Джерела випромінювання

Джерела випромінювання можна поділити на природні й антропогенні.

Природні джерела

Природні джерела випромінювання пов'язані з космічним випромінюванням і присутністю радіоактивних елементів, які виступають в природних радіоактивних рядах і поза ними.

Космічне випромінювання – це різного типу частинки: протони, частинки α, нейтрони з дуже високими енергіями, a також високоенергетичні кванти у, що виникають у міжзіркових просторах. Ці частинки являють собою так зване первинне космічне випромінювання, яке, взаємодіючи з ядрами атомів атмосфери, емітує вторинне космічне випромінювання, тобто протони, дейтрони, тритони, частинки а, нейтрони, електрони і низькоенергетичні кванти γ. Після певної кількості зіткнень з атомами атмосфери до поверхні Землі доходить тільки частина космічного випромінювання, яка називається м'яким випромінюванням. У магнітному полі Землі траєкторії частинок м'якого випромінювання зазнають змін, унаслідок яких більше випромінювання доходить до полярних областей, ніж до екватора. Одним з дуже важливих результатів космічного випромінювання є виникнення радіоактивних ізотопів, а з-поміж них радіоактивного вуглецю 14С:

Інші радіоактивні ізотопи, що виникають при участі м'якого космічного випромінювання, наведені в табл. 7.6.

Таблиця 7.6

Радіоактивні ізотопи, що виникають при участі космічного випромінювання за М. Семінськім [29]

Елементи, що входять до складу цих рядів, виступають як складові порід, мінералів, ґрунтів. На особливу увагу, з огляду на легкість розповсюдження, заслуговує газоподібний радон. У природних радіоактивних рядах виникають ізотопи радону (рис. 7.1 а, 7.1 b і 7.1 с):

Рис. 7.1 а. Схема радіоактивних змін урану, що зумовлюють виникнення радону-222

Рис. 7.1 b. Схема радіоактивних змін торію, що зумовлюють виникнення радону-220

Рис. 7.1 с. Схема радіоактивних змін актинію (або урану-235), що зумовлюють виникнення радону-219

Ізотопи радону виникають як так званий похідний продукт у природних радіоактивних рядах. Радон виникає у випадку зміни а ізотопу радію 226Ra (рис. 7.1 а), а також змін α, β ізотопу радію 228Ra (рис. 7.1 Ь). Радій разом з іншими "довгоживучими" радіоактивними елементами виступає в породах і мінералах. Газоподібний радон дифундує через щілини і пори порід, ґрунтів до вод і до атмосфери. Отже, вміст радону на земній кулі є похідним від вмісту урану, торію і радію в земній корі. Вважається, що радон відповідає приблизно за половину цілої дози випромінювання (табл. 7.7).

Таблиця 7.7

Відсоткова репрезентованість дози випромінювання, отриманої людьми з різних джерел

Нестійкий радон зазнає змін а до ізотопу свинцю, наприклад 21082Pb. Цей ізотоп з t1/2 = 22,3 років адсорбується на поверхні твердих тіл, може осаджуватися в легенях, коли ізотопи радону знову видихаються. У циклі змін а і в можливості осадження в легенях продуктів тих змін вбачається небезпека з боку радону в уранових шахтах.

Починаючи з 70-х pp. XX ст. вимірюється концентрація радону в квартирах. З'ясовано, що рівень 200 Bq/м* спричиняє ризик захворювання на рак легенів для 1% популяції тих людей, що не палять, а вдихають радон і його похідні продукти. Накопичення радону в будинках зараз є, вочевидь, більшим, ніж у минулому, оскільки сучасні будинки мають мало щілин. Зменшення круговороту повітря спричиняє проникнення радону через підлогу і накопичення його всередині. Кількість радону в приміщеннях залежить не тільки від можливості його дифузії з підлоги або потрапляння з атмосфери, але також від типу матеріалу, з якого побудовано будинок. Найнижчу природну радіоактивність виявляють блоки піщанику.

Окрім радіоактивних елементів, які виступають у природних рядах, у навколишньому середовищі присутні також радіоактивні ізотопи, які не пов'язані з ними. Такими ізотопами є 40К, 87Rb. Калій як 40К є β- і γ-емітером з періодом піврозпаду t1/2, що складає 1,3 • 10 років. Він виступає поруч із нерадіоактивними ізотопами в породах, у ґрунтах (рис. 7.2). Близько 0,01% від загального вмісту калію в тканинах тварин припадає на 40К. Рубідій 8'Rb є β-емітером з періодом піврозпаду t1/2, який складає 4,89 • 1010 років. Він присутній в мінералах, у морській воді, а зокрема в мінеральних водах.

Рис. 7.2. Репрезентованість калію 10К у ґрунтах Польщі за М. Семінськім [29]

Антропогенні джерела

Антропогенні джерела радіонуклідів пов'язані з різноманітним застосуванням радіоактивних ізотопів і отриманням ядерної енергії. Проблеми забруднення навколишнього середовища ядерною енергетикою починаючи від видобування і переробки руд урану і торію, продовжуючи роботою ядерних реакторів і аж до зберігання радіоактивних відходів розглянуто в підрозділі 7.5.

Натомість нижче наведено інші антропогенні джерела

радіонуклідів. Цими джерелами є такі, як:

• • рентгенівські апарати, що застосовуються в медицині;
• • апарати, які використовуються в радіотерапії (кобальтові бомби);
• • генератори випромінювання X у промисловості;
• • аналітична апаратура, що працює з використанням випромінювання X (флуоресцентний рентгенівський аналіз) або нейтронного випромінювання (активаційний аналіз);
• • ядерна промисловість (виробництво "джерел випромінювання");
• • різне устаткування, яке використовує радіоактивні джерела (прибори для визначення задимлення з 239Ри або 2,1 Am, ваги, вимірювачі товщини, комп'ютерні монітори, екрани телевізорів, годинники з фосфоресцентним циферблатом;
• • устаткування для стерилізації продуктів харчування (випромінювання у);
• • ядерні проби й експерименти (передусім з погляду опадів радіоак

тивного 90Sr).

Найбільшу кількісну репрезентованість з-поміж зазначених джерел має медичне застосування радіоізотопів (табл. 7.7).)