Норма радиации: допустимые значения, влияние на жизнь человека

Принцип работы дозиметра

Ионизирующее излучение, вызванное воздействием рентгеновских лучей, гамма-лучей и некоторых радиоактивных частиц, является типом излучения, которое несет достаточно энергии, чтобы выбить электроны из нормально стабильных молекул. Когда это происходит в живой ткани, потеря электронов может привести к повреждению клетки, но те же самые освобожденные электроны могут быть захвачены и измерены при правильных условиях. Радиационная дозиметрия работает, используя это преимущество.

Принцип действия дозиметра основан на захвате ионизирующего излучения электронами, они захватываются кристаллами люминофора. Когда последние нагреваются, выпускают эти захваченные электроны в виде света, чтобы точно определить количество излучения, которому подвергался прибор.

Некоторые модели заполняются аргоном, к которому подают напряжение с двух электродов. Бета-частицы проходят через камеру датчика, начинается ионизация газа, это приводит к повышению токопроводящих способностей аргона. Итог — электрический разряд, снижающий напряжение в электродах до 0. Затем камера с аргоном быстро восстанавливается и готова к новому измерению радиации.

Измеренный уровень регистрируется в микропроцессорной плате, которая превращает их в цифровые значения

Какой естественный радиационный фон подходит для человека

В каждом регионе имеется свой радиационный фон, но для населения считается безопасной величина, примерно равная 0,5 микрозиверта в час. Наиболее подходящий безопасный уровень для человеческого тела находится ниже 0,2 микрозиверта, такую же величину имеет естественный радиационный фон. Норма в плане радиоактивности и ее влияние на человека для различных ситуаций своя. Осуществляется во всех ситуациях разделение между персоналом, то есть гражданами, работа которых имеет отношение к радиоактивности, ядерной промышленности, и обычным населением. Имеются определенные нормы для помещений и сотрудников.

Измерение

Перед тем как проводить измерение естественного радиационного фона дозиметром, следует выявить примерный разброс результатов всех применяемых приборов

Это важнейшая характеристика устройства, которая обязательно должна приниматься во внимание при обработке итогов работ. Производить данную операцию необходимо после перенесения местности измерений и по истечении определенного времени

Осуществляется выявление усредненных данных следующим образом. Дозиметр включается в рабочий режим, и происходит серия измерений (около тридцати) на одном месте на протяжении короткого интервала времени. Затем определяется среднее арифметическое, выводимое из результатов. Вычисленные в итоге цифры, составляющие разницу между данными устройства и усредненными значениями, берутся с положительным знаком и снова выявляется среднее. Итог данного осреднения и является искомым разбросом показаний устройства.

Измерение естественного радиационного фона дозиметром в любом месте производится не меньше 4-6 раз, после выводится арифметическое усредненное значение. При осуществлении работы несколькими устройствами становится заключительным результатом среднее число между информацией, которая получена от каждого из приборов. В случае если замеры делаются из множества точек, желательно записывать собранные данные в форме таблицы.

Когда развивается лучевая болезнь

Следствием воздействия критической дозы радиации на человека становится развитие лучевой болезни. Она поражает практически все системы организма. В зависимости от дозы излучения может поддаваться лечению или приводить к летальному исходу.

Согласно последним исследованиям, для появления лучевой болезни опасная доза радиации в год составляет 1,5 Зв. Предел допустимой дозы однократного облучения – 0,5 Зв. После этой отметки начинают проявляться признаки поражения.

Выделяют следующие формы лучевой болезни:

1. Лучевая травма. Появляется, если дозировка разового излучения не превышала 1 Зв.
2. Костномозговая форма. Опасные нормы – от 1 до 6 Зв. В половине случаев такая форма болезни приводит к летальному исходу.
3. Желудочно-кишечная форма наблюдается при дозировке излучения от 10 до 20 Зв. Сопровождается внутренними кровотечениями, лихорадочным состоянием, развитием инфекционных поражений.
4. Сосудистая форма. Развивается после облучения в пределах от 20 до 80 Зв. Происходят тяжелые гемодинамические нарушения.
5. Церебральная форма. Наблюдается при облучении свыше 80 Зв. Происходит мгновенный отек мозга и смерть пострадавшего.

В некоторых случаях лучевая болезнь может перерастать в хроническую форму. Период ее формирования может занимать до трех лет. После этого происходит восстановление организма, которое длится еще три года. При правильной терапии результатом становится излечение. Но в некоторых случаях спасти пациента не удается.

Естественная радиация

Это радиация, создаваемая солнечным, космическим излучением, а также из природных источников. Она воздействует на живые организмы непрерывно.

Биологические объекты, предположительно, к нему адаптированы. К ней не относятся скачки радиации, возникающие из-за деятельности, осуществляемой на планете людьми.

Когда говорят безопасная доза радиации, имеют в виду именно естественный фон. В какой бы зоне человек ни находился, он получает в среднем 2400 мкЗв/год из воздуха, космоса, земли, продуктов питания.

Внимание:

1. Естественный фон – 4-15 мкР/час. На территории бывшего Союза уровень радиации колеблется от 5 до 25 мкР/ч.
2. Допустимый фон – 16-60 мкР/час.

Космическое излучение неравномерно охватывает земной шар, нормальная интенсивность на полюсах – выше (магнитное поле земли на экваторе сильнее отклоняет заряженные частицы). А также допустимый уровень зависит от высоты над уровнем моря (экспозиционная доза солнечного излучения на высоте 10 км над уровнем моря – 0,2 мбэр/час, на высоте 20 км – 1,6).

Определённое количество получает человек при авиаперелетах: при длительности 7-8 часов на высоте 8 км на турбовинтовом самолете со скоростью ниже скорости звука доза облучения составит 50 мкЗв.

Внимание: влияние радиоактивного излучения на живые организмы полностью еще не изучено. Малые дозы не вызывают явных, доступных для наблюдения и изучения симптомов, хотя, вероятно, оказывают отложенный, системный эффект

Вопрос влияния небольших количеств является спорным, одни специалисты утверждают, что к естественному фону человек адаптирован, другие считают, что абсолютно безопасным нельзя считать ни один предел, в том числе нормальный радиационный фон.

Нормы радиационного фона

Норматив уровня радиации в квартире составляет 0,25–0,4 мкЗв в час. Понятие «нормальный радиационный фон» может устанавливаться Министерством обороны и зависеть от мира или военного времени. Годовую норму могут устанавливать по географическому расположению и близости полезных ископаемых, депонирующих потоки, поступающие из космоса.

В поле

Их могут называть:

• в мкР/ч;
• в бэрах или греях (Гр);
• использовать рад.

Условная норма зависит и от рода занятий. Профессионалам допускается десятикратное увеличение по сравнению с людьми, не имеющими отношения к радиоактивным приборам или месторождениям. А у военных она выше, чем у гражданских.

Материалы с повышенной радиоактивностью

При строительстве в советское время все материалы проходили проверку по ГОСТ. Поэтому разговоры о том что «хрущёвские» пятиэтажки имеют радиоактивность, не более чем миф. Основным источником радиации в квартире или любом другом помещении является газ радон.

Он относится к естественным источникам радиации, так как присутствует в земной коре и выделяется в окружающую среду, внося свою долю в общий радиационный фон. Проникая в помещение через фундамент и полы, он накапливается , увеличивая нормальный радиоактивный фон. Поэтому не стоит делать помещения слишком герметичными. Дополнительным источником поступления радона в дом является вода поступающая из артезианских скважин и газ.

Средняя радиоактивность некоторых строительных материалов

Основные строительные материалы: бетон, кирпич и дерево не представляют опасности и являются самыми безвредными. Однако в строительстве и в быте мы используем материалы, выделяющие довольно большое количество радона. К ним относятся:

• пемза;
• гранит;
• туф;
• графит.

Все материалы залегающие или добытые из земной коры могут иметь повышенный уровень радиации. Поэтому неплохо контролировать её самостоятельно.

Дозы радиации и их влияние на человека

1. 0.08 рентген в час. Это минимальный показатель влияния ионизирующих веществ на человеческий организм. Стоит сказать о том, что полностью избавиться от таких веществ в атмосфере нельзя по причине того, что радиационный фон — это не только созданные человеком устройства и приспособления, но и определенные природные факторы. Другими словами, человека постоянно окружает радиационное поле определенной мощности, которое может изменяться и по-разному влиять на организм по причине локальных или глобальных факторов. Однако, если естественное радиационное поле практически никогда не приносит губительного вреда человеческому организму, то искусственное поле ионизирующих веществ может привести к развитию недугов и многим деформациям.
2. 100 рентген. Эта доза радиационных элементов считается наиболее щадящей, однако опасной дозой радиации для человеческого организма. При получении такой дозы человек может начать болеть лучевой болезнью или страдать многими побочными внутренними нарушениями и воспалениями. Статистические данные говорят о том, что 10% всех людей, которые подверглись такой радиационной атаке и максимальной дозе радиации для человека, умирают от лучевой болезни или связанных с ней заболеваний спустя 30 дней после облучения. Среди наиболее распространенных симптомов лучевой болезни после такой дозы радиации принято считать постоянные приступы тошноты, головокружения, резкую потерю веса. У беременных женщин в связи с высоким уровнем облучения могут произойти преждевременные роды или выкидыш. У мужчин на некоторое время появляется бесплодие. Радиационная атака такой дозы оказывает сильное негативное влияние на иммунную систему человека поэтому при лучевой болезни высок риск заболеть инфекционными недугами или стать жертвой грибка и глистов.
3. Доза радиации в 300-550 рентген считается максимально опасной и негативной для человеческого организма. При такой опасной дозе радиации для человека доктор чаще всего ставит мужчине диагноз полного бесплодия. В некоторых случаях активность сперматозоидов может возобновляться после прохождения курса лечения, однако только в том случае, если уровень ионизирующих веществ в организме не превысил 500 Рентген. При такой дозе облучения у пациента выпадают волосы, кожа может приобретать красный или багровый оттенок, ломаются и выпадают ногти. У многих больных с такой дозой облучения наступает стадия внутренних заболеваний и кровотечений, может сильно нарушиться работа желудочно-кишечного тракта, ухудшиться работа головного мозга, появиться онкологическое заболевание.
4. Радиация в 600-1000 рентген считается максимально опасной и смертельной дозой радиации в микрорентгенах. Излечиться от такой лучевой болезни невозможно никакими методами и пересадками. В такой ситуации доктора могут только на протяжении нескольких лет поддерживать относительно стабильное состояние пациента, однако с самыми худшими побочными симптомами и осложнениями. В случае такого сильного облучения и смертельной дозы радиации в зивертах человек полностью теряет костный мозг, который нужно трансплантировать. Одновременно с этим при высоком воздействии на организм ионизирующих частиц у человека частично или полностью нарушается работа желудочно-кишечного тракта.
5. Радиация в 1000-5000 рентген приводит к мгновенному состоянию комы, в котором человек умирает через 5-35 минут после начала облучения.
6. 8000 и более рентген – несовместимая с жизнью смертельная доза радиации в рад, при которой человек умирает мгновенно.

Нормы радиации согласно СанПин

В соответствии с СанПиНом 2.6.1.2523-09, эффективная доза облучения естественными источниками излучения любых работников, в т. ч. медперсонала, не должна составлять более 5 мЗв в год в производственных условиях (любые типы профессий и производств).

Если говорить о конкретных нормах радиации, то усредненные показатели радиационных факторов в течение 12 месяцев, которые соответствуют при монофактором воздействии дозе в 5 мЗв при длительности рабочего процесса 2000 часов/год, примерной скорости дыхания 1,2 кубометра/час, условии радиоактивного равновесия радионуклидов ториевого и уранового рядов в пыли, составляют:

• удельная активность на производстве тория 232 (пребывающего в радиоактивном равновесии с членами ряда) – 27/f, кБк/кг.;
• ЭРОАtn в воздухе – 68 Бк/кубометр;
• мощность эффективной дозы γ-излучения – 2,5 мкЗв/час;
• ЭРОАFn в воздухе – 310 Бк/кубометр;
• удельная активность на производстве урана 238 (пребывающего в радиоактивном равновесии с членами ряда) – 27/f, кБк/кг.

Данные нормы радиации весьма условны, потому что многое будет зависеть от конкретных производственных условий, специфики сферы деятельности и других факторов.

Техногенный радиационный фон

Радиация от медицинских процедур

По некоторым оценкам, глобальное среднее воздействие на человека искусственной радиации составляет 600 мкЗв, в первую очередь оно связано с проведением медицинских процедур. Количество получаемого облучения в значительной степени зависит от оборудования и специфики медицинского обслуживания. В разных странах оно разное. В США, например, среднее количество получаемого облучения значительно выше, оно составляет 3000 мкЗв в год. В России оно значительно меньше.

• Типичный рентген грудной клетки – 30 — 300 мкЗв.
• Стоматологический рентген — 5 до 10 мкЗв.

Другие антропогенные причины получения радиации: курение, радиоактивные строительные материалы, исторические испытания ядерного оружия, аварии на АЭС и функционирование АЭС.

Потребительские товары

Сигареты, строительные материалы и т.д. имеют также радиационный фон. Сигареты содержат полоний-210, продукт распада радона, который содержится в листьях табака. Очень активные курильщики, выкуривающие по 1,5 пачки в день, получают дозу облучения 60 000 мкЗв в год. Поскольку доза радиации получается курильщиком локально в бронхах легких, то ее нельзя сравнивать с допустимыми нормами радиации, так как они рассчитаны на действие радиации на тело целиком.

По некоторым оценкам, потребительские товары дают 130 мкЗв в год.

Применение ядерного оружия

Надземные ядерные взрывы между 1940 и 1960 гг. привели к выбросу значительного количества радиоактивных веществ. Некоторые загрязнения являются локальными, некоторые распространились по всему миру. В 1963 г. эти загрязнение достигло своего пика. Они давали фон около 150 мкЗв в год. И составляли около 7% от среднего радиационного фона всех источников. К 2000 году во всем мире радиационный фон, связанный с этими загрязнениями, снизился до 5 мкЗв в год.

Аварии на АЭС

В нормальных условиях ядерные реакторы выпускают небольшое количество радиоактивных газов, которые создают ничтожно-маленький уровень радиации. Большие выбросы радиоактивности на АЭС крайне редки. До настоящего времени было две крупных аварии на АЭС – это авария на Чернобыльской АЭС и Фукусима I. Эти аварии привели к существенному загрязнению окружающей среды.

Жители пострадавших районов от аварии на Чернобыльской АЭС получили общую дозу от 10 000 до 50 000 мкЗв за 20 с лишним лет, при этом большая часть дозы была получена в первые годы после катастрофы. Ликвидаторы получили дозу более 100 000 мкЗв. Из-за острой лучевой болезни скончалось 28 человек. Сейчас доза радиации по всему миру от Чернобыльской аварии составляет около 2 мкЗв.

Жители пострадавших районов от аварии на Фукусима I в общем получили дозу между 1 000 и 15 000 мкЗв. 167 ликвидаторов получили дозы выше 100 000 мкЗв, и 6 из них получили дозу более 250 000 мкЗв.

Средняя доза от аварии на АЭС Три-Майл-Айленд составила 10 мкЗв.

Кроме гражданских аварий, указанных выше, было несколько аварий, связанных с военными объектами, таких как авария в Уиндскейле, загрязнения реки Теча ядерными отходами производственного объединения Маяк, и Кыштымская авария.

Радиационный фон на действующих АЭС

Рядом с АЭС, как правило, создается дополнительный фон порядка 0,1 мкЗв в год (очень небольшой), средняя доза получаемая людьми, живущими возле ТЭЦ, работающих на угле, в три раза выше!

Радиация на рабочем месте

Международная комиссия по радиологической защите (МКРЗ) рекомендует ограничить воздействие радиации на месте работы до 50 000 мкЗв в год, и 100 000 мкЗв за 5 лет.

Также есть и другие техногенные источники, например, такие как просмотр телевизора, который дает около 10 мкЗв в год. Оставим на прочие источники 1%.

Все ли виды радиации опасны

Для определения ионизирующего излучения применяется несколько специальных терминов, потому что оно может быть разного происхождения. Этим термином обозначают любые потоки, образованные фотонами, элементарными частицами или осколками атомов, которые могут ионизировать вещество. Необходимо отметить следующее:

1. Ионизация – процесс образования ионов (положительно или отрицательно заряженных) из молекул или атомов. Результатом этого взаимодействия становится поглощение тепла и выброс электронов.
2. Они ионизируют вещество, в которое попадают. Проникая в клеточные структуры, разрушают и дестабилизируют их. Опасным итогом этого действия становится сбой иммунитета, прекращение привычных химических взаимообменов, обеспечивающих жизнедеятельность клетки и именуемых естественным метаболизмом.
3. Вызывая выброс свободных электронов, такой распад образует свободные радикалы. Интенсивность реакции и провокация выброса большей или меньшей интенсивности и определяет то, что принято обозначать как уровень радиации.
4. Не все виды излучения для человека опасны. Некоторые могут становиться таковыми при определенных условиях, но обычно у них недостаточно энергии, чтобы вызвать ионизацию.
5. Ультрафиолетовые и инфракрасные лучи, видимый свет и радиодиапазоны не могут в нормальном (основном) состоянии вызвать ионизацию.
6. Исследования показали, что источником излучения радиации могут стать электромагнитное и рентгеновское, потоки частиц различного вида (например, нейтроны, протоны, альфа-частицы или ионы, как результат ядерного деления).

Знак

Оно запускает деструкцию белков, становится причиной разрушения клеток живого организма или их перерождения. В природе существуют естественные источники таких потоков, но и человек в немалой степени поучаствовал в возникновении потенциальных резервуаров, откуда могут появляться опасные частицы.

Сравнительная таблица с характеристиками различных видов радиации

Как видно из таблицы, в зависимости от вида радиации, излучение при одной и той же интенсивности, например в 0.1 Рентген, будет оказать разное разрушающее действие на клетки живого организма. Для учета этого различия, был введен коэффициент k, отражающий степень воздействия радиоактивного излучения на живые объекты.

Чем выше «коэффициент k» тем опаснее действие определенного вида радиции для тканей живого организма.

Опасные дозы облучения

При 1 зиверте человек испытывает негативные симптомы. При трех – уже лысеет и получает различные расстройства, вплоть до полового бессилия. На фоне в 3,5–5 Зв умирает половина больных, причем за короткий срок – 25–30 дней. Более 500 Зв – неминуемая смерть за 2 недели, почти со 100 % вероятностью. Сколько максимально нужно для летального исхода – значение индивидуальное. СанПиН считает нормой 0,25–0,4 мкЗв/час в жилом помещении.

Нормативы радиационной безопасности

Норма радиации участка под застройку – не более 0,3 мкЗв/час. Иначе в квартирах, построенных на нем, можно будет за несколько месяцев выбрать годовую норму.

Естественный радиационный фон

Радиация в воздухе

Самый существенный источник природного радиационного фона находится в воздухе и представляет собой радон – радиоактивный газ. Радон и его изотопы, родительские радионуклиды, продукты распада обеспечивают среднюю вдыхаемую дозу в 1 260 микрозиверт (мкЗв) в год. В России средняя индивидуальная доза облучения по данным за 2001 – 2010 гг.: 1 980 мкЗв в год. Это составляет большую часть всей дозы радиации, которую в среднем получает человек от природных и техногенных источников. Радон распределяется неравномерно и его концентрация зависит от различных факторов. Он является продуктом распада урана, который довольно распространен в земной коре, его наибольшие концентрации сосредоточены в рудоносных породах. Радон просачивается из этих пород в атмосферу, в грунтовые воды или в здания. При дыхании он и продукты его распада попадают в легкие, где они остаются в течение определенного периода времени. Существуют области, где радон представляет собой существенную угрозу для здоровья. В зданиях Скандинавии, США, Чехии и Иране зафиксирована концентрация радона, превышающая среднее значение более чем в 500 раз.

Космическая радиация

Это излучение из космоса, от Солнца и других звезд. Оно частично задерживается атмосферой Земли. Поэтому, чем больше высота, тем меньше имеется воздуха для его задержания и тем больше космическая радиация. Доза радиации изменяется приблизительно от 250 мкЗв  в год на уровне моря до 500 мкЗв в год на высоте 1 км. Ориентировочно примем дозу радиации в размере 390 мкЗв.

При полете на самолете человек получает несколько повышенную дозу радиации, обычно она составляет 5 мкЗв за час полета. Средняя дополнительная доза радиации для летного состава составляет 2 190 мкЗв в год.

Радиационный фон Земли

Наличие радиационного фона Земли связано с излучением урана, тория и других радиоактивных веществ, которые встречаются в почве. Среднее значение составляет около 480 мкЗв в год, причем это значение гораздо меньше вдоль побережий.

В Индии и Бразилии, которые имеют высокие уровни тория в грунте, дозы могут быть значительно выше. В штатах Керала, Индия и Минас-Жерайс, Бразилия фон составляет около 10 000 мкЗв в год.

Радиация в еде

Продукты в натуральном виде содержат углерод-14, который является радиоактивным, радиоактивный изотоп калий-40, а также другие радиоактивные изотопы. С пищей и водой человек получает около 290 мкЗв в год. Кроме того, некоторые растения и животные накапливают в себе большее количество радиоактивных веществ, следовательно, при их потреблении доза получается больше. Картофель, бобы, орехи, подсолнечные семечки имеют уровень радиации выше среднего. В человеке содержится калий-40 (30 мг), углерод-14 (10−8 г) и другие радионуклиды. Это приводит к тому, что каждый человек также имеет радиационный фон.