Учеба  ->  Науки  | Автор: | Добавлено: 2015-05-28

Природная радиация

Опасность для жизни или неизбежная реальность

Изучить теоретические аспекты явления радиоактивности, её источники и последствия, освещение проблемы радиационной безопасности населения в научной литературе. 2) Определить значения γ - фона геологического музея Центра дополнительного образования детей МОУ ЦДОД г. Коркино, составить схему плана изогамм. 3) Подготовить рекомендации для заведующих геологическими музеями с целью обеспечения радиационной безопасности учащихся.

Методы исследования: 1) теоретический анализ проблемы радиационной безопасности населения в научной литературе; 2) практические методы проведения радиометрического наблюдения; 3) сравнение полученных результатов с нормативами по радиационной безопасности населения; 4) графические методы и экстраполяция данных при построении плана изогамм; 5) математическая обработка результатов исследований; 6) анализ и интерпретация результатов исследования; 7) составление практических рекомендаций по результатам исследования.

Новизна исследования: обусловлена инструментальным характером полученных выводов и рекомендаций. Несмотря на то, что радиоэкологическая безопасность – это тема большой политики, учащиеся имеют недостаточный уровень знаний в области радиационной экологии, не придают значения своей безопасности, поэтому необходимо экологическое просвещение детей и взрослого населения. Воспитанники геологического объединения, приобретая на практике навыки работы с радиометром СРП 68-01, самостоятельно исследовали интенсивность γ-фона помещения геологического музея, составляли схемы плана изогамм, проводили оценку радиоэкологической обстановки в помещении геологического музея.

Практическая значимость: Работа имеет профессиональную направленность, т. к. знакомит учащихся с одним из практических геофизических методов работы геологов - радиационной съемкой. Данная работа по изучению радиоактивности природных минералов может быть использована на практических занятиях геологического объединения дополнительного образования, а также в учебном процессе основного курса физики в 11 классе при изучении темы «Атомная физика». Результаты радиометрического наблюдения и разработанные рекомендации были использованы заведующими геологических музеев. В ЦДОД г. Коркино витрина с урансодержащими минералами была убрана из экспозиции, в течение 2 месяцев для музея и учебных занятий геологического объединения были выделены отдельные помещения в другом здании.

Радиация вокруг нас

Явление радиоактивности открыто чуть больше ста лет, с ним связано строительство АЭС и появление ядерных боеприпасов, радиация же существовала с тех пор как образовалась наша Вселенная (20 млрд. лет назад) и постоянно наполняет космическое пространство. Но при этом опасность источников радиации, связанных с развитием атомной энергетики, составляет лишь малую долю, наибольшую дозу радиоактивного облучения человек получает от естественных источников — радиоактивных минералов, строительных материалов, сжигаемого в котельных каменного угля, во время полета на самолете, от рентгеновских лучей в медицине, от бытовых приборов. Человек, хотя в малой мере, тоже радиоактивен, т. к. в мышцах, костях, других тканях присутствуют мизерные количества радиоактивных веществ.

В современных условиях, в ряде территорий России, подвергшихся радиоактивному загрязнению, существует повышенная экологическая опасность, поэтому возникает необходимость формирования экологического мышления, особенно у подрастающего поколения. Челябинская область является одним из экологически неблагоприятных районов, связанных с последствиями радиоактивного загрязнения. Долгое время экологические последствия радиационных аварий на производственном объединении «Маяк» были засекреченной темой и лишь после аварии на Чернобыльской АЭС в 1986 году стали доступны для обсуждения общественностью, публикаций в прессе. Население должно правильно воспринимать опасность облучения; необходимо сформировать навыки безопасного проживания и поведения на радиоактивно загрязненной территории.

Естественные источники радиационного облучения

Радиация – это корпускулярный поток (альфа-, бета-частиц, нейтронов, протонов, мезонов) и поток электромагнитной энергии (рентгеновского и гамма-излучения), излучаемых при ядерных превращениях.

Источники радиации могут быть естественные, т. е. природные и искусственные, созданные человеком. Основная часть дозы суммарного от всех источников облучения исходит от естественных источников внешнего (40%) и внутреннего (60%) облучения.

Внешние естественные радионуклиды, обладающие гамма-излучением, существовали всегда и относятся к двум классам: космическое излучение, обусловленное присутствием Be-7, Na-22, Na-24 (0,3 мЗв/год) и земное излучение - присутствием в земной коре К-40, Rb-87, U-238, Th-232 и продуктов их распада (0,35 мЗв/год - 56% дозы внешнего облучения). Космическое излучение зависит от географической широты (у полюсов больше) и высоты над уровнем моря (влияет толщина озонового слоя). Уровни земной радиации неодинаковы: от 0,3 до 0,6 мЗв/год. При образовании Земли возникло 25 радиоизотопов. Самым обильным источником радиоизотопов на Земле являются урановые минералы: монацит, содержащий U-238 и Th-232 и уранинит. Уран является относительно распространенным элементом, среднее содержание в земной коре составляет 4,0*10-4%. По описанию А. Е. Ферсмана урановые минералы могут быть представлены титано-тантало-ниобатами, например, самарскит, эвксенит, эшенит, пирохлор, а также уран может входить в состав ортита, чевкинита, циркона, сфена, менделеевита и других минералов. Концентрация радионуклидов в почве зависит от типов подстилающих горных пород, наиболее высоко содержание К-40, U-238, Ra, и других нуклидов в кислых магматических породах (гранитах, сиенитах, гранодиоритах, меньше в диоритах, базальтах), в глинистых породах, сланцах и песчаниках.

Внутреннее облучение от естественных источников на 2/3 происходит от попадания радиоактивных веществ в организм с пищей, водой, вдыхаемым воздухом. К ним относят космогенные радионуклиды, образующиеся в земной атмосфере при взаимодействии ее с космическими излучениями (С-14, Ве-7, Na-22, тритий) и радионуклиды земной коры, представленные K-40, Rb-87, Rn-222, Rn-220 (продукты радиоактивного распада U-238 и Th-232) и дочерними продуктами распада радона (¾ годовой эквивалентной дозы). Радон поступает в жилые помещения с водой (в сырой воде больше), природным газом, зольной пылью при сжигании угля, с воздухом через фундамент, причем гранит, пемза выделяют значительно больше радона, чем дерево, кирпич и бетон. Максимальную часть облучения от радона человек получает в закрытых, непроветриваемых помещениях нижних этажей зданий (в 8 раз выше, чем на улице).

В Челябинской области большее значение имеют последствия аварий на предприятии ПО «Маяк», а также источники радиации, находящиеся в земных недрах, т. к. территория области сложена гранитными породами.

Радиационный риск в космосе

Галактические и солнечные космические лучи (ГКЛ и СКЛ) — основные факторы радиационной опасности при межпланетных полетах. ГКЛ - поток галактических лучей, модулированный Солнцем, непрерывно пронизывают звездное пространство, их величина меняется в соответствии с циклом солнечной активности, находясь с ней в противофазе. Потоки СКЛ возникают спорадически, во время солнечных вспышек, зарождаются они случайно и непродолжительны. Их энергии обычно значительно меньше, чем ГКЛ и не связаны с максимумом солнечной активности.

В настоящее время существует ряд моделей ГКЛ и СКЛ, на основе которых можно прогнозировать радиационные нагрузки при длительных космических экспедициях на Луну и Марс, а также на околоземной орбите.

Иллюстрация модели ГКЛ и СКЛ, созданная в НИИЯФ МГ:

Радиационное окружение Земли — это радиационные пояса (РПЗ), СКЛ и ГКЛ. В отличие от СКЛ, ГКЛ легко проникают сквозь магнитное поле Земли, но их поток по сравнению с СКЛ мал.

По расчетам для экспедиции на марсианский спутник Фобос (с октября 2009 г. по август 2012 г. ) самыми безопасными будут интервалы времени, близкие максимуму цикла солнечной активности, когда поток ГКЛ относительно мал и главным фактором радиационного риска становятся СКЛ. При этом космический аппарат будет достаточной защитой от серьезных радиационных нагрузок. Чтобы уменьшить риск дозовых нагрузок от СКЛ, их толщина должна быть не менее 10 г/см2 (3–4 см для легких сплавов алюминия). За три года даже при защите ~10 г/см2 доза поглощенной радиации составит не менее 10 рад. С защитой от ГКЛ, обладающих гигантскими энергиями, все гораздо сложнее. Разработать конструкцию космического аппарата при разумных толщинах стенок, определяющих его вес, не представляется возможным. Поэтому проблема радиационного риска при дальних космических полетах остается.

Магнитное поле Земли достаточно эффективно предохраняет околоземное пространство и саму планету от губительного воздействия космических лучей. СКЛ, как правило, не создают дополнительной опасности для обитателей орбитальных станций, так как они, имея значительно меньшую энергию, чем ГКЛ, в целом не способны преодолеть земной магнитный барьер. Руководитель Научно-исследовательского института ядерной физики им. Д. В. Скобельцына, М. И. Панасюк сопоставил потенциальную радиационную опасность длительных полетов вблизи Земли, под ее магнитным щитом, и в межпланетном пространстве. С октября 2009 г. по август 2012 г (т. е. в тот же период, что и предполагаемый полет на Фобос) на МКС при аналогичной защите (10 г/см2) величина поглощенной дозы составит ~70 рад. На околоземной орбите доза радиации определяется преобладающим воздействием радиационных поясов Земли, влияние же космических лучей составляет лишь ~20%.

Космонавт при полете на Марс даже при наличии защиты в течение года может получить дозу облучения в несколько рад. Люди, проживающие вблизи атомных электростанций или в местах газоаэрозольных выбросов, получают около 10-5 – 2·10-3 рад/год. Космический полет, как и любая деятельность человека, связан с риском и необходима правильная его оценка, разработка новых методов радиационной защиты, прежде чем запускать долговременные пилотируемые космические проекты.

Воздействие радиации на организм человека

Опасность радиационного воздействия на органическую ткань заключается в ионизации и возбуждении атомов и молекул. Все виды ионизирующих излучений обладают проникающей способностью, которая характеризуется глубиной проникновения в поглощающей среде (ткани). Проникающая способность альфа- и бета-частиц небольшая, а потоки гамма - квантов и нейтронов свободно проходят через другое вещество. Поэтому гамма-излучение очень опасно при внешнем облучении, когда источник радиации находится вне организма. Альфа- и бета-частицы особую опасность представляют при внутреннем облучении, когда радиоактивные частицы (с водой, пищей и воздухом) попадают внутрь организма.

Радиация действительно опасна, т. к. в больших дозах приводит к поражению тканей, живой клетки, а в малых — вызывает раковые явления и способствует генетическим изменениям. По возрастанию радиочувствительности клетки и ткани организма человека располагаются в следующем порядке: нервная, хрящевая и костная, мышечная и соединительная ткани, щитовидная железа, пищеварительные железы, лёгкие, кожа, слизистые оболочки, половые железы, лимфоидная ткань и костный мозг. Ввиду различной радиочувствительности органов и тканевых систем существует строгая зависимость между поглощённой организмом дозой и средней продолжительностью жизни. В районах с радиационным загрязнением увеличена общая заболеваемость и общая смертность населения, отмечается отрицательная динамика естественного прироста населения. В структуре заболеваний взрослого населения ведущее место занимают болезни органов дыхания, органов чувств, кровообращения, нервной, костно-мышечной системы, инфекционные и паразитарные. Чаще отмечаются онкологические заболевания, рак легких (при вдыхании радона), молочной, щитовидной железы, других органов, лейкоз – наиболее серьезные заболевания при малых дозах облучения человека.

Специфика условий проживания детского населения на радиоактивно загрязненных территориях Урала заключается в постоянном воздействии на детей малых доз радиации, в более тяжелых последствиях воздействия радиации на детский организм, т. к. наиболее чувствительны малодифференцированные молодые и растущие клетки; в наличии опасности экологической катастрофы в регионе. При обследовании у детей обнаруживались общие и различные клинические психопатологические проявления: повышенная психическая истощаемость, быстрая утомляемость, низкая работоспособность (умственная и физическая), эмоциональная лабильность. В основе всех психических нарушений была установлена церебральная астения, связанная, как полагают с неполноценностью мозга, обусловленной его ранним повреждением [5].

Действие малых доз радиации

По проблеме воздействия малых доз радиации на человеческий организм в первые годы после чернобыльской аварии возникали разные, порой противоположные мнения. Научный комитет по атомной энергии при ООН относит к малым дозам излучение менее 20 рентген. Исследованиями доказано, что облучение в малых дозах вызывает многочисленные структурные перестройки в клетках, приводя к изменению их функциональной активности. Практически одинаковые изменения происходят и при очень больших дозах, и при длительном воздействии очень малых доз. По мнению заместителя директора института биохимической физики имени Н. Эмануэля, Елены Бурлаковой, на малые дозы не реагируют наши системы репарации (восстановления). Наш организм не распознает малые дозы облучения как опасность, не мобилизуется, не пытается адаптироваться, словом, не защищается. Это «программная» ошибка, вернее, это и есть естественный отбор. Мы запрограммированы на жизнь в определенных условиях - атмосферное давление, ионизирующее излучение, состав воздуха и т. д. Организм не может отвечать на любое отклонение от нормы набором защитных реакций. Поэтому выживает тот, у кого все-таки получается адаптироваться. Состоянием системы адаптации и определяется радиочувствительность конкретного человека, которая зависит от очень многих факторов, например, от объема ДНК, от работы ферментов, отвечающих за репарацию. Постоянное низкоинтенсивное облучение делает человека более чувствительными к действию самых разных повреждающих факторов кроме радиации, например, инфарктов, инсультов. Облучение в малых дозах может вызвать самые разные эффекты, не только повреждения. Апоптоз (запрограммированную гибель клетки) для организма в целом может быть положительным явлением, например, когда самоуничтожается раковая клетка. Малые дозы могут вызвать и стимулирующий эффект - гормезис. Например, у 1% населения может проявиться очень высокая радиочувствительность вследствие врожденных генетических расстройств или других причин, ослабляющих иммунитет организма.

Хроническое облучение слабее действует на живой организм по сравнению с однократным облучением в той же дозе, что связано с постоянно идущими процессами восстановления радиационных повреждений. Считается, что примерно 90% радиационных повреждений восстанавливается. Сравнительно недавно стало ясно, что доза радиации, поглощенная организмом в течение длительного периода времени, может привести к существенно более сильному поражению, чем такая же доза, полученная сразу, за более короткий период (эффект Петко). Недостаток селена в организме усиливает тяжесть радиационного поражения. Известно, что у курильщиков, подвергающихся облучению в 15 мЗв/год, риск заболеть раком легких возрастает более чем в 16 раз по сравнению с некурящими.

Многочисленные исследования состояния популяций животных и растений, которые тысячи лет обитают на территориях с повышенной естественной радиоактивностью не выявили негативного влияния радиоактивности, что свидетельствует о возможности адаптации, благополучном существовании популяций растений и животных на таких территориях. В ходе эволюционного развития все организмы приспособились к неравномерному поступлению солнечной энергии. Они выработали адаптивные механизмы, позволяющие поддерживать температурный гомеостаз. Эти же механизмы земные растения и животные могут использовать и в том случае, если дополнительный источник тепла создается за счет радиоактивного излучения.

Например, в результате чернобыльской аварии в 1986году численность мышевидных грызунов возле ЧАЭС была близка к нулю, но на следующий год весной она резко возросла и в дальнейшем была еще больше, чем на «чистой» территории притом, что разница в дозах составляла в 1987году примерно 10000раз. Их успешное обитание в местности с большой мощностью дозы облучения (10-300 мЗв/час) свидетельствует о достаточно быстрой адаптации животных и человека к повышенному уровню радиационного загрязнения. Важнейший аргумент – колония обыкновенной слепушонки, найденная в эпицентре ВУРСа: доза в 20 раз выше, чем у полевок и мышей (20000 мГр и 1000 мГр соответственно), но патологических сдвигов у этого грызуна, в отличие от мышей и полевок нет. Экстраполяция состояния здоровья при различных воздействиях от животных к человеку - базовый принцип теории и практики современной медицины. На животных исследуются особенности болезней человека, разрабатываются и апробируются методы их лечения. Однако в данном случае использованы дикие грызуны нескольких видов, отловленные в поле или в лесу. В настоящее время это единственно возможный способ экспериментального исследования данных проблем, тем более что в лабораторных условиях не удается создать весь комплекс природных условий.

Поскольку человек способен адаптироваться к патогенной среде так же, как дикие грызуны на загрязнённых территориях, закономерность в сходстве их реакций очевидна. Для конкретного адаптированного организма важна не столько актуальная поглощённая доза токсиканта, сколько накопленный в поколениях генетический груз в форме множественных мелких мутаций, совместимых с жизнью и способностью к репродукции. При этом нивелируется дозовая зависимость и на первый план выходит практически одинаковая неспецифическая симптоматика. Патологические нарушения - это издержки несовершенной адаптации. Люди, обитающие в ряду поколений в неблагоприятной, например, радиационной или химиотоксичной среде заболевают болезнями незавершённой генетической адаптации БНГА. При очень длительном воздействии несовершенная адаптация сменяется совершенной, например, многотысячное население монацитовых (ториево-радиевых) полей в Индии. Китае, Бразилии и др. , где дозы порядка чернобыльских, но не наблюдаются массовых сдвигов заболеваемости. Население высокогорных зон при лучевых дозах, в несколько раз превышающих фоновые, сохраняет отменное здоровье.

Методы защиты населения от радиоактивного загрязнения

Основные пути облучения населения – радиоактивное загрязнение окружающей среды и непосредственные непреднамеренные контакты с источниками ионизирующих излучений. К настоящему времени известны общедоступные методы защиты населения, проживающего на загрязнённых радиоактивными веществами территориях. Они основываются на предотвращении проникновения радиоактивных элементов (радионуклидов) в организм человека; выведении радионуклидов из организма; защите клеток и тканей от находящихся в организме (инкорпорированных) радионуклидов; противодействии нарушению процессов перекисного окисления липидов.

Требования по обеспечению радиационной безопасности населения распространяются на регулируемые природные источники: γ – излучения, изотопы радона и продукты их распада в воздухе помещений. Радон — главный источник облучения населения в закрытых помещениях, опасен в шахтах. Концентрация радона в верхних этажах многоэтажных домов ниже, чем на первом этаже. После заделки щелей в полу концентрация радона на первых этажах уменьшается. Эмиссия радона из стен уменьшается в 10 раз при облицовке стен или покрытии 3 слоями масляной краски. При оклейке стен обоями скорость эмиссии радона уменьшается примерно на 30%.

Опасность радиоактивного загрязнения окружающей среды связана с образованием радиоактивных отходов, вредных для человека и окружающей его природы. Изменения в природных процессах длительны, поэтому они не слишком явны. Однако природа создала и противоядие. В качестве средств, повышающих радиоустойчивость при хроническом облучении можно использовать биологические активные вещества природного происхождения, стимулирующие восстановительные резервы организма и проявляющие свойства адаптогенов (например, водный раствор гриба чаги и спиртовой экстракт радиолы розовой, элеутерококка). Врачи рекомендуют использовать как противолучевые средства растения и овощи, способные укреплять защитные силы организма, например, редьку, облепиху, землянику, шиповник, иван-чай, сок капусты, свеклы, моркови, листья одуванчика, подорожника. При радиационном воздействии клеткам необходимы дополнительные антиоксиданты, чтобы нейтрализовать избыток свободных радикалов. Постоянное, повышенное обеспечение организма витаминами А, С, Е и селеном обеспечивает иммунную защиту, снижает риск для здоровья от воздействия ионизирующего загрязнения, а совместное воздействие курения, алкоголя и облучения увеличивают его. Активно ведутся разработки фармакологических препаратов – терапевтических средств повышения радиорезистентности организма и смягчения последствий облучения на основе биологически активных соединений, обладающих свойствами радиопротектора, адаптогена, антидепрессанта, детоксиканта. В литературе факторы здоровья рассматриваются в совокупности: питание, оздоровительные комплексы мышечных движений, умение избегать неблагоприятных жизненных событий и вредного влияния стрессов, духовность, стремление к творчеству, познанию.

Методика

Работа по изучению радиоактивности природных минералов проводилась по следующим направлениям, Изучение литературных данных о явлении радиации, ее источниках и воздействии на организм человека; 2) Консультация с главным врачом Центра гигиены и эпидемиологии г. Копейска; 3) Приобретение навыков работы с сцинтилляционным геологоразведочным прибором СРП 68-01; 4) Проведение радиометрического исследования помещения геологического музея Центра дополнительного образования детей г. Коркино; 4) Построение плана изогамм интенсивности γ – фона исследуемого объекта; 5) Выявление причины радиоактивных аномалий; 7) Проведение экологической оценки и составление рекомендаций для заведующего музеем с целью обеспечения радиационной безопасности учащихся.

Изучая литературные данные по ядерной физике, мы познакомились с явлением радиации, ее источниками, воздействием их на организм человека. Доказано, что в облучении населения наибольшую долю составляют естественные источники радиации.

Во время экскурсии в геологический музей Центра дополнительного образования детей г. Коркино (Приложение 3, фото 1) в 2007 году мы познакомились с восстановленной экспозицией минералов и горных пород А. Д. Рубена, в составе которой находится коллекция урановых руд. Мы заинтересовались насколько безопасно, вследствие радиоактивного распада урана, нахождение для учащихся в этом помещении.

При консультации с главным врачом Центра гигиены и эпидемиологии г. Копейска выяснили, что средний фоновый уровень γ – излучения по Челябинской области составляет 12 мкр/ч, а допустимая МЭД (мощность экспозиционной дозы) γ – фона в помещениях 30 мкр/ч. Для достоверности измерений провели корректировку по радиоактивному эталону показаний прибора СРП68-01, имеющегося в геологическом объединении (Рэ=20 мкр/ч) с показаниями прибора СРП88-Н Центра гигиены и эпидемиологии, имеющего ежегодную поверку (Рэ=24 мкр/ч). Рассчитали поправочный коэффициент для СРП 68-01: k=1,214.

4) Провели радиометрическое исследование помещения геологического музея при помощи сцинтилляционного геологоразведочного прибора СРП68-01 (Приложение 3, фото 2) по методике измерения уровня γ – излучения, рекомендованной для радиометрического наблюдения во время полевых работ геологических партий (Приложение 5). Для этого площадь помещения была разбита на квадраты, где точки расположили по сети через 1 м. Замеры интенсивности γ - фона производили следующим образом: на расстоянии 10 – 15 см от поверхности пола делали 5 замеров в одной точке; время наблюдения показаний прибора, необходимое для получения гарантируемой точности отчета от 10 до 45 сек. Затем рассчитали среднее арифметическое значение, т. о. нашли значение γ - фона (МЭД).

Результаты радиометрического наблюдения в помещении геологического музея: средние измеренные показатели интенсивности γ – фона - 13,5 мкр/ч, а рассчитанные с учетом поправочного коэффициента - 16,4 мкр/ч; натуральный фон составил 15 мкр/ч, с учетом коэффициента - 18 мкр/ч. Таким образом, экспериментальные данные интенсивности γ – фона в помещении геологического музея не превышают нормы радиационной безопасности населения НРБ – 99 Центра гигиены и эпидемиологии.

В результате радиометрического наблюдения обнаружили радиоактивную аномалию возле витрины, в которой находятся минералы и горные породы, содержащие редкие и радиоактивные элементы. Витрина находится на подставке на расстоянии 0,5 м от пола. На расстоянии 0,5 м от витрины, на уровне пола измеренная интенсивность γ – фона была 22 мкр/ч, с учетом поправочного коэффициента – 26,75 мкр/ч, а возле витрины на уровне пола средние значения γ – фона 25,4 мкр/ч, т. е. 30,8 мкр/ч соответственно.

По результатам радиометрического наблюдения построили план изогамм помещения геологического музея. Для построения плана изогамм интенсивности γ – излучения использовали данные с учетом вычисленного поправочного коэффициента k=1,214. При построении плана изогамм определили место эпицентра радиоактивной аномалии, которым является витрина с коллекцией минералов и горных пород, содержащих редкие и радиоактивные элементы, в основном урановые руды.

Провели измерения уровня интенсивности γ – излучения витрины, в которой находятся минералы и горные породы, содержащие редкие и радиоактивные элементы. Для этого площадь витрины была разбита на квадраты, где точки расположили по сети через 0,25 м. Замеры γ - фона производили на расстоянии 15 см от образцов, на поверхности витрины. Результаты измерений колеблются от 23 до 50 мкр/ч, т. е. с учетом поправочного коэффициента - от 28 до 61 мкр/ч. На соседних витринах, расположенных рядом, но не содержащих радиоактивных минералов, наблюдались также повышенные значения γ – фона до 32 мкр/ч, т. е. с учетом поправочного коэффициента до 39 мкр/ч.

9) В витрине находилось 12 образцов урансодержащих минералов, для каждого из них измерили интенсивность γ – излучения. Измерения проводили на расстоянии 15 см от образцов, закрытых стеклянными стаканами и витриной. По результатам радиометрического наблюдения выяснили, что причиной радиоактивной аномалии, являются урановые руды, имеющие значения степени интенсивности γ – излучения от 38 до 70 мкр/ч, т. е. с учетом поправочного коэффициента от 46 до 85 мкр/ч.

Минералы и горные породы, содержащие редкие и радиоактивные элементы по возрастанию интенсивности γ – излучения располагаются в следующем порядке: урансодержащие породы № 1110, № 1112, №1113 - ванадат уранила - монацит - урановые черни – уранофан – уранинит - фосфат урана - молибдат урана - урансодержащая порода №1003. Важнейшие урановые минералы по литературным данным: уранинит (урановая смолка или смоляная обманка), настуран, урановые черни, карнотит, тюямунит, браннерит, коффинит, водные фосфаты и арсенаты – урановые слюдки. Уран всегда содержится в гранитах, около 0,004% .

Таблица № 1. Показания интенсивности γ – фона минералов и горных пород, содержащих редкие и радиоактивные элементы

№ п/п № образца Показания (мкр/ч)

Название образца

СРП 68-01 Фактические

1 1112 Урансодержащая порода 38 ≈ 46

2 1110 Урансодержащая порода 40 ≈ 49

3 1113 Урансодержащая порода 40 ≈ 49

4 1002 Ванадат урана 40 ≈ 49

5 1000 Урансодержащая порода 42 ≈ 51

6 1005 Монацит 42 ≈ 51

7 1001 Урановые черни 45 55

8 1004 Уранофан 48 ≈ 58

9 1008 Уранинит 50 ≈ 61

10 1111 Фосфат уранил 60 ≈ 73

11 1109 Молибдат урана 70 ≈ 85

12 1003 Урансодержащая порода 70 ≈ 85

Используя нормы допустимой МЭД (мощности экспозиционной дозы) γ – фона по нормативам радиационной безопасности НРБ – 99 Центра гигиены и эпидемиологии для помещений - 30 мкр/ч, рассчитали предельно допустимую дневную дозу облучения для преподавателя: P=30мкр/ч*6ч =180 мкр=0,00018р; для учащегося: P=30мкр/ч*2,25ч =67,25мкр =0,000067р и недельную дозу для преподавателя: 30мкр/ч*36ч =1080мкр =0,001080р, для учащегося: 30мкр/ч*4,5ч =135мкр =0,000135р.

По измеренной при исследовании мощности дозы гамма-излучения Ризм определили допустимое время работы без защиты от радиоактивного препарата по формуле: t =P/Ризм на расстоянии а) 15 см - для преподавателя: от 0,00018/0,000046 = 3,9 ч до 0,00018/0,000085 =2,1ч, для учащегося: от 0,000067/0,000046 = 1,45ч до 0,000067/0,000085 =0,79ч в зависимости от радиоактивного образца, б) 0,5 м для преподавателя: 0,00018/0,0000308=5,8ч; для учащегося: 0,0000670/ 0000308 =2,2ч; в) 1 м - для преподавателя: 0,00018/0,0000267 = 6,7ч, для учащегося: 0,000067/0000267=2,5ч в день. Безопасное расстояние от витрины с ионизирующими препаратами: Rσ=r*√Рr/Рдоп= 0,5*√0,0000308/0,00003 = 0,5*1,026 = 0,51м или 51 см.

По результатам радиометрического наблюдения построили план изогамм интенсивности γ – фона витрины с коллекцией урансодержащих минералов (Приложение 6, рис. 2).

Провели просветительскую беседу, направленную на расширение знаний по обращению с радиоактивными веществами, о влиянии радиоактивных продуктов на здоровье человека и методах защиты населения от радиоактивного загрязнения.

Наше исследование γ – фона геологического музея МОУ ЦДОД г. Коркино вызвало заинтересованность заведующих геологическими музеями г. Челябинска и мы решили продолжить нашу работу. Ведь, что урановые руды являются источником радиации не вызывает ни у кого сомнений. А в научной литературе мы встретили, что радиоактивными могут быть и другие минералы. И в 2008 году по приглашению заведующей геологического музея Дворца пионеров и школьников им. Крупской г. Челябинска Михайловой Т. Ф. мы исследовали радиоактивность минералов коллекции ДПиШ. Оказалось, что повышенный γ – фон, но не выше нормы допустимой МЭД имеют образцы следующих минералов: волластонит, монацит, танталит, копианит, сфены, анальцит. Более высокие значения γ – излучения имеют минералы колумбит, ферсмит, скопалит, чевкинит, самарскит, менделеевит, ортит, эшинит, эвксенит. Мы обратили внимание, что уровень γ – излучения очень зависит от размера образца и содержания минералов в породе.

Все перечисленные образцы находятся в двух витринах, имеют небольшие размеры, расположены за стеклом и закрыты на ключ. Суммарное значение γ – излучения от данных образцов, измеренное на расстоянии 0,10 м – около 45 мкр/ч. Безопасное расстояние от витрины с ионизирующими образцами: Rσ=r*√Рr/Рдоп= 0,1*√0,000045/0,00003 = 0,1*1,225=0,12м или 12 см.

Выводы и практические рекомендации

В процессе исследования мы пришли к следующим выводам:

По полученным данным радиометрического наблюдения урансодержащие природные минералы в музеях ЦДОД г. Коркино и г. Челябинска, как источники радиации, не представляют высокой опасности, т. к. образцы коллекции небольшие, а время нахождения детей в помещении музея ограничено временем проведения занятий - 4,5 часа в неделю. Расчетное допустимое время при постоянном нахождении на расстоянии 0,5 м от витрины с радиоактивными минералами - 4,4 ч в неделю, на расстоянии 15 см – 1,5 ч – 2ч 54 мин в зависимости от радиоактивного образца.

В геологическую коллекцию можно включать урановые руды, при этом необходимо соблюдать следующие правила техники безопасности,витрину с коллекцией урановых руд нужно разместить в тех местах, где обучающиеся проводят меньше времени, необходимо чаще проветривать помещение, чтобы уменьшить содержание радона в воздухе; в) не брать радиоактивные минералы в руки.

Для заведующего геологическим музеем были составлены следующие рекомендации: а) провести экологическую оценку радиационного загрязнения помещений специалистами Центра гигиены и эпидемиологии г. Коркино; б) перенести витрину с коллекцией урановых руд к окну, т. к. музей одновременно является учебным помещением для геологического объединения, а витрина находится возле демонстрационного стола преподавателя и дети могут долго находиться около нее; в) чаще проветривать помещение музея, чтобы снизить содержание радона в воздухе, желательно стены покрасить или оклеить обоями, меньше времени находиться около витрины; г) обратиться к администрации учреждения с просьбой о выделении отдельного помещения для занятий геологического объединения, чтобы уменьшить время пребывания воспитанников в зоне действия излучения.

Гипотеза о том, что вследствие радиоактивного распада химических элементов некоторых минералов и горных пород, в нашем исследовании – урановых руд и других радиоактивных минералов в воздухе учебных помещений, геологических музеев наблюдаются повышенные значения γ- фона, а, следовательно, и содержания радона подтвердилась.

В заключение необходимо отметить, что предельно допустимые уровни облучения, установленные санитарными правилами, не являются абсолютно безвредными. Поэтому общим правилом при работе с любым источником ионизирующей радиации является сведение уровня облучения к возможному минимуму, если даже он не превышает предельно допустимого. Уменьшение дозы облучения от гамма-излучающего препарата может быть достигнуто уменьшением времени пребывания в зоне действия излучения, увеличением расстояния от источника излучения и применением защитных экранов, ослабляющих поток ионизирующего излучения. Если это возможно, необходимо ликвидировать радиационноопасных источников для обеспечения безопасности населения.

Таким образом, основную часть дозы облучения население получает от естественных источников, большинства из них избежать просто невозможно. Наличие у населения достоверной информации о масштабах и характере радиационного загрязнения, влияния радиации на здоровье – необходимое условие безопасности населения. Главная задача экологического образования детей - сохранение их здоровья, защита от неблагоприятных воздействий окружающей среды.

Комментарии


Войти или Зарегистрироваться (чтобы оставлять отзывы)