15.3. Источники радионуклидов. Радионуклиды в природе и народном хозяйстве

Природные радионуклиды

Ранее отмечалась роль радионуклидов как источника естественного радиационного фона. Его земная составляющая включает в себя внешнее и внутреннее облучение от радионуклидов, присутствующих в земной коре и атмосфере.

Внешнее облучение организма на уровне моря обусловлено, в основ­ном, у-излучением радионуклидов уранового ряда, присутствующих в грунте и строительных материалах (рис. 65).

Помимо семейства ²³⁸U, в природе существуют еще два радиоактив­ных семейства — тория (²³²Th) и редкого изотопа урана — ²³⁵U. Разуме­ется, мощность дозы внешнего облучения зависит от концентраций ра­дионуклидов в том или ином участке земной коры. В местах прожива­ния основной массы населения они примерно одного порядка. Однако есть и такие места, где содержание природных изотопов урана значите­льно выше. В Бразилии, в 200 км к северу от Сан-Паулу, есть небольшая возвышенность, где уровень радиации в 800 раз превосходит средний и достигает 250 мЗв в год. Чуть меньшие значения (175 мЗв в год) регист­рируются на пляжах морского курорта Гуарапаи, также расположенного в Бразилии. Известны и другие места с многократно повышенным уров­нем радиации — в Индии, во Франции, Нигерии, на Мадагаскаре. По дан­ным Научного комитета ООН по действию атомной радиации (НКДАР ООН), средняя доза внешнего облучения, которую человек получает от земных источников ИИ естественного происхождения, составляет при­мерно 350 мкЗв в год.

Внутреннее облучение организма обусловливают преимущественно радиоизотопы, происходящие из земной коры (³⁷К, ²³⁸U и радионуклиды уранового ряда). Включение в состав организма (инкорпорация) радио­нуклидов происходит в основном за счет их поступления с пищей. Поэто­му интенсивность внутреннего облучения зависит от состава почв и ха­рактера питания населения. Так, например, десятки тысяч людей на Крайнем Севере питаются в основном мясом северного оленя, в котором в высокой концентрации присутствуют изотопы уранового ряда — ²¹⁰Ро и ²⁰⁶РЬ. Они попадают в организм оленей зимой, когда единственным ис­точником корма животных служат лишайники, накапливающие оба ра­дионуклида. Дозы внутреннего облучения от ²¹⁰Ро и ²⁰⁶РЬ при этом в 35 раз превышают средний уровень. А в Западной Австралии, на почвах с повышенной концентрацией ²³⁸U, облучение, обусловленное этим ра­дионуклидом, в 75 раз превосходит средний уровень у аборигенов, пита­ющихся мясом и требухой овец и кенгуру.

Радионуклидом уранового ряда, проникающим в организм ингаляци­онным путем, является радон (²²²Rn). Этот инертный газ высвобождается из почвы и строительных материалов, накапливаясь в закрытых непро­ветриваемых помещениях. Воздействуя на бронхиальный эпителий а- и у-излучением, радон и радиоактивные продукты его распада оказывают канцерогенный эффект. Задолго до открытия радона вызываемое этим радионуклидом заболевание (позже идентифицированное как рак лег­ких) наблюдал у работников плохо вентилируемых шахт Парацельс, в 1567 г. описавший его в трактате «Uber die Bergsuht und andere Bergkranke-iten».

Вклад в дозу внутреннего облучения радионуклидов «космического» происхождения, т. е. образующихся в земной атмосфере под влиянием космического излучения, существенно меньше. Содержание в тканях жи­вого организма одного из них — ¹⁴С — отличается постоянством, но по­сле смерти, вследствие радиоактивного распада, экспоненциально сни­жается. Это служит основой для радиоуглеродного метода определения возраста палеонтологических находок.

Техногенные источники радионуклидов

В процессе хозяйственной деятельности человека возникает необхо­димость концентрировать радионуклиды, находящиеся в природном сы­рье (этот процесс называется обогащением), и накапливать их большие количества в ограниченных объемах. Некоторая часть радиоактивных изотопов, используемых в народном хозяйстве и научных исследованиях, никогда не встречается в естественных условиях. В отличие от естествен­но-радиоактивных веществ, встречающихся в природных минералах, ис­кусственно-радиоактивные вещества образуются в ходе ядерных реакций при целенаправленной бомбардировке природных изотопов нейтронами или тяжелыми ускоренными заряженными частицами.

К техногенным объектам, содержащим радиоактивные вещества, от­носятся атомные энергетические установки, атомные исследовательские реакторы, объекты радиохимического производства, а также боевые час­ти ядерного оружия. Кроме того, радиоактивные вещества широко при­меняются в практике лучевой диагностики (радиография), лучевой тера­пии (внешнее, внутреннее облучение), при у-дефектоскопии промыш­ленных изделий, при изготовлении постоянно светящихся (люминесцен­тных) красок. Радионуклиды служат весьма ценным средством научных исследований. Так, радиоизотопные методы применяются для изучения метаболизма у человека, животных и растений. В среднем, доза облуче­ния организма человека от радиоактивных изотопов техногенного проис­хождения на порядок меньше, чем от природных.

Роль радионуклидов техногенного происхождения как источника об­лучения организма существенно возрастает при радиационных авариях и применении ядерного оружия.