Дозы от естественных и искусственных радионуклидов

Доза облучения от природных источников (естественный радиационный фон) создаётся источниками ионизирующего излучения, находящимися как вне, так и внутри живого организма. В дозиметрии внешнего облучения учитывается только у-компонента.

При известной концентрации в грунте какого-либо радионуклида, например ««К, можно оценить дозу на поверхности этого грунта. Доза от бесконечной во всех трёх направлениях среды, содержащей у-излучающий радионуклид в воздухе на высоте 1 м от грунта:

где а — объёмная радиоактивность, Бк/мз; К_у — гамма-постоянная радиоактивного изотопа, Гр-м²/с-Бк; р — коэффициент ослабления у-квантов в грунте, м^-1. t — время облучения, с.

В грунте доза будет в 2 раза больше.

Если грунт представляет собой гранит, содержащий юоо Бк/кг 4°К, бо Бк/кг, ²з⁸и и 8о Бк/кг, то мощность дозы на расстоянии 1 м равна 0,12 мкГр/ч. За год эквивалентная доза от такого грунта =1,168 мЗв, что в з раза выше средней эквивалентной дозы внешнего облучения от земных источников радиации =0,35 мЗв/год. Мощности дозы (ю^ю Гр/ч) в воздухе на высоте 1 м от поверхности Земли при содержании радионуклида активностью 1 Бк/кг равны 0,43, 4>^{27, 6,62 для 4°К, 2з"и и 2з2ТЬ, соответственно.}

Средняя эквивалентная доза внешнего облучения, которую человек получает от земных источников естественной радиации, составляет 0,35 мЗв/год. Но некоторые группы населения получают значительно большие дозы облучения. Так, -3% населения Земли получают 1 мЗв/г. Есть места, где уровни земной радиации намного выше. В Бразилии в 200 км к северу от Сан-Паулу мощность дозы в 8оо раз превосходит среднее значение и достигает 250 мЗв/г. В городе Гуарапара (Южная Америка), уровень радиации на пляже *175 мЗв/г. На юго-западе Индии вдоль морского побережья длиной 55 км уровень радиации местами достигает 17 мЗв/г. В Иране в районе города Рамсер у подземных источников, богатых радием, были зарегистрированы уровни 400 мЗв/год.

Доза облучения естественными радионуклидами зависит не только от местности, где проживает человек, но и от того, какие материалы были использованы при обустройстве жилища. Жилые здания построены из различных неорганических материалов (камень, гравий, песок, цемент и т. д.), добытых в карьерах, и всегда содержат естественные радиоактивные нуклиды. Наибольшее содержание радионуклидов (²²⁶Ra, ²²⁸Th и 4°К) обнаружено в золе, шлаке, пемзе, граните, гипсе и шлакобетоне, а наиболее низкое — в карбонатных породах (например, в мраморе, известняке).

Среднее значение эффективной удельной активности в строительных материалах в РФ =89 Бк/кг. Низкая мощность дозы наблюдается в деревянных домах (30+70 нГр/ч), сравнительно высокая — в бетонных, кирпичных и каменных (100+120 нГр/ч), а наиболее высокая — в домах из лёгкого бетона (172 нГр/ч). В Петербурге среднее значение мощности дозы в зданиях города =91 нГр/ч: в домах, построенных до i960 г., — 70 нГр/ч, а в домах, построенных после i960 г., — 99 нГр/ч. Средняя мощность дозы уизлучения на улицах города 52 нГр/ч, в садах и парках — 44 нГр/ч. Житель в г. Петербурге, живя в домах старой постройки, получает эквивалентную эффективную дозу 0,42 мЗв/г., а в новых зданиях — 0,52 мЗв/г.

Рекомендации МКРЗ не делают различия между естественными и техногенными радионуклидами. Рекомендуемый уровень эффективной эквивалентной дозы (ЭЭД) составляет о, 1 мЗв за 1 год потребления питьевой воды. Соответствующий уровень ЭЭД представляет не более 5% средней ЭЭД, приписываемой естественным источникам фонового излучения.

Вклад внутреннего облучения (1,34 мЗв/год) в мощность эффективной эквивалентной дозы в ~2 раза превышает вклад внешнего облучения (0,65 мЗв/год). Среди радионуклидов, дающих наибольший вклад в мощность дозы внутреннего облучения, на первом месте стоят короткоживущие продукты распада ²²²Rn (-60%). Далее идут 4°К (13%), ^22rtRn (13%), и ^2,0РЬ—>^2,0Ро (8%). Мощности доз, обусловленные космическим излучением и внешним облучением радионуклидами, примерно равны. Среднее значение эффективной эквивалентной дозы по земному шару 1,3 мЗв/год. Для населения умеренных широт эта доза ~2,2 мЗв/год (добавка возникла из-за облучения населения продуктами распада ²²⁰'²²²R_n ~i, 5 мЗв/год).

Табл. 3. Средние годовые эффективные эквивалентные дозы облу^г— чения от естественных источников радиации._.

Существенный вклад в дозу внутреннего облучения вносят естественные радионуклиды 4к, ^2ЮРо, ²²⁶Ra и ²²⁸Ra, поступающие в организм человека с пищей. Среднее содержание 4°к в биологической ткани составляет 6о Бк/кг, что обусловливает среднюю эквивалентную эффективную дозу 180 мкЗв/г. Наибольшую дозу 4"К создаёт в красном костном мозге. Эквивалентная эффективная доза, формируемая в теле человека а-излучением ²¹⁰Ро, для районов с нормальным содержанием этого радионуклида составляет 330 мкЗв/г. Радионуклиды ^2,0Ро и генетически связанный с ним ²¹⁰РЬ концентрируются в рыбе и моллюсках, поэтому люди, потребляющие много рыбы и других даров моря, могут получать относительно высокие дозы облучения. Из известных изотопов радия только ²²⁶Ra (1600 л) и ²²⁸Ra (6,7 л) играют значительную роль в облучении человека. Годовая тканевая эквивалентная доза, создаваемая ими и продуктами их распада, составляет 0,19 мЗв для костной эндостальной ткани и 0,05 мЗв/г. для лёгких. В районах с нормальным радиационным фоном в результате поступления Ra в организм человека годовая эффективная доза достигает о, 02 мЗв.

Глобальное среднее значение эффективной эквивалентной дозы, получаемой человеком от естественных источников (внешних и внутренних), составляет -2,4 мЗв/год. Типичными дозами, получаемые человеком, являются: 36 мкЗв — банановый эквивалент — доза, полученная человеком, съевшим 1 банан; 40 мкЗв — доза, полученная при полёте по маршруту' Новосибирск-Москва и обратно; 1,8 мЗв — годовая доза крота; 5 мЗв — ПДД при проведении плановых медицинских процедур; 20 мЗв — ПДД для персонала группы А; 50 мЗв — годовая доза, при превышении которой начинается отселение; 0,2-г0,5 Зв — разовые дозы, обратимо изменяющие состав крови; 1,6 мЗв — доза при флюорографии грудной клетки в трёх проекциях; 0,3 Зв — доза при рентгенограмме желудка; 44−5 Зв — ЛД₅₀, дозы, при которых погибает половина облученных людей. В РФ суммарная доза находится в пределах от 4 до 4,5 мЗв в год на каждого жителя.

При оценке доз от техногенных радионуклидов, попавших в биосистему, учитывают, что долгоживущие радионуклиды (например, ¹²9j, иС, ²39Ри) создают низкую индивидуальную дозу, но большую коллективную дозу, и, следовательно, большой популяционный риск. Связано это с тем, что долгоживущие радионуклиды будут облучать всё живое в течение десятков тысяч лет.

В РФ дозы облучения 133 млн. человек (~90% всего населения России) не превышают 2 мЗв, но п млн. человек (7,4% от населения страны) живут в условиях повышенного (24−5 мЗв), а 3,7 млн. (2,5%) — высокого облучения от Rn — свыше 5 мЗв. Один миллион жителей России облучаются от Rn в дозе >10 мЗв. При этом 68% этих жителей приходится на наиболее облучаемую группу. 200 тысяч человек подвергаются облучению с уровнем, превышающим 20 мЗв. Ещё более значительному облучению подвергаются работники подземных сооружений. Годовые дозы облучения горняков неураиовых шахт могут достигать 0,45 Зв.

Полная коллективная годовая эффективная доза населения РФ за счёт всех источников ионизирующего излучения на рубеже веков составила 478 000 чел.-Зв (3,45 мЗв в расчёте на одного жителя). Из них 69,8% дают природные источники и 29,4% - медицинское облучение. На долю иных источников, в том числе и за счёт прошлых радиационных аварий и деятельности предприятий ЯТЦ приходится Республике Алтай (92%), Ростовской области и республике Саха (86%), Челябинской и Омской областях и Алтайском крае (82%), наименьшие — в Смоленской и Калужской областях (43 и 50%, соответственно).