Радиация: восемь спорных утверждений об ионизирующем излучении

Радиация, точнее, ионизирующее излучение, — невидимо и опасно. Связанные с этим аварии — на Чернобыльской АЭС, Три-Майл-Айленде или Фукусиме — неоднократно приводили к гибели людей, а в истории были совершенно вопиющие случаи вроде употребления солей радия внутрь и масштабного затопления ядерных отходов в море. Однако вместе с реальными опасностями есть и мнимые, вроде старой конторской легенды про излучение от монитора или о том, что кактус помогает от радиации. «Чердак» разобрался с тем, что из них правда, а что — нет.
 

Меньше была суммарная активность выбросов, в окружающую среду попало гораздо меньше долгоживущих изотопов, которые могут загрязнить местность на многие десятилетия. Основной вклад дал короткоживущий йод-131, да и тот рассеялся над Тихим океаном и благополучно распался в безлюдной местности.

Если на АЭС в Фукусиме погибло лишь двое сотрудников, после травм, то только при тушении пожара на ЧАЭС, в острой фазе катастрофы, смертельную дозу получило более тридцати пожарных. Оценки числа пострадавших в результате утечки радионуклидов зачастую различаются на порядки, но Чернобыль бесспорно занимает сомнительное первое место в топ-5 радиационных катастроф.

Читайте также: Радиация: 30 лет спустя. Нужно ли бояться «радиоактивного дыма» от пожара в районе Чернобыля?
Верно лишь то, что и ЧАЭС, и Фукусима получили по Международной шкале ядерных событий (International Nuclear Event Scale, INES) максимальный результат — семь баллов. Их отнесли к глобальным авариям максимального уровня.
 

Йод применяют только в одном случае — если произошёл выброс йода-131, короткоживущего изотопа, который вырабатывается в ядерных реакторах. Тогда, чтобы не пустить радиоактивный изотоп в организм, медики могут дать препараты обычного йода, после него его опасныйизотоп начинает усваиваться медленнее.

Как и у любой экстренной рекомендации по противодействию разного рода отраве, у этой есть свои негативные стороны. Людям с неправильно работающей щитовидной железой избыток йода может навредить, но при предотвращения рака щитовидной железы этим пренебрегают, руководствуясь логикой «лучше десять отравлений на 1000 человек, чем 1 случай рака на ту же тысячу». Когда никакого йода-131 в окружающей среде нет (его период полураспада чуть больше недели), проблемы остаются, а всякий защитный эффект пропадает вовсе.

Что же касается алкоголя, то он в найденных нами протоколах профилактики лучевых поражений не упоминается вовсе. Конечно, если послушать армейские байки, спирт работает как лекарство вообще от всего. Но в них иногда и крокодилы летают, поэтому предлагаем не мешать фольклористику с биохимией и радиобиологией.

Препараты, которые способствуют выводу радионуклидов, существуют, но у них столько побочных эффектов и ограничений, что мы про них специально не будем говорить.
 

Радиацией ученые называют множество разных вещей, среди которых та самая, рукотворная и смертоносная радиация, не столь уж и заметна. В самом общем смысле слова радиация — это любое излучение, включая безобидный (если не смотреть незащищенным глазом, конечно) солнечный свет — например, метеорологи употребляют термин «солнечная радиация» для оценки количества тепла, которое получает поверхность нашей планеты.

Также радиацию часто отождествляют с ионизирующим излучением, то есть лучами или частицами, которые способны оторвать от атомов и молекул отдельные электроны. Именно ионизирующее излучение повреждает молекулы в живых клетках, вызывает поломки в ДНК и прочие нехорошие вещи: это та самая радиация, но и она далеко не всегда рукотворна.

Самым большой источник радиации (далее в тексте она будет синонимом «ионизирующего излучения») – опять-таки Солнце, гигантский термоядерный реактор естественного происхождения. За пределами атмосферы Земли и ее магнитного поля солнечное излучение включает в себя не только свет и тепло, но также рентгеновские лучи, жесткий ультрафиолет и – наиболее опасное для оказавшихся в дальнем космосе – летящие с внушительной скоростью протоны. В неблагоприятных условиях, в год повышенной солнечной активности, попадание под пучок выброшенных Солнцем протонов сулит смертельную дозу облучения за считанные минуты, это примерно соответствует фону вблизи разрушенного реактора Чернобыльской АЭС.

Наша планета тоже радиоактивна. Горные породы, включая гранит и уголь, содержат уран и торий: а еще они испускают радиоактивный газ радон. Жить в плохо проветриваемых помещениях вблизи уровня земли на скальных породах из-за радона чревато повышенным риском рака легких; часть вреда от курения связана с содержанием в дыме полония-210, крайне активного и потому опасного изотопа. Да что там табак – обычный банан угостит вас примерно 15 беккерелями калия-40: съеденный фрукт даст столько атомов радиоактивного калия, что ежесекундно наш организм будет сталкиваться с 15 реакциями радиоактивного распада! Которые, впрочем, теряются на фоне остальных естественных источников: общая доза облучения от съеденного банана меньше той, которая получается за сутки от всех прочих природных источников, в сто раз.

Разумеется, жизнь в этом радиоактивном мире научилась справляться с подобными неприятностями и у той же ДНК есть мощнейшие механизмы самопочинки. Уран в граните, радон в воздухе, калий и радиоуглерод в еде, космические лучи — все это составляющие части естественного фона.
 

Как мы уже сказали, широкая трактовка термина «радиация» такое позволяет. Но у ионизирующего излучения и того, что обозначается всем известным символом в виде трехлистника, с микроволнами нет ничего общего. Энергии их квантов недостаточно для того, чтобы оторвать электроны, зато вполне хватает на нагрев всего, что содержит дипольные (имеющие два разноименных электрических заряда внутри) молекулы. Микроволновка прекрасно разогревает воду, жир, а посуду из фарфора или пластика — нет (но ее могут нагреть содержащиеся внутри продукты).

Поскольку в нашем теле много дипольных молекул, микроволновое излучение может нагреть и его. Это, прямо скажем, чревато неприятными последствиями, хотя врачи и умеют использовать такие электромагнитные волны во благо. Медики и биологи спорят о том, как СВЧ-излучение в малых дозах может влиять на человеческий организм, но пока результаты скорее обнадеживающие: сопоставление целого ряда разных масштабных исследований указывает на то, что связи между телефонами и злокачественными опухолями нет.

Только не суйте, пожалуйста, голову непосредственно во включенную печь или под антенну радара. Сделанная из СВЧ-печи самодельная микроволновая пушка (популярное видео в сети; нет, ссылки не будет) уже опасна и с ней лучше бы не играться.
 

Ионизирующее излучение может — при достаточной мощности — расщеплять молекулы кислорода в воздухе. В результате появляется специфический запах озона. Некоторые животные с очень чувствительным обонянием могут уловить этот запах. Однако это не избирательное выявление радиационной угрозы, а просто реакция на странный и потому потенциально опасный раздражитель.

Кстати, еще немного о животных: есть очень старое поверье, пошедшее со времен громоздких электронно-лучевых трубок и мониторов, на верхней поверхности которых мог легко поместиться кот. Именно ему и доставалось ионизирующее излучение: оно возникало при торможении электронного пучка и выходило преимущественно сзади, а не через экран (который был довольно толстым). Впрочем, если вы не кот и у вас не было привычки греться на мониторе, то рентгеновскими лучами от компьютерного дисплея можно было пренебречь.
 

Источники излучения иногда забывали в списанных приборах для поиска скрытых дефектов, были зафиксированы случаи потери медицинских источников, а несколько лет назад школьник из Москвы купил на радиорынке рентгеновскую трубку, подключил ее у себя дома и заработал лучевой ожог руки. В Южной Америке отмечен еще более вопиющий эпизод потери больницей светящегося радиоактивного порошка, который местные дети нашли и использовали в качестве грима. Вечеринка закончилась грустно.

Чтобы такого избежать, нужно просто не тащить в дом предметы непонятного назначения и не разбирать на части столь же непонятный металлолом. В конце концов, что такого необходимого в хозяйстве можно найти в подвале больницы?

А если вы считаете себя опытным исследователем заброшенных пространств, то наверняка слышали, что приличный сталкер оставляет после себя объект в том же виде, в котором застал. Без запала залазов, дестроя и сбора хабара. ;)
 

Этот миф обосновывают тем, что суммарной активности радионуклидов на борту, скажем, советского разведывательного спутника «Бук» теоретически хватит для того, чтобы смертельно облучить большое количество человек. Но, исходя из столь же сомнительной логики, перевернувшийся в кювет грузовик яблок несет угрозу для небольшого городка, — за счет цианидов в косточках.

Спутники с радиоактивными материалами на борту уже входили в атмосферу Земли, и никаких жутких последствий после этого не произошло. Во-первых, часть радионуклидов падала компактным блоком, а во-вторых, все, что рассеивалось в атмосфере, распределялось по большой площади.

Безусловно, лучше бы такие спутники на Землю не ронять, без плутония в стратосфере мы прекрасно обойдемся, но и на машину Судного дня космические реакторы никак не тянут.

Даже если допустить, что экран и вправду испускает ионизирующее излучение, как кактус, который даже не закрывает дисплей целиком, может помочь? Втянуть в себя рентгеновские лучи подобно пылесосу?

Рациональное зерно в этом древнем конторском мифе заключается в том, что любое растение немного улучшает микроклимат помещения и просто радует глаз. А держать его рядом с собой приятнее, чем на шкафу.

***
Кроме мнимых — или не очень, но уж точно сомнительных фактов — «Чердак» подобрал 10 утверждений о радиации, которые сомнению не подлежат. Вот они:

1. Ионизирующее излучение бывает разных видов. Это гамма- и рентгеновские лучи (электромагнитные волны), бета-частицы (электроны и их античастицы, позитроны), альфа-частицы (ядра атомов гелия), нейтроны и просто осколки ядер, летящие с внушительной скоростью, достаточной для ионизации вещества.

2. Некоторые виды радиации — альфа-частицы, к примеру — задерживает фольга или даже бумага. Другие, нейтроны, поглощаются веществами, богатыми атомами водорода, — водой или парафином. А для защиты от гамма-лучей и рентгена оптимален свинец. Поэтому ядерные реакторы защищают многослойной оболочкой, которая рассчитана на разные виды излучения.

3. Поглощенная доза излучения измеряется в зивертах. С физической точки зрения это энергия, которую поглотил облучаемый объект. Кроме дозы есть ещё активность — число распадов ядер атомов в секунду внутри образца. Один распад в секунду даёт один беккерель. Рентгены это внесистемные единицы измерения дозы, а кюри - внесистемные же единицы активности. Объём выбросов радионуклидов меряют не в килограммах, а в беккерелях, в беккерелях на килограмм или квадратный метр измеряют удельную активность. Для корректного расчёта дозы, принятой человеческим телом, используются также бэры, биологические эквиваленты рентгена, но мы не будем вдаваться в эти детали.

4. Поглощаемая при облучении энергия невелика, но она приводит к порче важных биомолекул. Энергия теплового излучения от ближайшей лампочки может быть больше той энергии ионизирующего излучения, которая вызовет лучевую болезнь — подобно тому, как энергия пули и энергия прыжка на пол по-разному действуют на наше тело.

5. Большая часть известных радионуклидов уже синтезирована. Ядра их атомов слишком быстро распадаются, чтобы существовать в природе в значимых количествах. Исключение составляют некоторые астрофизические объекты, экстремальные процессы внутри которых приводят иногда к синтезу разной экзотики вплоть до технеция и урана.

6. Период полураспада — время, за которое распадается половина всех ядер элемента. Спустя два периода полураспада останется не ноль, а 1/4 (половина от половины) ядер.

7. Большая часть ионизирующего излучения возникает при распаде ядер нестабильных (радиоактивных) атомов. Второй источник — реакции уже не распада, а слияния атомов, термоядерные. Они идут в недрах звезд, включая Солнце. Рентгеновские лучи возникают при движении электронов с ускорением, поэтому их, в отличие от всего остального, можно включить и выключить, направив пучок электронов на металлическую пластинку или заставив тот же пучок колебаться в электромагнитном поле.

8. Если излучение не ионизирующее, оно может быть и небезвредным. Как гласит поговорка астрономов, посмотреть на Солнце в телескоп без фильтра можно всего два раза, правым и левым глазом. Тепловое излучение вызывает ожоги, а пагубные эффекты СВЧ известен всем, кто неправильно рассчитывал время пребывания еды в микроволновке.

9. Для обнаружения радиации используются специальные приборы. Самый известный, но далеко не единственный — счетчик Гейгера, заполненная газом металлическая трубка. Когда газ внутри ионизируется под действием излучения, то начинает проводить электрический ток. Его регистрирует электронная схема, которая затем выдает показания в удобном для считывания виде. При этом далеко не всякое подобное устройство можно назвать дозиметром. Например, прибор для измерения не поглощенной дозы, а активности или мощности излучения называется радиометром.

10. Радиация вредна не только для людей. Микросхемы на аппаратах в межпланетном пространстве, где много космических лучей, приходится специально адаптировать для работы в условиях повышенного радиационного фона. Именно из-за этого производительность процессора на, скажем, марсоходе или юпитерианском зонде Juno весьма скромна по земным меркам: за устойчивость к облучению конструкторы расплачиваются габаритами и скоростью работы.