Основи ядерної фізики

Утворення електрон-позитронних пар. Гамма - квант у полі ядра може утворити пару частинок: електрон і позитрон. Вся енергія г - кванта перетворюється в енергію спокою електрона й позитрона 2m_еc² і в кінетичні енергії цих частинок E_е і E_е-. Умова утворення електрон-позитронної пари знаходиться із закону збереження енергії:

hv =2m_ec²+E_e-+E_e+ . (3.2.3.13)

Пари частинок виникають тільки в тому випадку, якщо енергія г - кванта перевищує подвоєну масу спокою електрона, рівну 1.02 МеВ. Поза полем ядра або, скажимо електрисним полем зарядженої частинки, г - кванту заборонено перетворюватися в пару частинок, тому що в цьому випадку порушується закон збереження імпульсу. Це випливає, наприклад, із граничної умови утворення пари. Гамма - квант з енергією 1.02 МеВ енергетично може породити електрон і позитрон. Однак їх імпульс буде дорівнювати нулю, тоді як імпульс г - кванта дорівнює hv/c, тобто не може дорівнювати нулю.

У полі ядра імпульс і енергія г - кванта розподіляються між електроном, позитроном і ядром без порушень законів збереження енергії й імпульсу. Маса ядра незрівнянно більша маси електрона і позитрона, тому воно одержує дуже малу частку енергії. В цьому випадку вся енергія г - кванта перетворюється в енергію електрона й позитрона. Лінійний коефіцієнт ослаблення, пов'язаний з утворенням електрон-позитронної пари м_п пропорційний z²/lnE_j . Цей ефект помітний у важких речовинах при великих енергіях. Коефіцієнт м_п стає відмінним від нуля при граничній енергії E_j = 1.02 МеВ. Починаючи з енергії 10 МеВ основне поглинання г - квантів відбувається в полі ядра. Повний лінійний коефіцієнт ослаблення м як сума трьох коефіцієнтів із збільшенням енергії спочатку зменшується приймаючи мінімальне значення при енергії 3 МеВ, а потім збільшується.

Такий хід кривої пояснюється тим, що при низьких енергіях залежність м(Ej) обумовлюється фотоефектом і комптон- ефектом, а вже при енергіях більших за 3 МеВ, у коефіцієнт м основний внесок дає ефект утворення електрон-позитронної пари. Свинець найбільш прозорий для г - квантів з енергією близько 3 МеВ.

Взаємодія випромінювання з речовиною відбувається в одних ефектах поглинанням г - квантів (фотоефект, утворення пар), в інших розсіюванням (комптон - ефект). Тому повний лінійний коефіцієнт часто поділяють на дві складові:

, (3.2.3.14)



де м_а = м_ф +м_п - лінійний коефіцієнт поглинання; м_s = м_к - лінійний коефіцієнт розсіювання.

Використовуючи лінійний коефіцієнт поглинання легко розрахувати енергію випромінювання Е, поглинену в одиниці об'єму речовини. Якщо потік моноенергетичних г - квантів з енергією E_j дорівнює Ф, то:

. (3.2.3.15)

Процес перетворення -кванта в електрон-позитронну пару записують так:

(3.2.3.16)

де - електрон; - позитрон.

Зворотний процес взаємодії позитрона й електрона називаються анігіляцією

(3.2.3.17)

При проходженні - променів у речовині наряду із фотоефектом, комптонівським розсіюванням і утворенням електрон-позитронних пар, спостерігаються також резонансні явища. Якщо ядро опромінювати - квантами з енергією, яка дорівнює різниці одного із збуджених нуклонних рівнів і основного енергетичного стану ядра, то спостерігається резонансне поглинання -випромінювання ядрами. Ядра здатні поглинати енергію -квантів в тих випадках, коли вони можуть випромінювати такі ж -кванти у випадку збудженого стану. Це явище вперше спостерігав у 1958 році Мессбауер, яке на його честь було названо ефектом Мессбауера. Явище Мессбауера має досить широке використання в медичній діагностиці.



3. Ядерні реакції

3.1 Природа ядерних реакцій. Поріг і механізм ядерних реакцій

Ядерні реакції - це штучне перетворення ядер одних хімічних елементів в ядра інших хімічних елементів під дією на ядра - мішені частинок-снарядів. Вперше ядерну реакцію здійснив у 1919 році Резерфорд, діючи -частинками з енергією біля 7.5 МеВ на ядра азоту :

(3.3.1.1)

Ядерні реакції відбуваються з виконанням законів збереження сумарного масового числа ( верхні індекси ) і сумарного електричного заряду ( нижні індекси ). При здійсненні ядерних реакцій виконуються також закон збереження енергії, імпульсу, моменту імпульсу тощо.

Ядерні реакції можуть бути ендотермічними ( з поглинанням енергії ) і екзотермічними ( з виділенням енергії ).

Найменша енергія частинки-снаряду при якій можлива ендотермічна ядерна реакція, називається енергетичним порогом ядерної реакції.

Екзотермічні реакції не мають енергетичного порога і можуть відбуватись при будь-яких значеннях енергії частинок-снарядів. Однак імовірність ядерних перетворень зростає з ростом енергії частинок -снарядів. В ядерній реакції, яку спостерігав Резерфорд у 1919 році, вперше виявлено вільні протони, які до цього часу ще не реєструвались. Ця ядерна реакція відбувається протягом дуже малого часу необхідного для пролітання нуклоном з швидкістю, близькою до швидкості світла, через ядро. Такі реакції називають прямими ядерними реакціями.

В 1930 році здійснена пряма ядерна реакція взаємодії - частинки з ядром берилію і утворенням вільних нейтронів. Нейтронне випромінювання мало досить велику проникну здатність через відсутність електричного заряду.

(3.3.1.2)

З відкриттям нейтронів (Чедвік, 1932р.) розпочалась ера різноманітних ядерних реакцій.

В основі переважної більшості ядерних реакцій є зіткнення частинок-снарядів ( до яких відносяться нейтрони, -частинки, протони, дейтрони ) з ядрами-мішенями. Частинка-снаряд повинна мати достатню енергію для подолання значного потенціального бар'єра кулонівських сил відштовхування ядра-мішені. Проникнувши в ядро-мішень частинка-снаряд застрягає в ньому, передаючи при цьому свою енергію значному числу нуклонів в радіусі дії ядерних сил. Якщо ядро-мішень, одержавши таку енергію, стає збудженим протягом часу то такі ядерні реакції відбуваються через складене або компаунд-ядро.

Складене, або компаунд-ядро через час переходить в нормальний стан, випромінюючи іншу частинку. Схематично ядерні перетворення через проміжне складене ядро виглядять так:

(3.3.1.3)

де вихідне ядро - мішень; а - частинка - снаряд; складене або компаунд-ядро; b - частинка, яка вилітає з ядра внаслідок реакції; ядро, яке є продуктом ядерної реакції.

Серед ядерних реакцій, які відбуваються через складене ядро слід відмітити ядерні реакції відриву і ядерні реакції захоплення.

При ядерних реакціях відриву частинки - снаряди (дейтрони) віддають ядру - мішені або один протон, або один нейтрон згідно з схемою:

(3.3.1.4)

При ядерних реакціях захоплення ядро - мішень поглинувши один протон, або один нейтрон випромінює дейтрон:

(3.3.1.5)

Прямі ядерні реакції, а також ті, які відбуваються через складене ядро, потребують досить великих енергій налітаючих частинок.

Якщо складене ядро переходить в нормальний стан через час значно більший то говорять, що в такому випадку відбувається штучна радіоактивність. Такою реакцією може бути така реакція:

Знайдемо тепловий ефект ядерної реакції, яка здійснюється за схемою Запишемо спочатку баланс енергій в цій ядерній реакції, враховуючи, що повна енергія ядер дорівнює енергії спокою і кінетичній енергії:



де індексами а і в позначені енергії відповідних частинок Е_А і Е_В; Е₁ - кінетична енергія ядра-мішені; Е₂ - кінетична енергія вихідного ядра.

Згрупуємо енергії спокою в лівій частині, а кінетичні енергії - в правій:

Зміна кінетичної енергії в реакції дорівнює абсолютному значенню зміни енергії спокою і називається тепловим ефектом ядерної реакції Q.

. (3.3.1.6)

У випадку, коли відповідні маси спокою взяті у а.о.м., тепловий ефект реакції Q дорівнює:

(3.3.1.7)

3.2 Реакції ділення. Ланцюгова реакція. Використання ядерної енергії

Взаємодія ядер важких елементів (уран, торій) з нейтронами може привести до поділу цих ядер на приблизно рівні осколки. Ядерні реакції такого типу називають реакціями поділу.

Механізм ділення важкого ядра після його взаємодії з нейтроном можна пояснити, виходячи з краплинної моделі будови ядра. В такому ядрі діють ядерні й кулонівські сили. Припустимо, що ядро поглинуло один нейтрон. Таке ядро, перебуваючи в збудженому стані, здійснює відповідну пульсацію, довільно змінюючи свою форму. Серед великої кількості різноманітних пульсацій, форма ядра може випадково стати еліпсоїдною. Завдяки дії поверхневих ядерних сил, а також кулонівських сил відштовхування є велика імовірність, що еліпсоїдне ядро стане гантелеподібним і після цього буде розірване на дві частини.

В середній частині “гантелі” буде підвищена концентрація нейтронів. Ці нейтрони не перебувають під дією кулонівських сил, а тому як правило 23 з них не встигають попасти у відповідні осколки ділення. Отже, реакція ділення починається з поглинання важким ядром одного теплового нейтрона і закінчується розривом його на два приблизно рівні осколки з виділенням ще двох-трьох теплових нейтронів.

Зупинимось на реакціях ділення урану. Природний уран складається з двох основних ізотопів (0,7 %) і (99,3 %). Поглинувши тепловий нейтрон (W25 кеВ), ядро перетворюється в ядро з енергією збудження 6,4 МеВ, а поріг ділення дорівнює 5,8 МеВ. Тому робимо висновок, що ядро ділиться під дією нейтрона довільної енергії. В той же час, для поріг ділення досягає енергії 5,8 МеВ, а енергія збудженого ядра після взаємодії з нейтроном складає приблизно 4,8 МеВ. Робимо висновок, що ядро зможе ділитись лише після взаємодії з нейтроном, енергія якого не нижча 1 МеВ.

Теплові нейтрони ділять крім ядра ще ядра і ядра які в природі не зустрічаються. Ці ізотопи одержують штучно в ядерних реакторах на швидких нейтронах ( W 1 МеВ):



Торій і які використовуються для одержання необхідних матеріалів, називають ядерною сировиною.

Ізотопи - є ядерним горючим для ядерних котлів і матеріалами для виготовлення ядерних бомб.

Для практичного застосування поділу важких ядер масу матеріалів ділення підбирають такою, щоб нейтрони після першого акту ділення змогли зустрітись з іншими ядрами і спричинити їх ділення. Процес наростання числа актів поділу буде лавиноподібним, а реакція ділення в такому випадку буде називатись ланцюговою. Ланцюгова реакція може бути керованою при розміщенні в активній зоні реактора сповільнювача нейтронів (як правило це графіт, або важка вода) і поглинача нейтронів (кадмій). За допомогою цих матеріалів досягають коефіцієнта розмноження нейтронів К=1; У випадку коли К1 ланцюгова реакція може стати надкритичною і спричинити вибух. Якщо К1,то ланцюгова реакція є підкритичною і може зменшитись до нуля. В будь-якому реакторі відповідна система автоматики підтримує коефіцієнт розмноження нейтронів в критичному стані К=1.

Об'єм активної зони стане набагато меншим, якщо використовувати збагачений . Чим більша концентрація , тим менша робоча зона і менша кількість ділящого матеріалу перебуває в активній зоні.

Некерована ланцюгова реакція може здійснюватись в ядерній бомбі, розміри якої тим менші, чим вища концентрація ділящогося матеріалу.

3.3 Термоядерні реакції. Енергія зірок. Керований термоядерний синтез

Оскільки у гелію енергія зв'язку нуклонів у ядрі дуже велика (28.3 МеВ), то є можливість одержувати ядерну енергію, при здійснені таких ядерних реакцій



МеВ,

МеВ. (3.3.3.1)

В обох випадках частинка-снаряд має позитивний заряд. Проникнення такої частинки в ядро-мішень потребує величезної енергії. Температура плазми, в якій можливі подібні реакції, повинна досягати мільйонів градусів. Такі реакції називаються термоядерними.

Термоядерні реакції відбуваються в зірках і є джерелом їх енергії. Некерована термоядерна реакція здійснюється у водневій бомбі, джерелом енергії в якій є вибух ядерної бомби.

Керований термоядерний синтез пов'язаний з надзвичайно великими технічними труднощами, які ряд учених надіються подолати у 21 сторіччі.

Якщо температура зірки в її центральній частині не перевищує 10⁷ К, то імовірно, що в її надрах здійснюється протон-протонний термоядерний цикл

,

,

. (3.3.3.2)

Повний енергетичний вихід такого процесу складає біля 28.3 МеВ. Час, за який відбувається повний протон-протонний цикл складає мільйони років.

На більш гарячих зірках, температура в надрах яких t 10⁸ К імовірно, що відбувається вуглецево - азотний цикл, або цикл Бете.

,

,

,

,

,

. (3.3.3.3)

Весь цикл Бете відбувається в середньому за 13 мільйонів років. Енергія, яка виділяється при цьому, становить 26.8 МеВ.

Хоч термоядерні реакції на Сонці й зірках приводять до зменшення водню, розрахунки показують, що кількості водню на Сонці вистачить ще на мільярди років.

3.4 Ядерна зброя

а) Ядерні вибухові пристрої

Ядерна реакція, енергія якої використовується в ядерних вибухових пристроях, полягає в поділі ядра за рахунок захоплення ним нейтрона. Поглинання нейтрона здатне привести до поділу практично будь-якого ядра, однак для переважної більшості елементів реакція ділення можлива тільки у випадку якщо нейтрон до його поглинання ядром мав енергію, яка перевищує деяке граничне значення. Можливість практичного використання ядерної енергії у ядерних вибухових пристроях або у ядерних реакторах обумовлена існуванням елементів, ядра яких можуть ділитись під впливом нейтронів будь-якої енергії, у тому числі і як завгодно малої. Речовини, які мають подібні властивості називаються речовинами, що діляться.

Єдиним хімічним елементом, який може давати ядерну реакцію поділу і міститься в природі в значних кількостях є ізотоп урану-235. Вміст цього ізотопу в природному урані складає усього 0.7%. Частина, що залишилася, приходиться на уран-238. Оскільки хімічні властивості ізотопів абсолютно однакові, для виділення урану-235 із природного урану необхідне здійснення достатньо складного процесу поділу ізотопів. У результаті може бути отриманий високозбагачений уран, який містить близько 94% урану-235, придатний для використання в ядерній зброї.

Речовини, які при певних умовах можуть давати реакцію поділу, можуть бути отримані також штучно, причому найменш складним із практичної точки зору є одержання плутонію-239. Він утворюється в результаті захоплення нейтрона ядром урану-238 (і наступного ланцюжка радіоактивних перетворень проміжних ядер). Подібний процес можна здійснити в ядерному реакторі, який працює на природному або слабо збагаченому урані. Надалі, плутоній може бути виділений з відпрацьованого палива реактора у процесі хімічної переробки.

Для створення ядерних вибухових пристроїв можуть бути використані й інші речовини, які здатні давати реакцію поділу , наприклад уран-233, який отримують опроміненням в ядерному реакторі торию-232. Однак, практичне застосування знайшли лише уран-235 і плутоній-239, насамперед через відносну простоту одержання цих ізотопів.

Можливість практичного використання енергії, яка виділяється при поділі ядер, обумовлена тим, що реакція поділу може мати ланцюговий, самопідтримувальний характер. У кожному акті поділу утворюється приблизно два вторинних нейтрони, які, будучи захоплені іншими ядрами, можуть викликати їх поділ, а це в свою чергу приводить до утворення цілої лавини нейтронів. При створенні спеціальних умов, кількість нейтронів, а отже й актів поділу, росте від покоління до покоління.

Залежність кількості актів поділу від часу може бути описане за допомогою коефіцієнта розмноження нейтронів k, який дорівнює різниці кількості нейтронів в одному акті поділу і кількості нейтронів, втрачених за рахунок поглинання. Якщо параметр k менший одиниці, то реакція поділу не має ланцюгового характеру, тому що кількість нейтронів, здатних викликати поділ виявляється меншою, ніж їх початкова кількість. При досягненні значення k=1 кількість нейтронів, які викликають поділ, а значить і актів поділу, не змінюється від покоління до покоління. Реакція поділу набуває самопідтримувального ланцюгового характеру. Стан речовини, у якому реалізується ланцюгова реакція поділу з k=1, називається критичним. При k>1 говорять про надкритичний стан.

Залежність кількості актів поділу від часу може бути показано за допомогою формули:

,

де N - повне число актів поділу, через час t від початку реакції; N₀ - число ядер, які зазнали поділу у першому поколінні; k-коефіцієнт розмноження нейтронів; t - час "зміни поколінь," тобто середній час між послідовними актами поділу, характерне значення якого складає 10^-8 с.

Якщо допустити, що ланцюгова реакція починається з одного акту поділу і значення коефіцієнта розмноження складає 2, то нескладно оцінити кількість поколінь, необхідних для виділення енергії, еквівалентної вибуху 1 кілотонни тринітротолуолу (4.19.10¹² Дж). Оскільки в кожному акті поділу виділяється приблизно 180 МеВ (2.9. 10^-11 Дж), то повинно відбутися 1.451.10²³ актів поділу (що відповідає поділу приблизно 57 г урану - 235). Подібна кількість поділів відбувається за приблизно 53 покоління. Весь процес займає близько 0.5 мікросекунди, причому основна частка енергії виділиться протягом останніх декількох поколінь. Продовження процесу всього на кілька поколінь приведе до значного росту виділеної енергії. Так, для збільшення енергії вибуху в 10 разів (до 100 кт) необхідно всього п'ять додаткових поколінь.

Основним параметром, який визначає можливість здійснення ланцюгової реакції поділу і швидкості виділення енергії в ході цієї реакції є коефіцієнт розмноження нейтронів. Цей коефіцієнт залежить як від властивостей ядер, так і від кількості вторинних нейтронів, перетину реакцій поділу і захоплення, так і від зовнішніх факторів, які визначають втрати нейтронів, викликані їх вильотом за межі активної зони. Імовірність втрати нейтронів залежить від геометричної форми зразка і збільшується із збільшенням площі його поверхні. Імовірність же захоплення нейтрона пропорційна концентрації ядер речовини поділу, і довжині шляху, який проходять нейтрони у зразку. Якщо взяти зразок у формі кулі, то при збільшенні маси зразка імовірність захоплення нейтрона, який приводить до поділу, росте швидше, ніж імовірність його втрати, а це приводить до збільшення коефіцієнта розмноження. Масу, при якій подібний зразок досягає критичного стану (k=1), називають критичною масою речовини. Для високозбагаченого урану значення критичної маси складає близько 52 кг, для збройового плутонію - 11 кг. Критичну масу можна зменшити приблизно вдвічі, оточивши зразок речовини що ділиться, шаром матеріалу, який відбиває нейтрони, наприклад, берилію або природного урану.

Ланцюгова реакція можлива і при наявності меншої кількості речовини. Оскільки імовірність захоплення пропорційна концентрації ядер збільшення щільності зразка, наприклад, у результаті його стиску, може призвести до виникнення у зразку критичного стану. Саме цей спосіб і застосовується в ядерних вибухових пристроях, у яких маса речовини поділу, яка перебуває в підкритичному стані, переводиться у надкритичний стан за допомогою спрямованого вибуху деякого заряду і створення сильного ступеня стиску. Мінімальна кількість речовини поділу, необхідної для здійснення ланцюгової реакції, залежить в основному від досяжного на практиці ступеня стиску.

Ступінь і швидкість стиску маси речовини поділу визначають не тільки кількість матеріалу, що розщеплюється, необхідного для створення вибухового пристрою, але і потужність вибуху. Причиною цього служить той факт, що енергія, яка виділяється в ході ланцюгової реакції приводить до швидкого розігріву маси речовини поділу, і, як результат, до розльоту цієї маси. Через якийсь час заряд втрачає критичність і ланцюгова реакція зупиняється. Оскільки повна енергія вибуху залежить від кількості ядер, що встигли поділитися за час протягом якого заряд знаходився в критичному стані, для одержання досить великої потужності вибуху необхідно утримувати масу речовини, що ділиться, у критичному стані як можна довше. На практиці це досягається шляхом швидкого стиску заряду за допомогою спрямованого вибуху, так що в момент початку ланцюгової реакції, маса речовини поділу має дуже великий запас критичності.

Оскільки в процесі стиску заряд знаходиться в критичному стані, необхідно усунути сторонні джерела нейтронів, які можуть дати початок ланцюгової реакції ще до досягнення зарядом необхідного ступеня критичності. Передчасний початок ланцюгової реакції приведе, по-перше, до зменшення швидкості виділення енергії, а по-друге, до більш раннього розльоту заряду і втраті ним критичності. Після того як маса речовини поділу виявилася в критичному стані, початок ланцюгової реакції можуть дати акти спонтанного поділу ядер урану або плутонію. Однак, інтенсивність спонтанного поділу виявляється недостатньою для того, щоб забезпечити необхідний ступінь синхронізації моменту початку ланцюгової реакції з процесом стиску речовини і для забезпечення досить великої кількості нейтронів у першому поколінні. Для вирішення цієї проблеми в ядерних вибухових пристроях застосовують спеціальне джерело нейтронів, що забезпечує "вприскування" нейтронів у масу речовини поділу. Момент "вприскування" нейтронів повинний бути ретельно синхронізований із процесом стиску, тому що занадто ранній початок ланцюгової реакції приведе до швидкого початку розльоту речовини поділу, і, отже, до значного зменшення енергії вибуху.

Вибух першого ядерного вибухового пристрою був здійснений у США 16 липня 1945 р. в Аламогордо, штат Нью Мексико. Пристрій був плутонієвою бомбою, у якій для створення необхідної критичності використовувався спрямований вибух. Потужність вибуху такої бомби склала близько 20 кт. У Радянському Союзі вибух першого ядерного вибухового пристрою, аналогічного американському, був здійснений 29 серпня 1949 р.

б). Термоядерні вибухові пристрої

У термоядерній зброї енергія вибуху утворюється в ході реакції синтезу легких ядер, таких як дейтерій і тритій, що є ізотопами водню або літію. Подібні реакції можуть відбуватися тільки при дуже високих температурах, при яких кінетична енергія ядер достатня для їх зближення на досить малу відстань. Температури, про які йде мова, складають близько 10⁷-10⁸ К.

Використання реакцій синтезу для збільшення потужності вибуху може бути здійснене різними способами. Перший спосіб полягає у розміщенні усередину звичайного ядерного пристрою контейнера з дейтерієм і тритієм. Високі температури, які виникають в момент вибуху ядерного заряду приводять до того, що ядра легких елементів вступають у реакцію, за рахунок якої відбувається додаткове виділення енергії. За допомогою подібного методу можна помітно збільшити потужність вибуху. У той же час, потужність подібного вибухового пристрою як і раніше обмежується кінцевим часом розльоту речовини поділу.

Інший спосіб - створення багатоступінчастих вибухових пристроїв, у яких за рахунок спеціальної конфігурації вибухового пристрою енергія звичайного ядерного заряду (т.зв. первинний заряд) використовується для створення необхідних температур в окремо розташованому "вторинному" термоядерному заряді, енергія якого, у свою чергу, може бути використана для підриву третього заряду і т.д. Перше випробування подібного пристрою під назвою "Майк"- було здійснено в США 1 листопада 1952 р. У Радянському Союзі подібний пристрій було вперше випробувано 22 листопада 1955 р. Потужність вибухового пристрою, сконструйованого подібним чином, може бути як завгодно великою. Найпотужніший ядерний вибух був здійснений саме за допомогою багатоступінчастого вибухового пристрою. Потужність вибуху склала 60 Мт, причому потужність пристрою була використана лише на одну третину.

в). Послідовність подій при ядерному вибуху

Виділення величезної кількості енергії у ході ланцюгової реакції поділу, приводить до швидкого нагрівання речовини вибухового пристрою до температури близько 10⁷ К. При таких температурах речовина стає інтенсивно випромінювальною іонізованою плазмою. На цьому етапі виділяється близько 80% енергії вибуху у вигляді енергії електромагнетного випромінювання. Максимум енергії цього випромінювання, приходиться на рентгенівський діапазон спектра. Подальший хід подій при ядерному вибуху визначається в основному характером взаємодії первинного теплового випромінювання з навколишнім до епіцентра вибуху середовищем, а також властивостями цього середовища.

У випадку, якщо вибух здійснено на невеликій висоті в атмосфері, первинне випромінювання поглинається повітрям до відстаней декількох метрів від епіцентра вибуху. Поглинання рентгенівського випромінювання приводить до утворення так званої хмари вибуху, що характеризується дуже високою температурою. На першій стадії ця хмара зростає в розмірах за рахунок радіаційної передачі енергії з гарячої внутрішньої частини до її холодної периферії. Температура газу в хмарі вибуху приблизно постійна по об'єму і знижується із його збільшенням. У момент коли температура хмари знижується до приблизно 300 тисяч градусів, швидкість фронту хмари зменшується до величин, порівнюваних зі швидкістю звуку. У цей момент формується ударна хвиля, фронт якої "відривається" від границі хмари вибуху. Для вибуху потужністю 20 кт ця подія настає приблизно через 0.1 мс після вибуху. Радіус хмари вибуху в цей момент сягати близько 12 метрів.

Інтенсивність теплового випромінювання хмари вибуху цілком визначається видимою температурою її поверхні. На якийсь час повітря, нагріте в результаті проходження вибухової хвилі, маскує хмару вибуху, поглинаючи випромінювану нею радіацію, так що температура видимої поверхні хмари вибуху відповідає температурі повітря за фронтом ударної хвилі. Із збільшенням розмірів фронту температура у фронті хвилі через приблизно 10 мс після початку вибуху падає до 3000°С і він знову стає прозорим для випромінювання хмари вибуху. Температура видимої поверхні хмари вибуху знову починає рости і через приблизно 0.1 с після початку вибуху сягає приблизно 8000°С (для вибуху потужністю 20 кт). У цей момент потужність випромінювання хмари вибуху максимальна. Після цього температура видимої поверхні хмари і, відповідно, випромінювана ним енергія швидко падає. У результаті вибуху, основна частина енергії випромінювання висвічується за час менше однієї секунди.

Формування імпульсу теплового випромінювання й утворення ударної хвилі відбувається на самих ранніх стадіях існування хмари вибуху. Оскільки усередині хмари міститься основна частка радіоактивних речовин, що утворюються в ході вибуху, подальша його еволюція визначає формування сліду радіоактивних опадів. Після того як хмара вибуху охолоне настільки, що вже не випромінює у видимій області спектра, процес збільшення її розмірів продовжується за рахунок теплового розширення і вона починає підніматися вверх. У процесі підйому хмара захоплює за собою значну масу повітря і ґрунту. Протягом декількох хвилин хмара досягає висоти в кілька кілометрів і може досягти стратосфери. Швидкість випадання радіоактивних опадів залежить від розміру твердих частинок, на яких вони конденсуються. Якщо в процесі свого формування хмара вибуху досягла поверхні, кількість ґрунту, захопленого при підйомі хмари буде досить великою і радіоактивні речовини осідають в основному на поверхні частинок ґрунту, розміри яких можуть досягати декількох міліметрів. Такі частинки випадають на поверхню землі у відносній близькості від епіцентра вибуху, причому за час випадання їх радіоактивність практично не зменшується.

У випадку якщо хмара вибуху не дотикається до поверхні землі, радіоактивні речовини що містяться в ній, конденсуються в набагато менші частинки з характерними розмірами 0.01-20 мікрон. Оскільки такі частинки можуть досить довго існувати у верхніх шарах атмосфери, вони розсіюються над дуже великою площею і за час, що пройшов до їх випадання на поверхню, встигають втратити значну частину своєї радіоактивності. У цьому випадку радіоактивний слід практично не спостерігається. Мінімальна висота, вибух на яку не приводить до утворення радіоактивного сліду, залежить від потужності вибуху і складає приблизно 200 метрів для вибуху потужністю 20 кт і близько 1 км для вибуху потужністю 1 Мт.

Ударна хвиля, яка формується на ранніх стадіях існування хмари вибуху, являє собою один з основних руйнівних факторів атмосферного ядерного вибуху. Основними характеристиками ударної хвилі є піковий надлишковий тиск і динамічний тиск у фронті хвилі. Здатність об'єктів витримувати вплив ударної хвилі залежить від безлічі факторів, таких як наявність несучих елементів, матеріал будівлі, орієнтація стосовно фронту. Надлишковий тиск у 1 атм , що виникає на відстані 2.5 км від наземного вибуху потужністю 1 Мт, здатний зруйнувати багатоповерховий будинок із залізобетону. Для протистояння впливу ударної хвилі військові об'єкти, особливо шахти балістичних ракет проектують таким чином, щоб вони могли витримати надлишкові тиски в сотні атмосфер. Радіус області, у якій при вибуху в 1 Мт створюється подібний тиск складає близько 200 метрів. Відповідно, для руйнування укріплених цілей особливу роль грає точність попадання атакуючих балістичних ракет.

На початкових стадіях існування ударної хвилі її фронт є сферою з центром у точці вибуху. Після того як фронт досягає поверхні, утвориться відбита хвиля. Оскільки відбита хвиля поширюється в середовищі, через яку пройшла пряма хвиля, швидкість її поширення виявляється трохи більшою. У результаті, на деякій відстані від епіцентру дві хвилі зливаються біля поверхні землі і утворюють фронт, з приблизно в два рази більшим значенням надлишкового тиску. Оскільки для вибуху даної потужності відстань, на якій утвориться подібний фронт, залежить від висоти вибуху, висоту вибуху можна підібрати для одержання максимальних значень надлишкового тиску на визначеній площі. Якщо метою вибуху є знищення укріплених військових об'єктів, оптимальна висота вибуху вибирається дуже малою, що неминуче приводить до утворення значної кількості радіоактивних опадів.

Ще одним руйнівним фактором ядерної зброї є проникна радіація, яка є потоком високо енергетичних нейтронів і гамма-квантів, що утворюються як безпосередньо в ході вибуху, так і в результаті розпаду продуктів поділу. Поряд з нейтронами й гамма-квантами, у ході ядерних реакцій утворюються також альфа- і бета-частинки, вплив яких можна не враховувати через те, що вони дуже ефективно поглинаються на відстанях декількох метрів. Нейтрони й гамма-кванти продовжують виділятися протягом досить тривалого часу після вибуху, негативно впливаючи на радіаційну обстановку. До проникної радіації відносять нейтрони й гамма-кванти, які з'являються в процесі першої хвилини після вибуху. За час близько однієї хвилини хмара вибуху встигає піднятися на достатню висоту, щоб радіаційний потік на поверхні землі став практично непомітним.

Інтенсивність потоку проникної радіації і відстань на який її дія може завдати найбільшої шкоди, залежать від потужності вибухового пристрою і його конструкції. Доза радіації, отриманої на відстані близько 3 км від епіцентру термоядерного вибуху потужністю 1 Мт, достатня для того щоб викликати значні біологічні зміни в організмі людини. Ядерний вибуховий пристрій може бути спеціально сконструйований таким, щоб збільшити шкоду, яка наноситься проникною радіацією в порівнянні зі шкодою, яка наноситься іншими вражаючими факторами (так звана нейтронна зброя).

Процеси, які відбуваються в ході вибуху на значній висоті, де густина повітря невелика, трохи відрізняються від процесів, що відбуваються при проведенні вибуху на невеликих висотах. Насамперед, через малу густину повітря поглинання первинного теплового випромінювання відбувається на значно більших відстанях і розміри хмари вибуху можуть досягати десятків кілометрів. Істотний вплив на процес формування хмари вибуху пов'язаний з процесами взаємодії іонізованих частинок хмари з магнетним полем Землі. Іонізовані частинки, які утворилися в ході вибуху, здійснюють також помітний вплив на стан іоносфери, утрудняючи, а іноді і створюючи неможливим поширення радіохвиль (цей ефект може бути використаний для осліплення радіолокаційних станцій).

Одним з результатів проведення висотного вибуху є виникнення потужного електромагнетного імпульсу, який поширюється над дуже велику територією. Електромагнетний імпульс виникає й у результаті вибуху на малих висотах, однак напруженість електромагнетного поля в цьому випадку швидко спадає із збільшенням відстані від епіцентру. У випадку ж висотного вибуху, область дії електромагнетного імпульсу охоплює практично усю видиму з точки вибуху поверхню Землі.

У випадку, якщо ядерний вибух здійснено під землею, на початковій стадії вибуху поглинання навколишнім середовищем первинного теплового випромінювання приводить до утворення порожнини, тиск у який протягом менш ніж мікросекунди зростає до декількох мільйонів атмосфер. Далі, протягом долі секунди в навколишній породі формується ударна хвиля, фронт якої обганяє поширення порожнини вибуху. Ударна хвиля викликає руйнування породи в безпосередній близькості від епіцентру і, ослаблюючись із просуванням, дає початок серії сейсмічних імпульсів, які супроводжують підземний вибух. Порожнина вибуху продовжує розширюватися з трохи меншою ніж на початку швидкістю, досягаючи значних розмірів. Так, радіус порожнини, утвореної вибухом потужністю 150 кт може досягти 50 метрів. На цьому етапі стіни порожнини є розплавленою породою. На третьому етапі газ усередині порожнини охолоджується, а розплавлена порода твердне на дні порожнини.

Протягом наступної стадії, яка може тривати від декількох секунд до декількох годин, тиск газів у порожнині падає так, що вони більше нездатні витримувати навантаження верхніх шарів породи і порожнина руйнується. У результаті утворюється вертикальна сигароподібна структура, заповнена уламками породи. Розміри цієї структури залежать від характеру породи, у якій здійснено вибух. У верхньому кінці цієї структури залишається порожнина, заповнена радіоактивними газами. У випадку якщо вибух відбувся на недостатньо великій глибині, частина газів може вийти на поверхню і створювати радіоактивне забруднення території.

г) Нейтронна зброя

Більш ніж піввікова історія ядерної зброї зазнала значних досягнень в справі її удосконалювання. Ядерна зброя першого покоління (його нерідко називають атомним) основана на використанні енергії, яка виділяється в ході ланцюгової ядерної реакції поділу ядер важких елементів урану або плутонію. Буквально через кілька років після випробування перших атомних зарядів вченим США і СРСР вдалося майже одночасно створити ядерну зброю другого покоління - термоядерну бомбу, в основі дії якої лежить реакція синтезу важких ізотопів водню - дейтерію і тритію. Значно більше часу треба було вченим для створення зброї третього покоління. Найбільш відомим зразком ядерної зброї третього покоління є нейтронна зброя.

Нейтронною бомбою або N-бомбою називають термоядерні заряди порівняно невеликої потужності з тротиловим еквівалентом від 1 до 10 кт із зміщенням енергетичного виходу в сторону нейтронного випромінювання. При вибуху такого заряду за рахунок зменшення частини енергії, яка перетворювалась в ударну хвилю і світлове випромінювання, забезпечується значне збільшення енергії, яка виділялася у вигляді потоку швидких нейтронів. Принципова відмінність нейтронної бомби від термоядерної полягає в різній швидкості виділення енергії. У нейтронній бомбі виділення енергії відбувається значно повільніше, щось на зразок вибуху уповільненої дії. Для підігріву суміші дейтерію й тритію до температури в десятки мільйонів градусів використовується атомний міні детонатор з високозбагаченого плутонію-239.

Основним “руйнівним” фактором цієї зброї є потік швидких нейтронів з енергією до 14 МеВ. Кількість нейтронів, що виділяється в цьому випадку, прямо пропорційна масі речовин, які беруть участь у реакції синтезу, і складає близько 10²⁴ нейтронів на кілотонну потужності заряду. При цьому необхідно враховувати, що вибух нейтронних боєприпасів супроводжуються також випромінюванням гамма-квантів. При русі нейтронів і гамма-квантів в атмосфері відбувається поступове зменшення їх енергії унаслідок взаємодії з молекулами повітря. На близьких відстанях від епіцентру вибуху доля нейтронів у загальному потоці проникної радіації значно переважає долю гамма-випромінювання. Однак внаслідок різної довжини релаксації випромінювань у повітрі (відстань, на якій енергія випромінювання зменшується в е разів, де е = 2,72 - основа натурального логарифма, - 235 метрів для нейтронів і 350 метрів для гамма-квантів) співвідношення між ними поступово змінюється. Для зарядів потужністю 1 кт починаючи з відстаней близько 1500 метрів і далі доля гамма-квантів спочатку вирівнюється з долею нейтронів, а потім буде переважати її.

Дослідження, проведені в останні десятиліття, дозволили розкрити механізм дії нейтронів на молекули органічних речовин. Ці дослідження показали, що швидкі нейтрони за своєю біологічною ефективністю значно перевершують інші види випромінювань ядерного вибуху. Після вибуху нейтрони рухаються зі швидкостями в кілька десятків кілометрів за секунду. Проникаючи, немов снаряди, у живі клітинки, вони вибивають ядра з атомів, рвуть молекулярні зв'язки, утворюють вільні радикали, що мають високу реакційну здатність, а це приводить до порушення основних циклів життєвих процесів у клітинах. Руйнівна дія нейтронів в живих організмах визначається сумарною дозою, яка ними поглинається. Вражені нейтронними променями живі організми в страшних муках за досить короткий час гинуть. Нейтронна бомба призначена для знищення нематеріальних цінностей (руйнування незначні), а живої сили.



4. Радіаційна екологія

4.1 Фізичні основи радіаційної безпеки

Радіаційна безпека - нова науково - практична дисципліна, яка виникла в момент створення атомної промисловості і вирішує комплекс теоретичних і практичних завдань, пов'язаних із зменшенням можливості виникнення аварій і аварійних ситуацій на радіаційно-небезпечних об'єктах. Нижче висвітлюється весь комплекс завдань, що стоять перед радіаційною безпекою.

Головним завданням радіаційної безпеки є :

а) вироблення критеріїв оцінювання іонізуючого випромінювання як шкідливого фактору впливу на окремих людей, популяцію в цілому й об'єкти навколишнього середовища;

б) вироблення та впровадження способів оцінювання й прогнозування радіаційної обстановки, а також знаходження шляхів приведення її у відповідність з уже діючими критеріями безпеки на основі комплексу технічних, медико-санітарних і адміністративно-організаційних заходів;

В кожному випадку для вироблення необхідних критеріїв використовуються багаторічні спостереження за людьми, які працюють або працювали на об'єктах з рівнем радіації, що перевищує допустимі межі, а також спостереження за штучно опроміненими тваринами.

Прогнозування радіаційної обстановки для випадків можливих аварій або аварійних ситуацій, здійснюється на основі математичних розрахунків і даних, отриманих при вивченні аварій і аварійних ситуацій, які відбулися у різних країнах світу за весь період розвитку атомної промисловості й атомної енергетики. В даний момент існує розроблена система допустимих меж впливу іонізуючого випромінювання на людський організм, оформлених у вигляді законодавчих документів - Норм Радіаційної Безпеки України (НРБУ-97) та “Закон України про охорону навколишнього природного середовища”.

Другим немаловажним завданням радіаційної безпеки є розробка та впровадження ефективних систем радіаційного контролю в умовах експлуатації різних радіаційних установок, виробництва та використання для практичних цілей радіоактивних речовин. Економія матеріальних ресурсів диктує необхідність усвідомленого вибору засобів і частоти вимірювань рівня радіації, концентрації радіоактивних речовин. Так, при експлуатації гамма-дефектоскопів досить обмежитися контролем рівня гамма-випромінювання, а на радіохімічних підприємствах поряд із зазначеним контролем щоб не допустити переопромінення співробітників, необхідно проводити вимірювання концентрації радіоактивних газів у повітрі і рівень забруднення робочих приміщень.

Радіаційна безпека, крім перерахованих вище завдань, вирішує ще досить важливе функціональне завдання - зниження рівня опромінення персоналу й населення, яке проживає на забрудненій території до нижчого рівня (у крайньому випадку до регламентованої межі), на основі таких заходів:

· технічних (створення захисних огороджень, автоматизація технологічного процесу, очищення викидів від радіоактивних речовин);

· медико-санітарних (забезпечення персоналу засобами індивідуального захисту, постачання місцевим штабам ЦО засобів захисту населення);

· організаційних (створення спеціального графіка роботи в умовах переопромінення);

Створення ефективних систем радіаційного контролю дозволяє оперативно реагувати на зміни в радіаційній обстановці. Нарешті необхідно визнати, що надійність систем радіаційної безпеки набагато вища, ніж систем захисту від аварій і аварійних ситуацій інших галузей промисловості. Це пояснюється тим, що вперше використана атомна енергія для воєнних цілей (бомбардування деяких міст Японії у 1945 році) призвела до значних руйнувань і жертв і тим самим викликала упереджене відношення до неї, а це пішло на користь радіаційної й екологічної безпеки.

4.2 Джерела опромінення. Природна й штучна радіоактивність

Основну частину опромінення населення земної кулі одержує від природних джерел радіації. Радіоактивні елементи природного походження присутні всюди в навколишньому середовищі. У великих обсягах утворюються штучні радіонукліди, головним чином як побічний продукт на підприємствах оборонної промисловості й атомної енергетики. Потрапляючи в навколишнє середовище вони здійснюють впливи на живі організми, у чому і полягає їхня небезпека. Для правильного оцінювання цієї небезпеки необхідно мати чітке уявлення про масштаби забруднення навколишнього середовища, про необхідність мати виробництво, основним або побічним продуктом якого є радіонукліди, і про можливі втрати, пов'язані з відмовою від такого виробництва, про реальні механізми дії радіації, наслідки її дії, і існуючі міри захисту.

Всі джерела радіації можна поділити на такі групи:

· природні джерела, які дають середні річні ефективні дози опромінення 2 мЗв (мілізіверти);

· джерела, які використовуються у медицині, середньостатистичні дози опромінення від який за рік складають близько 0.4 мЗв;

· радіоактивні опади, які приблизно дають за один рік дозу, що дорівнює 0.02 мЗв;

· атомна енергетика, доза опромінення від якої складає за рік 0.001 мЗв.

Більшість з цих джерел такі, що уникнути опромінення від них практично неможливо, тому що вони є природними джерелами радіації.

Це перш за все:

· джерела земного походження, внутрішнє опромінення від який складає 1.325 мЗв;

· джерела земного походження, зовнішнє опромінення від який складає 0.35 мЗв;

· космічне зовнішнє опромінення, що складає 0.35 мЗв;

· космічне внутрішнє опромінення, яке значно менше й наближено складає 0.015 мЗв.

Люди в основному опромінюються двома способами - зовнішнім і внутрішнім. Радіоактивні речовини (РР), які перебувають поза організмом, опромінюють його зовні. У цьому випадку говорять про зовнішнє опромінення. Але радіоактивні речовини можуть виявитися і у їжі, і у воді, і у повітрі і потрапити усередину організму разом з їжею, водою або через органи дихання. Такий спосіб опромінення називається внутрішнім. Зупинимось дещо детальніше на цих видах опромінення.

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.

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.

Внутрішнє опромінення

В середньому дві третини ефективної еквівалентної дози опромінення, яке людина одержує від природних джерел радіації, надходять від радіоактивних речовин, які потрапили в організм із їжею, водою або повітрям. Невелика частина цієї дози припадає на радіоактивні ізотопи типу вуглецю-14 і тритію, які утворюються під впливом космічної радіації. Все інше надходить від джерел земного походження. Кожна людина одержує близько 180 мікрозівертів на рік за рахунок калію-40, що засвоюється організмом разом з нерадіоактивними ізотопами калію, необхідними для життєдіяльності організму. Однак значно більшу дозу внутрішнього опромінення людина одержує від нуклідів радіоактивного ряду урану-238 і дещо меншу від радіоактивного ряду торію-232 .

Деякі з цих нуклідів, наприклад нукліди свинцю-210 і полонію-210, надходять в організм із їжею. Таких нуклідів досить багато у рибі і у молюсках, тому люди, які споживають багато риби й інших дарунків моря, можуть одержувати відносно високі дози внутрішнього опромінення.

Природні джерела радіації

Найбільш вагомим із всіх природних джерел радіації є важкий газ (у 7.5 разів важчай за повітря) - радон. У природі радон зустрічається у двох модифікаціях: у вигляді радону-222 , складник радіоактивного ряду урану- 238 , і у вигляді радону - 220 , складник радіоактивного ряду торію-232 . Основну частину дози опромінення від радону людина одержує, перебуваючи у закритих приміщеннях. Концентрація радону в закритих приміщеннях в середньому у вісім разів вища, ніж на відкритому повітрі.

Радон концентрується у повітрі приміщень лише в тих випадках, коли вони в достатній мері ізольовані від зовнішнього середовища. Причинами надходження радону в приміщення є його просочування через фундамент і підлогу з ґрунту, або вивільнення з матеріалів, які використовуються у конструкціях будинку. Тому в приміщеннях можуть виникати досить високі рівні радіації. Іноді концентрація радону в закритому приміщенні в 5000 разів вища концентрації радону на відкритому повітрі.

Найпоширеніші будівельні матеріали, такі як дерево, цегла і бетон, виділяють відносно невелику кількість радону. Основним джерелом надходження радону у житлові приміщення є граніт і вулканічні викиди - пемза.

Відповідно до отриманих оцінок, люди, які проживають у будинках, де використовуються матеріали на основі фосфогіпсу, можуть одержати колективну ефективну еквівалентну дозу, яка на 30% вища, ніж при використанні звичайного гіпсу. Тому радіаційний контроль будівельних матеріалів заслуговує найпильнішої уваги.

Однак головне джерело радону в закритих приміщеннях - це ґрунт. Концентрація радону на верхніх поверхах багатоповерхових будинків, як правило, нижча, ніж на першому поверсі. Швидкість проникнення радону з грунту в приміщення фактично визначається товщиною і цілісністю міжповерхових перекриттів. Емісія радону зі стін зменшується у 10 разів при облицюванні стін пластиковими матеріалами типу поліаміду або полівінілхлориду, або трьома шарами олійної фарби. Навіть при обклеюванні стін шпалерами швидкість емісії радону зменшується на 30%.

Ще одне важливе джерело надходження радону в приміщення пов'язане з водою і природним газом. Концентрація радону у звичайній воді надзвичайно мала, але вода з деяких джерел, особливо з глибоких колодязів або артезіанських свердловин, містить дуже багато радону. Однак основна небезпека радіаційного опромінення приходить зовсім не від питної води, а води в складі їжі після її кип'ятіння. При кип'ятінні води радон у значній мірі видаляється разом з парою. Велику небезпеку створює попадання пари води з високим вмістом радону в легені разом із повітрям, що найчастіше відбувається у ванній кімнаті. В ряді країн Західної Європи виявлено, що концентрація радону у ванній кімнаті в три рази вища, ніж на кухні, і приблизно в сорок разів вища, ніж у житлових кімнатах.

...