Зовнішнє опромінення

Протягом всієї історії існування Землі різні види випромінювання надходять від радіоактивних речовин, які є в земній корі, а також падають на поверхню Землі з космосу у вигляді космічних променів.

Космічні промені дають радіаційний вклад дещо менший половини зовнішнього опромінення, яке населення одержує від природних джерел. Космічні промені в основному складаються із заряджених частинок. Космічному зовнішньому опроміненню піддається вся поверхня Землі. Однак опромінення це нерівномірне. Інтенсивність космічного випромінювання залежить від сонячної активності, географічного положення об'єкта і зростає з висотою над рівнем моря. Велика частина космічних променів надходить до Землі із глибин Всесвіту, але деяка його частина народжується на Сонці під час сонячних спалахів. Космічні промені можуть досягати поверхні Землі, або взаємодіяти з її атмосферою і породжувати вторинне випромінювання, яке в свою чергу стає причиною утворення різних радіонуклідів. Північний і Південний полюси опромінюються значно більше, ніж екваторіальні області. Це пов’язано з існуванням біля Землі магнетного поля, яке відхиляє заряджені частинки. Істотно також, що рівень опромінення зростає із зростанням висоти. Причиною цього зростання є зменшується шару повітря, яке відіграє роль захисного екрана.

Поглинена потужність дози космічного випромінювання в повітрі на рівні моря дорівнює 32 нГр/годину і формується в основному мюонами. Для нейтронів на рівні моря потужність поглиненої дози складає 0.8 нГр/годину і потужність еквівалентної дози складає 2.4 нЗв/годину. За рахунок космічного випромінювання більшість населення одержує дозу, рівну 0.35 мЗв на рік.

Сонячні спалахи мають велику радіаційну небезпеку під час космічних польотів. Космічні промені, що йдуть від Сонця, в основному складаються з протонів широкого енергетичного спектру (енергія протонів до 100 МеВ). Заряджені частинки від Сонця здатні досягати Землі через 15-20 хв після того, як спалах на його поверхні стає видимим. Тривалість спалаху може сягати декількох годин.

У результаті ядерних реакцій, що відбуваються в атмосфері під впливом космічних променів, утворюються радіоактивні ядра – космогенні радіонукліди. Наприклад

n + ¹⁴N ³H + ¹²C, n + ¹⁴N p + ¹⁴C

У створення дози найбільший внесок роблять ³H, ⁷Be, ¹⁴C і ²²Na які надходять разом з їжею в організм людини (табл.1)

Таблиця 1

Доросла людина споживає з їжею 95 кг вуглецю на рік при середній активності на одиницю маси вуглецю 230 Бк/кг. Сумарний внесок космогенних радіонуклідів в індивідуальну дозу складає близько 15 мкЗв/рік.

Земна радіація обумовлена наявністю у гірських породах Землі радіоактивних ізотопів калію-40, рубідію-87 і цілого ряду інших складників радіоактивних сімейств, які входять до складу Землі. Всі ці ізотопи беруть початок відповідно від урану-238 і торію-232, і мають тривалі періоди піврозпаду. Рівні земної радіації також неоднакові для різних місць і залежать від концентрації радіонуклідів на тій чи іншій ділянці земної поверхні. Приблизно 95% населення Землі проживає у місцях, де потужність дози земної радіації складає (0.3 - 0.6) мЗв на рік. Близько 3% населення Землі одержує приблизно 1, 0 мЗв на рік, а близько 1.5% - більше ніж 1.4 мЗв на рік. Є місця, де рівні земної радіації значно вищі. За підрахунками науковців, середня ефективна еквівалентна доза зовнішнього опромінення, яке людина одержує від земних джерел природної радіації, складає приблизно 350 мкЗв. Це трохи більше середньої індивідуальної дози опромінення, яке створюється космічними променями на рівні моря.