Природні джерела радіації. Космічні промені

Розділ 3. Джерела іонізуючого випромінювання
3.1. Природні джерела радіації

Як вже зазначалось, радіоактивність існувала у космосі ще до виникнення Землі, супроводжувала появу життя на ній і існуватиме незалежно від бажання людини. Основні джерела іонізуючого випромінювання та опромінення довкілля і суспільства, тобто ті джерела, що створюють дози, які становлять не менше десятих частин відсотка за вмістом в сумарну дозу опромінення, показані на рис. 5.

Рис. 5. Основні джерела опромінення довкілля (Лось, Войцехович, Шепелевич, 2001)

За нормальних умов існування суспільства головну частину іонізуючого випромінювання екосистеми Землі отримують від природних джерел радіації, а саме – від природних радіоактивних елементів. На сьогодні виявлено 340 видів ізотопів різних хімічних елементів, що складаються з радіоактивних протонів, електронів і нейтронів (Гродзинський, 2000). Більшість з природних джерел радіації такі, що уникнути опромінення від них практично неможливо. Упродовж усієї історії розвитку Землі різні види іонізуючого випромінювання потрапляли на її поверхню з космосу або надходили у результаті розпаду радіоактивних речовин, які містяться в глибинах земної кори.

Опромінення від природних джерел радіації більшою або меншою мірою зазнає будь-який живий організм на Землі, зокрема і людина. Доза опромінення залежить від географічного місцеположення екосистеми. Рівень радіації у певних місцях планети із заляганням радіоактивних гірських порід є значно вище середнього, тоді як в інших місцях він відповідно нижче. Доза опромінення людини залежить від її способу життя і раціону харчування. Використання деяких будівельних матеріалів, застосування газу для приготування їжі, надмірна герметизація приміщення, а також перельоти на літаку збільшують рівень опромінення людини через природні джерела радіації.

Джерела радіації земного походження несуть відповідальність за більшу частину радіоактивного опромінення, яке дістається біоті та людині за рахунок природних джерел радіації. В середньому 5/6 річної еквівалентної дози, що зазнає населення планети, є наслідком опромінення від земних джерел, а решта припадає на космічні промені (Максимов, Оджагов, 1989). Середньорічна ефективна еквівалентна доза опромінення, яку кожна людина дістає від земних джерел природної радіації, становить 350 мкЗв (Радиация…, 1990).

Космічні промені. Радіаційний фон, створений космічними променями, дає майже половину зовнішнього опромінення людини від природних джерел радіації. Космічні промені здебільшого надходять з глибин Всесвіту, однак певна їхня частина народжується на Сонці під час сонячних спалахів. Космічні промені, досягаючи поверхні Землі та взаємодіючи з атмосферою, утворюють різноманітні космогенні радіонукліди. Космогенні радіонукліди виникають унаслідок ядерної реакції між ядрами хімічних елементів земного походження й частинками космічних променів.

У глибинних товщах земної кори космічні промені швидко поглинаються іншими хімічними елементами, тому найбільше цих природних радіонуклідів міститься в атмосфері, особливо у тропосфері, а також у верхніх земних шарах – ґрунтовому покриві та четвертинних відкладах. Шар атмосферного повітря служить природним захисним екраном від радіації та ультрофіолетових променів. Найбільші концентрації серед радіонуклідів космічного походження мають тритій (³Н) та радіовуглець (¹⁴С) (Кузин, 1991). У 70-х роках ХХ ст. в атмосфері над Антарктидою з'явилися озонові «дірки», які згодом були виявлені в інших частинах планети, в тому числі над Європою. Їхня поява супроводжується підвищенням ультрафіолетового та іншого іонізуючого випромінювання, що негативно впливає на стан екосистем Землі.

На земній поверхні немає місць, куди не потрапляють космічні промені, проте розподіляються вони на площині дуже нерівномірно. Північний і Південний полюси дістають більше радіації, ніж екваторіальні області, через наявність у земної кулі магнітного поля, що відхиляє заряджені частинки. Рівень космічного випромінювання водночас зростає із збільшенням абсолютної висоти, оскільки з висотою зменшується щільність повітря, яке відіграє роль захисного екрану. В середньому люди, що проживають над рівнем моря, отримують у декілька разів меншу дозу, ніж люди, які живуть понад 2000 м від рівня моря (Радиация…, 1990). Ще більше опромінення від космічних джерел радіації зазнають екіпаж і пасажири літака.