Радиация и ионизирующее излучение¶

Радиация (в широком смысле — излучение) представляет собой поток частиц или электромагнитных волн, распространяющихся в пространстве. В повседневном и научном употреблении под радиацией чаще всего понимают ионизирующее излучение — поток частиц или квантов, взаимодействие которых со средой приводит к ионизации её атомов и молекул. Именно этот вид излучения связан с радиоактивностью, дозиметрией, ядерной энергетикой и радиационной безопасностью.

¶Физическая природа

Ионизирующее излучение делят на несколько типов в зависимости от природы частиц и их проникающей способности.

• Альфа-излучение — поток ядер гелия (два протона и два нейтрона). Обладает высокой ионизирующей, но низкой проникающей способностью: задерживается листом бумаги или слоем воздуха в несколько сантиметров. Опасно при попадании внутрь организма.
• Бета-излучение — поток электронов или позитронов. Проникает в ткани на несколько миллиметров, задерживается слоем металла или пластика.
• Гамма-излучение — электромагнитное излучение высокой энергии, испускаемое при распаде ядер. Обладает большой проникающей способностью, для защиты требуются тяжёлые материалы (свинец, бетон).
• Нейтронное излучение — поток нейтронов, возникающий в ядерных реакторах и при ядерных реакциях. Требует защиты из водородсодержащих материалов.
• Рентгеновское излучение — электромагнитное излучение, близкое по свойствам к гамма-излучению, но обычно возникающее не в ядре, а при торможении электронов.

К неионизирующим видам относят ультрафиолетовое, видимое, инфракрасное излучение и радиоволны; они не вызывают ионизации, хотя могут оказывать биологическое действие.

¶Единицы измерения

Для количественной оценки радиации используют несколько величин.

Ранее широко применялись внесистемные единицы: кюри, рад, бэр, рентген. Эквивалентная доза в зивертах используется для оценки воздействия на человека; естественный радиационный фон даёт в среднем около 2–3 миллизивертов в год.

¶Источники радиации

Источники ионизирующего излучения делят на естественные и искусственные.

Естественные источники существовали задолго до появления человека: космическое излучение, радиоактивные элементы в земной коре (уран, торий, калий-40), радон в помещениях, а также внутреннее облучение от радиоактивных изотопов в организме. Основной вклад в естественный фон вносит радон.

Искусственные источники возникли в результате деятельности человека: ядерная энергетика, медицинская диагностика и терапия (рентген, компьютерная томография, радиофармпрепараты), промышленная дефектоскопия, научные исследования, а также последствия ядерных испытаний и аварий.

¶Биологическое действие

Действие ионизирующего излучения на живые организмы связано с повреждением молекул, прежде всего ДНК. Различают прямое действие (разрыв химических связей) и косвенное — через образование свободных радикалов при радиолизе воды.

Последствия облучения зависят от дозы:

• Детерминированные эффекты — лучевая болезнь, лучевые ожоги, возникают при превышении пороговых доз.
• Стохастические эффекты — онкологические заболевания и наследственные изменения, вероятность которых растёт с дозой, но порог отсутствует.

Особенно чувствительны к облучению быстро делящиеся клетки: кроветворная система, эпителий кишечника, половые клетки. Для защиты от внешнего облучения применяют экранирование, сокращение времени пребывания в зоне и увеличение расстояния до источника.

¶Радиация в России

В России вопросы радиационной безопасности регулируются федеральными законами и нормами радиационной безопасности (НРБ), контроль осуществляют Роспотребнадзор и Ростехнадзор. Крупнейшие объекты атомной отрасли — предприятия госкорпорации «Росатом», включая АЭС, научные центры и предприятия ядерного топливного цикла.

Значимыми событиями стали авария на Чернобыльской АЭС (1986) и на АЭС «Фукусима» в Японии (2011), повлиявшие на мировую практику обеспечения безопасности. В России действует система радиационного мониторинга, отслеживающая уровни гамма-фона и загрязнения территорий.

¶Применение

Ионизирующее излучение широко используется в науке, медицине и технике:

• Медицина — рентгенодиагностика, лучевая терапия онкологических заболеваний, стерилизация инструментов и материалов.
• Энергетика — работа ядерных реакторов, основанная на цепной реакции деления.
• Промышленность — неразрушающий контроль сварных швов и отливок, измерение плотности и уровня материалов.
• Наука и сельское хозяйство — радиоизотопные исследования, радиационная селекция растений, консервация продуктов.

¶Защита и нормирование

Принципы радиационной защиты включают обоснование (польза должна превышать риск), оптимизацию (поддержание доз на разумно достижимом низком уровне) и нормирование предельных доз. Для персонала и населения установлены разные пределы облучения. Индивидуальный контроль ведётся с помощью дозиметров, а также плёночных и термолюминесцентных дозиметров.

¶Заблуждения

В быту радиацию нередко отождествляют с любым излучением, включая излучение мобильных телефонов и микроволновых печей, которое не является ионизирующим и не обладает доказанным радиационным действием. Также распространено представление о «заражённости» предметов, хотя облучение и радиоактивное загрязнение — разные явления.

Источники: учебники по ядерной физике и радиационной безопасности, нормативные документы Роспотребнадзора (НРБ-99/2009), материалы МАГАТЭ, публикации по дозиметрии.