Нормы радиации в помещении

Радиация: какие нормы безопасны?

Радиация постоянно воздействует на человека, не только на улице, но и в квартире или в доме. Так называемый «естественный радиационный фон», создаваемый солнцем и космическими лучами, считается безопасным для человеческого здоровья. И все же, радиации следует опасаться, ведь она не наносит вреда только в том случае, если ее уровень не превышает определенных пороговых пределов.

Кто устанавливает нормы радиации?

В России нормированием и контролированием радиационного облучения населения занимается Госкомсанэпиднадзор. Именно эта организация устанавливает предельные значения радиации и другие требования по ее ограничению, руководствуясь действующим законодательством и следующими документами:

• НРБ-99 – «Нормы радиационной безопасности»;
• ОСПОР-99 – «Основные санитарные правила обращения с радиоактивными веществами и др. источниками излучений».

В постановлениях СанПиНа учтены рекомендации международных организаций, занимающихся вопросами радиационной безопасности населения: ВОЗ, ООН, НКДАР, МАГАТЭ, МОТ, АЯЭ, ОЭСР. Введенные нормативы не учитывают естественное излучение, уровень которого в зависимости от региона может колебаться от 0,05 мкЗв/ч и до 0,2 мкЗв/ч, а также на внутреннее облучение человека, возникающего за счет содержащегося в клетках организма природного калия.

Для чего нормируют радиационное излучение?

Основная цель нормирования природного и техногенного облучения – охрана здоровья всего населения и людей, которые в силу своей профессии постоянно работают с источниками радиации. Принимаемые меры обеспечивают безопасность человека, и снижают до минимума возможность получения им как явных облучений в виде ожогов, лучевой болезни и опухолей, так и скрытых последствий – мутирования хромосом и появления у потомства генетических заболеваний.

Какие нормы в радиации существуют?

Радиационное облучение возникает по причине как внешнего, так и внутреннего заражения организма радионуклидами. Поступая вместе с пищей, водой и воздухом, они вместе с кровью разносятся по всему организму, накапливаются в тканях и отдельных органах, вызывая их повреждения. В связи с этим, введено новое понятие – поглощенная доза, которая измеряет среднее количество радионуклидов, поглощенных организмом человека. Для основного населения она не должны превышать:

• за один год – 1 мЗв;
• за всю жизнь (70 лет) – 70 мЗв.

Если рассчитать мощность облучения в час, разделив годовую норму на количество часов в году, получится 0,57 мкЗв/ч. Но это верхний предел, для человека наиболее безопасный уровень должен быть в два раза меньше – до 0,2 мкЗВ/ч.

СанПиН: какие нормы установлены?

1. Помещения.

Жилое здание считается безопасным, если в воздухе его помещений фиксируется такие показатели:

• мощность гамма-излучения – 0,25-0,4 мкЗв/час с учетом естественного радиационного фона, характерного для данной местности;
• суммарная доза торона и радона – не выше 200 Бк/куб.м. в год.

При превышении установленных значений проводятся меры по снижению радиационного облучения. Если они не дают результата, жильцы переселяются, а загрязненное помещение перепрофилируется, в крайнем случае – идет под снос.

Нормативы СанПиН ограничивают содержание урана, тория и калия-40 в стройматериалах, используемых для возведения жилья. Суммарная доза радиационного излучения стеновых и отделочных материалов, изготовленных с применением природных горных пород, не должна превышать 370 Бк/кг.

Если выбирается участок под жилищную застройку, уровень гамма-излучения рядом с поверхностью грунта должен быть не более 0,3 мкЗв/ч, а потоков радона – не выше 80 мБк/(кв. м*с).

2. Питьевая вода.

3. Продукты питания.

Реализуемые в торговых сетях продукты, овощи и фрукты должны проходить обязательную проверку на радиационное загрязнение радионуклидами цезия и стронция. Для каждой группы продуктов введены определенные допустимые значения.

Чем проверить уровень радиации?

В домашних условиях можно измерить радиационное излучение с помощью специальных приборов – дозиметров, которые в течение нескольких минут определяют мощность бета- и гамма-излучения и поглощаемую дозу радиации в час. Альфа-частицы, улавливают только профессиональные дозиметры и непосредственно рядом с источником облучения. А вот, газ радон, можно обнаружить и бытовым датчиком радона.

Как измерить уровень излучения с помощью камеры смартфона

CMOS-матрицы в камерах смартфонов чувствительны не только к видимому свету. Они воспринимают и более короткие волны — рентгеновское и гамма-излучение.

За время выдержки для среднего фото (до 100 мс) следов воздействия такого излучения матрица не зафиксирует. К тому же его перекроет излучение в видимом диапазоне.

Но выход есть! Заклейте камеру черной изолентой. Она защитит от видимого излучения, но позволит рентгеновским и гамма-фотонам попадать на матрицу. После этого приложению останется только подсчитать количество фотонов и преобразовать это значение в понятные единицы измерения.

Насколько точно это работает? В 2014 году специалисты Австралийской организации по ядерной науке и технологиям (ANSTO) протестировали приложение Radioactivity Counter на Samsung Galaxy S2 и Apple iPhone 4S. Они определяли поглощенную предметами дозу излучения в мкГр/ч (для гамма-излучения единицы Гр (грей) и Зв эквивалентны).

Точный дозиметр должен показать линейный отклик на разные дозы радиации. Результаты не должны зависеть от ориентации смартфона в пространстве.

В целом смартфоны хорошо справились с задачей. Samsung показал линейный отклик при мощности излучения от 20 микрогрей в час (мкГр/ч, 10-6 Гр/ч), iPhone – от 30 мкГр/ч (в смартфоне Apple использовали фронтальную камеру, на которую мог попадать свет от экрана). От ориентации устройства показатели не зависели.

Мощность измеренной дозы обеспечивает годовую дозу радиации около 0,18-0,26 Зв (для гамма-излучения 1 Зв эквивалентен 1 Гр). Это в 180-260 раз больше безопасной по российским стандартам нормы.

Если смартфон обнаружил такое или более высокие значения, вы достаточно быстро и без последствий сможете убраться подальше от источника излучения.

Приложение Radioactivity Counter платное, но дозиметры, как правило, дороже. Версия для iOS, для Android.

На измерение стоит потратить не менее 10 минут. А лучше – целый час, так результат будет точнее.

Исследований на тему CMOS-матриц и фиксации излучения много: вот еще один пример. А здесь есть сравнение чувствительности CMOS-матриц смартфонов к излучению и тесты в разных приложениях: GammaPix, Radioactivity-Meter, RadSensor и уже упомянутом Radioactivity Counter.

Измерение ионизирующих излучений

Методы измерения

См. также: Дозиметр и Детектор элементарных частиц

Исторически первыми датчиками ионизирующего излучения были химические светочувствительные материалы, используемые в фотографии. Ионизирующие излучения засвечивали фотопластинку, помещённую в светонепроницаемый конверт. Однако от них быстро отказались из-за длительности и затратности процесса, сложности проявки и низкой информативности.

В качестве датчиков ионизирующего излучения в быту и промышленности наибольшее распространение получили дозиметры на базе счётчиков Гейгера. Счётчик Гейгера — газоразрядный прибор, в котором ионизация газа излучением превращается в электрический ток между электродами. Как правило, такие приборы корректно регистрируют только гамма-излучение. Некоторые приборы снабжаются специальным фильтром, преобразующим бета-излучение в гамма-кванты за счёт тормозного излучения. Счётчики Гейгера плохо селектируют излучения по энергии, для этого используют другую разновидность газоразрядного счётчика, т. н. пропорциональный счётчик.

Существуют полупроводниковые датчики ионизирующего излучения. Принцип их действия аналогичен газоразрядным приборам с тем отличием, что ионизируется объём полупроводника между двумя электродами. В простейшем случае это обратносмещенный полупроводниковый диод. Для максимальной чувствительности такие детекторы имеют значительные размеры.

Широкое применение в науке получили сцинтилляторы. Эти приборы преобразуют энергию излучения в видимый свет за счёт поглощения излучения в специальном веществе. Вспышка света регистрируется фотоэлектронным умножителем. Сцинтилляторы хорошо разделяют излучение по энергиям.

Для исследования потоков элементарных частиц применяют множество других методов, позволяющих полнее исследовать их свойства, например, пузырьковая камера, камера Вильсона.

Единицы измерения

Эффективность взаимодействия ионизирующего излучения с веществом зависит от типа излучения, энергии частиц и сечения взаимодействия облучаемого вещества. Важные показатели взаимодействия ионизирующего излучения с веществом:

• линейная передача энергии (ЛПЭ), показывающая, какую энергию излучение передаёт среде на единице длины пробега при единичной плотности вещества.
• поглощённая доза излучения, показывающая, какая энергия излучения поглощается в единице массы вещества.

В Международной системе единиц (СИ) единицей поглощённой дозы является грэй (русское обозначение: Гр, международное: Gy), численно равный поглощённой энергии в 1 Дж на 1 кг массы вещества. Иногда встречается устаревшая внесистемная единица рад (русское обозначение: рад; международное: rad): доза, соответствующая поглощённой энергии 100 эрг на 1 грамм вещества. 1 рад = 0,01 Гр. Не следует путать поглощённую дозу с эквивалентной дозой .

Также широко применяется устаревшее понятие экспозиционная доза излучения — величина, показывающая, какой заряд создаёт фотонное (гамма- или рентгеновское) излучение в единице объёма воздуха. Для этого обычно используют внесистемную единицу экспозиционной дозы рентген (русское обозначение: Р; международное: R): доза фотонного излучения, образующего ионы с зарядом в 1 ед. заряда СГСЭ ((1/3)⋅10−9кулон) в 1 см³ воздуха. В системе СИ используется единица кулон на килограмм (русское обозначение: Кл/кг; международное: C/kg): 1 Кл/кг = 3876 Р; 1 Р = 2,57976⋅10−4 Кл/кг.

Активность радиоактивного источника ионизирующего излучения определяется как среднее количество распадов ядер в единицу времени. Соответствующая единица в системе СИ беккерель (русское обозначение: Бк; международное: Bq) обозначает количество распадов в секунду. Применяется также внесистемная единица кюри (русское обозначение: Ки; международное: Ci). 1 Ки = 3,7⋅1010 Бк. Первоначальное определение этой единицы соответствовало активности 1 г радия-226.

Корпускулярное ионизирующее излучение также характеризуется кинетической энергией частиц. Для измерения этого параметра наиболее распространена внесистемная единица электронвольт (русское обозначение: эВ, международное: eV). Как правило радиоактивный источник генерирует частицы с определённым спектром энергий. Датчики излучений также имеют неравномерную чувствительность по энергии частиц.

Виды радиационного фона

Их необходимо знать, чтобы суметь оценить, где и когда могут встречаться дозы, смертельные для организма человека.

Виды фона:

1. Естественный. В дополнение к внешним источникам, в организме есть внутренний источник – природный калий.
2. Технологически измененный естественный. Его источники – природные, однако искусственно обработанные. Например, это могут быть извлеченные из недр земли природные ископаемые, из которых впоследствии были изготовлены стройматериалы.
3. Искусственный. Под ним понимают загрязнение земного шара искусственными радионуклидами. Начал формироваться с развитием ядерного оружия. Составляет 1-3% от естественного фона.

Существуют списки городов России, в которых количество лучевых воздействий стало аномально высоким (из-за техногенных катастроф): Озерск, Северск, Семипалатинск, посёлок Айхал, город Удачный.

Основные единицы измерения ионизирующих излучений

Рентген (Р, R) – внесистемная единица экспозиционной дозы фотонного (гамма- и рентгеновского) излучений. Микрорентген – миллионная часть рентгена, мкР

Поглощённая доза (сокращённое обозначение – д о з а) – определяется двумя основными способами.

Для малых и средних уровней облучения – применяют единицы Зиверт. Дальше – считают в единицах Грэй. По цифрам, эти ед-цы примерно равны.
Зиверт (Зв, Sv) – в системе единиц СИ, поглощенная доза с учётом, в виде коэффициентов,
энергии и типов излучения (эквивалентная) и радиочувствительности живых органов и тканей в теле человека (эффективная). Данная ед-ца используется до величин дозы – порядка 1.5 зиверта, для более высоких значений облучения – используют Грэи.

1 миллизиверт (мЗв. mSv) = 0.001 зиверт

1 микрозиверт (мкЗв. µSv) = 0.001 милизиверт

Для оценки влияния ионизирующего облучения на человека – служит величина индивидуальной эффективной дозы (ИЭД, мЗв/чел.) Медицинская компонента, обусловленная использованием ИИИ (источников ион. излучения) в медицинских целях – составляет от 20 до 30%.

бэр – биологический эквивалент рентгена; это старая, внесистемная единица поглощённой дозы; современная – Зиверт.

1 бэр ~ 1 сЗв (сантизиверт).

1 Зв ~ 100 бэр
Мощность дозы – д о з а  излучения за единицу времени:

0.10 мкЗв/час == 10 мкР/час
(двойной знак равенства означает здесь “примерно”)

1 зиверт == 100 рентген

Коэффициент качества излучения для гамма-квантов и бета-частиц равен единице (Q=1), для быстрых нейтронов Q=10, для альфа-частиц Q=20 и т.д.

Активность (А) радиоактивного вещества – число спонтанных ядерных превращений в этом вещ-ве на определённой площади, в единичном кубическом объёме (“объёмная активность”) или в единице веса (“удельная активность”) за малый промежуток времени. Единицей измерения активности, в системе СИ, является:

1 беккерель (Бк, Bq) = 1 ядерное превращение в секунду

109 Бк = 1 гигабеккерель (ГБк, GBq)

До сих пор ещё используется (особенно часто – на экологических картах радиоактивного заражения, в расчёте на квадратный километр) старая внесистемная единица измерения активности рад.вещ. в сист. СГС – К ю р и:
1 кюри (Ки, Ci) = 3,7 х 1010 беккерель = 37 гигабеккерель (ГБк, GBq)

1 мкКи (микрокюри) = 3,7 х 104 распадов в секунду = 2,22 х 106 расп. в минуту.

Человеческий организм содержит примерно 0,1 мкКи калия-40 натурального происхождения.
Верхнее значение безопасной (то есть, на уровне естественной) “минимально значимой активности” (МЗА) – находится в пределах от 3.7 кБк (килобеккерель) до 37 МБк (мегабеккерель), в зависимости от вида излучения (до удельных 74 кБк/кг – для твёрдых бета-активных,
менее 3.7 кБк/кг – для гаммаактивных, меньше 7.4 кБк/кг – для альфаактивных веществ, до 0.37 кБк/кг – для трансурановых).

Грэй (Гр, Gy) – в системе СИ, величина энергии ионизирующего излучения, переданная веществу.

1 Гр (ед. СИ) = 100 рад (внесистемная единица) == 100 рентген (с точностью 15-20%, для энергий 0.1-5 МэВ)

5 мГр == 500 мР = 0.5 Р (безопасная доза общего кратковременного облучения – исключаются клинически выраженные соматические эффекты; при медицинском обследовании или лечении – это как снимок флюорографии, сделанный на старом аппарате, раз в год).

При экспозиционной дозе в 1 рентген, поглощённая доза в воздухе будет 0,85 рад

Виды радиационного излучения

Радиация может быть нескольких различных видов, каждый из которых характеризуется собственными поражающими факторами. Радиационный фон, который присутствует на Земле, подразделяется на естественный (имеющий природное происхождение) и искусственный (имеющий техногенное происхождение). Так, любой человек постоянно находится в поле того или иного источника радиации.

Реакция ядерного распада широко применяется для получения энергии. На её основе построены все АЭС. Ядерное топливо обладает поразительной эффективностью и энергоёмкостью. Так, чтобы нагреть 100 тонн воды, потребуется радиоактивный изотоп массой всего лишь 1 г.

Радиационные волны подразделяются на:

• альфа-волны;
• бета-волны;
• гамма-волны;
• нейтронное излучение.

Альфа-излучение возникает при ядерном распаде тяжёлых химических элементов, среди которых уран, радий, торий и прочие. Их зона поражения ограничена небольшим расстоянием, считаемым от места возникновения: в воздухе — примерно 8−10 см, в биологических средах — всего лишь 0,01−0,05 мм.

Альфа-волны не могут проникнуть даже сквозь лист обыкновенной бумаги и клетки ороговевшего эпителия. Однако если частицы всё же попадут в человеческих организм, например, посредством участков кожи с нарушенной целостностью покровов или через ротовую полость, то, проникнув в кровяное русло, они разнесутся по всему организму и осядут преимущественно в эндокринных железах и лимфатических узлах, что приведёт к внутреннему отравлению, тяжесть которого будет зависеть от полученной дозы.

Бета-излучение представляет собой поток электронов при ядерном распаде радиоактивных элементов. Бета-частицы способны проникать в человеческих организм на расстояние до 20 см. Бета-излучение нашло широкое применение в лучевой терапии при лечении онкологических заболеваний.

Нейтронное излучение — поток электрически нейтральных частиц. Для него характерны наибольшая сила и глубина проникновения. Данные волны применяются в качестве ускорителя других частиц в научных целях на промышленных предприятиях, а также в различных лабораторных исследованиях.

Гамма-излучение также обладает достаточно высокой проникающей способностью. Оно не несёт в себе заряженных частиц и, следовательно, не попадает под действие магнитных и электрических полей. Применяется в следующих областях:

1. Медицина: лучевая терапия.
2. Пищевая промышленность: консервирование.
3. Отрасль космической промышленности.
4. Геофизические исследования.

Гамма-частицы способны вызывать острую лучевую болезнь (ОЛБ) при единичных больших дозах облучения, и хроническую — при длительном воздействии ионизирующего фактора.

Почему необходим контроль и возможные последствия превышений

Воздействие радиации на организм несет в себе как положительные, так и отрицательные стороны. Малые дозы радиации стимулируют обновление клеток в организме, уменьшают вероятность развития онкологических заболеваний. Например, в медицине против опухолей используют радиотерапию – лечение ионизирующим излучением, специально направленным на проблемный участок тела или орган. Радоновые ванны, широко используемые в схемах санаторно-курортного лечения, укрепляют иммунную, нервную и сердечно-сосудистую системы.

Однако при интенсивном и продолжительном воздействии на человека ионизирующее излучение вызывает необратимые негативные изменения на генном уровне, что приводит к наследственным заболеваниям у последующих поколений, проблемам с иммунитетом, раковым опухолям. Чтобы население не подвергалось риску от интенсивного облучения, радиационный контроль осуществляется на законодательном уровне.

Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности

(ОСПОРБ-99/2010) устанавливают требования по защите людей от вредного радиационного воздействия при всех условиях облучения от источников ионизирующего излучения. Согласно п.2.1 ОСПОРБ-99/2010 «Радиационная безопасность персонала, населения и окружающей среды считается обеспеченной, если соблюдаются основные принципы радиационной безопасности (обоснование, оптимизация, нормирование) и требования радиационной защиты, установленные Федеральным законом от 09.01.96 N 3-ФЗ “О радиационной безопасности населения”, НРБ-99/2009 и действующими санитарными правилами.» Исходя из Статьи 3. данного ФЗ основными принципами обеспечения радиационной безопасности являются:

· принцип нормирования – непревышение допустимых пределов индивидуальных доз облучения граждан от всех источников ионизирующего излучения;

· принцип обоснования – запрещение всех видов деятельности по использованию источников ионизирующего излучения, при которых полученная для человека и общества польза не превышает риск возможного вреда, причиненного дополнительным к естественному радиационному фону облучением;

· принцип оптимизации – поддержание на возможно низком и достижимом уровне с учетом экономических и социальных факторов индивидуальных доз облучения и числа облучаемых лиц при использовании любого источника ионизирующего излучения.

СанПиН 2.6.1.2523-09 «Нормы радиационной безопасности» (НРБ-99/2009) устанавливает основные пределы доз, допустимые уровни ионизирующего излучения, которые являются обязательными для всех юридических и физических лиц, независимо от их подчиненности и формы собственности, в результате деятельности которых возможно облучение людей, а также для администраций субъектов Российской Федерации, местных органов власти, граждан Российской Федерации, иностранных граждан и лиц без гражданства, проживающих на территории Российской Федерации. Годовая доза облучения населения не должна превышать 1 мЗв в год в среднем за любые последовательные 5 лет, но не более 5 мЗв в год.

Согласно Федеральному закону от 30.12.2009 N 384-ФЗ (ред. от 02.07.2013) “Технический регламент о безопасности зданий и сооружений” ст. 10 п.1 «Здание или сооружение должно быть спроектировано и построено таким образом, чтобы при проживании и пребывании человека в здании или сооружении не возникало вредного воздействия на человека в результате физических, биологических, химических, радиационных и иных воздействий».

Что такое радиация

Радиация — это вид излучения заряженными частицами. Такое излучение, воздействуя на окружающие предметы, ионизирует вещество. В случае с человеком она не только ионизирует клетки, но и разрушает их или вызывает раковые заболевания.

Большинство элементов таблицы Менделеева инертны и безвредны, но некоторая часть имеет нестабильное состояние. Не вдаваясь в подробности описать её, можно так. Атомы некоторых веществ из-за непрочных внутренних связей распадаются. Это распад сопровождается выбросом альфа, бета-частиц и гамма-излучением.

Такой выброс сопровождается высвобождением энергии с различной проникающей способностью и оказывающем разное воздействие на ткани организма.

Единицы измерения радиации

Контроль ионизирующего излучения предполагает проведение замеров с последующим соотнесением результатов с определёнными нормами, прописанными в нормативно-правовых документах. Эти же документы регулируют, например, то, что поставщики определённой продукции должны предоставлять данные о её соответствии определёнными нормам, касательно ионизирующего излучения.

Любое место имеет радиационный фон. Однако в большинстве мест уровень радиации считается безопасным. Самый популярный её показатель — доза, единица энергии, которую способно поглотить вещество при прохождении через него радиоактивного излучения. Основные виды доз и их предельно допустимые значения:

1. Экспозиционная доза. Её замеряют при рентгеновском и гамма-излучении. Она показывает степень ионизации воздуха. Внесистемными единицами данного показателя являются рентгены или бэры. В системе СИ — [Кл/Кг].
2. Эффективная доза. Рассчитывается для каждого органа по отдельности. Соответственно, наибольшее распространение термин получил в медицинской среде. Мера — зиверт.
3. Поглощённая доза. Единица измерения — грэй. Внесистемная — рад.
4. Эквивалентная доза. Его величина зависит от типа излучения, так как в формуле присутствует коэффициент, отличный для каждого из видов радиационных волн.

Читать также Микроволновка вред или польза: мнение экспертов

Таким образом, на вопрос, в чём измеряется излучение, нельзя ответить однозначно, так как данный физический процесс имеет множество аспектов, каждый из которых можно рассматривать по отдельности.