Естественный гамма фон. Электромагнитные волны: что такое гамма-излучение и его вред

О вреде рентгенологического исследования знают многие. Есть и такие, кто слышал об опасности, которую представляют лучи из гамма-категории. Но далеко не все в курсе, что такое и какую конкретно опасность оно таит.

Среди многочисленных видов электромагнитного излучения существуют гамма-лучи. О них обыватели знают гораздо меньше, чем о рентгеновском излучении. Но это не делает их менее опасными. Главной особенностью этого излучения считается небольшая длина волны.

По своей природе они похоже на свет. Скорость их распространения в пространстве идентичная световой, и составляет 300 000 км/сек. Но из-за своих особенностей такое излучение несет сильное токсическое и травмирующее воздействие на все живое.

Главные опасности гамма-излучения

Основными источниками гамма-облучения числятся космические лучи. Также на их образование влияет распад атомных ядер различных элементов с радиоактивной составляющей и несколько других процессов. Вне зависимости от того, каким конкретно способом излучение попало на человека, оно всегда несет идентичные последствия. Это сильное ионизирующее воздействие.

Физики отмечают, что самые короткие волны электромагнитного спектра имеют самую большую энергетическую насыщенность квантов. Из-за этого гамма-фон получил славу потока с большим энергетическим запасом.

Его влияние на все живое заключается в следующих аспектах:

Отравление и повреждение живых клеток. Вызвано это тем, что проникающая способность гамма-излучения отличается особенно высоким уровнем.
Круговорот ионизации. По пути движения луча разрушенные из-за него молекулы начинают активно ионизировать следующую порцию молекул. И так до бесконечности.
Трансформация клеток. Разрушенные подобным образом клетки вызывают сильные изменения в различных ее структурах. Получившийся результат негативно сказывается на организме, превращая здоровые компоненты в яды.
Рождение мутированных клеток, которые не способны исполнять возложенные на них функциональные обязанности.

Но главной опасностью такого типа излучения считается отсутствие у человека особого механизма, направленного на своевременное обнаружение таких волн. Из-за этого человек может получить смертельную дозу облучения и даже сразу не понять этого.

Все органы человека по-разному реагируют на гамма-частицы. Некоторые системы справляются лучше других за счет сниженной индивидуальной чувствительности к столь опасным волнам.

Хуже всего такое воздействие сказывается на кроветворной системе. Объясняется это тем, что именно тут присутствуют одни из наиболее быстро делящихся клеток в организме. Также от такого облучения сильно страдают:

пищеварительный тракт;
лимфатические железы;
половые органы;
волосяные фолликулы;
структура ДНК.

Проникнув в структуру цепочки ДНК, лучи запускают процесс многочисленных мутаций, сбивая природный механизм наследственности. Далеко не всегда врачи могут сразу определить, в чем причина резкого ухудшения самочувствия больного. Происходит это за счет длительного латентного периода и способности облучения накапливать вредоносное действие в клетках.

Области применения гамма-излучения

Разобравшись с тем, что такое гамма-излучение, людей начинает интересовать сфера использования опасных лучей.

Согласно последним исследованиям, при неконтролируемом стихийном воздействии излучения из гамма-спектра последствия дают о себе знать нескоро. В особо запущенных ситуациях облучение может «отыграться» на следующем поколении, не имея видимых последствий для родителей.

Несмотря на доказанную опасность таких лучей, ученые все равно продолжают использовать это излучение в промышленных масштабах. Зачастую его применение встречается в таких отраслях:

стерилизация продуктов;
обработка медицинского инструментария и техники;
контроль над внутренним состоянием ряда изделий;
геологические работы, где требуется определить глубину скважины;
космические исследования, где нужно произвести замер расстояния;
культивирование растений.

В последнем случае мутации сельскохозяйственных культур позволяют использовать их для выращивания на территории стран, изначально к этому не приспособленных.

Применяются гамма-лучи в медицине при лечении различных онкологических заболеваний. Метод получил название лучевой терапии. Он направлен на то, чтобы максимально сильно воздействовать на клетки, которые делятся особо быстро. Но помимо утилизации таких вредных для организма клеток происходит убийство сопутствующих здоровых клеток. Из-за такого побочного эффекта врачи многие годы пытаются отыскать более результативные лекарства для борьбы с раком.

Но существуют такие формы онкологии и сарком, от которых избавиться любым другим известным науке методом не получится. Тогда и назначается лучевая терапия, чтобы в сжатые сроки подавить жизнедеятельность патогенных опухолевых клеток.

Другие сферы использования излучения

Сегодня энергия гамма-излучения изучена достаточно хорошо, чтобы понимать все сопутствующие риски. Но еще лет сто назад люди относились к такому облучению более пренебрежительно. Их познания в свойствах радиоактивности были ничтожно малы. Из-за такого незнания многие люди страдали от непонятных для докторов прошлой эпохи болезней.

Встретить радиоактивные элементы можно было в:

глазури для керамики;
ювелирных украшениях;
старинных сувенирах.

Некоторые «приветы из прошлого» могут нести в себе опасность даже сегодня. Особенно это касается частей устаревшего медицинского или военного оборудования. Их находят на территории заброшенных воинских частей, госпиталей.

Также огромную опасность представляет радиоактивный металлолом. Он может нести угрозу сам по себе, а может быть найден на территории с повышенной радиацией. Чтобы избежать скрытого воздействия от предметов металлолома, найденного на свалке, каждый объект нужно проверять со специальным оборудованием. Он может выявить его настоящий радиационный фон.

В «чистом виде» наибольшую опасность гамма-излучение представляет из таких источников:

процессы в космическом пространстве;
опыты с распадом частиц;
переход ядра элемента с высоким содержанием энергии в состоянии покоя;
движении заряженных частиц в магнитном поле;
торможении заряженных частиц.

Первооткрывателем в области изучения гамма-частиц стал Поль Виллар. Этот французский специалист в сфере физических изысканий заговорил о свойствах излучения гамма-лучей еще в 1900 году. Натолкнул его на это эксперимент по изучению особенностей радия.

Как защититься от вредоносного излучения?

Чтобы защита зарекомендовала себя в качестве действительно эффективного блокиратора, нужно подходить к ее созданию комплексно. Причина тому – естественные излучения электромагнитного спектра, которые окружают человека постоянно.

В обычном состоянии источники подобных лучей считаются относительно безвредными, так как их доза минимальна. Но помимо затишья в окружающей среде существуют и периодические всплески облучения. Жителей Земли от космических выбросов защищает удаленность нашей планеты от других. Но спрятаться от многочисленных атомных электростанций у людей не получится, ведь они распространены повсеместно.

Оборудование таких учреждений несет особую опасность. Ядерные реакторы, а также различные технологические контуры представляют угрозу для среднестатистического гражданина. Ярким тому примером выступает трагедия на Чернобыльской АЭС, последствия которой всплывают до сих пор.

Чтобы свести к минимуму влияние гамма-излучения на организм человека на особо опасных предприятиях, была введена собственная система безопасности. Она включает в себя несколько основных пунктов:

Ограничение по времени нахождения вблизи опасного объекта. Во время операции по ликвидации последствий на ЧАЭС каждому ликвидатору предоставлялось всего несколько минут для проведения одного из многочисленных этапов общего плана по устранению последствий.
Ограничение по расстоянию. Если позволяет ситуация, то все процедуры должны производиться в автоматическом режиме максимально удаленно от опасного объекта.
Наличие защиты. Это не только специальная форма для работника особо опасного производства, но и дополнительные защитные барьеры из разных материалов.

В качестве блокиратора для таких барьеров выступают материалы с повышенной плотностью и высоким атомным номером. Среди наиболее распространенных принято называть:

свинец,
свинцовое стекло,
стальной сплав,
бетон.

свинцовой пластины толщиной в 1 см;
бетонной прослойки 5 см по глубине;
водной толщи глубиной 10 см.

Все вместе это позволяет снизить излучение в два раза. Но полностью от него избавиться все равно не получится. Также свинец невозможно использовать в среде повышенных температур. Если в помещении постоянно держится режим высокой температуры, то легкоплавкий свинец делу не поможет. Его необходимо заменить дорогостоящими аналогами:

вольфрамом,
танталом.

Все сотрудники предприятий, где поддерживается высокая гамма-радиация, обязаны носить регулярно обновляющуюся спецодежду. Она содержит в себе не только свинцовый наполнитель, но и резиновое основание. При необходимости костюм дополняют противорадиационные экраны.

Если же радиация накрыла большой участок территории, то лучше сразу спрятаться в специальное укрытие. Если его поблизости не оказалось, можно воспользоваться подвалом. Чем толще стена такого подвала, тем ниже вероятность получить высокую дозу радиации.

Гамма излучение представляет собой довольно серьезную опасность для человеческого организма, да и для всего живого в общем.

Это электромагнитные волны с очень маленькой длиной и высокой скоростью распространения.

Чем же они так опасны, и каким образом можно защититься от их воздействия?

О гамме излучение

Все знают, что атомы всех веществ содержат в себе ядро и электроны, которые вращаются вокруг него. Как правило, ядро – это довольно стойкое образование, которому трудно нанести повреждения.

При этом существуют вещества, ядра которых неустойчивы, и при некотором воздействии на них происходит излучение их составляющих. Такой процесс называется радиоактивным, он имеет определенные составляющие, названные по первым буквам греческого алфавита:

гамма излучения.

Стоит отметить, что радиационный процесс подразделяется на два вида в зависимости от того, что именно в результате выделяется.

Виды:

Поток лучей с выделением частиц – альфа, бета и нейтронное;
Излучение энергии – рентгеновское и гамма.

Гамма излучение – это поток энергии в виде фотонов. Процесс разделения атомов под воздействием радиации сопровождается образованием новых веществ. При этом атомы вновь образовавшегося продукта имеют довольно нестабильное состояние. Постепенно при взаимодействии элементарных частиц возникает восстановление равновесия. В результате происходит выброс лишней энергии в виде гаммы.

Проникающая способность такого потока лучей очень высока. Оно способно проникать через кожные покровы, ткани, одежду. Более тяжелым будет проникновение через металл. Чтобы задержать такие лучи необходима довольно толстая стена из стали или бетона. Однако длина волныγ-излучения очень мала и составляет меньше 2·10 −10 м, а ее частота находится в диапазоне 3*1019 – 3*1021 Гц.

Гамма частицами являются фотоны с довольно высокой энергией. Исследователи утверждают, что энергия гаммы излучения может превышать показатель 10 5 эВ. При этом граница между рентгеновскими и γ-лучами далеко не резкая.

Источники:

Различные процессы в космическом пространстве,
Распад частиц в процессе опытов и исследований,
Переход ядра элемента из состояния с большой энергией в состояние покоя или с меньшей энергией,
Процесс торможения заряженных частиц в среде либо движение их в магнитном поле.

Открыл гамма излучение французский физик Поль Виллар в 1900 году, проводя исследование излучения радия.

Чем опасно гамма-излучение

Гамма излучение является наиболее опасным, нежели альфа и бета.

Механизм действия:

Гамма лучи способны проникать через кожные покровы внутрь живых клеток, в результате происходит их повреждение и дальнейшее разрушение.
Поврежденные молекулы провоцируют ионизацию новых таких же частиц.
В результате возникает изменение в структуре вещества. Пострадавшие частицы при этом начинают разлагаться и превращаться в токсические вещества.
В итоге происходит образование новых клеток, но они уже с определенным дефектом и поэтому не могут полноценно работать.

Гамма излучения опасно тем, что такое взаимодействие человека с лучами не ощущается им ни в коей мере. Дело в том, что каждый орган и система человеческого организма реагирует по-разному на γ-лучи. Прежде всего, страдают клетки, способные быстро делиться.

Системы:

Лимфатическая,
Сердечная,
Пищеварительная,
Кроветворная,
Половая.

Оказывается негативное влияние и на генетическом уровне. Кроме того, такое излучение имеет свойство накапливаться в человеческом организме. При этом в первое время оно практически не проявляется.

Где применяется гамма-излучение

Несмотря на негативное влияние, ученые нашли и положительные стороны. В настоящее время такие лучи применяются в различных сферах жизни.

Гамма излучение — применение:

В геологических исследованиях с их помощью определяют длину скважин.
Стерилизация различных медицинских инструментов.
Используется для контроля внутреннего состояния различных вещей.
Точное моделирование пути космических аппаратов.
В растениеводстве применяется для вывода новых сортов растений из тех, что мутируют под воздействием лучей.

Излучение гамма частиц нашло свое применение в медицине. Используется оно в терапии онкологических больных. Такой метод имеет название «лучевая терапия» и основывается на воздействии лучей на быстро делящиеся клетки. В результате при правильном использовании появляется возможность уменьшить развитие патологических клеток опухоли. Однако такой метод, как правило, применяется в том случае, когда другие уже бессильны.

Отдельно стоит сказать о влияние его на мозг человека

Современные исследования позволили установить, что мозг постоянно испускает электрические импульсы. Ученые считают, что гамма излучения возникает в те моменты, когда человеку приходится работать с разной информацией одновременно. При этом небольшое количество таких волн ведет к уменьшению запоминающей способности.

Как защититься от гамма-излучения

Какая же защита существует, и что сделать, чтобы уберечься от этих вредных лучей?

В современном мире человек окружен различными излучениями со всех сторон. Однако гамма частицы из космоса оказывают минимальное воздействие. А вот то, что находится вокруг представляет гораздо большую опасность. Особенно это относится к людям, работающим на различных атомных станциях. В таком случае защита от гамма излучения состоит в применении некоторых мер.

Меры:

Не находится длительное время в местах с таким излучением. Чем дольше времени человек находится под воздействием этих лучей, тем больше разрушений возникнет в организме.
Не стоит находиться там, где расположены источники излучения.
Необходимо использовать защитную одежду. В ее состав входит резина, пластик с наполнителями из свинца и его соединений.

Стоит отметить, что коэффициент ослабления гамма излучения зависит от того, из какого материала сделан защитный барьер. Так, например, лучшим металлом считается свинец в виду его свойства поглощать излучение в большом количестве. Однако он плавится при довольно низких температурах, поэтому в некоторых условиях используется более дорогой металл, например, вольфрам или тантал.

Еще один способ обезопасить себя – это измерить мощность гамма излучения в Вт. Кроме того, мощность измеряется также в зивертах и рентгенах.

Норма гамма излучения не должна превышать 0,5 микрозиверта в час. Однако лучше если этот показатель не будет выше 0,2 микрозиверта в час.

Чтобы измерить гамма излучение, применяется специальное устройство – дозиметр. Таких приборов существует довольно много. Часто используется такой аппарат, как «дозиметр гамма излучения дкг 07д дрозд». Он предназначен для оперативного и качественного измерения гамма и рентгеновского излучения.

У такого устройства есть два независимых канала, которые могут измерять МЭД и Эквивалент дозировки. МЭД гамма излучения это мощность эквивалентной дозировки, то есть количество энергии, которую поглощает вещество в единицу времени с учетом того, какое воздействие лучи оказывают на человеческий организм. Для этого показателя также существуют определенные нормы, которые обязательно должны быть учтены.

Излучение способно негативно влиять на организм человека, однако даже для него нашлось применение в некоторых сферах жизни.

Видео: Гамма-излучение

Докладчик: кандидат медицинских наук, М.В. Кислов (Филиал Брянского Государственного университета в г. Новозыбкове)

Историческая справка о Новозыбкове

Считается городом с 1809 года.

Впервые упоминается — как слобода Зыбкая с 1701.

Расположен на юго-западе Брянской области на реке Карна.

Площадь в пределах городской черты — 31 кв.км. Численность населения — 40500 чел.;

Третий по величине населённый пункт региона — после Брянска и Клинцов.

После аварии вся территория города Новозыбкова подверглась радиоактивному загрязнению:

137Cs - 18,6 Ки/км2, (max - 44,2)

90Sr - 0,25 Ки/км2

данные Госкомгидромета на 1989 г.

ЭД обучения жителей за первый год составила около 10,0 мЗв (1,0 бэр).

Радиационный гамма-фон (мощность дозы гамма-излучения)

В мае 1986 года на территории населенных пунктов юго-западных районов Брянской области фон гамма излучения достигал 15000-25000 мкР/ч (150-250 мкЗв/ч).

В г.Новозыбкове:

1991 год 10 - 150 мкР/час (0,10-1,5 мкЗв/ч),

в пригородной зоне - 50 - 400 мкР/ч.

2001 год - 20 - 63 мкР/час (0,2 - 0,63 мкЗв/ч),

2006 год - 12 - 45 мкР/час (0,12 - 0,45 мкЗв/ч),

2015 год - 9 - 41 мкР/час (0,09 - 0,41 мкЗв/ч)

В 1986 -1989 годах с целью снижения дозы внешнего облучения в населенных пунктах в местах наиболее длительного пребывания людей проведены дезактивационные работы, которые сводились:

1. к снятию поверхностного слоя почвы,

2. подсыпке территории «радиоактивно чистым» песком,

3. асфальтирование территории .

Цель работы

Провести измерение гамма- фона в местах пребывания людей на территории городских и сельских населенных пунктов юго-западных районов Брянской области.

Справка о гамма-фоне на территории некоторых городов России измерения проведены в 2012-2015 годах:

Место измерения	Значение ГФ (мкЗв/ч)
г. Ярославль
цент моста через р. Волгу	0,07 + 20%
пароход в центре р. Волга	0,05 + 18%
с. Карабиха усадьба Ф. Некрасова	0,11 + 6%
территория женского монастыря, постройка начала 17 века	0,12 + 12%
г. Москва
территория Киевского ж/д вокзала	0,12 + 10%
территория Красной площади	0,11 + 11%
г. Калуга
территория возле памятника Э.К. Циолковскому	0,1 + 5%
территория парка им. Э.К. Циолковского	0,12 - 0,16 + 10%

Территория г. Новозыбкова

Место измерения	Результат (мкЗв/ч) + погрешность
г. Новозыбков (измерения проведены в 106 точках города на территории с различным покрытием)	среднее значение - 0,17 минимальное значение: 0,08 ± 20% максимальное значение: 0,41 ± 18%
Цент города (асфальт)	0,18 - 0,2
Район города «Горка»	0,23 - 0,36
Территория спортивной площадки с\х техникума	0,16 - 0,21
Хоккейный корд на территории МБОУ СОШ № 9 с подсыпкой песка	0,08 - 0,10

Результаты измерения гамма-фона на территории школы № 9

№	Место измерения гамма-фона:	Значение, мкЗв/ч:	Примечание:
	Вход в школу	0,18	Перед крыльцом
	Полоса препятствий	0,12	Лабиринт
	Полоса препятствий	0,15	Кирпичная стена
	Футбольный корт	0,12	(Со стороны полосы препятствий)
	Футбольное поле	0,11	(Со стороны школы)
	Хоккейный корт	0,08	Центр, насыпь песка
	Клумба		Центр,
	Парковая зона	0,22	Центр

Результаты измерения гамма-фона на территории юго-западных районов Брянской области в местах пребывания людей

Территория бывшего пионерского лагеря вблизи деревни Муравинка и Гута Новозыбковского района

Населенные пункты	Гамма - фон в 2001 году
Населенные пункты	Въезд	Центр	Выезд
Гута (30,2 Ки /км2)	0, 53	0, 50	0, 58
Муравинка (28,7)	0, 55	0, 52	0, 57

Обобщенные данные за 2013-2015 гг о ГФ на территории населенных пунктов (мкЗв /ч )

№	Название н.п.	Ки /км2	Кол-во точек	Среднее значение	Мини-мальное	Макси-мальное
Новозыбковский район
	Деменка	28,3		0,42	0,32	0,55
	Верещаки	17,0		0,21	0,15
	Ст. Бобовичи	26,5		0,18	0,11	0,40
	Старый Кривец			0,24	0,12	0,31
	Перевоз	28,2			0,20	0,59
	Новое Место	26,1		0,13	0,11	0,15
	Шеломы	20,4		0,15		0,38
	Ясная Поляна	27,4		0,18	0,15	0,23

№	Название н.п.		Ки /км2	Кол-во точек	Среднее значение	Мини-мальное	Макси-мальное
Злынковский район
		Вышков	34,7		0,18	0,12	0,26
		Злынка	26,7		0,28		0,35
		Софиевка	17,0		0,17	0,12	0,23
		Спиридонова Буда	11,0		0,16		0,24
		М. Щербиничи			0,24		0,42

№	Название н.п.		Ки /км2	Кол-во точек	Среднее значение	Мини-мальное	Макси-мальное
Климовский район
		Климово	10,0		0,17	0,11	0,20
		Лакомая Буда	10,5		0,20	0,16	0,29
		Новый Ропск			0,13	0,10	0,18
Гордеевский район
		Стругова Буда			0,14	0,10	0,24
Красногорский район
		Красная Гора			0,19	0,10	0,27

Социальная проблема

В последние годы актуальной становится (? ) проблема лесных и торфяных пожаров на территории юго-западных районов Брянской области.

В ходе мониторинга гамма-фона вблизи и на удалении очагов возгорания нами не обнаружена тенденции к увеличению гамма-фона .

Выводы

За годы, прошедшие после аварии на ЧАЭС, в местах пребывания населенияпроизошло снижение радиационного гамма-фона практически до естественных уровней.

Это обусловлено:

Физическим распадом чернобыльских радионуклидов;

Проведением мероприятий:

1. снятием верхнего слоя почвы в местах длительного нахождения населения;

2. глубокой вспашкой,

3. нанесением экранирующего дорожного покрытия,

4. благоустройством населенных пунктов.