Радіаційний фон — це міра рівня іонізуючого випромінювання, що знаходиться в навколишньому середовищі в певному місці, яке не пов'язане з навмисним введенням джерел випромінювання.

Радіаційний фон походить від багатьох джерел, як природних, так і штучних. До них відносяться як космічне випромінювання, так і радіоактивність довкілля від природних радіоактивних матеріалів (таких як радон та радій), а також штучне медичне рентгенівське випромінювання, глобальні випадання внаслідок випробувань ядерної зброї та радіаційних аварій.

Визначення Радіаційний фон визначається Міжнародним агентством з атомної енергії як «доза або потужність дози (або міра, що спостерігається, пов'язана з дозою або потужністю дози), що відноситься до всіх джерел, крім зазначеного (-их)». Таким чином, проводиться різниця між дозою, яка вже знаходиться в зазначеному місці і визначається тут як «фон», і дозою, отриманою від навмисне введеного та зазначеного джерела. Це важливо, оскільки під час вимірювань радіації від зазначеного джерела випромінювання існуючий фон може вплинути на результат виміру. Прикладом є вимірювання радіоактивного забруднення на фоні гамма-випромінювання, яке може збільшити загальні показання вище очікуваних від одиничного забруднення.

Однак, якщо джерело випромінювання не вказане як підозріле, то вимір загальної дози опромінення в певному місці зазвичай називається радіаційним фоном. У такому випадку йдеться переважно про потужність дози, що приходить з довкілля, і ці вимірювання проводять з екологічними цілями.

Приклади потужності радіаційного фону Радіаційний фон залежить від місця та часу. У таблиці наведено приклади: +Середня річна дія іонізуючого випромінювання на людину в мілізівертах (мЗв) на рік Джерело випромінювання Світ США Японія Росія Зауваження Вдихання повітря 1,26 2,28 0,40 2,0 В основному від радону, залежить від накопичення газу в приміщенні. Споживання їжі та води 0,29 0,28 0,40 0,17 (40 K),0,133 (їжа),0,038 (вода) (К-40, С-14 та ін. ) Зовнішнє опромінення від радіонуклідів земного походження 0,48 0,21 0,40 0,67 Залежить від ґрунту та будівельних матеріалів Космічне випромінювання 0,39 0,33 0,30 0,339 Залежить від висоти Проміжний результат (природний) 2,40 3.10 1,50 3,36 Значні групи населення отримують 10–20 мЗв Медичне 0,60 3,00 2.30 0,62 Світове значення не включає променеву терапію ; значення для США — це в основному комп'ютерна томографія та ядерна медицина. Споживчі товари - 0,13 - сигарети, авіаперельоти, будматеріали і т. д. буд. Атмосферні ядерні випробування 0,005 - 0,01 - Пік 0,11 мЗв 1963 року і з того часу знижується; рівень вище поряд із випробувальними полігонами Професійний вплив 0,005 0,005 0,01 У середньому у світі лише робітників 0,7 мЗв, переважно через радону в шахтах; США в основному за рахунок медичних та авіаційних працівників. Чорнобильська аварія 0,002 - 0,01 0,006 (14 регіонів) Пік 0,04 мЗв у 1986 році і з тих пір знижується; рівень вище поряд зі станцією Ядерний паливний цикл 0,0002 0,001 До 0,02 мЗв біля об'єктів; не включає професійне опромінення Інший - 0,003 Промисловість, безпека, медицина, освіта та дослідження Проміжний результат (штучний) 0,6 3,14 2.33 Загальне 3,00 6,24 3,83 3,98 мілізіверт на рік

Природний радіаційний фон

Радіоактивні матеріали зустрічаються всюди в природі, звідки вони природним чином, присутні в ґрунті, камінні, воді, повітрі та рослинності, потрапляють в організм. На додаток до цього «внутрішнього опромінення» люди також отримують «зовнішнє опромінення» від радіоактивних матеріалів, які знаходяться поза людським тілом, а також від космічного випромінювання. Середня в усьому світі природна доза для людини становить близько 2,4 мЗв на рік. Це вчетверо перевищує середній світовий рівень штучного опромінення, який у 2008 році склав близько 0,6 мЗв на рік. У деяких розвинених країнах, таких як США та Японія, штучне опромінення в середньому більше природного через ширший доступ до медичної візуалізації. У Європі середня експозиція природного фону країнами коливається від менше 2 мЗв (200 мбер щорічно у Сполученому Королівстві) до більше 7 мЗв (700 мбер щорічно для деяких груп людей у Фінляндії).

Вплив радіації від природних джерел — неминуча риса повсякденного життя як у роботі, і у громадських місцях. Це опромінення в більшості випадків мало або зовсім не турбує суспільство, але в певних ситуаціях необхідно враховувати введення заходів щодо охорони здоров'я, наприклад, при роботі з урановими та торієвими рудами та іншими радіоактивними матеріалами природного походження (NORM). В останні роки Агентство приділяє цим ситуаціям особливу увагу"

Джерела із Землі Земна радіація у наведеній вище таблиці включає лише джерела, які залишаються зовнішніми стосовно людського тіла. Основними радіонуклідами, що становлять радіаційний фон, є калій, уран і торій, а також продукти їх розпаду, наприклад, радій та радон. Це радіоактивні речовини, що зустрічаються в низьких концентраціях, але мають великі значення в результаті розпаду. Більшість цих джерел зменшується через радіоактивний розпад з моменту утворення Землі, оскільки на даний час немає значного позаземного джерела цих речовин. Таким чином, нинішня активність урану-238 на Землі становить лише половину від первісної через його період напіврозпаду 4,5 мільярда років, а калію-40 (період напіврозпаду 1,25 мільярда років) становить лише близько 8 % від первісного. Однак за час існування людей кількість радіації практично не зменшилася.

Багато ізотопів з більш коротким періодом напіврозпаду (і, отже, більш радіоактивні) присутні в середовищі Землі через природне утворення, що триває. Прикладами є радій-226 (продукт розпаду торію-230 в ланцюзі розпаду урану-238) та радон-222 (продукт розпаду торію-226 у цьому ж ланцюгу).

Торій та уран (а також їх ізотопи), головним чином, піддаються альфа- та бета-розпаду, їх нелегко виявити. Однак багато продуктів розпаду є сильними джерелами гамма-випромінювання. Торій-232 виявляється через пік 239 кеВ від свинцю-212; 511, 583 і 2614 кеВ піки від талію-208 ; 911 і 969 кев піки від актинію-228. Уран-238 проявляється як 609, 1120 і 1764 кев піки вісмуту-214 (той самий пік для атмосферного радону). Калій-40 виявляється безпосередньо через його 1461 кеВ гамма-пік.

Рівень радіації над морем та іншими великими водоймищами, як правило, становить приблизно десяту частину земного фону. Прибережні райони (і райони поруч із прісною водою) можуть мати додаткове підвищення рівня за рахунок наносів.

Джерела у повітрі Найбільшим джерелом природного радіаційного фону є радон, що міститься в повітрі — радіоактивний газ, що виходить із землі. Радон — продукт розпаду урану, який відносно часто зустрічається в земній корі, але більше концентрується в рудоносних породах, розкиданих по всьому світу. Радон просочується з цих руд в атмосферу або в ґрунтові води або проникає в будинки. Його можна вдихнути в легені разом із продуктами його розпаду, де вони залишатимуться протягом певного періоду після дії. Радон та його ізотопи, радіонукліди і продукти розпаду — всі вони складають середню дозу, що вдихається, 1,26 мЗв/год (мілізіверт на рік). Радон розподіляється нерівномірно, рівень газу змінюється в залежності від погоди, тому вищі дози спостерігаються в багатьох регіонах світу, де він становить значну небезпеку для здоров'я. Усередині будівель у Скандинавії, США, Ірані та Чехії були виявлені концентрації, що перевищують середньосвітові показники у 500 разів.

Хоча радон зустрічається в природі, опромінення цим газом може збільшуватися або зменшуватися внаслідок діяльності людини, особливо під час зведення будинків. Негерметична житлова підлога або погана вентиляція підвалу в будинку з гарною ізоляцією можуть призвести до накопичення радону всередині житла, піддаючи його мешканців впливу високих концентрацій. Повсюдне будівництво добре ізольованих та герметичних будинків у північних промислово розвинених країнах призвело до того, що радон став основним джерелом фонового випромінювання у деяких районах на півночі Північної Америки та Європи. Герметизація підвалу та витяжна вентиляція знижують його вплив. Деякі будівельні матеріали, наприклад, легкий бетон з галуном, фосфогіпсом та італійським туфом, можуть виділяти радон, якщо вони містять радій.

Радіаційне опромінення від радону не пряме. Радон має короткий період напіврозпаду (4 дні) і розпадається на інші тверді частинки радіоактивних нуклідів радіоактивних рядів. Ці радіоактивні частинки вдихаються та осідають у легенях, викликаючи тривалий вплив. Таким чином, вважається, що радон є другою за значущістю причиною раку легенів після куріння, і тільки в США щороку стається від 15 000 до 22 000 смертей від раку. Головним чином, атмосферне тло створюється радоном і продуктами його розпаду. У гамма-спектрі видно піки 609, 1120 і 1764 кеВ, що належать вісмуту-214 — продукт розпаду радону. Атмосферний фон сильно залежить від напряму вітру та метеорологічних умов. Радон також може виділятися із землі сплесками і потім утворювати радонові хмари, здатні долати десятки кілометрів. Однак обговорення протилежних експериментальних результатів все ще продовжується.

Близько 100 000 Бк/м3 радону було виявлено у підвалі будинку Стенлі Ватраса у 1984 році. Він та його сусіди в Боєртауні, штат Пенсільванія (США) можуть бути рекордсменами з радіоактивності жител у світі.

За оцінками міжнародних організацій з радіаційного захисту, очікувана доза може бути розрахована шляхом множення рівноважної еквівалентної концентрації (EEC) радону на коефіцієнт від 8 до 9. та EEC ізотопів радону в 40 разів .

Космічна радіація

Земля постійно бомбардується радіацією з космосу. Це випромінювання, головним чином, складається з позитивно заряджених іонів — від протонів до ізотопів заліза і більших ядер, що надходять на Землю з-за меж Сонячної системи. Це випромінювання взаємодіє з атомами в атмосфері, створюючи повітряний потік вторинної радіації (широка атмосферна злива), включаючи рентгенівські промені, мюони, протони, альфа-частинки, піони, електрони та нейтрони. Безпосередня доза космічного випромінювання, головним чином, походить від мюонів, нейтронів та електронів, і ця доза варіюється в різних частинах світу залежно від геомагнітного поля та висоти. Наприклад, місто Денвер у США (на висоті 1650 метрів) отримує дозу космічних променів приблизно вдвічі більше, ніж місцевість, розташована нижче за рівнем моря. Космічне випромінювання набагато інтенсивніше у верхній тропосфері, близько 10 км над рівнем моря, і тому викликає особливе занепокоєння в екіпажів авіакомпаній та пасажирів, які часто здійснюють перельоти та проводять багато годин на рік на цій висоті. Під час польотів екіпажі авіакомпаній зазвичай отримують додаткову виробничу дозу радіації в межах 2.2 мЗв (220 мбер) на рік та 2,19 мЗв/рік, згідно з різними дослідженнями.

Так само космічні промені здійснюють сильніший фоновий вплив на космонавтів, ніж на людей на поверхні Землі. Астронавти на низьких орбітах, наприклад, на Міжнародній космічній станції або космічному Шаттлі, частково захищені магнітним полем Землі, але також страждають від радіаційного поясу Ван Аллена, який акумулює космічні промені у внутрішній області земної магнітосфери. За межами низької навколоземної орбіти, за досвідом астронавтів «Аполлона», що летіли на Місяць, це фонове випромінювання більш інтенсивне і є значною перешкодою для потенційного майбутнього довгострокового дослідження людиною Місяця або польоту на Марс.