Человек и его окружение подвергается постоянному естественному облучению из космоса и от земной коры.
Вторичное излучение достигает Земли, проникая сквозь атмосферу как остаток первичного излучения.
Излучение Земли существует вследствие радиоактивных процессов распада атом, ядер естественного происхождения. К этому естественному фонду с момента открытия радиоактивного излучения прибавились технологические источники излучения, радиоактивные вещества н рентгеновское излучение, применяемые при исследованиях, в технике и медицине, а также ядерное оружие и атом, электростанции. В соответствии с источником излучения различают естественные и искусственные, экспозиции облучения, а в сумме говорят об эквивалентной мощности дозы облучения, воспринимаемой организмом на генном уровне.
Радионуклиды — это ядра атомов, спонтанно испускающие частицы или электромагнитные волны.
Радиоизотопы — это изотопы атом, ядра, которые при равном количестве протонов и электронов различаются числом нейтронов и, следовательно, массой например 23492U, 23892U.
Скорость распада радионуклида характеризуется временем полураспада, т. е. временем, за которое распадается половина ядер нуклида. По существующим ныне природным нуклидам U-235, U-238 и Th-232 различают три ряда их радиоактивного распада.
В процессах расщепления ядер возникают четыре излучения:
Альфа излучение
Альфа излучение — излучение частиц (корпускулярное излучение) из положительно заряженных ядер изотопа гелия 42He; оно имеет три естественных вида распада; альфа-частицы обладают энергией 1 — 10 МэВ, но по своей природе обладают слабой проникающей способностью и поэтому могут быть абсорбированы, например, листом.
Бета излучение
Бета-излучение — это тоже корпускулярное излучение (энергия 0,01 — 1,0 МэВ), при котором излучаются положительные (β+) или отрицательные (β-) электроны.
Протоны ядер распадаются при радиоактивном прекращении на нейтрон (β+), позитрон (Р*) и нейтрино (v), например:
Нейтроны ядра могут распадаться на протоны, электроны (β+) антинейтрино (v-):
Ядерные частицы нейтрино и антинейтрино электрически нейтральны и биологически неактивны. β и α частицы из-за малой длины свободного пробега могут проявляться в теле только после попадания соответствующих нуклидов.
Нейтронное излучение
Нейтронное излучение — это корпускулярное излучение частиц с разной энергией. В области естественной радиоактивности оно не встречается, поскольку нейтроны захватываются ядрами, реагирующими далее как нуклиды при ядерном распаде (нейтрон — фотон (у-квант) — цепная реакция). Свободные нейтроны нестабильны и имеют период полураспада от 1с до нескольких минут. По скорости различают медленные нейтроны (10 эВ), среднескоростные (10 — 105 эВ) и быстрые нейтроны (от 0,1 МэВ). Быстрые нейтроны возникают при расщеплении ядра.
По времени возникновения различают запаздывающие нейтроны, которые излучаются не сразу при расщеплении, а с опозданием вследствие радиоактивного преобразования продуктов распада; мгновенные нейтроны, возникающие при расщеплении менее чем за 10 — 14 с, в большинстве ядерных реакций охлаждаются атомами-модуляторами до термических энергетических уровней, поддерживая цепную реакцию деления в качестве тепловых нейтронов. U-238 расщепляется быстрыми нейтронами, U-235 — тепловыми, а Ри-239 — быстрыми и тепловыми.
Нейтроны в бридерных реакторах позволяют выделить из продуктов реакции ядерное топливо: плутоний (Pu-239) из U-238 и U-233 из тория (Th-232). Дальность нейтронного излучения зависит от скорости нейтронов, и наиболее велика она у быстрых нейтронов: они могут проходить сквозь защитную броню и уничтожают все живое (нейтронная бомба). Гамма и рентгеновское излучения — это биологически активный вид электромагнитного волнового излучения.
Гамма излучение
Гамма-излучение часто сопровождает процессы распада и возникает, если энергетически возбужденное атом, ядро отдает свою энергию и возвращается в первоначальное состояние (энергия 0,0001 — 10 МэВ). Гамма-лучи обладают высокой проникающей способностью, пробегом и могут экранироваться (как и рентгеновские лучи) свинцовыми пластинами.
Рентгеновское излучение
Рентгеновское излучение включает в себя и энергетический диапазон гамма-излучения Если ядро атома захватывает электроны (чаще всего собственные при переходе на внутренние орбиты), избыточная энергия излучается как рентгеновское излучение, причем одновременно высвобождается протон:
Таблица. Характерная эквивалентная мощность дозы облучения человека на генетическом уровне в Федеративной Республике Германия (1977).
1. | Экспозиция (эквивалентно мощность дозы) естественного облучения | мкЗв / год | |
ок. | 1100, из них | ||
1.1. | от космических лучей на уровне моря | ок. | 300 |
1.2. | от излучения от Земли | ок. | 500 |
| при пребывании на природе | ок. | 430 |
| при длительном пребывании в домах | ок. | 570 |
1.3. | от радиоактивных веществ, принятых внутрь | ок. | 300 |
2. | Экспозиция искусств, облучения | ок. | 600, из них |
2.1. | от технических ядерных установок |
| 10 |
2.2. | от применения радиоактивных веществ и ионизирующего излучения в науке и технике |
| 20 |
| от технических источников облучения |
| 10 |
| от промышленных изделий |
| 10 |
| от ВЧ-излучателей |
| 10 |
2.3. | профессиональное облучение персонала (вклад в средний уровень облучения человека) | ок. | 500 |
2.4. | при применении ионизирующих излучений и радиоактивных веществ в медицине | ок. | 500 |
| рентгенодиагностика | ок. | 500 |
| лучевая терапия |
| 10 |
| радиационная медицина | ок. | 20 |
2.5. | травматическое облучение и особые случаи |
| 0 |
2.6. | от выпадения радиоактивных осадков при ядерных испытаниях |
| 10 |
| извне на открытом месте без защиты от облучения |
| 10 |
| при попадании радиоактивных веществ внутрь |
| 10 |