Космическое излучение

ЛЕКЦИЯ №9. Факторы облучения населения

Как правило, в окружающей нас среде встречаются только два типа ядерных превращений: альфа (α) и бета (β). Гамма-излучение сопровождает каждый из этих типов распада. Ядерные превращения элементов с испусканием нейтронов или протонов (например, спонтанное деление[1]) –редкий случай для Земной поверхности. Вклад таких реакций в естественный радиационный фон ничтожно мал и им пренебрегают. На Солнце или в недрах Земли нейтронное и протонное излучение – обычный случай – там идет реакция ядерного синтеза с большим выделением энергии. Однако, на Земной поверхности эти реакции уже давно закончились. Альфа- и бета-активные изотопы – отголоски подобных процессов в прошлом.

Основные факторы естественного облучения:

1. воздействие космического излучения

2. радиоактивность пород и минералов

3. газ радон.

Наибольшее воздействие на биоту оказывает газ радон, образующийся при распаде природного урана. Его вклад в годовую суммарную дозу фонового облучения, получаемую человеком, составляет ~ 55%; внутреннее облучение природными радионуклидами (⁴⁰К, ²³²Th, ²³⁵U, ²³⁸U) добавляет 11%; воздействие космического излучения и космогенных радионуклидов (³Н, ¹⁴С) – 8% и радиоактивность пород и минералов – еще 8%. Оставшуюся часть эффективной эквивалентной дозы мы получаем за счет использования радиоактивных изотопов при различной медицинской диагностике (15%) и от воздействия техногенных радионуклидов (3%).

Это ионизирующее излучение, непрерывно падающее на поверхность Земли из мирового пространства (первичное космическое излучение) и образующееся в земной атмосфере в результате взаимодействия первичного космического излучения с атомами воздуха (вторичное космическое излучение).

Первичное космическое излучение образуется вследствие извержения и испарения материи с поверхности звезд и туманностей космического пространства. Оно состоит в основном из ядер легких атомов: водорода – протонов (79 %), гелия – альфа-частиц (20 %), лития, бериллия, бора, углерода, азота, кислорода и других элементов, большинство из которых обладают очень высокой энергией – в интервале 3...15 ГэВ, а некоторые – 10¹⁷...10¹⁸ эВ. Такие большие энергии первичные космические частицы приобретают в результате ускорения их в переменных электромагнитных полях звезд, многократного ускорения в магнитных полях облаков космической пыли межзвездного пространства и в расширяющихся оболочках новых и сверхновых звезд. Однако лишь немногие частицы достигают поверхности Земли, так как они взаимодействуют с атомами воздуха, рождая потоки частиц вторичного космического излучения. Поэтому основную массу космических лучей, достигающих поверхности Земли, составляет вторичное космическое излучение.

Вторичное космическое излучение очень сложно и состоит из всех известных в настоящее время элементарных частиц и излучений. Основную массу их, достигающих уровня моря, составляют: π^±- и μ^±-мезоны (70 %), электроны и позитроны (26 %), первичные протоны (0,05 %), гамма-кванты, быстрые и сверхбыстрые нейтроны.

Кроме того, под действием излучения в атмосфере появляются дополнительные радиоизотопы: ¹⁴С, ³Н, ⁷Ве, ¹⁰Ве.

При подъеме самолета с высоты 4000 м до 12000 м уровень облучения за счет космических лучей возрастает примерно в 25 раз.

Вклад космического излучения в эффективную дозу внешнего облучения населения 0,40 мЗв/год.

Дата добавления: 2014-01-05