Ян Мархоцкий - Радиационная и экологическая безопасность атомной энергетики

Калий-40 . Среди изотопов главное место по величине активности занимает изотоп калия – 40К, который усваивается вместе с нерадиоактивными изотопами калия, необходимыми для жизнедеятельности организма. Количество калия в растениях, по сравнению с его содержанием в земной коре, меньше в 3—10 раз. В организме животных его еще меньше (в 10–15 раз по сравнению с содержанием калия в породах).

Данные о содержании калия в некоторых продуктах и их удельная активность по 40К представлены в табл. 2.

Таблица 2.

Содержание калия в некоторых пищевых продуктах и их удельная активность по калию-40

Суммарное содержание калия в организме взрослого человека (масса 70 кг) составляет 0,19 % 130 г). Особенно богаты калием органы и ткани, обладающие высокой функциональной активностью, – скелетная мускулатура, сердце, нервная ткань и др. Содержание стабильного калия и калия-40 в организме человека зависит от пола, возраста, массы тела, характера мышечной деятельности. У мужчин в мышцах калия обычно больше, чем у женщин. При старении уровень калия в тканях снижается.

Углерод-14. Общее содержание углерода в теле взрослого человека составляет в среднем 18 % т. е. около 12,6 кг. Углерод равномерно распределяется в тканях, следует считать, что их удельная радиоактивность по 14С составляет 52 Бк/кг.

Тритий — 3Н.Количество трития составляет 10,2 % в мышцах и 6,4 % – в костях. Удельная активность в мягких тканях тела человека за счет 3Н составляет 0,55 Бк/кг, а в костях – 0,34 Бк/кг.

Свинец — 210Pb.Основная часть свинца содержится в скелете. Удельная активность в костной ткани составляет 15 Бк/кг, а в мягких тканях – 6,4 Бк/кг.

Полоний — 210Ро.В течение суток из воздуха в легкие человека поступает около 0,0007 Бк/кг 210Ро, а у выкурившего 1 пачку сигарет в сутки – до 0,07 Бк/кг.

Содержание урана в организме невелико, на долю тория и его α-активных дочерних продуктов приходится до 40 % суммарной α-активности тела человека.

На накопление радиоактивности отдельными органами и тканями тела человека влияет:

• скорость обменных процессов в организме;

• функциональное состояние организма;

• содержание радиоизотопов в рационе питания, воде и вдыхаемом воздухе.

Поступление с рационом питания определенного количества радионуклидов должно уравновешивать выведение их из организма.

Нарушение равновесия между поступлением и выведением, т. е. увеличение радионуклидов в рационе, может проявляться патологией из-за избыточного облучения.

Строительные материалы.Материалы, применяемые в строительстве (кирпич, бетон, дерево, шлак), могут содержать радиоактивные вещества. В табл. 3 приводятся данные (НКДАР) об удельной активности некоторых радионуклидов в строительных материалах.

Таблица 3.

Удельная активность естественных радионуклидов некоторых строительных материалов

Определенный интерес представляют уровни γ-фона в жилых зданиях. Например, наименьший γ-фон в зданиях, построенных из дерева и известняка, – до 0,5 мЗв/г; в кирпичных и железобетонных зданиях – соответственно, до 1 и 1,7 мЗв/г.

Здания, с одной стороны, экранируют человека от внешних излучений, с другой – увеличивают дозы в зависимости от содержания естественных радионуклидов в строительных материалах. Годовая эффективная эквивалентная доза за счет внешнего облучения внутри помещений с учетом времени пребывания человека в помещениях составляет 2,9 10 -9Зв, а суммарная (вне и внутри помещения) годовая эффективная эквивалентная доза за счет внешнего облучения радионуклидами земного происхождения равна 3,5 • 10 -4Зв.

Промежуточный радиоизотоп в рядах урана и тория – радон.Значительную дозу облучения человек получает с вдыхаемым воздухом, находясь длительное время в непроветриваемых помещениях. Радон – газ, не имеющий вкуса и запаха, – один из промежуточных радиоизотопов в рядах урана (U) и тория (Th). Если распад урана и тория происходит не в монолитной, а в размельченной породе, он вытекает в атмосферу. Переносясь воздушными потоками, радон продолжает распадаться, образуя дочерние радиоизотопы.

Среди изотопов радона известны 222Rn с периодом полураспада 3,82 дня, 220Rn с периодом полураспада 54,5 с. Наиболее опасен для человека 222Rn, α-излучатель. При вдыхании с воздухом он вызывает внутреннее облучение легких. Таким образом, если радон нежестко связан с материнскими ядрами урана и тория, его можно рассматривать как самостоятельный источник радиоактивности.

Просачиваясь из грунта или материалов строительства дома, радон скапливается в закрытых непроветриваемых помещениях (подвалы, ванные комнаты, кухни и т. д.). Много радона содержится в таких строительных материалах, как пемза, гранит, шлак, сухая штукатурка, строительные блоки, изготовленные из фосфогипса, красный кирпич, полученный из отходов производства алюминия, доменные шлаки.

Концентрация радона на первом и цокольном этажах высокая, на верхних этажах – ниже. Эффективным средством уменьшения высоких концентраций радона, просачивающегося через пол, являются вентиляционные установки в подвалах. Выделение радона из стен уменьшается при покрытии их тремя слоями масляной краски или слоем обоев, облицовки их пластиковыми материалами.

В кухонные помещения радон проникает с природным газом. Его накопление можно уменьшить с помощью местной вытяжной вентиляции, проветривания кухни. Содержание его в природном газе уменьшается при переработке последнего на газонаполнительных станциях и в процессе хранения. Количество радона уменьшается в природном газе при увеличении пути от станции до потребителя.

Пресная минеральная вода нередко обогащена радоном. Вода частных и общественных колодцев может содержать от 740 Бк/м 3и достигать нередко 37·10 3Бк/м 3. Много радона в воде глубоких скважин и некоторых минеральных источниках, меньше – в воде рек и озер.

В незначительных дозах радон оказывает стимулирующее действие на организм, а в больших – угнетающее. При приготовлении пищи или кипяченой воды присутствующий радон в значительной степени улетучивается. Поступивший в организм радон сравнительно быстро выводится.

Значительную опасность для человека представляет попадание паров воды с высоким содержанием радона в легкие с вдыхаемым воздухом. Это чаще происходит в ванной комнате, а также при приеме радоновых ванн. Обследование домов в Финляндии показало, что концентрация радона в ванной комнате была в 40 раз выше, чем в жилых помещениях.