Накапливается ли радиация в металлах

Обновлено: 28.03.2024

Допустим, существует угроза повышенной радиации. Чем можно защитить свое тело, воду и продукты, исходя из отсутствия спецсредств. Какие материалы не пропускают радиацию?

Радиация - это излучение. Состав излучения изотопов радиоактивных материалов разделяется на Альфа частицы, которые задерживаются поверхностью кожи, Бета частицы проникают глубже, но фольга толщиной 0,1 мм для них является непреодолимым барьером, нейтронное излучение легко прошибает бетон толщиной 15 см, но полиэтиленовая пленка 1 мм для них труднопроходимая преграда. Свинец используют для защиты от рентгеновского излучения и гамма квантов. Бетон в 10см ослабит поток гамма квантов в 2 раза. Свинцовый экран для рентгеновских лучей будет непреодолим при толщине около 0,5см. Так что если изладить бетонный бункер с метровой толщиной стен и облицевать его свинцом и полиэтиленом, то от радиации вы защититесь на 100%.

Спасибо за подробный ответ. А при опасном повышенном фоне солнечной радиации помогут ли эти средства или здесь понадобится что-то другое? — 11 лет назад

Солнечная радиация (излучение) это жесткий ультрафиолет (ЖУ), мягкий ультрафиолет (МУ), видимый спектр (ВС) и инфракрасное излучение (тепло). ЖУ задерживает озоновый слой. МУ - нужен и растениям и нам, фотосинтез и выработка витамина Д. ВС - мы в нем видим. Тепло - тоже хорошо. Есть ещё в солнечном ветре поток частиц, но с ними справляется магнитосфера Земли, раскидывая потоки по полюсам. — 11 лет назад

А что свинец вреден человеку сам по себе, помимо радиации, - это ничего? Или бетон и полиэтилен под свинцом сведут этот вред к нулю? — 4 года назад

С английского «radiation» переводится как излучение. В принципе, любое тело, температура, которого выше «абсолютного нуля» излучает какую-то энергию (как правило, это комплекс энергий). Радиаций (излучений) достаточно много, например: солнечная, тепловая, световая, звуковая, и др. Какие-то виды излучений полезны, а какие-то вредны и опасны. Самое опасное излучение ионизирующее, потому что у человека (да и многих животных) отсутствуют органы чувств, способные его воспринимать. Ионизирующее излучение такое, которое при взаимодействии с веществом вызывает ионизацию или возбуждение его атомов и молекул, т.е. создаёт пару ионов с противоположными зарядами.

В результате воздействия излучений (радиации), облучаемое тело или предмет получает определённое количество энергии.

Радиацию задерживает любой предмет (вещество) помещённый между источником излучения и облучаемым предметом. Другое дело насколько он задерживает или ослабляет то или иное излучение. Например: свинцовая пластина серьёзно ослабит рентген-излучение, но совершенно бесполезна в качестве защиты от теплового излучения.

Источниками ионизирующих излучений на земле являются Солнце и радиоактивные (способные к распаду) вещества находящиеся в земле. Сумма этих излучений и образует так называемый «естественный фон». Защищаться от него бесполезно, да и глупо. Большая вероятность того, что всё живое на Земле произошло в результате воздействия ионизирующего излучения.

Для оценки «вредности» воздействия радиации существует понятие приемлего риска. Но это уже предмет другого вопроса.

Что задерживает радиацию?

Прилипчивая радиация: наведенная радиоактивность, радиоактивное заражение, дезактивация…


Многими людьми радиация представляется, как нечто «заразное»: считается, что если что-то подверглось воздействию радиации, оно само становится ее источником. Данные представления имеют свое рациональное зерно, но способность радиации «переходить» на облучаемые вещи очень сильно преувеличена. Многие люди думают, например, что можно «схватить дозу» от деталей разобранного рентгеновского аппарата, от рентгеновских снимков и даже от врача-рентгенолога. А сколько шума поднимается, когда начинают говорить о гамма-облучении продуктов питания для их стерилизации! Мол, нам же придется есть облученную, а значит, радиоактивную пищу. Ходят и вовсе нелепые слухи о том, что в пище, разогретой в микроволновке, «остаются микроволны», о том, что под действием бактерицидных ламп становится радиоактивным воздух в комнате, где они горели.

В этой статье я расскажу, как все есть на самом деле.

Когда радиация порождает радиацию

В 1934 году Фредерик и Ирен Жолио-Кюри, изучая взаимодействие альфа-частиц с атомами разных элементов, обнаружили, что некоторые из них — алюминий, бор, магний — испускают при бомбардировке альфа-частицами некое излучение, регистрируемое счетчиком Гейгера, которое не прекращается сразу после того, как источник альфа-лучей убрали, а быстро спадает по экспоненциальной зависимости. Эксперимент в камере Вильсона показал, что это излучение представляет собой поток позитронов, немногим ранее открытых в космических лучах. Супруги Жолио-Кюри не были бы Кюри, если бы не догадались, что вновь столкнулись с явлением, которое веками пытались открыть алхимики, но так и не открыли. Альфа-частица, представляющая собой ядро гелия, сталкивалась с ядром алюминия, выбив из него нейтрон, и образовывалось ядро радиоактивного изотопа фосфора. И эту догадку удалось доказать чрезвычайно тонким и искусным химическим экспериментом, с помощью которого удалось выделить и обнаружить по радиоактивности ничтожное количество фосфора, которое невозможно было бы разглядеть ни в один микроскоп, если собрать все его атомы «в кучку». И этот фосфор еще и таял на глазах.

Последующие эксперименты открыли, что нейтроны, особенно замедленные прохождением через воду, парафин или графит, обладают еще большей способностью возбуждать ядерные реакции и активировать различные вещества. С открытием ядерных реакций деления, производящих огромное количество нейтронов, это стало с одной стороны большой проблемой — не только ядерное топливо, но и все элементы конструкции реакторов становились страшно радиоактивными. С другой же стороны таким способом стало возможно получать требуемые радионуклиды дешево и в большом количестве. Активированные нейтронным потоком термоядерного взрыва воздух и грунт являются дополнительным серьезным фактором поражения, так что «экологическая чистота» водородной бомбы — не более чем миф.

Так в каком же случае облучение вызывает ядерные реакции и приводит к появлению искусственной радиоактивности?

Как я уже сказал, особенной к этому способностью обладают нейтроны. Нетрудно догадаться, в чем причина: нейтрон легко проникает в ядро. Ему не требуется преодолевать электростатическое отталкивание, как протону или альфа-частице. Вместе с тем, нейтрон — это такой же строительный материал ядра, как и те протоны и нейтроны, точно так же способен вступать в сильное взаимодействие. Поэтому химический элемент с номером ноль и является тем самым «философским камнем» алхимиков. Вернее, их можно было бы назвать «алфизиками», если бы это слово не стало употребляться в отношении адептов эфира и торсионных полей.

Вызвать ядерное превращение может нейтрон любой энергии, вплоть до нуля. А вот другие частицы должны для этого иметь достаточно большую энергию. Про альфа-частицы (как и протоны) я уже говорил: им нужно преодолеть кулоновское отталкивание. Для легких элементов потребная энергия альфа-частицы составляет несколько мегаэлектронвольт — то есть такая, какой обладают альфа-частицы, испускаемые тяжелыми нестабильными ядрами. А более тяжелым нужны уже десятки МэВ — такую энергию можно получить только в ускорителе. К тому же с ростом массы ядра оно само все менее охотно вступает с альфа-частицей в реакцию: за железом добавление нуклонов в ядро идет с расходом, а не с выделением энергии. Если учесть еще и чрезвычайно низкую проникающую способность альфа-частиц в мишень, то становится ясно, что даже при очень мощном потоке альфа-частиц интенсивность искусственной радиоактивности получается невысокая.

А что же другие частицы? Электроны, фотоны? Им не нужно преодолевать отталкивание, но с ядром они взаимодействуют неохотно. Электрон может вступать лишь в электромагнитное и слабое взаимодействие и в большинстве случаев (за исключением ядер, нестабильных к электронному захвату) такая реакция возможна только если электрон передаст ядру значительную энергию, достаточную для отрыва нуклона от ядра. То же касается и фотона — фотоядерную реакцию может возбудить только фотон достаточно высокой энергии, но электрон гораздо быстрее, чем фотон, теряет энергию в веществе, из-за чего менее эффективен.

Спектр фотонов, излучаемых при радиоактивном распаде, заканчивается на 2,62 МэВ — это энергия квантов таллия-208, последнего члена радиоактивного ряда тория-232. И есть очень немного ядер, пороги фотоядерных реакций которых — ниже этой величины. Если точнее, то таких ядер два: дейтерий и бериллий-9


Первая реакция протекает под действием гамма-излучения свыше 2,23 МэВ, источником которого является таллий-208 (ряд тория), второй достаточно 1,76 МэВ — излучения висмута-214 (ряд урана-радия).

Данные реакции дают выход нейтронов, которые, в свою очередь, взаимодействуя с другими ядрами, рождают радиоактивные изотопы. Но сечения самих этих реакций невелики, в связи с чем заметная наведенная радиоактивность возможна только при очень большой интенсивности излучения. Для осуществления других фотоядерных реакций уже нужны гамма-кванты, энергия которых измеряется десятками и сотнями МэВ. При таких энергиях не только фотоны, но вообще все частицы — электроны и позитроны, мюоны, протоны и т.д., сталкиваясь с ядрами, вызывают ядерные реакции с достаточно большой эффективностью. Пучки таких частиц, получаемые на ускорителях, приводят к сильной активации практически любых исходно не радиоактивных мишеней.

Итак, действительно, в некоторых случаях при воздействии радиоактивных излучений на вещество образуются радиоактивные изотопы. Но обычно серьезную радиационную опасность представляет остаточная радиоактивность в двух случаях:

  • от мишеней, подвергшихся облучению нейтронами;
  • от мишеней, облученных в ускорителях.

Не вызывает появления искусственной радиоактивности ни облучение рентгеновским излучением, ни воздействие других излучений — ультрафиолетового, СВЧ и т.п. Не становятся радиоактивными продукты питания и лекарства, стерилизуемые радиоактивным излучением, семена, облучаемые для повышения всхожести и получения новых сортов, камни, облучаемые для придания им окраски (если это не облучение в нейтронных каналах ядерного реактора). Не являются радиоактивными детали рентгеновских установок, защитная одежда врача-рентгенолога и сам он!

Чтобы проиллюстрировать это, я провел небольшой опыт. Взяв напрокат в соседней лаборатории альфа-источник америций-241 активностью 1 МБк (это примерно в 100 раз больше активности источника, содержащегося в детекторе дыма HIS-07, который не составляет труда купить даже на Алиэкспрессе — ВНИМАНИЕ! Незаконный оборот радиоактивных веществ — статья 220 УК РФ!), я положил под него пластинку из алюминия. В результате, как и в опыте Жолио-Кюри (в котором использовался источник гораздо более мощный), я должен был получить фосфор-30, распадающийся на кремний-30 и позитрон с периодом полураспада 2,5 минут (и еще нейтрон, который тоже что-нибудь может активировать). Однако после получаса выдержки (для установления равновесия между рождением и распадом фосфора-30) я не смог задетектировать никакой заметной радиоактивности от пластинки алюминия. Я пытался для этого использовать счетчик Гейгера со слюдяным окном (позитроны детектируются им так же, как и электроны), а также сцинтилляционный детектор (который эффективно регистрирует их в линии 511 кэВ, соответствующей процессу аннигиляции). Причиной неуспеха опыта было то, что ядерные реакции под действием альфа-частиц случаются редко и даже несмотря на то, что в моем опыте алюминий подвергся воздействию как минимум полумиллиарда альфа-частиц, за это время образовалось всего несколько тысяч радиоактивных атомов, большая часть из которых за время облучения просто распалась. Возможно, мне удалось бы обнаружить позитроны в камере Вильсона благодаря практически нулевому природному фону позитронов, но ее я еще не доделал (когда сделаю — это будет хорошей темой для статьи).

Невидимая радиоактивная грязь

В большинстве случаев, за исключением вышеописанных, за наведенную радиоактивность принимают загрязнение радиоактивными изотопами на поверхности вещей и предметов. Дело в том, что при периоде полураспада в месяцы, годы и десятки лет количество вещества, испускающего пугающие уровни радиации — поистине ничтожно. Помните миллиграмм радия, который дает 8,4 Р/ч на расстояниии в сантиметр? У него период полураспада 1600 лет. А если период полураспада будет 1,6 года, а энергия гамма-квантов та же самая, что у радия? Тогда этот миллиграмм будет «светить» на том же расстоянии уже 8400 Р/ч.

Когда имеют дело с радиоактивными изотопами, в большинстве практических случаев их количество ничтожно. Это так называемые индикаторные количества, о которых судят по их радиоактивности. И в таких случаях во весь рост встает явление адсорбции — осаждения и «прилипания» вещества на поверхность раздела фаз.

Радиохимикам все время приходится воевать с адсорбцией. Из-за нее можно полностью потерять радиоактивный изотоп во время операций с ним просто из-за того, что весь он осел на стенках пробирки или стаканчика. Приходится подбирать состав «фонового» раствора, но часть изотопа все равно теряется, и увы, зачастую неизвестная. Приходится делать параллельный опыт в абсолютно тех же условиях (вплоть до пробирок из одной коробки) либо добавлять в раствор метку выхода — другой радиоактивный изотоп того же химического элемента. А можно сесть в калошу и другим способом: изотоп, раствор которого ранее содержался в стакане, осел на стенку и, несмотря на последующее мытье и ополаскивание сначала кислотой, потом дистиллированной водой, попал в следующую пробу. Стакан же при этом казался абсолютно, безукоризненно чистым.

Такой же безукоризненно чистой может казаться любая вещь, но тем не менее, имеющееся на ее поверхности (а также внутри сообщающихся с ней пор, щелей и т.п.) излучающую грязь. И не только вещь: в зоне радиационного поражения радиоактивными могут стать кожа и волосы пострадавших людей, шерсть животных. И далеко не во всех случаях эта активность легко удаляется. В большинстве случаев дезактивация сильно загрязненных радионуклидами объектов сложна, а во многих случаях она становится безуспешной.

В отличие от наведенной радиоактивности, которая обычно прочно закреплена на своем носителе, загрязнение радионуклидами находится на его поверхности и поэтому легко переходит на другие объекты, на руки людей и затем попадает в их организм, подвергая его внутреннему облучению.

Дезактивация — методы и средства

Простейшим способом дезактивации является обычное мытье с мылом или другими поверхностно-активными веществами. Это метод, который подходит почти для всего — с мылом помыть можно и асфальт, и стены дома, и живого человека, и редкую картину или скрипку. В последнем случае это делается осторожно, протирая поверхность смоченным в мыльном растворе отжатым тканевым тампоном и немедленно протирая таким же тампоном с чистой водой, а затем удаляя остатки воды фильтровальной бумагой. Таким образом излучение скрипки, лежавшей в самые горячие дни Чернобыльской катастрофы рядом с открытым окном киевского дома и «светившей» около 1 мР/ч «условно» вплотную, удалось снизить до вполне приемлемого, и спасти тем самым инструмент. Существуют специализированные средства для дезактивации, содержащие помимо ПАВ также комплексообразователи (такие, как ЭДТА), ионообменные смолы, цеолиты и другие сорбенты. Комплексообразователи способствуют переводу радионуклидов, образующих катионы, в раствор, а ионообменные компоненты и сорбенты наоборот, удаляют их из раствора, переводя в связанную форму, но уже не на дезактивированной поверхности. Так, хорошо известно (и активно применяется у нас в лаборатории) новосибирское средство для дезактивации «Защита», работающее по такому принципу.

Но такого средства нередко недостаточно: радионуклиды оказываются прочно связаны с поверхностью, находятся глубоко в порах и микротрещинах. В таких случаях приходится использовать гораздо более жесткие способы — обрабатывать поверхности кислотами, растворяющими поверхностный слой металла и корку ржавчины на нем, и способствующих десорбции радиоактивных загрязнений. Применяют также сильные окислители, разрушающие органические загрязнения на поверхности, на которые также налипает радиоактивная пыль. На АЭС для дезактивации оборудования часто используют двухванный способ дезактивации, когда сначала обрабатывают детали щелочным раствором перманганата калия, а затем кислотой.
Для металлических поверхностей эффективным способом дезактивации является электрохимический метод. Цель примерно та же — удалить поверхностный слой металла, слои коррозии, пропитанные радионуклидами. Но резко снижается количество жидких радиоактивных отходов, так как можно пользоваться минимальным количеством электролита. Это так на называемая полусухая электролитическая ванна — на дезактивируемую поверхность накладывается ткань или войлок, пропитанные электролитом и сверху на нее кладется второй электрод). Дезактивируемая деталь или поверхность является анодом, а в качестве катода используют обычно свинцовый лист, легко деформируемый для плотного облегания дезактивируемой поверхности.

Для дезактивации трудноудаляемых радиоактивных загрязнений, как, например, с вертолетов, летавших над аварийным чернобыльским реактором, использовали и пескоструйную обработку. Впрочем, она порождает огромное количество радиоактивной пыли, сильно повреждает дезактивируемую поверхность и в целом имеет невысокую эффективность.

Если вдруг, не дай бог, вы попадете в зону радиоактивного заражения и вам потребуется что-либо срочно дезактивировать, то рекомендую средство для мытья посуды («Фейри» и т.п.) или любой стиральный порошок с добавлением щавелевой кислоты. Также можно использовать такие бытовые чистящие средства для сантехники, как Cif, в них уже есть кислота.
От наведенной радиации дезактивация обычно не помогает. Ведь ее источник находится в глубине излучающего объекта — нейтроны обладают очень высокой проникающей способностью. Но далеко не всегда невозможность дезактивации означает, что источник излучения с ней связан.

Наведенная радиация — реальное явление, но оно так обросло мифами, что само стало своего рода мифом. В реальности образование наведенной радиоактивности нужно учитывать в ряде случаев, но при обычном обращении с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующего излучения бояться наведенной радиации не нужно. А вот загрязнение радионуклидами — штука не только более реальная, но и более опасная.

Сохраняется ли радиоактивность металла при его переплавке?

Если металл (машина, механизм, инструмент) подвергался воздействию радиации (гамма-излучения), остается ли в нем радиация при переплавке? Как можно уменьшить радиацию в зараженном металле?

Радиация - это не вещество, и не свойство, а процесс, процесс излучения. Если какой-то металл подвергся воздействию гамма-излучения, то скорее всего с ним ничего не произошло. Гамма-излучение - это всего-навсего электромагнитные волны, правда более короткие, чем видимый свет. Ядерные реакции оно не вызовет. Что оно может сделать с металлом, даже если очень мощное? Ну выбьет пару-тройку электронов. Так металл тут же поймает себе другие, и за счет этого немного нагреется. Даже в худшем случае, если металл подвергся бомбардировке нейтронами, протонами или альфа-частицами, то вряд ли в нем произойдут какие-то ядерные реакции и появятся радиоактивные изотопы.

При ликвидации аварии на Чернобыльской АС использовалось большое количество техники. Вся она там и по ныне. Причина, не только в поверхностном заражении, но и в наведенной радиации. Такая техника не годится даже на переплавку, при которой уровень наведенной радиации останется прежним.

Наведённая радиацию создаётся, как правило, нейтронным облучением. Гамма-излучением создать наведённую разиоактивность тоже можно, только энергия гамма-квантов для этого должна быть огромной - несколько Мэв, но даже и в этом случае вероятность того, что гамма-квант провзаимодействует именно с ядром, а не с электронной оболочкой атома, ничтожна. Ну а заряженные частицы (протоны и альфа-частицы) довольно быстро теряют свою энергию из-зу упругого рассеяния на ядрах.

Так что остановимся на нейтронах. И тут уже всё равно, какое у металла физическое состояние. Радиоактивность - это свойство ядер элемента. А жидкий металл или твёрдый - никакой роли не играет. Поэтому при переплавке, если содержание радиоактивного металла не изменяется (не добавляется ничего нового), радиоактивность не изменится.

Для снятия фона с металла его отмывают специальными растворами а потом переплавляют, В результате этих манипуляций уровень излучения снижается до допустимых значений. На данный момент есть приборы нового поколения позволяющие снимать радиоактивность с помощью физических методов. Так же при помещении любых элементов в плазму с высокой температурой порядка 4000 градусов излучение прекращается.

Опасно может быть на самом руднике, так как руда извлекается и происходят выбросы радона, а также на заводах по концентрированию урана.

Технеций - первый элемент, не имеющий стабильных (не радиоактивных) изотопов.

А так - радиактивны все элементы, если брать иные изотопы, даже тот же водород (водородная бомба именно на радиоактивных работает). А так - водород самый лёгкий. Он вообще первый в таблице. 1 протон у самого простого изотопа, но он не радиоактивный.

Доля радиоактивных веществ имеется во всех продуктах.

Это зависит во много от места произрастания. Но и также от условий перевозки и хранения (вдали или в близи от источников радиации).

Радиоактивность продуктов определяется содержанием в них калия-40.В среднем банане содержание радиоизотопов - 3520 пикокюри на килограмм веса. То есть, чтобы получить от них лучевую болезнь, съесть их придется очень много, например на протяжении 10 лет по 5 кг каждый день.

Так что бояться не стоит. Но для успокоения можно купить бытовой дозиметр и измерять все то, что рядом с вами и продукты.

Слово "радиация" означает любое излучение. Говорят "солнечная радиация", "инфракрасная радиация". Но в быту чаще всего имеются в виду ионизирующие излучения (а также "мифические излучения", эффективно поглощаемые кактусом, hi-hi).

Радиоактивность -- это явление распада атомных ядер, которое в большинстве случаев (кстати, не всегда!) порождает ионизирующие излучения -- потоки частиц (альфа-частиц, бета-частиц, иногда нейтронов или позитронов, совсем редко протонов) и гамма-излучение.

Для начала -- про ваш "Эковизор". Я сильно не люблю фирму СОЭКС, в первую очередь за торговлю псевдоизмерителями. Но что касается функции дозиметра в вашем приборе -- она совершенно типичная для бытовых приборов такого рода, ничем не хуже и не лучше их. По своим характеристикам это -- радиометр-индикатор ионизирующего излучения. Он с успехом может быть использован в быту для обнаружения опасных источников радиации, но не следует относиться серьезно к цифрам, которые он показывает при естественном радиационном фоне, особенно когда речь идет об изменении показаний всего в 2-3 раза. Причин тут две: низкая статистическая достоверность и отсутствие какой-либо энергетической компенсации.

Насчет энергетической компенсации не буду вдаваться в подробности, скажу только то, что уровень мощности дозы от некоторых источников радиации данный дозиметр может завышать в несколько раз. Но это вообще больной вопрос для дозиметрии и хорошо энергокомпенсированн­ый измеритель мощности дозы дорогого стоит.

Далее -- про рентген. Не стоит пытаться измерить этим и подобными приборами рентгеновское излучение. В медицинских рентгеновских аппаратах излучение формируется в виде короткого импульса с очень большой мощностью дозы во время него. Счетчик Гейгера во время этого импульса обычно просто "захлебывается" и либо выдает единственный импульс, либо их количество совершенно не отражает уровня радиации.

И, наконец -- про "точное определение источника излучения". Тут вам нужен также "показометр", но гораздо более чувствительный. Такой прибор называется "поисковый радиометр". Обычно такие приборы делаются не на основе счетчика Гейгера, а на основе гораздо более чувствительного сцинтилляционного детектора. Для сравнения со счетчиком Гейгера -- сцинтилляционный детектор размером вдвое меньше, чем СБМ-20 выдает при естественном фоне 12-16 импульсов в секунду, а не в минуту! То есть при том же уровне статистической достоверности показания можно обновлять не раз в минуту, как со счетчиком Гейгера, а раз в секунду! А уже за 10 секунд можно определить уровень радиации с точностью до 15-20%.

Среди таких приборов я бы обратил внимание во-первых на старый радиометр СРП-68. В магазине его не купишь, они давно не выпускаются, но нередко можно найти такой на интернет-барахолках. Только проверяйте его на работоспособность! Цена варьирует от 15 до 30 тысяч в зависимости от состояния и наглости продавца. Прибор очень чувствителен, но громоздкий и имеет хрупкий датчик.

Во-вторых, это сцинтилляционные дозиметры фирмы Polimaster -- например ИСП-РМ1710. Это очень хорошие, точные и надежные высокочувствительные приборы, но, к сожалению, весьма дорогие (цены начинаются от 150-200 тысяч рублей).

А среди недорогих сцинтилляционных радиометров я бы обратил ваше внимание на приборы серии Atom Swift и Atom Fast производства КБ "Радар", г. Троицк. Это приборы, ориентированные на работу со смартфоном, их показания передаются по Bluetooth в приложение, которое помимо вывода на экран показаний строит график, наносит измерения на карту и выполняет ряд других полезных функций. И все это по весьма умеренным ценам (если мне не изменяет память, Fast 8850 стоит около 16 тысяч рублей).

Слабая бытовая радиация


В данной статье я хочу поделиться своими изысканиями на тему слабых источников радиации, которые можно встретить в повседневном обиходе. Я не буду рассматривать всякую экзотику типа изделий из уранового стекла, приборов со радиолюминисцентной краской на шкале и ионизационных датчиков дыма. Речь пойдет о самой обычной посуде, стройматериалах и продуктах питания, слабую и неопасную для здоровья радиоактивность которых можно обнаружить простейшим бытовым дозиметром.

Тема радиации заинтересовала меня после прочтения статьи про брелок Гейгера. Как справедливо заметил в комментариях KbRadar, брелок является сигнализатором опасности, а не поисковым прибором для сравнения мощности фона излучения в разных местах. Поэтому мне захотелось обзавестись простейшим дозиметром-радиометром с экраном. Я написал в Даджет и заказал для обзора дозиметр Defender СОЭКС. Оказалось, что прибор уже снят с производства, и мне достался последний имевшийся в наличии экземпляр. Поэтому далее в статье не буду подробно описывать данный конкретный гаджет, а лишь приведу результаты проведенных с его помощью исследований.

Первым делом мне захотелось проверить точность показаний прибора. В комплект к бытовым дозиметрам почему-то не кладут контрольный источник (в отличие от изделий промышленного и военного назначения), поэтому я стал искать второй прибор, с которым можно сравнить показания. В соседнем переулке нашлись уличные часы с индикацией радиационного фона:


На том же месте мой дозиметр показал вот что:


Так как сто рентген соответствуют одному зиверту, то показания почти сходятся.

В моем дозиметре используется старый добрый датчик бета-излучения СБМ-20 производства «Электрохимприбор».


Данный датчик является счетчиком Гейгера-Мюллера не реагирущим на альфу и мягкую бету (эти виды излучения не проникают через его металлический корпус). Тем не менее он раз в десять чувствительнее СБМ-21 используемого в упомянутом выше брелке за счет своих размеров.


Тип счетчика

Рабочий интервал
U, В

Наклон плато,
%/В

МЭД,
max Р/ч

Чувствительность,
имп/с при 1 мкР/с

Диаметр, D, мм;
Длина, L, мм

СБМ-20

350 — 475

0,1

0,1 (Р/с)

60 — 75

D=11 L=108

СБМ-21

350 — 475

0,15

0,25 (Р/с)

6,5 – 9,5

D=6 L=21

Из этой таблицы (взятой с сайта Электрохимприбора) видно что СБМ-20 засечет как минимум 15 импульсов в минуту при естественном фоне 15 мкР/ч а СБМ-21 — лишь 1-2 импульса. За несколько минут измерений с СБМ-20 можно набрать достаточно статистики чтобы показать более-менее надежное значение слабого радиационного фона.

Калий-40

Один из распространенных в природе изотопов калия, 40 K, радиоактивен. Так как химически он неотличим от обычного стабильного калия, то наряду со стабильным калием он участвует в обмене веществ в живых организмах и входит в состав множества минералов. Каждую секунду в вашем теле происходит несколько тысяч бета-распадов 40 K:

Кроме того, c вероятностью 12% ядро 40 K может захватить электрон и превратиться в 40 Ar c испусканием γ-кванта.

На этой реакции основан калий-аргоновый метод ядерной геохронологии.

Древесная зола содержит поташ (карбонат калия, K2CO3). На фото ниже счетчик лежит в ведерке с золой, оставшейся от приготовления шашлыков. Чтобы разница с естественным фоном 0.12 мкЗв/ч была заметнее, пришлось практически закопать дозиметр в золу.


Примечание: Если целью является получение точного числового значения фона, дозиметр не следует держать в непосредственной близости от изучаемого предмета. В моем случае задача была иная — обнаружить сам факт наличия небольшого дополнительного фона.

Зола от сжигания травы содержит больше поташа чем древесная, с ней различия были бы заметнее. Дачники часто используют золу вместо калийных удобрений фабричного производства, которые тоже фонят из-за присутствия изотопа 40 K.

При изготовлении хрустального стекла, в шихту могут добавлять тот же поташ или оксид калия. Поэтому можно встретить слаборадиоактивную хрустальную посуду. Я перепробовал кучу ваз и фужеров и лишь внутри этой пивной кружки заметил небольшие отклонения от фона.


Стоит отметить что измерения радиоактивности предметов имеют смысл только если также измерять естественный фон поблизости и смотреть на разницу. Тут видно что поодаль от кружки фон меньше.


Много калия содержится в бананах. Банан даже используется как шуточная единица дозы радиации (см. банановый эквивалент). Разница фона внутри ящика с бананами и в метре от него очень мала, но все же обнаруживается.


Чтобы надежно обнаруживать такие малые различия фона, приходится тратить довольно много времени на измерения, ведь погрешность СБМ-20 может достигать 30%. Дозиметр обновляет показания на дисплее каждые десять секунд. В процессе каждого измерения заполняется зеленый столбик в левой части экрана. С каждым новым измерением на экран выводится усредненное значение всех предыдущих изменений и таким образом повышается точность. Для индикации точности имеется желтый столбик, подрастающий с каждым измерением и полностью заполняющийся за две минуты — инструкция гласит что достаточная точность достигается при его максимальном заполнении. Чтобы реагировать на изменения фона, в логику работы прибора заложен сброс предыдущих измерений при изменении фона в три раза. В моих опытах никогда не встречалось столь существенного перепада, и я не придумал ничего лучше чем просто выключать и включать дозиметр между измерениями.

Для надежной фиксации наличия разницы фона, я повторил опыт с бананами несколько раз. В каждом подходе я измерял два значения фона — внутри коробки и в метре рядом. Естественно, цифры немного плавали, но в коробке с бананами фон всегда был немного выше.

Уран и торий

Эти элементы в первую очередь вспоминают, когда говорят о природных источниках радиации. Природный гранит может содержать как следы урана, так и тория, хотя их количество сильно зависит от месторождения. В парке я обнаружил вот такой декоративный гранитный булыжник, фон у поверхности которого в два раза превышает фон в паре метров рядом.


Гранитная плитка, идущая на облицовку зданий и памятников тоже может фонить. Мне пришлось обойти множество кандидатов пока я не обнаружил двукратное отклонение от фона, который в тот момент составлял 0.12 мкЗв/ч:


В строительстве используется гранитный щебень который могут добавлять в бетон или посыпать дорогу. Гранитный щебень также используется в железнодорожных насыпях. На фото ниже — Новомосковская детская железная дорога (узкоколейка, использующаяся для тренировки юных железнодорожников). Здесь щебень хороший, совсем не фонит.


Также в строительстве может использоваться шлак — побочный продукт доменного сталелитейного производства. У советских дачников были популярны вот такие слабофонящие шлакоблоки:


Откуда же в шлаке уран? Он содержится в каменном угле, который сжигают в домне. Поэтому металлургические комбинаты и ТЭС не только повышают уровень углекислого газа в атмосфере, но и создают радиоактивное загрязнение. Жить рядом с ТЭС может быть вреднее чем рядом с АЭС (до тех пор пока последняя работает в штатном режиме). Некоторая часть урана остается в шлаке из которого делают вот такой дешевый щебень и посыпают им дорожки.


Дорожка слегка фонит.


Природные изотопы урана и тория излучают лишь α-частицы которые не могут проникнуть сквозь корпус счетчика. Счетчик реагирует на β-активные продукты их распада (см. Радиоактивные ряды).

Радон

Радон — это радиоактивный инертный газ, в семь раз тяжелее воздуха. Не имеет стабильных изотопов, самый долгоживущий из них, 222 Rn, имеет период полураспада чуть меньше четырех суток. Природные запасы распадающегося радона непрерывно пополняются благодаря α-распаду радия в земной коре.

Из-за своей инертности, атомы радона легко покидают кристаллическую решетку минерала в котором они образовались. Через трещины и поры, газ поднимается к поверхности и попадает в атмосферу, где и рассеивается, не причиняя особого вреда. Другое дело если радон выходит не на открытое пространство, а в замкнутый объем подвала здания. Если подвал не проветривается, радон будет накапливаться. СБМ-20 не может непосредственно засечь радон так как этот газ подвержен α-распаду:

Возникающее в этом распаде ядро полония 218 Po также распадается с излучением α-частицы: 218 Po → 214 Pb + 4 He. Зато ядра свинца 214 Pb перегружены нейтронами и распадаются испуская β-излучение которое «видит» СБМ-20. Есть и другие продукты распада (изотопы полония, висмута, свинца и др.) излучающие не только в α но и β-частицы.

image

Вообще для точного измерения активности радона в воздухе нужно специальное оборудование. С бытовым дозиметром можно лишь попытаться обнаружить сам факт его присутствия. В поисках радона я спустился в подвал старого жилого дома с земляным полом и измерил фон на высоте полтора метра (он составил 0.12 мкЗв/ч). На уровне пола фон был лишь незначительно выше, и я было подумал что радона тут нет, но заметил что в полу есть большая яма глубиной около метра прикрытая досками (когда-то она использовалась для хранения картошки). Я предположил, что тяжелый газ может «стекать» туда через щели между досками и накапливаться, так как доски мешают проветриванию ямы. На дне ямы оказалось 0.3 мкЗв/ч.


Я убрал доски, проветрил подвал и повторил измерения:


Фон заметно снизился. Осталось попытаться объяснить результат. Казалось бы, после проветривания изменений быть не должно, так как дозиметр реагирует не на сам радон, а на дочерние продукты его распада — тяжелые металлы. Тем не менее эксперимент показал наличие разницы фона. На диаграмме выше видно, что большая часть образующихся изотопов металлов живет минуты и секунды, и просто не успевает осесть на пол. Атомы дочерних продуктов распада конденсируются на мельчайших пылинках висящих в воздухе, делая их радиоактивными. Проветривание позволяет частично избавиться от этой пыли.

Также немного радона может попадать в наши дома с природным газом и артезианской водой. Проветривайте чаще, ведь несмотря на то что α-частицы не проникают через кожу, радон и продукты его распада попадают в легкие при дыхании. Там они уже будут не столь безобидны.

Дополнительные материалы по теме

Update: Когда статья была уже готова, пришла новость от Даджета о том что в продаже появилась новая модель от того же производителя — Экотекстер 2 СОЭКС. Это комбинированное устройство два-в-одном: дозиметр+нитратометр. Прибор умеет измерять радиационный фон встроенным счетчиком Гейгера СБМ-20, а также может оценивать содержание нитратов в овощах и фруктах. Осенью, в пору богатого урожая это особенно актуально. Функционал нитратометра основан на измерении электрического сопротивления продуктов с помощью щупа. Компания Даджет даёт 10%-ю скидку на Экотекстер 2 СОЭКС всем читателям Гиктаймс. Промокод GEEKT-SOEX2 действует 14 дней с момента публикации.

Читайте также: