Внешние источники радиации земного происхождения

Внешними источниками излучений являются более 60 естественных радионуклидов, находящихся в биосфере Земли. Естественные радиоак­тивные элементы содержатся в относительно небольшом количестве во всех оболочках и ядре Земли. Особое значение для человека имеют радио­активные элементы биосферы, т.е. той части оболочки Земли (лито–, гид–ро– и атмосфере), где находятся микроорганизмы, растения, животные и человек.

На Земле сохранились, главным образом, элементы с полураспадом, измеряемым миллиардами лет, а также относительно короткоживущие вторичные продукты радиоактивного распада, образующие последова­тельные цепочки преобразований, так называемые семейства радиоактив­ных элементов. В земной коре естественные радионуклиды могут быть бо­лее или менее равномерно рассеяны или сконцентрированы в виде место­рождений.

Все естественные радионуклиды в зависимости от их происхождения можно разделить на 2 категории: радионуклиды земного происхождения и космогенные радионуклиды. Радионуклиды земного происхождения, в свою очередь, делятся на 2 группы.

К первой группе относятся элементы, образующие три радиоактив­ные семейства – урана, тория, актиноурана и продукты их распада. К ним относятся 32 радионуклида урана – радиевого и ториевого рядов.

Наиболее распространены в земной коре уран и торий. Природный уран, рассеянный в горных породах, относительно редко образует крупные месторождения, но общее его количество на Земле значительно большее, чем серебра или ртути. Природный уран представляет собой смесь трех изотопов: урана–238 (99,28%), урана–235 (0,71%) и урана–233 (0,006 %).

Распадаясь, каждое из названных тяжелых ядер рождает множество промежуточных, также радиоактивных ядер, так что образуется соответст­вующее семейство. Важнейшими из образованных 45 радионуклидов яв­ляются: уран–234, актиний–228, торий–230, радий–226, радон–222, полоний–210 и др. Эти промежуточные продукты, в основном, короткоживущие, встречаются в виде примесей в месторождениях природных радиоактивных элементов. Период их полураспада колеблется от 3 ∙ 10^–7с ()до 2,5∙10⁵ лет (). Конечными продуктами трех семейств являются стабильные изотопы свинца.

Уран и торий в горных породах часто присутствуют вместе, концен­трируясь преимущественно в гранитах. Следует заметить, что торий не образует растворимых соединений, а уран обра­зует растворимые в сернокислых водах соединения. Торий и уран пред­ставляют собой перспективный материал для атомной промышленности.

Запасы тория во много раз больше, чем урана–235.

Ко второй группе естественных радионуклидов земного происхож­дения принадлежат радионуклиды, не входящие в радиоактивные семейст­ва, 11 долгоживущих радионуклидов: калий–40 с периодом полураспада 1,31 ∙ 10⁹ лет, кальций–48 – 2 ∙ 10¹⁶ лет, рубидий–87 – 6,15 ∙ 10¹⁰ лет и др. Наиболее распространенным является рубидий–87. Он составляет 27,8% природного элемента, но энергия его излучений небольшая (β–частиц –0,394 МэВ). Рубидий – антагонист калия. В некоторых растениях он нака­пливается в значительном количестве, например, 1л виноградного сока содержит 1 мг рубидия.

Калий является очень распространенным в литосфере – земной коре толщиной 15–70 км и в биосфере. Он является типичным биологическим эле­ментом. Природный калий состоит их трех изотопов (³⁹К, ⁴⁰К, ⁴¹К), из ко­торых только калий–40 радиоактивен. В земной коре содержится 2,6% калия. В свободном виде не встречается, так как очень химически активен. Калий–40 вносит значительный вклад в радиационный фон. Эквивалентная доза за счет калия–40 составля­ет 0,3 мЗв/год, от внешнего облучения – 0,12 мЗв/год, а внутреннего –0,18 мЗв/год).

Космогенные радионуклиды образуются в результате ядерных реакций протонов и нейтронов, входящих в состав первичного и вторично­го космического излучения, с ядрами элементов воздуха (N, О, Аr и др.). К космогенным радионуклидам относятся 14 изотопов – тритий, дейтерий, берилий–7, углерод–14, углерод–13, натрий–22, фосфор–32, фосфор–33,хлор–35 и др.

Нижеприведенные примеры свидетельствуют об этом.

.

Полученные углерод–14 и тритий являются космогенными радио­нуклидами, поступая в организм, они являются источниками внутреннего облучения. Берилий–7, натрий–22,24 относятся к источникам внешнего об­лучения.

Дата добавления: 2014-11-29