Естественный радиационный фон и фоновое облучение человека

Естественным радиационным фоном называют излучение, со­здаваемое космическими лучами и естественными радиоактивными веществами, содержащимися в окружающей среде и теле человека.

Рассмотрим компоненты фоновых источников ионизирующих излучений и их вклад в формирование эффективной эквивалентной дозы фонового облучения человека.

Важным источником внешнего облучения является попадающие в атмосферу Земли космическое излучение, которое подразделяется на первичное и вторичное. Первичные космические лучи состоят, в основном, из про­тонов и альфа-частиц высоких энергий (до 10 ¹⁴ МэВ), попадающих в земную атмосферу из космического пространства и проникающих до высоты около 20 км над уровнем моря. В результате их взаи­модействия с ядрами атомов, входящих в состав земной атмосфе­ры образуется вторичное космическое излучение, достигающее поверхности Земли и содержащее практически все известные элементарные частицы. Оценки эффек­тивной эквивалентной дозы, получаемой человеком на уровне мо­ря за счет воздействия космических лучей, дают ее значение около 0,31 мЗв в год. Эти данные (как и приводимые ниже) относятся к среднемировым и опубликованы Научным комитетом ООН по действию атомной радиации (НКДАР).

В земной коре содержится ряд долгоживущих радионуклидов, которые при своем распаде порождают ионизирующие излучения. Продукты их распада также радиоактивны, причем их период полураспада меньше (больше активность) и вклад в естественный радиоактивный фон еще выше. Кроме того, под действием космических лучей в атмосфере образуются космогенные радионуклиды. В результате более 60 радионуклидов, содержащихся в биосфере Земли увеличивают фоновую дозу внешнего облучения в среднем до 0,65 мЗв в час. Естественно, что этот фон существенно отличается в различных участках зем­ного шара и зависит от состава горных пород, почвы, наличия вулканических выбросов и т.п.

Внутреннее облучение человека создается радионуклидами, поступающими с воздухом, водой и пищей. Среди естественных радионуклидов наибольший вклад здесь создают ⁴⁰K, ¹⁴С, ²²⁶Ra, ²²⁰Rn, ²²²Rn. Согласно оценкам НКДАР эффективная эквивалентная доза внутреннего облучения от естественных источников земного происхождения вдвое выше, чем внешнего, и составляет 1,35 мЗв в год. Та­ким образом, суммарная среднемировая доза от естественных источников ра­диации составляет 2 мЗв в год.

Производственная деятельность человека (извлечение из недр земли полезных ископаемых, производство минеральных удобре­ний, сжигание топлива и др.) увеличивает в окружающей среде количество естественных радионуклидов и источников ионизирующих излучений. Возникает техногенно измененный есте­ственный радиационный фон, под которымпонимают дозу облучения, обусловленную указанной хозяйственной деятельностью. В него не включают увеличение дозы облучения, происходящее из-за испытаний ядерного оружия, работы предприятий в ядерной энергетике, а также применение в медицинских целях рентгеновских и радионуклидных методов диагностики и терапии.

Примеры конкретных значений доз, получаемых по некоторым причинам при облучении всего тела, приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1.

Жилые и производственные здания, защищая человека от внешнего излучения, увеличивают радиационное воздействие на него за счет содержания в строительных материалах естественных радионуклидов. Наименьший фон создается в деревянных домах – до 0,5 мЗв/год. В железобетонных домах он может составлять около 1,7 мЗв/год, значительно увеличивая естественный фон.

Среднемировые значения индивидуальной эквивалентной дозы облучения всего тела из-за производства медицинских процедур оцениваются в 0,4 мЗв/год, что составляет около 20% естественного фона. Естественно, что этот показатель сильно отличается в различных странах.