Теоретические сведения о радиации

Развитие жизни на Земле всегда происходило в присутствии естественного радиационного фона окружающей среды, создаваемого солнечной радиацией, космическим излучением и излучением естественно распределенных природных радиоактивных веществ (в горных породах, почве, атмосфере).

В силу постоянно проходящей на Солнце неуправляемой ядерной реакции все живое на Земле всегда подвергалось воздействию этого ионизирующего источника. Особенностью этого излучения является его повсеместное воздействие и относительное постоянство его уровней в каждой точке земной поверхности в течение длительного периода времени. Это излучение называется фоновым излучением, измеряется приборами
в мкр/час и в среднем по планете равно 11 мкр/час на высоте уровня моря.

Электромагнитное излучение Солнца составляет 91 % от всей энергии, поступающей к нам из космоса. Часть этой энергии – видимые лучи (несущие максимум энергии), часть – невидимые (ультрафиолетовые и инфракрасные).

Видимое излучение необходимо для фотосинтеза растений, является информацией об окружающей среде, носителем ее энергии.

Животный мир и человек нуждаются в определенных дозах ультрафиолета. Органическое, живое вещество, насыщенное этой энергией, становится химически активным, и эта энергия затем передается по всей пищевой цепочке. Основная защита от чрезмерного поступления ультрафиолета на планету – озоновый слой атмосферы на высотах 10–50 км. Ультрафиолетовое излучение, воздействуя на человека, проникает вглубь тканей, и под его влиянием, а также в качестве защитной реакции организма в коже, активизируются меланины(придают цвет загорелой коже), активно поглощающие ультрафиолетовые лучи. Чрезмерное облучение может вызвать ожоги и раковые новообразования (в виде отмерших клеток организма), которые могут привести к развитию заболевания.

В соответствии с Законом«О радиационной безопасности населения»[18]естественный радиационный фон –доза излучения, создаваемая космическим излучением, природных радионуклидов, естественно распределенных в земле, воде, воздухе, других элементах биосферы, пищевых продуктах и организме человека.

Эффективная доза – величина воздействия ионизирующего излучения, используемая как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения организма человека и отдельных его органов с учетом их радиочувствительности.

Радиационная безопасность населения – состояние защищенности настоящего и будущего поколений людей от вредного для их здоровья воздействия ионизирующего излучения.

Естественный фон создает внешнее и внутреннее облучение. Мощность дозы естественного фона зависит от высоты над уровнем моря, широты места, активности Солнца, количества и вида радионуклидов в горных породах и почве (внешнее облучение) и их возможного поступления в организм с воздухом, водой, пищей (внутреннее облучение). Многолетние средние значения естественного фона для определенного места не изменяются, однако, для разных мест эти значения могут существенно отличаться между собой по абсолютному значению. Суммарное воздействие на организм внешнего и внутреннего облучения называется биологическим эквивалентом рентгена (БЭР), численно равно 1БЭР ≈ 1Р ≈ 0,01 Зв. При фоновом значении 11 мкр/час человек получает дозу ≈ 0,1 БЭР/год.

Принято считать, что средняя продолжительность жизни 70 лет, т.е. человек за свою жизнь получит дозу излучения ≈ 7 БЭР или 0,07 Зв.

Для сведения: человек получает разовую дозу 3БЭР (0,03 Зв) облучения при рентгеноскопии; при 75БЭР (0,75 Зв) – происходят первичные изменения крови; при 450БЭР (4,5 Зв) – наступает тяжелая степень лучевой болезни, т.е. это практически смертельная доза для человека (для сравнения, средняя смертельная доза для овцы – 200 БЭР, для крысы – 900 БЭР, для змей – 8000–20 000 БЭР).

Действие одной и той же дозы облучения зависит от времени накопления. Если время больше, то общее поражающее действие меньше, чем при однократном облучении суммарной дозой. Кроме того, это действие, за исключением случаев, когда оно вызывает необратимые генетические изменения, частично блокируется восстанавливающими реакциями организма. Следует иметь ввиду, что мягкие ткани и жидкости полностью поглощают эту энергию, а твердые тела, насыщаясь, отдают часть этой энергии в окружающую среду. Поэтому, например, необходимо через
50–60 лет выводить из эксплуатации атомный реактор, так как находиться вблизи него обслуживающему персоналу становится опасным для жизни. Насыщение костной ткани человека приводит к омертвению ближайших к ней клеток мягких тканей, которые отторгаются от живых клеток. Это заболевание называют острой лучевой болезнью (ОЛБ). Она сопровождается сильными болевыми ощущениями, быстро прогрессирует и практически пока не излечивается. При длительном постепенном облучении дозами немногим выше предельно допустимых формируется хроническая лучевая болезнь (ХЛБ). Отдаленными последствиями ХЛБ могут быть лейкоз, опухоли и другие заболевания, приводящие к летальному исходу через
10–25 лет. Кроме этих заболеваний могут быть локальные лучевые повреждения, лучевой ожог, лучевая катаракта, лучевое бесплодие.

Кроме того, могут проявляться стохастические (вероятностные) эффекты излучения, не имеющие дозового порога. Основными из них являются канцерогенные (злокачественные опухоли, лейкозы – злокачественные изменения кровообразующих клеток) и генетические (наследственные болезни, обусловленные генными мутациями) эффекты. При лейкозе, например, убиваются красные кровяные тельца, являющиеся носителем энергии и питательных веществ для всего организма. Недостаток красных кровяных телец приводит к постепенному истощению организма. Заболевание называется лейкемией (белокровием).

Все источники ионизирующих излучений можно разделить на три группы:

– природные (космическое излучение и естественно-радиоактивные нуклиды, содержащиеся в земной коре и объектах окружающей среды);

– техногенные – это источники, образующиеся за счет добычи полезных ископаемых (урансодержащих), использования строительных материалов минерального происхождения, сжигания ископаемого топлива, в частности угля, приводящее к выбросу естественных радионуклидов (радия-226,228, тория-232 и др.). В результате происходит локальное изменение распределения естественных источников радиации, что приводит к изменению радиационного воздействия в отдельных условиях жизнедеятельности. Они создают техногенный радиационный фон от естественных радионуклидов;

– антропогенные – источники радиации, созданные человеком (рентгеновские аппараты, ускорители, ядерные реакторы, термоядерные установки и др.).