Радіоактивне навантаження на населення

Відомо, що в середньому, доза опромінення населення від всіх природних джерел іонізуючого випромінювання становить на рік близько 200 мР, хоча це значення може коливатися в різних регіонах Землі від 50-1000 мР/рік і більше.

Загальне радіоактивне (дозове) навантаження на населення представлене на рис.1.

Крім цього, населення піддається дії іонізуючих випромінювань від штучних джерел, тобто створених руками людини (табл.1.). Таким чином, кожен житель Землі на протязі всього свого життя щорічно опромінюється дозою в середньому 250-400 мбер. На сьогодні це звичайний стан середовища існування людини.

Рис.1.Загальне радіоактивне (дозове) навантаження на населення а– від всіх джерел випромінювання: 1– природні джерела; 2– медичні процедури; 3– радіоактивні осади внаслідок ядерних вибухів в атмосфері; 4– атомна енергетика; б– тільки природні джерела випромінювання: 5–космічне випромінювання; 6– зовнішнє гамма- і бета-випромінювання; 7– те саме, внутрішнє; 8– радон; 9– інші джерела [4].

Щоб зрозуміти що таке радіоактивність, необхідно згадати будову атома. Атом складається із позитивно зарядженого ядра і від’ємно заряджених електронів, що рухаються в електричному полі ядра. Ядро складається з позитивно заряджених протонів, які визначають хімічний елемент атома. В кожному атомі кількість протонів відповідає кількості електронів. До складу ядра входять також нейтрони які є електронейтральними. Ядра атомів одного і того ж елементу завжди містять однакову кількість протонів, а кількість нейтронів може бути різною. Атоми, ядра яких містять однакове число протонів, але різне число нейтронів та відносяться до одного і того ж хімічного елементу – називаються ізотопами даного елементу. Так, уран-238 містить 92 протони і 146 нейтронів, а уран-235 – 92 протони, але вже 143 нейтрони. Ядра всіх ізотопів хімічних елементів утворюють групу нуклідів.

Більшість нуклідів є нестабільними, вони постійно перетворюються в інші нукліди. Як приклад розглянемо радіоактивний розпад атому урану-238. В ядрі урану-238 завдяки насиченню ядерних сил починає формуватись α -частинка, що складається із двох протонів і двох нейтронів. Сила кулонівського відштовхування α -частинки від протонів ядра зростає, а сила ядерного притягання зменшується, по відношенню до окремого протона, в результаті чого α -частинка відривається від ядра. Уран-238, таким чином, перетворюється в торій-234, в ядрі якого міститься 90 протонів і 144 нейтрони. Але торій-234 – також нестабільний: один з його нейтронів перетворюється в протон і таким чином, торій-234 утворює протактиній-234, в ядрі якого міститься 91 протон і 143 нейтрони. Це перетворення в ядрі супроводжується випромінюванням електрона. Протактиній дуже нестабільний і йому потрібен для перетворення короткий термін. В подальшому відбуваються наступні перетворення, що супроводжуються радіоактивними випромінюваннями і весь цей ланцюг, в кінцевому результаті (через 14 перетворень), закінчується стабільним нуклідом – свинцем.

При кожному такому розпаді із випромінюванням α -частинки чи β -частинки (електрона або позитрона) новоутворене ядро перебуває в збудженому стані. Із цього стану воно переходить в менш збуджений або основний стан. Останній перехід супроводжується випромінюванням кванта електромагнітної енергії (γ -фотона).

Таким чином перетворення ядер супроводжується випромінюванням α -частинок (α -випромінювання), β -частинок (β -випромінювання) та γ -фотонів (γ -випромінювання).
Процес самовільного розпаду нестабільного нукліду називається радіоактивним розпадом, а такий нуклід – радіонуклідом. Час, за який розпадається, в середньому, половина всіх радіонуклідів даного типу в будь-якому радіоактивному джерелі називається періодом піврозпаду відповідного ізотопу [4].