放射線：目に見えない殺人者と彼の娘、またはラドンについて少し

過去の記事とその議論で、私は繰り返し議論しました。現代の方法は、人間の健康に対するかなり広い範囲の自然放射線バックグラウンドの大きさの影響を確実に検出できません。 しかし、自然放射因子が1つあり、その影響は比較的はっきりと見えます。 これはラドンと呼ばれる放射性の不活性ガスで、「目に見えない殺人者のレポーター」という言葉のハンターによって愛称が付けられました。

ラジウムの発散

1899年、ラザフォードとオーウェンズは、放射性放射線に加えて、トリウムが放射性放射線の主な特性を有する特定の物質を放出することを発見しました-イオン化する能力-ガスのように振る舞います：それは気流で運ばれ、直線状に拡散せず、多孔質媒体を介して拡散し、最も薄い固体パーティションによって遅延され、さらに、環境に置かれたオブジェクトに「落ち着き」、指数法則によって放射能が急速に減少することを伝えます。 これは珍しいことでした。それ以前は、放射能は非常に不変の現象であるように思われました。 彼らと同時に、彼らの仕事について何も知らないのと同様の現象が、ドイツのフリードリッヒ・ドーンによって観察されました。彼はラジウムで働き、放射性ガスを放出しました。 放射性物質から放出されるガスは放射と呼ばれていました。 ラジウムとトリウムの発散は同じではなく、とりわけ半減期が異なっていました。ラジウムで3.8日、トリウムで55秒です。



彼に加わったラザフォードとソディは、発散の性質を明らかにし始めました。 発散におけるガス放電のスペクトルには、ヘリウム線が存在していました。 さらに、それらの強度は、放射を伴う管からの放射強度の減少と同時に急速に増加しました。 ヘリウムと放射性鉱物の関係はすでに知られています。地球上では、最初にトリウムを含む鉱物から分離されました。 1903年に十分な量の発散を収集できた場合、他のすべてのガスのスペクトルとは異なる発散自体のスペクトルを見ることができました。 それはヘリウムのスペクトルではなく、新しい化学元素のスペクトルでした。

放射はヘリウムではありませんでした。 しかし、彼女は彼に変わりました！ そのスペクトルは時間とともに弱まり、その代わりに、黄色い線がナトリウム二重線の隣にあるヘリウムのよく知られたスペクトルが現れました。 科学者は、目の前で、ある化学元素が別の化学元素に変わる様子を観察しました。



最も困難な仕事はU. Ramzaiの役割にありました。彼はわずかな量の新しいガスを自由な形で分離することに成功し、その密度を決定することに成功しました。 それから計算された分子量は222であり、これはラジウムの原子質量よりも正確に4つ少ない-ヘリウムの原子質量でした。



ラジウムはヘリウムと発散に変わったことが判明しました。 そして、発散はヘリウムに変わりました-そして、何か他のもの。



ラザフォードのさらなる研究により、ヘリウム原子を含むアルファ粒子が特定され、最終的にその状況が明らかになりました。 根本的に新しい自然現象の存在の事実-急速に飛ぶ粒子の放出によるいくつかの要素の別の要素への変換-は確実に確立されました。 そして、これはかろうじて形を作る時間を持っていたすべての科学的アイデアを壊しました。 少し前に、原子の概念が形成されました-原子が突然崩壊し、その「断片」が他の化学元素の2つの新しい原子になることが判明したため、基本的な不可分で不変の物質の単位です。



一方、放射は、ラムゼイの努力により、不活性ガスファミリーに別の要素を追加し、後にラドンと改名された周期システムでその位置を占めました。

物質としてのラドン

化学的な観点から、ラドンは不活性ガスです。 キセノンと同様に、ヘリウム、ネオン、アルゴンほど不活性ではありません。後者とは異なり、 化学的性質があります 。 しかし、通常の生活では、それらは安全に無視することができます。ラドンが化合物に入る能力は小さすぎます。 しかし、それはティッシュ、紙、活性炭、シリカゲルに容易に吸着され、油に溶け、凍結するとクラストを形成するために水の溶液から氷に活発に移行します。 また、ラドンは他の多くの分子化合物と安定した包接化合物を形成します。たとえば、グルコースを含むラドン包接化合物はよく知られており、「ラドン医学」で使用されています。



放射能により純粋なラドンが光ります。 特に明るい-青い光-液体ラドンが輝いており、さらに冷却すると凍結し、液体窒素の温度に近づくとグローの色が黄色に変わり、オレンジに変わります。 崩壊生成物が蓄積すると、最初は無色である液体および固体のラドンが暗くなります。

しかし、特別な実験室とホットチャンバーの外では、液体または固体のラドンは決して見られません。 ガス状であっても、自然界ではごくわずかな濃度でしか見つかりません。 結局、1日あたりのラジウムのグラムはすべてを形作ります $$$1 mm ^ 3$ ラドン。 したがって、彼の存在の唯一の兆候は、ほとんど常に放射能のみです-彼と彼の娘は製品を腐敗させます。

放射性核種としてのラドン

合計で19個のラドンの同位体が知られていますが、通常の生活では2個のラドンの同位体しか見つかりません。実際には、222の原子質量と55秒の半減期と220の質量数の短寿命トロンを持つラドン（ラジウムの放射）です.3番目の天然ラドン同位体、 アクチノンウラン235アクチニウムシリーズのメンバーですが、半減期が短く、ウラン235とその「娘」の性質が低いため、検出が困難です。 5.59 MeVのエネルギーでアルファ粒子を放出したラドン2​​22は、わずか3.1分という半減期でポロニウム218（多くの場合、古いキュリーの配偶者、RaAと呼ばれます）に変わり、彼は再びアルファを「吐き出します」 -粒子、鉛-214（RaB）に変わるか、ベータ崩壊を受けてastat-218になり、ほぼ即座に-アルファ崩壊-ビスマス-214（RaC）になります。 Lead-214も後者に変わります。 鉛とビスマス-214では、半減期は半時間よりわずかに短く、崩壊後に形成された原子はこの時間中に凝縮する時間を持ち、ダスト粒子や他のエアロゾル粒子の表面を覆ういわゆる活性コーティングを形成します。 ベータ活動は、そのような塵粒子を正に帯電させます。 ほぼ同時に（ポロニウム214を介して）ベータ粒子とアルファ粒子を放出したビスマス214は、長寿命（22年）の鉛210に移行します。 ポロニウム218とポロニウム214のアルファ崩壊は、ラドン222によって引き起こされる内部線量の大部分を占めます。 しかし、ラドン自体からの線量は、総線量の2％を超えません。



互いに迅速に移動する放射性核種のこの連鎖-ポロニウム218、鉛214、ビスマス214、ポロニウム214、鉛210は、ラドンの崩壊の娘生成物（DPR）と呼ばれ、空中でそれと密接に関連しています。 ラドンと一緒に、私たちはそれらを肺に吸い込み、雨が降ると、それらを空気から洗い流します。そのため、雨水は約25分の半減期で放射能を獲得します。 この放射能は、雨の中で布で表面を拭き、家庭用線量計で、できれば雲母センサーを使用して布を測定することで簡単に検出できます（センサーの鉛カバーを取り外す必要があります）。 同時に、多くは、福島のチェルノブイリ災害の結果、または当局が隠れている何らかの事故の兆候について線量計の衝撃的な証言をしますが、実際にはこの理由はラドンです。 大雨の間の放射バックグラウンドの増加は、部分的にそれに関連しています（そして、部分的には、二次電子と制動放射ガンマ放射の形成を伴う雨滴上の宇宙ミューオンの散乱と関連しています）。

一方、Thoronは1分未満で生活し、通常、形成された場所のほとんどで解散します。 （2番目のポロニウム216-トリウムAの生きている部分を通して）2つのアルファ粒子を連続して放出すると、鉛212（トリウムB）に変わり、10時間生存し、「相続人」のビスマス212とトロンの活発なプラークを形成します（トリウム-C）半減期1時間。 後者は「プラグ」を作成します。アルファ粒子を放出した分岐の1つで、エネルギースケールの右端に2.6 MeVのガンマ線で有名なタリウム-208に変わり、ベータ崩壊により、ポロニウム212は、瞬時に（マイクロ秒単位で）非常に高いエネルギー（10.5 MeV）のアルファ粒子を放出します。 どちらの場合も、安定した鉛208が形成されます。 寿命が短いため、トロンは実際に離れて飛ぶ時間がなく、呼吸しません。 非常に高いエネルギーのアルファベータおよびガンマ放射線の源となるのは、まさに埃っぽい第212同位体です。



空気中のラドン含有量の特性として、通常、等価平衡体積活性（ERAA）と呼ばれる値が使用されます。 次の式により、ラドン222について計算されます。

$$

$$C_ {Rn equiv} = A_ {Rn} * F_ {Rn} = 0.10A_ {RaA} + 0.52A_ {RaB} + 0.38A_ {RaC}、$$

どこで $$$A_ {Rn}$ そして $$$A_ {RaA..RaC}$ -ラドンとその娘崩壊生成物（Po-218、Pb-214、Bi-214）の体積活性 $$$Bq / m ^ 3$ 。

同様に、式に従って

$$

$$C_ {Tn EQ} = A_ {Tn} * F_ {Tn} = 0.91A_ {ThB} + 0.09A_ {ThC}、$$

ラドン220のERAAを決定します。 ここで、ThBとThCは、それぞれ鉛とビスマス212です。

ここに $$$F_ {Rn}$ -平衡係数。完全な平衡状態では1に等しくなりますが、実際には通常0.5を超えません。



将来、「濃度」、「レベル」、「コンテンツ」などといえば、まさにEROAを意味します。

キラーラドン（および少しヒーラー）

ラドン222とその娘製品の腐敗は、人間の自然被曝の約半分の線量によるものです。 ガスの形で環境に存在するほとんど唯一の天然放射性核種（トリチウムと放射性炭素の無視できる量を数えない）として、ラドンはほぼ完全に内部から肺への放射線量を形成します。 肺は肺胞の上皮が絶えず更新されているため、放射線感受性が比較的高い器官であるため、肺がんが照射されたときのリスクは、体に均一に曝露された場合の腫瘍のリスク全体の約3倍です。 そして、ラドンの崩壊後、そのDPR（および以降-肺に蓄積する能力を有する肺に残っている鉛210から形成されるポロニウム210）は肺組織に固定され、それぞれがエネルギーを有するアルファ粒子で照射されます6、およびトロンの場合-最大10 MeV、品質係数20は非常に破壊的な「シェル」です。 このような「シェル」のラドンの各原子には4つの断片があり、トロンの各原子には3つあります。



このため（また、非喫煙者の肺癌はかなりまれな発生であるという事実のため）、ラドン濃度の比較的低いレベルでさえ肺癌の発生率に反映されます。 米国公衆衛生局によると、ラドンは喫煙後のこの局在の腫瘍発生の2番目の原因です。 空気中のラドン濃度が200の場合 $$$Bq / m ^ 3$ 肺がんの追加リスクは、年間100万人あたり220症例であり、ラドン含有量の増加とともに直線的に増加します。 比較のために、非喫煙者および喫煙者の肺がんのリスクは、100万人あたり年間34および590症例です（I.N. Bekman教授の講義から取られた数値）。



また、ラドンは、よく知られている確率的効果に加えて、心血管疾患を引き起こすとも考えられています。 しかし、この意見は通常、いわゆる地質病原性ゾーンを説明する試みに関連して表明されており、その存在自体はかなり疑わしいものです。



一般に、放射能の脅威から人口を保護する上で現在最も重要な問題はラドンです。 これは、ラドンが地球の腸から活発に放出され、地下および建物の1階の濃度が非常に高い一部の地域で特に当てはまります。



地球上のそのような場所は、例えばコーカサス地方のミネラルウォーター、ベシュタウです。 すべてがどれほど深刻かを評価するために、私はこのビデオを見ることをお勧めします：





呼吸保護なしでスヌープした人の肺がどうなるか想像できますか？

花崗岩の山塊、火山、温泉、ウラン鉱石で知られる他の地域-スイス、オーストリア、チェコ共和国、小規模-フィンランドとロシア北西部、シベリア南部でも、コーカサスのミネラルウォーターと同じ状況が見られます。極東。 これらの地域では、緊急の必要性は、住宅内のラドンの濃度を減らすための措置です-ラドン保護。



以下のマップは、ロシアのさまざまな地域の住民がラドンから受け取った線量を示しています（mSv /年）。







しかし、ラドン問題は誇張されているという意見があります。 がん発生率に関する上記の数値は実験的に確立されたものではなく、ラドンのかなりのレベルで生活している労働者、ラドンリゾートの労働者、居住者などの発生率に関するデータに基づいて計算されています。 同時に、これらの数値の計算に基づいた非閾値の概念は、理論的には十分に確立されているにもかかわらず、実験的に証明されておらず、仮説のままです。 議論として、様々な疾患におけるラドンのよく知られた治療効果が通常示されます。 ラドンには鎮痛および抗炎症作用があることが知られており、それは（おそらく皮膚メラニン細胞によるDOPAおよび関連する生物学的に活性な化合物の産生の増加により）心血管系および神経系に顕著な効果を与える多くの神経内分泌機構の活性化を引き起こし、照射された皮膚の微小循環も促進します。 ラドン浴は多くの病気に効果的であることが示されています。



さらに、「活性プラーク」でコーティングされた粒子のアルファ線が肺繊毛の活動を刺激し、肺からこれらの粒子を除去するのに役立つ証拠があり、このメカニズムは低濃度のラドンの影響を大幅に減らすことができます。

（活動中の）トリウムはウランのそれ以上であるという事実にもかかわらず、総線量に占めるトロンの割合は約5％にすぎません。 これは、彼が私たちの肺に「生きていない」という事実によるものであり、ほとんどの場合、水面に到達する時間がないだけです。

ラドンのソース

ラドン222の半減期はわずか3.8日ですが、ラジウムの崩壊中に形成されるため、新しいラドンは絶えず大気中に入ります。 したがって、ラドンの供給源は、主に花崗岩であるウランに富む岩ですが、はるかに活発でウランに富む岩も見つかります。 そのため、亜リン酸塩はウランを含むことで知られています。 しかし、ラドンの最大量は、モノリシック花崗岩の山塊からではなく、地球の腸につながる断層から放出され、いわゆる「ラドンブレス」を形成します。 ラドンの割り当ては、そのような欠陥を見つけることができる一種のマーカーであり、したがって、それらに限定されたさまざまな鉱物の堆積物です。 ラドンは火山地域で特に激しい。 時々、彼らはどこからともなく思える場所でラドンの激しい放出を見つける。 詳細な調査により、深い障害が明らかになりました。 また、ラドン放出の強度は豊富であり、最も重要なことには、地球の内部の状態の変化に関する情報のかなり迅速な情報源です。 その変動は、地震と火山噴火の前兆となり、鉱山での山の影響を予測することを可能にし、井戸を掘削する際の事故の防止に役立ちます。



ラドンは建築材料からも放出されます。 ここでの「リーダー」はリン酸石膏です-リン酸肥料の生産からの廃棄物として得られる物質で、初期のリン酸塩に含まれるラジウムのかなりの部分が濃縮されており（ウランのように多くあります）、ラドンリン石膏は多くを放出します。 また、リン酸石膏の廃棄は本当の問題であるため、混合石の構成で石膏として使用する誘惑は非常に高くなります。 そのため、「配管」およびラドン放射の石膏ボード、セルフレベリング床、石膏があります。



花崗岩の放射能と「放射性原性」についてはすでに説明しましたが、花崗岩の砂利や砂はしばしば建設に使用されるコンクリートの構成要素になります。 この場合、NRB-99にガイドされ、放射能が異なるさまざまな花崗岩を使用する必要があります（許可されている場合）。 花崗岩は通常、放射能の4つのクラスに分けられます。



I-最大370 Bq / kg-どんな建設でも制限なく適用することが許可されています、

II-最大740 Bq / kg-非居住用建物（公共を含む）および外装クラッディングに使用できます。

III-最大2800 Bq / kg-集落外の道路建設のみ、

IV-最大3700 Bq / kg-低活性物質の厚い層で覆われる場合にのみ建設に使用できます。



3700 Bq / kgを超える放射能では、花崗岩は建設に使用されません。



さらに、住宅用のコンクリートの準備には、放射能クラスIの最も低品位の花崗岩のみが使用されます。



セラミックタイルと花崗岩のクラッディングは、部屋のラドンの発生源にもなります。 しかし、通常、これらのソースは無視できます。 ところで、ロシアの有名人（そして彼らだけでなく）が収集するのが大好きなウランガラスは、ラドンの危険の原因ではありません：ラドンはガラスの固い塊を越えることができないだけでなく、実際にこのガラスでは形成されませんラジウムはほとんどありません。 鉱石からウランが抽出されると、それに含まれるラジウムが除去され、新しいウランは形成する時間がありませんでした。 しかし、ラジウム226に基づく一定の光組成を持つウラン鉱物とデバイスのサンプルは、アパートを非常に危険なレベルまで「放射」する可能性があります。



ラドンの危険な地域では、ラドンの最も強い水源は、そのための水が掘り抜き井戸から取られている場合、給水です。 そのため、シャワーを浴びている間、部屋のラドン濃度は50〜100 Bq / m ^ 3から1立方メートルあたり数キロベクレルまで上昇します。 ガスはアパートにラドンも供給します。



ラドンの危険は急激に悪化します...省エネ。 家を以前よりずっと気密にし、換気を少なくし、空気再循環を積極的に使用するように強制します。つまり、部屋に入ったラドンはその中に残ります。 したがって、熱漏れとの戦いが激化するにつれて、わが国ではラドンの許容レベルにつながる材料と建設のアプローチは、深刻な成長をもたらす可能性があります。

検出および測定

ラドンのレベルが、あなたが住んでいる、または働いている場所をどのように知っていますか？ 残念ながら、これは非常に単純ではありません。 ラドンは自然のバックグラウンド放射線の半分の源ですが、線量計の「通常の」測定値は健康の兆候ではありません。 一般に、ラドンは非常に高いレベルのまれな場合に線量計で検出できますが、その特徴は線量率の滑らかで波状の変動とドアや窓を開くときの放射線レベルの急激な低下です。



ラドン含有量を定量化する公式測定に使用される多くの「標準」方法があります。 これらの最初は、テスト空気で満たされた電離箱のアルファ崩壊の直接計算です。 減衰は、アルファ粒子の通過中に電荷が形成されたときに発生する非常に弱い電流パルスによって、または通常はその非常に小さな値のために直接測定されないが、電離箱の構造容量の放電時間を決定する電離電流によって記録されます。 もう1つの方法はシンチレーションです。作業ボリュームの半球状の内面に堆積した硫化亜鉛層がシンチレータとして使用され、PMTは検出器を覆う「プラグ」です。 半導体アルファ放射線センサーも同様の方法で使用されますが、経路が短いため、大量のガスの検出器を作成することは不可能であり、通常のラドン活動の測定時間（数十Bq / m ^ 3）は何時間も、さらには1日も延長されます。 検出器の表面でレーダーDPRを静電的に収集することにより、測定時間を大幅に短縮します。SIRADMR106N、Radex MR107などのよく知られたデバイスはこのように機能します。 これらは安価なデバイスであり、そのコストは単純な線量計の価格（約10,000ルーブル）に匹敵します。 残念ながら、そのようなデバイスでは、長寿命の崩壊生成物（鉛とポロニウム210）が検出器に経時的に蓄積し、特にラドンに感染した部屋でそのようなデバイスを使用する場合、バックグラウンドハードウェアを徐々に増やします。



ろ過方法も使用されます。 数立方メートルの空気が吸着剤層を介してポンプで送られ、次に吸着剤の放射能が測定されます。 これを行うには、鉛とビスマス-214のピークを記録するガンマ分光計を使用します。 ガンマスペクトロメータを備えた検出器とフィルターセルを備えたポンプを含む特殊な機器があり、これらは1つのハウジングに収容されています。 これらは、ラドンの最小の活動を決定し、ラドンのERAの小さな変動を追跡するために短時間を可能にする高価な機器です。



この方法の最も簡単なバージョンは、アパート内のラドンの存在を検出することは難しくありません-このため、掃除機とペトリャノフフィルター（任意の人工呼吸器）を使用し、マイカセンサー付き線量計を使用してフィルターを測定するだけで十分です。 しかし、それを定量的に測定するには、技術を標準化し、キャリブレーションを実行する必要があります。 そして、これはすでに自宅ではほとんど利用できません。 しかし、掃除機を数分間操作した後、線量計が自然な背景よりもはるかに大きな値を示した場合、これがアラームを鳴らす理由です。



同じことがよく知られている「ラドントラップ」方式にも当てはまります。 トラップ自体の製造は簡単です。出力電圧がマイナス600〜1500 Vの電圧増倍器と、この電位が供給される金属板またはグリッドで構成されています。 悪名高いオレグ・アイゾンによって与えられた乗数のスキームは次のようになります。







（スキームは、同じ場所にあるRKhBZフォーラムから取られました -その製造と使用に関するほとんどすべて）。 負電位下の電極を測定室に置き、そこに6〜8時間放置し、ガンマフィルターカバーを開いた状態で放射計で測定します。



ラドントラップの動作メカニズムは、レーダーDPRのアクティブコーティングでコーティングされたエアロゾル粒子がベータ活性により正電荷を獲得し、負に帯電した電極に引き付けられるという事実によるものです。しばらくすると、新しいDPRラドンの沈殿と既に落ち着いたラドンの崩壊の間で、堆積したDPRの放射能がラドンの濃度に比例する平衡が確立されます。



Oleg Aizonは、次の「スケールの基準点」を提供します。

10-60μR/ h-通常のラドンレベル、

70-150μR/ h-

150μR/ h以上のラドンレベルの上昇-部屋にラドン源がある

400-600μR/ h-非常に高いラドン含量

もちろん、これらの数値は測定内容に大きく依存します。SBM-20メーターで使用されるArizona-Stora-TU放射計は、MKS-03CAなどの雲母センサー付き放射計よりも読み取り値が少なくなります。



ラドンを決定する他の「専門的な」方法のうち、トラック検出器に注意する必要があります。検出器自体は非常に安価です。ラドンやその他の放射性ダストをDPRフィルムに通過させず、ラドン自体をトラップしないフィルター材料の層でコーティングされたポリカーボネートフィルムです。フィルムは、試験室、立坑または井戸に一定時間放置され、その後エッチングにより「現れ」ます。アルファ粒子によって破壊された領域はエッチング液に溶解し、ピットはフィルム上に残ります。その量はラドンの濃度に露光時間を掛けた値に比例します。一部の国では、そのような検出器は、指示および暴露後に特定の住所に送る指示とともに、根本的に危険な地域の住民に配布されています。

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「自然なものはすべて有害ではない」という一般的な信念に反して、ラドンは喫煙、自動車事故、家事事故よりも多くの死の原因である可能性があります。したがって、ラドンの危険な地域でのそれに対する保護が緊急に必要です。ラドンが比較的低いレベルで有害かどうかは、未解決の問題です。