада - свинец-212 - в нижних слоях тропосферы.
Установление радиоактивного равновесия между радоном и корот-коживущими продуктами его распада на высоте около 100 м.
Предельное накопление долгоживущих продуктов распада радона на больших высотах при доминировании, в основном, свинца-210 и полония-210.
Увеличение концентрации радона в морском воздухе с ростом высоты.
Превышение концентрации радона в водах рек и других поверхностных водах (в 103-104 раз) над значением, равновесным с растворенным в воде радием.
Попадание продуктов распада радона, постоянно присутствующих в воздухе, где они, в частности, ассоциированы с пылевыми частицами, в легкие человека, где часть из них остается на влажных внутренних стенках легких, постоянно подвергая их воздействию излучения последующих членов цепочки.
Альфа-, бета-, и гамма- излучатели среди продуктов распада радона.
Космическое излучение и космогенные радионуклиды. Действие на Землю высокоэнергетических частиц космического излучения, прежде
всего протонов очень высоких энергий. Взаимодействие протонов с ядрами атомов элементов, входящих в состав атмосферы - ядерные реакции, сопровождающиеся испусканием других элементарных частиц. Состав вторичного космического излучения у поверхности Земли на уровне моря (около 80% общего количества частиц - мюоны). Нейтроны в потоке частицу поверхности Земли.
Образование ядер космогенных радионуклидов (тритий, углерод-14, фосфор-32 и -33, сера-35 и др.) под действием протонов и нейтронов космического излучения в атмосфере. Максимум концентраций космогенных радионуклидов на высоте 15-20 км. Их включение в биологический цикл и поступление в организм человека.
Относительное постоянство скорости образования космогенных радионуклидов в верхних слоях атмосферы.
Присутствие в атмосфере радионуклидов, попадающих в атмосферу с космической пылью (AI-26, Ве-10 и др.). Максимум их концентраций в зоне испарения микрометеоритов на высоте 80-100 км.
Образование Ве-7 в атмосфере под действием быстрых протонов по реакции 14N (p, 2 альфа).
Внутреннее облучение. Равновесные концентрации включившихся в биологический цикл космогенных радионуклидов в живых организмах. Углерод-14 и тритий, входящие в состав тканей человеческого тела, их определяющий вклад во внутреннее облучение человека.
Датирование ископаемых останков животных или человека по С-14. Обеспечение изоляции отбираемых проб от контакта с современным углеродом при отборе проб для углеродного датирования. Образование 14С при взрывах ядерных боеприпасов и при авариях на предприятиях ядерного топливного цикла.
Грунт. В грунте присутствуют радионуклиды уранового и ториево-го рядов, калий-40 и некоторые другие естественные радионуклиды. Калий-40 - один из важнейших природных бета- (Е,-макс. = 1,33 МэВ) и гамма-излучателей (Еу = 1,46 МэВ). Схема распада калия-40. Изотопный состав калия: К-39 - 93,08 %; К-40 - 0,011 %; К-41 - 6,93 %.
Калий в почвах, минералах, морской воде.
Калийные удобрения. Биогеохимический цикл калия.
Рентгеновская диагностика. Процедура, знакомая каждому человеку, и сегодня являющаяся важнейшей мерой раннего обнаружения многих серьезных заболеваний.
Ядерно-медицинская диагностика. Пока применяется лишь в сравнительно крупных медицинских центрах. Наиболее известный пример - диагностика функции щитовидной железы с применением иода-131.
В настоящее время существуют способы диагностики многих заболеваний с использованием весьма короткоживущих радионуклидов с периодами полураспада, измеряемыми минутами и секундами, что существенно уменьшает дозовую нагрузку на исследуемые органы.
Пища. Поступление с пищей в организм человека как естественных, так и искусственных радионуклидов.
Главный поставщик искусственных радионуклидов, таких как стронций-90, цезий-137 и иод-131 в организм человека, и особенно в детский организм - коровье молоко. Зависимость поступления стронция-90 с зерном от особенностей размалывания. Специальные меры для предупреждения попадания иода-131 от предприятий ЯТЦ в окружающую среду.
Представление о существующих нормах поступления радионуклидов в организм человека.
Глобальные выпадения искусственных радионуклидов в результате ядерных испытаний.
Распространение искусственных радионуклидов в глобальных масштабах в результате испытаний ядерного оружия. Проникновение радионуклидов с грибообразным облаком, возникавшим на месте ядерного взрыва, в верхние слои атмосферы. Обеднение стратосферного резервуара в результате радиоактивного распада и выпадений на земную поверхность с атмосферными осадками.
Подземные испытания ядерного оружия.
Ядерный топливный цикл. Составляющие ядерного топливного цикла (ЯТЦ). "Хвосты". Меры, принимаемые для снижения выбросов и сбросов радионуклидов в окружающую среду.
Рутинная работа предприятий ЯТЦ. Радиоактивные аэрозоли. Криптон-85.
Аварийные ситуации на предприятиях ЯТЦ. Уиндскэйл, Великобритания (1957 г.);
Кыштым (1957 г.); Трехмильный остров, США (1979 г.); Чернобыль (1986 г.) и др.
Проблема радиоактивных отходов. Поведение радионуклидов в местах захоронения отходов.

Литература:
1.Л. А. Перцов. Ионизирующее излучение биосферы. М.: Атомиздат, 1973, С. 292.
2.Н. С. Бабаев, В. Ф. Демин, Л. А. Ильин и др. Ядерная энергетика, человек и окружающая среда. Под ред. акад. А.П. Александрова.М.: Энергоиздат, 1981, С. 296.
3.Н. А. Титаева. Ядерная геохимия. М.: Изд. МГУ, 1992, С. 272.