Источники естественного радиоактивного фона

За естественную принимают радиоактивность неантропогенного ха-

рактера (не связанную с деятельностью человека), т. е. не связанную с ра-

диоактивными веществами, возникшими вследствие испытаний атомного

оружия, катастроф на объектах ядерной энергетики, развития атомной

промышленности и т. д.

Естественные радиоактивные вещества содержатся в малых количе-

ствах во всех оболочках и ядре Земли. Особое значение для человека име-

ют радиоактивные элементы биосферы – земной оболочки, где обитают

растения, животные и человек. В биосфере радиоактивные элементы рас-

сеяны и только изредка встречаются в сколь-нибудь значительных количе-

ствах. Их возникновение связывают с образованием Земли. В период,

предшествующий образованию нашей планеты, существовали условия,

благоприятствующие возникновению радиоактивных элементов в веществе

Земли. В этот период времени и возникла основная масса радиоактивных

изотопов, в том числе долгоживущие, которые сохранились до настоящего

времени, и короткоживущие, к настоящему времени полностью распав-

шиеся.

В зависимости от происхождения все естественные радиоактив-

ные элементы Земли делятся на три группы [2, 13, 16].

К первой группе относятся элементы, объединенные в три радиоак-

тивных семейства. Кроме долгоживущих родоначальников этих семейств –

урана, тория и актиноурана, сюда входят продукты их распада, в том числе

и относительно короткоживущие – радий, радон и др. Количество радиоак-

тивных элементов этой группы постепенно уменьшается в соответствии с

законом радиоактивного распада. Наиболее распространенным элементом

этой группы является уран. Природный уран является смесью трех изото-

пов – урана-238 (99,2 %), урана-235 (0,71 %) и урана-234 (0,006 %). Уран-238

и уран-235 являются родоначальниками двух радиоактивных семейств.

Один из продуктов распада урана-238 – радий-226. Несмотря на

сравнительно малый период полураспада (Т1/2 = 1600 лет), содержание ра-

дия в земной коре стабильно из-за его возобновления при распаде урана.

Радон-222 имеет малый период полураспада (Т1/2 = 3,8 дня) – радио-

активный газ, образующийся при распаде радия.

Торий-232 – один из самых долгоживущих радиоактивных изотопов

(Т1/2 = 10 млрд лет), имеет большее распространение в природе, чем уран,

родоначальник радиоактивного семейства [10, 11].

Вторую группу радиоактивных элементов Земли составляют радио-

активные элементы, не входящие в состав радиоактивных семейств. Их

возникновение относят к периоду образования Земли. Количество данных

элементов на Земле постепенно снижается за счет радиоактивного распада.

К этой группе относится калий, являющийся одним из самых распро-

страненных элементов (более 1,1 % всех атомов, образующих земную кору).

Калий необходим для нормального развития растений и является неотъем-

лемой составной частью живых организмов и человека. Количество радио-

активного изотопа калия (калий-40) в природной смеси составляет

0,0119 %, а 1 г природного калия имеет активность около 30 Бк. Несмотря

на меньшую активность, чем у радия и урана, роль калия в природе из-за

его распространенности весьма велика.

Из других элементов этой группы интересен рубидий-87, имеющий

свойство накапливаться в некоторых растениях (1 л виноградного сока со-

держит 1 мг рубидия). Однако активность рубидия намного меньше, чем

калия-40.

В общем во вторую группу входит 11 долгоживущих радионуклидов с периодом полураспада от 10⁷ до 10¹⁵ лет ( ⁴⁰K, ⁸⁷Rb, ⁹⁰V, ¹¹⁵In,. ¹²³Te, ¹³⁵La, ¹⁴²Ce, ¹⁴⁴Nd, ¹⁴⁷Sn, ¹⁵²Gd, ¹⁷⁰Lu).

К третьей группе естественно-радиоактивных веществ относятся

радиоактивные изотопы, которые возникают в атмосфере под действием

космических лучей. К таким изотопам относятся радиоактивный углерод-14,

фосфор-32 и некоторые другие. Количество этих изотопов в природе отно-

сительно невелико, и их активность не имеет существенного значения.

Естественный радиоактивный фон в основном формируется радио-

нуклидами, содержащимся в горных породах, составляющих земную кору.

К ним относятся: калий-40, рубидий-87 и члены двух радиоактивных семейств: урана-238 и тория-232.