Радиация и космос това, което трябва да знаете
Все още ли сте сигурни, че атомните електроцентрали са основният източник на облъчване на хората?
Тогава тази поредица от статии е за вас... Ще говорим за естествените източници на йонизиращо лъчение, използването на радиацията в медицината и други интересни неща.
Източниците на йонизиращи лъчения условно се разделят на две групи – естествени и изкуствени. Естествени източници е имало винаги, а изкуствените са създадени от човешката цивилизация през 19 век. Това лесно се обяснява с примера на двама видни учени, които са свързани с откриването на радиацията. Антоан Анри Бекерел открива йонизиращото лъчение на урана (естествен източник), а Вилхелм Конрад Рьонтген открива йонизиращото лъчение при забавяне на електроните, които се ускоряват в специално проектирано устройство (рентгенова тръба като изкуствен източник). Нека анализираме в проценти и цифров еквивалент какви дози радиация (количествена характеристика на въздействието на йонизиращото лъчение върху човешкото тяло) обикновеният гражданин на Украйна получава през годината от различни изкуствени и естествени източници (фиг. 1).
Ориз. 1. Структура и среднопретеглени стойности на ефективната доза на облъчване на населението на Украйна годишно
Както можете да видите, ние получаваме по-голямата част от облъчването от естествени източници на радиация. Но дали тези природни източници са останали същите, каквито са били в ранните етапи на цивилизацията? Ако е така, не е нужно да се притеснявате, защото отдавна сме се адаптирали към подобно излагане. Но, за съжаление, това не е така. Човешката дейност води до факта, че естествените радиоактивни източници се концентрират и увеличават възможността за въздействие върху хората.
Едно от тезиместата, където възможността за въздействие на радиацията върху човек се увеличава, е космическото пространство. Интензивността на облъчване зависи от височината над морското равнище. Така космонавтите, пилотите и пътниците на въздушния транспорт, както и населението, живеещо в планините, получават допълнителна доза радиация. Нека се опитаме да разберем колко е опасно за хората и какви "радиационни" тайни крие космосът.
Радиация в космоса: каква е опасността за астронавтите?
Всичко започна с факта, че американският физик и астрофизик Джеймс Алфред Ван Алън реши да инсталира брояч на Гайгер-Мюлер на първия спътник, изстрелян в орбита. Индикаторите на този инструмент официално потвърдиха съществуването на пояс от интензивна радиация около земното кълбо. Но откъде се е появил в космоса? Известно е, че радиоактивността в космоса съществува от много дълго време, дори преди появата на Земята, поради което космическото пространство постоянно се запълва и изпълва с радиация. След изследването учените стигнаха до извода, че радиацията в космоса възниква или от слънцето, по време на изригвания, или от космически лъчи, които са резултат от високоенергийни събития в нашата и други галактики.
Установено е, че радиационните пояси започват на 800 км над повърхността на Земята и се простират до 24 000 км. Според класификацията на Международната федерация по аеронавтика полетът се счита за космически, ако надморската му височина надвишава 100 км. Съответно астронавтите са най-уязвими по отношение на получаването на голяма доза космическа радиация. Колкото по-високо отиват в космоса, толкова по-близо са до радиационните пояси и следователно рискът от получаване на значително количество радиация е по-голям. Научен ръководител на НационалнияАмериканската администрация по аеронавтика и изследване на космоса (НАСА) за изследване на ефектите на радиацията върху хората, Франсис Кучинота веднъж отбеляза, че най-неприятната последица от излагането в космоса по време на дългосрочни полети на астронавти е развитието на катаракта, тоест помътняване на лещата на окото. Освен това съществува риск от рак. Но Кучинота също отбеляза, че след полета няма изключително ужасни последици за астронавтите. Той само подчерта, че все още много не се знае за това как космическата радиация влияе на астронавтите и какви са реалните последици от това въздействие.
Въпросът за защитата на астронавтите от радиация в космоса винаги е бил приоритет. Още през 60-те години на миналия век учените вдигаха рамене и не знаеха как да защитят астронавтите от космическата радиация, особено когато е необходимо да излязат в открития космос. През 1966 г. съветският космонавт все пак решава да излезе в открития космос, но в много тежък оловен костюм. Впоследствие технологичният прогрес измести решението на проблема и бяха създадени по-леки и по-безопасни костюми.
Изследването на космоса винаги е привличало учени, изследователи и астронавти. Тайните на новите планети могат да бъдат полезни за по-нататъшното развитие на човечеството на планетата Земя, но могат да бъдат и опасни. Ето защо мисията на Curiosity до Марс беше толкова важна. Но ние няма да се отклоняваме от основния фокус на статията и да се съсредоточим върху резултатите от радиационното облъчване, регистрирано от съответното устройство на борда на марсохода. Това устройство беше разположено вътре в космическия кораб, така че показанията му показват реалната доза, която астронавтът може да получи вече в пилотиран космически кораб. Учени, обработили резултатитеизмерванията бяха отчетени разочароващи данни: еквивалентната доза радиация беше 4 пъти повече от максимално допустимата за работниците в атомните електроцентрали. В Украйна границата на дозата на радиация за тези, които постоянно или временно работят директно с източници на йонизиращо лъчение, е 20 mSv.
За да изследвате най-отдалечените кътчета на космоса, трябва да изпълнявате мисии, които технически не могат да бъдат извършени с помощта на традиционни енергийни източници. Този проблем беше решен чрез използването на ядрени източници на енергия, а именно изотопни батерии и реактори. Тези източници са уникални по рода си, защото имат висок енергиен потенциал, което значително разширява възможностите за мисии в открития космос. Например станаха възможни полети на сонди до външните граници на Слънчевата система. Тъй като продължителността на такива полети е доста голяма, слънчевите панели не са подходящи като източник на енергия за космически превозни средства.
Обратната страна на монетата са потенциалните рискове, свързани с използването на радиоактивни източници в космоса. По принцип това е опасността от непредвидени или извънредни обстоятелства. Ето защо държавите, изстрелващи космически обекти с ядрени източници на енергия на борда, полагат всички усилия да защитят хората, населението и биосферата от радиационни опасности. Такива условия са определени в принципите, свързани с използването на ядрени енергийни източници в космическото пространство и са приети през 1992 г. с резолюция на Общото събрание на Организацията на обединените нации (ООН). Същите принципи също така предвиждат, че всяка държава, която изстреля космически обект с ядрени източници на енергия на борда, трябва незабавно да информиразасегнати държави, ако възникне неизправност в космически обект и има опасност от връщане на радиоактивни материали на Земята.
Освен това Организацията на обединените нации, заедно с Международната агенция за атомна енергия (МААЕ), разработи рамка за осигуряване на безопасно използване на ядрени енергийни източници в космоса. Те са предназначени да допълнят стандартите за безопасност на МААЕ с насоки на високо ниво, които вземат предвид допълнителни мерки за безопасност при използването на ядрени енергийни източници в космически обекти по време на всички фази на мисиите: изстрелване, експлоатация и извеждане от експлоатация.
Трябва ли да се страхувам от радиация, когато използвам въздушен транспорт?
Космическите лъчи, носещи радиация, достигат до почти всички кътчета на нашата планета, но разпространението на радиацията не е пропорционално. Магнитното поле на Земята отклонява значително количество заредени частици от екваториалната зона, като по този начин концентрира повече радиация в Северния и Южния полюс. Освен това, както вече беше отбелязано, космическото облъчване зависи от надморската височина. Тези, които живеят на морското равнище, получават около 0,003 mSv годишно от космическата радиация, докато тези, които живеят на 2 км, могат да получат два пъти повече радиация.
Както знаете, при крейсерска скорост за пътнически самолети от 900 km / h, като се вземе предвид съотношението на въздушно съпротивление и повдигане, оптималната височина на полета на самолет обикновено е около 9-10 km. Така че, когато самолет се издигне на такава височина, нивото на радиация може да се увеличи почти 25 пъти от това, което беше на около 2 км.
Пътниците на трансатлантическите полети са изложени на най-голяма експозиция на полет. При полет от САЩ доЕвропа човек може да получи допълнително 0,05 mSv. Факт е, че земната атмосфера има подходяща екранираща защита срещу космическата радиация, но когато самолетът се издигне на горната оптимална височина, тази защита частично изчезва, което води до допълнителна радиация. Ето защо честите полети през океана увеличават риска от получаване на повишена доза радиация от тялото. Например 4 такива полета могат да струват на човек да получи доза от 0,4 mSv.
Международната агенция за атомна енергия проявява значителен интерес към този въпрос. МААЕ е разработила редица стандарти за безопасност и проблемът с облъчването на екипажите на самолетите също е отразен в един от тези документи. Съгласно препоръките на Агенцията, националният регулаторен орган или друг подходящ и компетентен орган е отговорен за установяването на референтното ниво на радиационна доза за екипажите на въздухоплавателни средства. Ако тази доза бъде превишена, работодателите на екипажа на въздухоплавателното средство трябва да предприемат подходящи мерки за оценка на дозите и да ги регистрират. Освен това те трябва да информират жените членове на екипажа на самолета за риска за ембриона или плода, свързан с излагането на космическа радиация и необходимостта от ранно предупреждение за бременност.
Възможно ли е космосът да се разглежда като място за погребване на радиоактивни отпадъци?
Вече видяхме, че космическата радиация, въпреки че няма катастрофални последици за човечеството, може да увеличи нивото на облъчване на хората. Оценявайки въздействието на космическите лъчи върху човека, много учени изучават и възможността за използване на космическото пространство за нуждите на човечеството. В контекста на тази статия идеята за погребване е радиоактивнаотпадъци в космоса.
Факт е, че учени от страни, където активно се използва ядрена енергия, непрекъснато търсят места за безопасно локализиране на радиоактивни отпадъци, които непрекъснато се натрупват. Космосът също се счита от някои учени за едно от потенциалните места за опасни отпадъци. Например, специалисти от Държавното конструкторско бюро „Южное“, което се намира в Днепропетровск, заедно с Международната академия по астронавтика, изучават техническите компоненти за реализиране на идеята за изхвърляне на отпадъци в дълбокия космос.
От една страна, изпращането на такива отпадъци в космоса е много удобно, тъй като може да се извършва по всяко време и в неограничени количества, което премахва въпроса за бъдещето на тези отпадъци в нашата екосистема. Освен това, както отбелязват експертите, такива полети не изискват голяма точност. От друга страна, този метод има и своите слабости. Основният проблем е да се осигури безопасност за биосферата на Земята на всички етапи от изстрелването на ракета-носител. Вероятността от инцидент по време на изстрелването е доста висока и се оценява на почти 2-3%. Пожар или експлозия на ракета-носител при изстрелване, по време на полет или падането й може да причини значително разпръскване на опасни радиоактивни отпадъци. Ето защо при изучаването на този метод основното внимание трябва да се съсредоточи именно върху въпроса за безопасността при всякакви извънредни ситуации.
Олга Макаровская, заместник-председател на Държавната комисия за ядрено регулиране на Украйна; Дмитрий Чумак, водещ инженер на сектор „Информационно осигуряване“ на информационно-техническия отдел на SSTC NRS, 03.10.2014 г.