Лекція №2 Види радіоактивних розпадів І випромінювань 8

Радон

Рис. 0.2. Схеми утворення ізотопів радону.

У природі радон зустрічається в двох основних формах: у вигляді радону-222, члена радіоактивного ряду, утвореного продуктами розпаду урану-238, і у вигляді радону-220, члена радіоактивного ряду торію-232. Існує також радон-219 (актиноурановий ряд), але в нього дуже маленький період напіврозпаду (3,96 с), і він набагато рідше зустрічається в природі, тому його роль з точки зору радіоекології незначна. Що стосується радону-222, то він примірно в 20 разів важливіше, ніж радон-220 (мається на увазі внесок у сумарну дозу опромінення), однак для зручності обидва ізотопу в подальшому будуть розглядатися разом і називатися просто радоном. Взагалі кажучи, більша частина опромінення виходить від дочірніх продуктів розпаду радону, а не від самого радону.

Радон вивільняється із земної кори повсюдно, але його концентрація в зовнішньому повітрі істотно розрізняються для різних точок земної кулі. Як не парадоксально це може здатися на перший погляд, але основну частину дози опромінення від радону людина одержує, знаходячись у закритому, не провітрюваному приміщенні. У зонах з помірним кліматом концентрація радону в закритих приміщеннях в середньому приблизно в 8 разів вище, ніж у зовнішньому повітрі. Для тропічних країн подібні вимірювання не проводилися, можна, однак, припустити, що, оскільки клімат там набагато тепліше і житлові приміщення набагато більш відкриті, концентрація радону всередині їх не на багато відрізняється від його концентрації в зовнішньому повітрі.

Радон концентрується в повітрі усередині приміщень лише тоді, коли вони в достатній мірі ізольовані від зовнішнього середовища. Поступаючи всередину приміщення тим чи іншим шляхом (просочуючись через фундамент і підлогу з ґрунту або, рідше, вивільняючись з матеріалів, використаних в конструкції будинку), радон накопичується в ньому. В результаті в приміщенні можуть виникати досить високі рівні радіації, особливо якщо будинок стоїть на ґрунті з відносно підвищеним вмістом радіонуклідів або якщо при його будівництві використовували матеріали з підвищеною радіоактивністю. Герметизація приміщень з метою утеплення тільки посилює справу, оскільки при цьому ще більше утруднюється вихід радіоактивного газу з приміщення.

Дуже високі концентрації радону реєструють останнім часом все частіше. В кінці 70-х років будинки, усередині яких концентрація радону в 5000 разів перевищувала середню його концентрацію в зовнішньому повітрі, були виявлені у Швеції та Фінляндії. У 1982 році, будівлі з рівнями радіації, в 500 разів перевищують типові значення в зовнішньому повітрі, були виявлені у Великобританії і США, а з тих пір в обох країнах були виявлені житла з концентрацією радону, приблизно рівній його максимальної концентрації в житлових будинках в скандинавських країнах. При подальших обстеженнях такого роду виявляється все більше будинків з дуже високою концентрацією радону.

З усього сказаного випливає, що після закладення щілин у підлозі і стінах якого приміщення концентрація радону там повинна зменшитися. Особливо ефективний засіб зменшення кількості радону, що просочується через щілини в підлозі, - вентиляційні установки в підвалах. Крім того, емісія радону зі стін зменшується в 10 разів при облицюванні стін пластиковими матеріалами типу поліаміду, полівінілхлориду, поліетилену або після покриття стін шаром фарби на епоксидній основі або трьома шарами масляної фарби. Навіть при обклеюванні стін шпалерами швидкість емісії радону зменшується приблизно на 30%.

Ще один, як правило менш важливим, джерело надходження радону в житлові приміщення являють собою вода і природний газ. Концентрація радону в звичайно використовуваній воді надзвичайно мала, але вода з деяких джерел, особливо з глибоких колодців або артезіанських свердловин, містить дуже багато радону. Такий високий вміст радону було виявлено, наприклад, у воді артезіанських колодязів у Фінляндії та США, в тому числі в системі водопостачання Хельсінки, і приблизно в тій же концентрації у воді, що надходить до міста Хот-Спрінгс (шт. Арканзас) . Найбільша зареєстрована питома радіоактивність води в системах водопостачання складає 100 млн. Бк/м³, найменша дорівнює нулю. За оцінками ООН, серед усього населення Землі менше 1% жителів споживає воду з питомою радіоактивністю понад 1 млн Бк/м3 і менше 10% з них п'ють воду з концентрацією радону, що перевищує 100 000 Бк/м3.

Однак основна небезпека, як це не дивно, виходить зовсім не від пиття води, навіть при високому вмісті в ній радону. Зазвичай люди споживають велику частину води в складі їжі і у вигляді гарячих напоїв (кава, чай). При кип'ятінні ж води або приготуванні гарячих страв радон у значній мірі випаровується і тому поступає в організм в основному з некип'яченої водою. Але навіть і в цьому випадку радон дуже швидко виводиться з організму.

Набагато більшу небезпеку представляє потрапляння парів води з високим вмістом радону в легені разом з повітрям, що найчастіше відбувається у ванній кімнаті. При дослідженні будинків у Фінляндії виявилося, що в середньому концентрація радону у ванній кімнаті приблизно в три рази вище, ніж на кухні, і приблизно в 40 разів вище, ніж у житлових кімнатах. А дослідження, проведені в Канаді, показали, що всі сім хвилин, протягом яких був включений теплий душ, концентрація радону і його дочірніх продуктів у ванній кімнаті швидко зростала, і пройшло більше півтора годин з моменту відключення душа, перш ніж вміст радону знову впало до вихідного рівня.

Радон проникає також у природний газ під землею. В результаті попередньої переробки та в процесі зберігання газу перед надходженням його до споживача велика частина радону зникає, але концентрація радону в приміщенні може помітно зрости, якщо кухонні плити, опалювальні й інші нагрівальні пристрої, у яких спалюється газ, не забезпечені витяжкою. При наявності ж витяжки, використання газу практично не впливає на концентрацію радону в приміщенні.

Багато радону, випаровується з природного газу в процесі попередньої переробки, потрапляє в зріджений газ - побічний продукт цієї обробки. Але в цілому за рахунок природного газу в будинку надходить значно більше радіоактивного матеріалу (в 10-100 разів), ніж від більш радіоактивного скрапленого газу, оскільки споживання природного газу набагато вище.

До значного підвищення концентрації радону всередині приміщень можуть привести заходи, спрямовані на економію енергії. При герметизації приміщень і відсутності провітрювання швидкість вентилювання приміщення зменшується. Це дозволяє зберегти тепло, але призводить до збільшення вмісту радону в повітрі.

Особливо це стосується Швеції, де будинки герметизуються особливо ретельно. Довгі роки вважалося, що в цій країні не існує проблем, пов'язаних з надмірним вмістом радону всередині будинків, незважаючи на присутність глинозему в складі будівельних матеріалів: обстеження, проведене в 1956 році, показало що для занепокоєнь такого роду немає достатніх підстав при існуванні в той час самовільного вентилювання приміщень. Однак з початку 50-х років, з проведенням кампанії за економію енергії, швидкості вентилювання приміщень у будинках Швеції постійно зменшувалися, і між 50-м і серединою 70-х років зменшилися більш ніж удвічі, як наслідок цього середня концентрація радону всередині будинків збільшилась більш ніж в три рази. За оцінками, на кожен гігават-рік електроенергії, заощадженої завдяки герметизації приміщень, шведи отримали додаткову дозу опромінення в 5600 чел.-Зв.

«Шведська проблема» пояснюється ретельною герметизацією приміщень, відносно високим виходом радону з землі для малоповерхових будівель та використанням глинозему в якості добавки до будівельних матеріалів. Що ж стосується інших країн, то, концентрація радону разом з його дочкірними продуктами всередині будинків в 90% випадків складає менше 50 Бк/м3, тобто приблизно в 25 разів вище середнього рівня в зовнішньому повітрі, і всього лише в декількох відсотках будинків питома радіоактивність повітря всередині приміщення перевищує 100 Бк/м³. Навпаки, у Швеції, більше 30% будинків відносяться до останньої категорії, а середня концентрація радону в будинках по всій країні більш ніж в 4 рази перевищує середні значення по інших країнах помірної кліматичної зони.

Втім, останнім часом з'явилися деякі дані, що свідчать про те, що Швеція не такий вже виняток із загального правила, як у свій час вважали. В інших країнах також стали усвідомлювати, що проблеми стоять перед ними серйозніше, ніж вважалося до цих пір. Можливо, той факт, що ситуація в Швеції виглядає тривожніше, частково пояснюється тим, що тут раніше стали проводити дослідження в даній області.

Частка будинків, усередині яких концентрація радону і його дочірніх продуктів складає від 1000 до 10000 Бк/м³, лежить в межах від 0,01 до 0,1% в різних країнах. Це означає, що не так уже й мало людей піддаються помітному опроміненню через високу концентрацію радону всередині будинків, де вони живуть. Однак у країнах, де це питання не стоїть так гостро, як в Швеції, 3/4 колективної еквівалентної дози, одержуваної населенням цих країн за рахунок радону, складається з доз опромінення в будинках з питомою радіоактивністю повітря в приміщеннях менше 100 Бк / м³. Ефективна еквівалентна доза опромінення від радону і його дочірніх продуктів складає в середньому близько 1 мЗв / рік, тобто, згідно поточними оцінками, близько половини всієї річної дози, одержуваної людиною в середньому від усіх природних джерел радіації.