Природний радіаційний фон землі - студопедія

До складу природних компонентів фону входять космічне випромінювання і випромінювання від розсіяних в земній корі, грунті, повітрі, воді та інших об'єктах середовища природних радіонуклідів, з яких основний внесок в дозу опромінення людини і тварин вносять радіонукліди 238 U, 232 Th і продукти їх розпаду.

Космічне випромінювання - цей вид іонізуючого випромінювання представляє потік часток і променів, безперервно падаючих на земну поверхню, як з космосу, так і з атмосфери Землі. Космічні випромінювання приходять до Землі з глибин Всесвіту і від Сонця. Північний і Південний полюси одержують більше радіації, ніж екваторіальні області, через наявність у Землі магнітного поля, що відхиляє заряджені космічні частинки. Рівень опромінення об'єктів зростає з висотою, оскільки повітря (атмосфера) грає роль захисного екрана. Радіаційний фон, створюваний космічним випромінюванням, дає трохи менше половини зовнішнього опромінення одержуваного населенням від природних джерел.

Космічне випромінювання за походженням може бути первинне і вторинне. Первинне космічне випромінювання являє собою потік часток і променів високих енергій (100 МеВ і більше) і визначається трьома різновидами: галактичним і сонячним випромінюванням, радіаційними поясами Землі.

Галактичне випромінювання потрапляє в нашу Сонячну систему з міжзоряного простору і представлено в основному протонами (до 90%) і іонами гелію (близько 10%). Менше 1% складають нейтрони, електрони, фотони і ядра легких елементів (Li, Be, B, C, N, O, F).

Сонячне космічне випромінювання утворюється в процесі спалахів на Сонці та представлено ультрафіолетовим і рентгенівським випромінюваннями, а також протонами і альфа-частками. Сонячна активність нерівномірна, в її інтенсивності розрізняють 11 річні цикли.

Радіаційні пояси Землі розташовані на відстані 1,2-8 земних радіусів від екватора. Розрізняють зовнішній і внутрішній пояса. За видами випромінювання вони представлені протонами, електронами і альфа-частками.

З первинного космічного випромінювання лише деякі компоненти досягають Землі, більшість їх зникає на висоті 20 км. Взаємодіючи з атмосферою, вони утворюють вторинне космічне випромінювання, яке складається з усіх відомих в даний час елементарних частинок і випромінювань. В основному вони представлені мезонами (70%), електронами і позитрона (26%), протонами (0,05%), а також швидкими і надшвидкими нейтронами, фотонами.

За енергією і складу вторинне космічне випромінювання (для оцінки біологічної дії) ділять на чотири компоненти:

м'який (енергія частинок і фотонів порядку 100 МеВ);

жорсткий (μ ± -мезони - 600 МеВ, протони -> 400 МеВ, # 945; частинки, π ± -мезони);

сільноіонізірующій (продукти ядерних розщеплення: протони, # 945; частинки, дейтрони, тритони, важкі осколки ядер з енергією 10-15 МеВ);

нейтронний (нейтрони різних енергій).

На рівні моря космічне випромінювання складається в основному їх м'якого (поглинається шаром свинцю товщиною 8-10 см, заліза 15-20 см) і жорсткого (проходить через свинець завтовшки понад 1 м) компонентів.

Інтенсивність космічного випромінювання залежить від сонячної активності, географічного розташування об'єкта (широти), і зростає з висотою над рівнем моря.

Доза космічного випромінювання в біологічних тканинах на 11% більше, ніж в повітрі і становить за добу 1,1 мкГр. За рік - 0,4 мГр.

Пасажир турбореактивного літака при перельоті з Москви в Біла Церква отримує дозу близько 50 мкЗв.

У біосфері Землі міститься більше 60 природних радіонуклідів. Вони умовно можуть бути розділені на три групи:

- Радіонукліди, що входять до складу трьох радіоактивних сімейств: урану-радію (Т½ - 4,51 х 10 9), торію (Т½ - 1,41 × 10 10), актинія (Т½ - 7,07 × 10 8).

- Радіоактивні елементи не входять в сімейства, але знаходяться в земній корі і об'єктах зовнішнього середовища з моменту утворення Землі (40 K, 48 Ca, 87 Rb).

- Космогенние радіонукліди, безперервно утворюються в результаті взаємодії космічного випромінювання в атмосфері з ядрами атомів азоту, водню, кисню та ін. А потім надходять на земну поверхню з атмосферними опадами. До них насамперед належить 14 радіонуклідів: 3 H, 7 Be, 14 C, 22 Na і ін.

Всі типи природних вод (океани, моря, озера, річки, ставки) містять радіоактивні елементи. Більше міститься урану, торію і радію в підземних водах. У флорі і фауні концентрація природних радіонуклідів, як правило, нижче, ніж в ґрунтах, на яких виростає рослинність і мешкають тварини. Це пов'язано з коефіцієнтом переходу радіонуклідів з грунту в рослини і далі в організм тварин, а також зі ступенем засвоєння їх. Радіонукліди можуть потрапити в атмосферу і, перш за все в результаті вивітрювання земних порід і розкладання органічних речовин.

Суттєве значення в опромінення населення відіграють радіонукліди рубідій і радон. Радон надходить в приземний шар атмосфери з грунту, а також внаслідок розпаду радіоактивних сімейств.

В даний час є відносна рівновага між надходженням радіонуклідів в сферу кругообігу і їх кількістю, яке вибуває за рахунок утворення осадових порід і радіоактивного розпаду.