9.5.2. Искусственный радиационный фон

Искусственный радиационный фон обусловлен широким использованием в самых различных областях расщепляющихся материалов, в том числе искусственно созданных, а также аппаратуры, генерирующей ионизирующее излучение. Речь идет о медицинской лечебной и диагностической аппаратуре и процедурах с использованием радиоактивных изотопов, испытаниях ядерного оружия, атомной энергетике и других сферах деятельности человека. Все это приводит к увеличению доз облучения как отдельных людей, так и человечества в целом. В большинстве случаев эти дозы невелики, однако иногда облучение за счет техногенных источников во много тысяч раз превышает уровень естественного облучения (речь здесь не идет о дозах, полученных в результате аварий на ядерных объектах). В среднем эффективная эквивалентная доза, обусловленная искусственным радиационным фоном, составляет примерно 1 мЗв в год.

Медицинские источники.Основной вклад в эффективную эквивалентную дозу облучения техногенного характера вносят медицинские источники (до 98 %). Таким образом, годовая эффективная эквивалентная доза, обусловленная медицинскими источниками, в развитых странах может достигать 1 мЗв, в развивающихся странах она может быть в несколько раз меньше. В среднем индивидуальная эффективная эквивалентная доза за счет этих источников составляет в мире 0,4 мЗв в год.

Наиболее распространено использование рентгеновского излучения с диагностическими целями. В развитых странах на 1000 человек приходится от 300 до 900 облучений в год, не считая рентгенологического обследования зубов и массовой флюорографии. В развивающихся странах число обследований меньше – от 100 до 200 на 1000 человек в год. В таблице 9.8 приведены некоторые данные об уровнях облучения при рентгенологических обследованиях. Отметим, что для разных стран и даже для разных клиник эти уровни могут существенно различаться. Это зависит от конструкции и состояния аппаратуры, а также квалификации медицинского персонала. Снижение доз облучения может быть достигнуто за счет уменьшения площади рентгеновского пучка, его фильтрации, убирающей лишнее излучение, использования более чувствительных пленок, что уменьшает время воздействия излучения на организм или орган, и правильной экранировки. Значительно уменьшить дозы позволяет и использование методов компьютерной томографии. По оценкам, средняя индивидуальная эффективная эквивалентная доза от рентгенологических обследований составляет для развитых стран 1 мЗв (например, в Польше – 0,6 мЗв, в Японии – 1,8 мЗв), в развивающихся странах эта величина, вероятно, ниже, хотя индивидуальные дозы могут быть и выше.

Лучевая терапия, как ни парадоксально, является одним из основных методов борьбы с раком. При этом индивидуальные дозы, полученные некоторыми пациентами, могут составлять до нескольких тысяч "естественных" доз. Всего в мире существует около 4000 подобных установок для лечения злокачественных опухолей.

За последние 30 лет сильно возросло использование радиоактивных изотопов для исследования различных процессов в организме человека и для локализации злокачественных опухолей. Индивидуальные годовые эффективные эквивалентные дозы при таких обследованиях могут составлять до 20 Зв. Средняя индивидуальная эффективная эквивалентная доза для разных стран различна, например, для Австралии она составляет 0,02 мЗв, для США – 0,15 мЗв.

Для придания блеска искусственным зубам широко использовался уран, который вызывает облучение тканей полости рта. В настоящее время в Великобритании рекомендовано прекратить использование урана для этих целей, а в основных производителях зубного фарфора – США и ФРГ – установлена его предельная концентрация.

Испытания ядерного оружия.С 1945 года в мире было произведено множество испытаний ядерного оружия. Наиболее интенсивно эти испытания проводились в 1954 – 1958 и 1961 – 1962 годах. В 1963 году Великобританией, СССР и США в Москве был подписан многосторонний международный договор о запрещении испытаний ядерного оружия в атмосфере, в космическом пространстве и под водой, к которому в настоящее время присоединилось более 100 государств. Ядерные испытания в атмосфере производились Францией и Китаем до 1980 года. Подземные испытания проводятся до сих пор, но они обычно не сопровождаются выпадением радиоактивных осадков. В связи с этим годовые дозы облучения четко коррелируют с интенсивностью ядерных испытаний в атмосфере. Радиоактивные осадки от ядерных взрывов способны распространяться на значительные расстояния. Так после взрыва на ядерном полигоне в Неваде (США) в 1955 году радиоактивные осадки были обнаружены в районе Ленинграда, после ядерного взрыва в 1960 году в Сахаре через 4 суток радиоактивные осадки достигли Крыма. Радиоактивные осадки содержат несколько сотен различных радионуклидов, однако большинство из них либо имеет ничтожную концентрацию, либо очень быстро распадается. Наибольший вклад в эффективную эквивалентную дозу облучения дают при этом четыре радионуклида: углерод-14, стронций-90, цирконий-95, цезий-137.

В 1962 году доля дозы облучения, связанная с ядерными испытаниями, составляла около 7 % от коллективной среднегодовой дозы облучения, обусловленной естественными источниками, к 1966 году эта доля уменьшилась до 2 %, а к началу 1980-х годов – до 1 % и продолжает уменьшаться до сих пор. Средняя эффективная эквивалентная доза облучения, вызванная ядерными испытаниями, составляет в настоящее время около 0,01 мЗв в год, хотя индивидуальные дозы для населения районов, расположенных вблизи мест испытаний ядерного оружия, могут превышать это значение в сотни и тысячи раз.

Атомная энергетика.Ядерный топливный цикл включает в себя несколько стадий: добыча и обогащение урановой руды, производство и транспортировка ядерного топлива, производство энергии, вторичная обработка отработанного топлива и захоронение радиоактивных отходов. Каждая из этих стадий вносит определенный вклад в искусственный радиационный фон. Однако при безаварийной работе (а это, как мы видели, скорее идеал, чем реальность) вклад атомной энергетики в искусственный радиационный фон весьма мал – не более 0,02 %, что соответствует коллективной эффективной эквивалентной дозе для всего человечества 1200 Зв в год. Люди, проживающие вблизи ядерных реакторов, без сомнения, получают гораздо большие дозы, чем население в среднем, в том числе за счет распада короткоживущих изотопов. Однако в настоящее время эти дозы обычно не превышают нескольких процентов естественного радиационного фона.

Профессиональное облучение.В десятки раз большие индивидуальные дозы по сравнению со средними получают люди, профессионально связанные с радиоактивностью и источниками ионизирующего излучения (см. таблицу 9.5).

Речь, прежде всего, идет о персонале, занятом на всех стадиях ядерного топливного цикла. При этом самые высокие дозы получают рабочие урановых рудников, работающие в шахтах, и персонал АЭС, выполняющий текущие или незапланированные ремонтные работы. Величина этих доз может в 6 раз превышать уровень естественного фона. Дополнительную дозу, равную от одной до двух естественных доз, получают рабочие на открытых месторождениях и персонал на АЭС и заводах по производству и переработке ядерного топлива. Очевидно, что средние оценки не отражают большого разброса индивидуальных доз.

Дополнительные дозы получают и работники обычных промышленных предприятий, например, при производстве люминофоров с использованием радиоактивных материалов или на установках промышленной дефектоскопии. В промышленно развитых странах эта дополнительная эффективная эквивалентная доза оценивается в 0,5 чел.-Зв на 1 миллион жителей. Повышенные дозы получают шахтеры, добывающие каменный уголь, железную руду. При некоторых видах подземных работ эти дозы могут быть даже выше, чем в урановых рудниках.

Повышенному облучению подвергается медицинский персонал, связанный с использованием ионизирующего излучения и радиоактивных изотопов. В среднем дополнительная коллективная эффективная эквивалентная доза, получаемая медицинским персоналом в странах с высоким уровнем медицинского обслуживания, оценивается в приблизительно 1 чел.-Зв на 1 миллион жителей. Наиболее высокие эффективные эквивалентные дозы (более 0,3 мЗв в год) получает персонал курортов, где применяются радоновые ванны.

Небольшую дополнительную эффективную эквивалентную дозу (0,001 – 0,002 мЗв в год) получают также экипажи самолетов, совершающих полеты на большой высоте.

Другие источники.Источниками дополнительного облучения являются и многие общеупотребительные предметы и приборы, а также курение.

Одним из самых распространенных источников дополнительного облучения являются часы со светящимся циферблатом. Они дают дополнительную дозу облучения, равную той, что получают экипажи авиалайнеров. В настоящее время пытаются заменить обычно применявшийся для этих целей радий на тритий или прометий-147, дающие существенно меньшие дозы облучения.

Радиоактивные изотопы используются также в светящихся указателях, в компасах, светящихся телефонных дисках, прицелах и т.п. Радиоизотопные источники -частиц применяются в антистатических щетках для удаления пыли с фотопринадлежностей, выпускаемых в США, а также во многих детекторах дыма (америций-241).

При изготовлении особо тонких оптических линз применяется торий, что может привести к существенному облучению хрусталика глаза.

Источниками рентгеновского излучения являются цветные телевизоры, однако при правильной их настройке и эксплуатации дозы облучения от современных моделей ничтожны.