XVII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2025

Радиационный фон — это мера уровня ионизирующего излучения, присутствующего в окружающей среде в определённом месте, которое не связано с преднамеренным введением источников излучения. Он состоит из космического излучения, излучения от природных радионуклидов в земной коре, а также радиоактивности, присущей самим материалам и живым организмам.

1. Основные источники радиационного фона

Основную часть облучения население земного шара получает от естественных источников радиации. Радиоактивные вещества могут находиться вне организма и облучать его снаружи; в этом случае говорят о внешнем облучении. Или же они могут оказаться в воздухе, которым дышит человек, в пище или в воде и попасть внутрь организма. Такой способ облучения называют внутренним.

Облучению от естественных источников радиации подвергается любой житель Земли, однако одни из них получают большие дозы, чем другие. Это зависит, в частности, от того, где они живут. Уровень радиации в некоторых местах земного шара, там, где залегают особенно радиоактивные породы, оказывается значительно выше среднего, а в других местах - соответственно ниже. Доза облучения зависит также от образа жизни людей. Применение некоторых строительных материалов, использование газа для приготовления пищи, открытых угольных жаровен, герметизация помещений и даже полеты на самолетах — все это увеличивает уровень облучения за счет естественных источников радиации.

Естественные источники:

• Космическое излучение.

• Земная радиация.

• Внутреннее излучение.

Космические лучи

Радиационный фон, создаваемый космическими лучами, дает чуть меньше половины внешнего облучения, получаемого населением от естественных источников радиации. Космические лучи в основном приходят к нам из глубин Вселенной, но некоторая их часть рождается на Солнце во время солнечных вспышек. Космические лучи могут достигать поверхности Земли или взаимодействовать с ее атмосферой, порождая вторичное излучение и приводя к образованию различных радионуклидов.

Земная радиация

Основные радиоактивные изотопы, встречающиеся в горных породах Земли, - это калий-40, рубидий-87 и члены двух радиоактивных семейств, берущих начало соответственно от урана-238 и тория-232-долгоживущих изотопов, включившихся в состав Земли с самого ее рождения.

Разумеется, уровни земной радиации неодинаковы для разных мест земного шара и зависят от концентрации радионуклидов в том или ином участке земной коры. В местах проживания основной массы населения они примерно одного порядка. Так, согласно исследованиям, проведенным во Франции, ФРГ, Италии, Японии и США, примерно 95% населения этих стран живет в местах, где мощность дозы облучения в среднем составляет от 0,3 до 0,6 мЗв в год. Но некоторые группы населения получают значительно большие дозы облучения: около 3% получает в среднем 1 мЗв в год, а около 1,5% - более 1,4 мЗв в год. Есть, однако, такие места, где уровни земной радиации намного выше.

Внутреннее облучение

В среднем примерно ²/₃ эффективной эквивалентной дозы облучения, которую человек получает от естественных источников радиации, поступает от радиоактивных веществ, попавших в организм с пищей, водой и воздухом.

Совсем небольшая часть этой дозы приходится на радиоактивные изотопы типа углерода-14 и трития, которые образуются под воздействием космической радиации. Все остальное поступает от источников земного происхождения. В среднем человек получает около 180 микрозивертов в год за счет калия-40, который усваивается организмом вместе с нерадиоактивными изотопами калия, необходимыми для жизнедеятельности организма. Однако значительно большую дозу внутреннего облучениячеловек получает от нуклидов радиоактивного ряда урана-238 и в меньшей степени от радионуклидов ряда тория-232.

Некоторые из них, например нуклиды. свинца-210 и полония-210, поступают в организм с пищей. Они концентрируются в рыбе и моллюсках, поэтому люди, потребляющие много рыбы и других даров моря, могут получить относительно высокие дозы облучения.

Искусственные источники

За последние несколько десятилетий человек создал несколько сотен искусственных радионуклидов и научился использовать энергию атома в самых разных целях: в медицине и для создания атомного оружия, для производства энергии и обнаружения пожаров, для изготовления светящихся циферблатов часов и поиска полезных ископаемых. Все это приводит к увеличению дозы облучения как отдельных людей, так и населения Земли в целом.

• Медицинские процедуры. В настоящее время основной вклад в дозу, получаемую человеком от техногенных источников радиации, вносят медицинские процедуры и методы лечения, связанные с применением радиоактивности. Во многих странах этот источник ответствен практически за всю дозу, получаемую от техногенных источников радиации. Радиация используется в медицине как в диагностических целях, так и для лечения. Одним из самых распространенных медицинских приборов является рентгеновский аппарат. Получают все более широкое распространение и новые сложные диагностические методы, опирающиеся на использование радиоизотопов.

• Ядерные испытания. Хотя они значительно уменьшились после прекращения атмосферных испытаний в 1980-х годах.

• Ядерные аварии. Например, Чернобыльская катастрофа, которая привела к долгосрочному загрязнению окружающей среды.

2. Методы и приборы для измерения радиационного фона

Ионизирующее излучение – это вид энергии в форме электромагнитных волн разной величины. Сюда относится гамма, альфа, бета лучи. При распаде атомов ионизирующих лучей формируется радиоактивность, основу которой составляют радионуклиды.

Они опасны для человека, считаются невидимым убийцей, так как увидеть или уловить их невооруженным глазом, органами чувств невозможно. Они распространяются в воздухе, оседают на поверхностях, постепенно разрушая организм изнутри. Чем выше радиоактивность, тем быстрее разрушаются клетки.

Радиоактивное излучение может быть пяти видов:

• нейтроны;

• альфа-лучи;

• бета-частицы;

• гамма-частицы;

• рентген.

У каждого типа своя разрушительная сила, проникающая способность, другие характеристики, определяющие влияние на здоровье.

Количество энергии излучения, поглощенное единицей массы облучаемого тела (тканями организма), называется поглощенной дозой и измеряется в системе СИ в грэях (Гр). Но эта величина не учитывает того, что при одинаковой поглощенной дозе альфа-излучение гораздо опаснее бета- или гамма-излучений.

Если принять во внимание этот факт, то дозу следует умножить на коэффициент, отражающий способность излучения данного вида повреждать ткани организма: альфа-излучение считается при этом в двадцать раз опаснее других видов излучений. Пересчитанную таким образом дозу называют эквивалентной дозой; ее измеряют в системе СИ в единицах, называемых зивертами (Зв).

Классификация приборов

Для измерения радиационного фона используются приборы: дозиметры и радиометры. Дозиметр позволяет определять мощность излучения, которое выделяет конкретный объект за конкретный временной промежуток. Его применяют, чтобы измерить радиацию в здании, помещении или на открытой местности. Радиометр отражает плотность ионизирующего потока. Его используют для контроля загрязнённости радиацией грибов, ягод и других объектов. Также существуют комбинированные приборы, которые позволяют определять одновременно и мощность, и плотность потока.

Радиация измеряется в следующих единицах:

Беккерель (Бк) - единица активности нуклида в радиоактивном источнике в системе СИ. Один беккерель соответствует одному распаду в секунду для любого радионуклида

Грэй (Гр) - единица поглощенной дозы в системе СИ. Представляет собой количество энергии ионизирующего излучения, поглощенной единицей массы какого-либо физического тела, например тканями организма. 1 Гр = 1 Дж/кг.

Зиверт (Зв) - единица эквивалентной дозы в системе СИ. Представляет собой единицу поглощенной дозы, умноженную на коэффициент, учитывающий неодинаковую радиационную опасность для организма разных видов ионизирующего излучения. Один зиверт соответствует поглощенной дозе в 1 Дж/кг (для рентгеновского, γ- и β- излучений).

В наших измерениях мы использовали дозиметр ДБГ- 01Н.

Дозиметр ДБГ-01Н предназначен для обнаружения радиоактивного загрязнения и для измерения мощности эквивалентной дозы фотонного ионизирующего излучения.

Дозиметр измеряет мощность эквивалентной дозы от 0,1 до 999,9 мкЗв/ч в диапазоне энергии от 0,05 до 3 Мэв при изменении чувствительности но более 25%.

Имеет два поддиапазона:

1) от 0,1 до 99,99 мкЗв/ч в положении переключателя +99,9 с погрешностью не более 20%.

2) от 10 до 999,9 мкЗв/ч в положении переключателя +999,9 с погрешностью не более 25%.

Питание дозиметра осуществляется от батареи типа «Крона».

Принцип работы дозиметра основан на преобразовании счетчиком Гейгера фотонного излучения в электрические импульсы. Электрические импульсы преобразуются в звуковую сигнализацию, а также в цифровую информацию о значении мощности дозы.

3. Результаты наших измерений

Место измерение	Первое измерение, мкЗв/час	Второе измерение, мкЗв/час	Третье измерение, мкЗв/час	Среднее значение , мкЗв/час
УрГУПС, 1 этаж, коридоры	0,09	0,09	0,08	0,086
УрГУПС, 2 этаж, коридоры	0,11	0,12	0,10	0,110
УрГУПС, 3 этаж, коридоры	0,09	0,11	0,12	0,106
Облицовка фасада УрГУПС	0,20	0,25	0,22	0,223
Общежитие №1 УрГУПС	0,12	0,11	0,13	0,12
Екатеринбург, у драмтеатра, на поверхности шара фонтана	0,50	0,48	0,40	0,460
Екатеринбург, метро, станция Геологическая	0,11	0,12	0,11	0,113
Курган, ул. Куйбышева д. 62, холл	0,18	0,17	0,17	0,173
Курган, пер. Иковский,25, в здании	0,13	0,14	0,13	0,130
Нижний Тагил, ул. Володарского д.7, в квартире	0,06	0,07	0,06	0,063
Нижний Тагил, Коксохим завод, снаружи здания	0,15	0,14	0,12	0,136

4. Анализ результатов измерений

Безопасной для человека нормой радиационного фона считается величина до 0,2 мкЗв/ч. Сравним с результатами измерений.

Место измерения	Среднее значение, мкЗв/час	Соответствие норме
УрГУПС, 1 этаж, коридоры	0,086	Соответствует
УрГУПС, 2 этаж, коридоры	0,110	Соответствует
УрГУПС, 3 этаж, коридоры	0,106	Соответствует
Облицовка фасада УрГУПС	0,223	Не соответствует
Общежитие №1 УрГУПС	0,12	Соответствует
Екатеринбург, у драмтеатра, на поверхности шара фонтана	0,460	Не соответствует
Екатеринбург, станция метро Геологическая	0,113	Соответствует
г. Курган, ул. Куйбышева д. 62, холл	0,173	Соответствует
г. Курган, пер. Иковский, 25, в здании	0,130	Соответствует
г. Нижний Тагил, ул. Володарского, д.7, в квартире	0,063	Соответствует
г. Нижний Тагил, Коксохим завод, снаружи здания	0,136	Соответствует

Проанализировав результаты измерений, мы выявили, что норме не соответствуют: облицовка фасада УрГУПС, Екатеринбург, поверхность шара фонтана у драмтеатра. Оба значения превышают норму радиационного фона, как видно из таблицы.

Значение найденное на поверхности шара превышает норму на 0,26 мкЗв/ч, а на облицовке – на 0,02 мкЗв/ч. Причиной этому послужил состав, он практически на 100% состоит из гранита. Гранит радиоактивен из-за своего состава и происхождения, это магматическая порода, в состав которой входят кварц, а также уран, торий и калий. Радиоактивность гранита самая высокая из всех светлых средне-крупнозернистых пород. Вредны здания, построенные из гранита или из бетона с гранитным наполнителем, и больше не из-за собственной радиоактивности гранита, а из-за радиоактивности выделяемого ими газа радона, который, попадая в лёгкие, причиняет им внутренние повреждения. В быту газ радон, в повышенных количествах наблюдается в подвалах, а также может попадать в квартиры вместе с природным газом, поэтому важно проветривать подвалы и использующие природный газ квартиры.

5. Вывод

Проведя исследование и проанализировав получившиеся результаты, можно сделать вывод, что радиационный фон в местах, которые мы часто посещаем, не превышает норму, за исключением отдельных случаев. Мы выяснили месторасположение двух точек, радиационный фон в которых превышает допустимую норму.

Код для цитирования: Скопировать