Radiación: el asesino invisible y sus hijas o un poco sobre el radón



En artículos anteriores y su discusión, he argumentado repetidamente: ningún método moderno puede detectar de manera confiable el efecto de la magnitud del fondo de radiación natural en un rango lo suficientemente amplio sobre la salud humana. Pero hay un factor de radiación natural, cuya influencia es relativamente clara. Este es un radón de gas inerte radiactivo, apodado por los cazadores a la palabra roja por los periodistas como el "asesino invisible".

La emanación del radio.


En 1899, Rutherford y Owens descubrieron que, además de la radiación radioactiva, el torio emite una cierta sustancia, que también posee la propiedad principal de la radiación radiactiva, la capacidad de ionizar, se comporta como un gas: se transporta con una corriente de aire y no se propaga en línea recta, se difunde a través de medios porosos, siendo retrasado por las particiones sólidas más delgadas, y además, se "instala" en objetos colocados en su entorno, diciéndoles que la radioactividad se cae rápidamente por la ley exponencial. Esto era inusual: antes de eso, la radiactividad parecía ser un fenómeno extremadamente constante. Simultáneamente con ellos y sin saber nada sobre su trabajo, el alemán Friedrich Dorn observó un fenómeno similar, que trabajaba con radio y también emitía gas radiactivo. El gas liberado de las sustancias radiactivas se llamó emanación. Las emanaciones de radio y torio no eran las mismas y, sobre todo, tenían una vida media diferente: 3.8 días para el radio y 55 segundos para el torio.

Rutherford y Soddy, que se unieron a él, comenzaron a aclarar la naturaleza de las emanaciones. En el espectro de una descarga de gas en la emanación, las líneas de helio estaban presentes. Además, su intensidad aumentó rápidamente simultáneamente con una disminución en la intensidad de radiación del tubo con emanación. La relación del helio con los minerales radiactivos ya se conocía: en el suelo se aisló por primera vez de los minerales que contienen torio. Cuando en 1903 fue posible recolectar una cantidad suficiente de emanación, fue posible ver el espectro de la propia emanación, que era diferente de los espectros de todos los demás gases. No era un espectro de helio: era un espectro de un nuevo elemento químico.
La emanación no era helio. Pero ella se convirtió en él! Su espectro se debilitó con el tiempo, y en su lugar apareció el espectro familiar de helio con su línea amarilla al lado del doblete de sodio. Era algo nuevo e increíble: los científicos observaron cómo, ante sus ojos, un elemento químico se convertía en otro.

La tarea más difícil recayó en el papel de U. Ramzai: logró aislar una pequeña cantidad de gas nuevo en forma libre y logró determinar su densidad. El peso molecular calculado a partir de él resultó ser 222, que era menos que la masa atómica del radio en exactamente cuatro, la masa atómica del helio.

Resultó que el radio se convirtió en helio y emanación. Y luego la emanación se convirtió en helio, y algo más.

La investigación adicional de Rutherford identificó partículas alfa con átomos de helio, y la imagen finalmente se desarrolló. El hecho de la existencia de un fenómeno natural fundamentalmente nuevo, la transformación de algunos elementos en otros con la emisión de partículas que vuelan rápidamente, se estableció de manera confiable. Y rompió todas las ideas científicas que apenas tuvieron tiempo de tomar forma. No hace mucho tiempo, se formó el concepto de un átomo: una unidad de materia elemental indivisible e inmutable, ya que resultó que un átomo puede desintegrarse repentinamente, y sus "fragmentos" serán dos átomos nuevos de otros elementos químicos.

Y la emanación, mientras tanto, a través de los esfuerzos de Ramsay, ocupó su lugar en el sistema periódico, agregando otro elemento a la familia de los gases inertes y más tarde pasó a llamarse radón.

El radón como sustancia


Desde un punto de vista químico, el radón es un gas inerte. Al igual que el xenón, no es tan inerte como el helio, el neón o el argón, y a diferencia de este último, tiene algunas propiedades químicas . Sin embargo, en la vida ordinaria se pueden descuidar de forma segura: la capacidad del radón para ingresar en compuestos químicos es demasiado pequeña. Pero es fácilmente adsorbido por los tejidos, papel, carbón activado y gel de sílice, se disuelve en aceites y de una solución en agua pasa activamente al hielo cuando se congela, formando clatratos. El radón también forma clatratos estables con una serie de otros compuestos moleculares, por ejemplo, el clatrato de radón con glucosa es bien conocido y se usa en la "medicina del radón".

El radón puro brilla debido a la radiactividad. Especialmente brillante, la luz azul, ilumina el radón líquido, que se congela al enfriarse aún más y, cuando se acerca a la temperatura del nitrógeno líquido, cambia el color del brillo a amarillo y luego a naranja. A medida que se acumulan los productos de descomposición, el radón líquido y sólido, que inicialmente es incoloro, se oscurece.
Pero fuera de laboratorios especiales y cámaras calientes, nunca veremos radón líquido o sólido. Incluso gaseoso, se encuentra en la naturaleza solo en una concentración muy pequeña. Después de todo, un gramo de radio por día forma todo 1mm3radón Por lo tanto, el único signo de su presencia casi siempre será solo radiactividad: productos de descomposición él y su hija.

El radón como radionúclido


En total, se conocen 19 isótopos de radón, pero solo se pueden encontrar dos isótopos de radón en la vida cotidiana: en realidad radón (emanación de radio) con una masa atómica de 222 y un torón de vida corta con una vida media de 55 segundos y un número de masa de 220. Hay un tercer isótopo natural de radón de actinón - de vida corta miembro de la serie de uranio-235-actinio, pero debido a la corta vida media y al bajo contenido de uranio-235 y sus "hijas" en la naturaleza, es difícil de detectar. El radón 222, después de haber emitido una partícula alfa con una energía de 5.59 MeV, se convierte en polonio-218 (a menudo denotado por los viejos cónyuges de Curie, la designación RaA) con una vida media de solo 3.1 minutos, y nuevamente "escupe" alfa -la partícula se convierte en plomo-214 (RaB), o sufre desintegración beta, convirtiéndose en astat-218 y casi inmediatamente, a través de la desintegración alfa, bismuto-214 (RaC). El plomo-214 también se convierte en este último. En plomo y bismuto-214, las vidas medias son un poco menos de media hora y sus átomos, formados después de la descomposición, tienen tiempo para condensarse durante este tiempo, formando el llamado recubrimiento activo , que cubre las superficies de las partículas de polvo y otras partículas de aerosol. La actividad beta hace que tales partículas de polvo se carguen positivamente. El bismuto-214, después de haber emitido una partícula beta y alfa casi simultáneamente (a través del polonio-214), pasa a un plomo-210 bastante longevo (22 años), en el que se suspende una cadena rápida de transformaciones. Las desintegraciones alfa del polonio-218 y el polonio-214 representan la mayoría de la dosis interna causada por el radón-222. Pero la dosis del radón en sí no excede el 2% de la dosis total.

Esta cadena de radionúclidos que se transfieren rápidamente entre sí (polonio-218, plomo-214, bismuto-214, polonio-214, plomo-210) se denominan productos secundarios de la descomposición (DPR) del radón y está inextricablemente asociada con él en el aire. Junto con el radón, los respiramos en nuestros pulmones, y cuando llueve, los expulsa del aire, por lo que el agua de lluvia adquiere radiactividad con una vida media de aproximadamente 25 minutos. Esta radioactividad se puede detectar fácilmente limpiando cualquier superficie con un trapo bajo la lluvia y midiendo el trapo con un dosímetro doméstico, preferiblemente con un sensor de mica (se debe quitar la cubierta del cable del sensor). Al mismo tiempo, muchos toman el impactante testimonio del dosímetro sobre las consecuencias del desastre de Chernobyl, Fukushima, o signos de algún tipo de accidente que las autoridades están ocultando , pero en realidad la razón de esto es el radón. Un aumento en el fondo de radiación durante las fuertes lluvias se asocia en parte con él (y en parte con la dispersión de muones cósmicos en las gotas de lluvia con la formación de electrones secundarios y radiación gamma bremsstrahlung).
Thoron, por otro lado, vive menos de un minuto y generalmente se rompe casi donde se formó. Después de haber emitido dos partículas alfa en fila (a través de la fracción viva de un segundo polonio-216 - torio-A), se convierte en plomo-212 (torio-B), que vive durante 10 horas y forma una placa activa de torón junto con su "heredero" bismuto-212 ( torio-C) con una vida media de 1 hora. Este último hace un "tenedor": en una de sus ramas, después de haber emitido una partícula alfa, se convierte en talio-208, famoso por su línea gamma de 2.6 MeV en el extremo derecho de la escala de energía, y a través de la desintegración beta, se convierte en polonio-212, que instantáneamente (en microsegundos) emite una partícula alfa de muy alta energía (10.5 MeV). En ambos casos, se forma plomo estable 208. Debido al corto tiempo de vida, el torón prácticamente no tiene tiempo para separarse y no lo respiramos. Precisamente, los polvorientos isótopos 212 se convierten en la fuente de radiación alfa-beta y gamma de energía extremadamente alta.

Como característica del contenido de radón en el aire, generalmente se usa un valor llamado actividad volumétrica de equilibrio equivalente (EERA). Se calcula para el radón-222 por la fórmula:

CRnequiv=ARn∗FRn=0.10ARaA+0.52ARaB+0.38ARaC,


donde ARny ARaA..RaC- actividad volumétrica del radón y sus productos secundarios de descomposición (Po-218, Pb-214, Bi-214) en Bq/m3.
Del mismo modo, de acuerdo con la fórmula

CTnEQ=ATn∗FTn=0.91AThB+0.09AThC,


determinar la ERAA del radón-220. Aquí ThB y ThC son, respectivamente, plomo y bismuto-212.
Aqui FRn- el factor de equilibrio, que en el equilibrio total es igual a la unidad, pero en la práctica generalmente no supera 0,5.

En el futuro, hablando de "concentración", "nivel", "contenido", etc., me refiero exactamente a EROA.

Radón asesino (y un pequeño sanador)


La descomposición del radón-222 y sus productos secundarios se debe a aproximadamente la mitad de la dosis de exposición humana natural. Como prácticamente el único radionucleido natural presente en el medio ambiente en forma de gas (sin contar las cantidades insignificantes de tritio y radiocarbono), el radón forma casi completamente la dosis de radiación a los pulmones desde el interior. Los pulmones son un órgano de radiosensibilidad relativamente alta debido al epitelio constantemente renovado de los alvéolos, por lo que el riesgo de cáncer de pulmón cuando se irradian es aproximadamente tres veces mayor que el riesgo general de oncología con una exposición uniforme al cuerpo. Y después de la descomposición del radón, su DPR (y en lo sucesivo, el polonio-210, formado a partir del plomo-210 que queda en los pulmones, que tiene la capacidad de acumularse en los pulmones) se fija en el tejido pulmonar y se irradia con partículas alfa, cada una de las cuales tiene una energía de 5- 6, y para un torón - hasta 10 MeV, y un factor de calidad de 20, es un "proyectil" muy destructivo. Para cada átomo de radón de tales "conchas" hay cuatro piezas, y para el átomo de torón: tres.

Debido a esto (y también porque el cáncer de pulmón en los no fumadores es una ocurrencia rara), incluso los niveles relativamente bajos de concentración de radón se reflejan en la incidencia de cáncer de pulmón. Según el Servicio de Salud Pública de EE. UU., El radón es la segunda causa de incidencia tumoral de esta localización después de fumar. A una concentración de radón en el aire de 200 Bq/m3El riesgo adicional de cáncer de pulmón es de 220 casos por año por cada millón de personas y aumenta linealmente con el aumento del contenido de radón. En comparación, el riesgo de cáncer de pulmón para los no fumadores y los fumadores es de 34 y 590 casos por año por 1 millón de personas (cifras tomadas de las conferencias del profesor I.N.Bekman).

También se cree que el radón, además de los conocidos efectos estocásticos, también provoca enfermedades cardiovasculares. Sin embargo, esta opinión generalmente se expresa en relación con un intento de explicar las llamadas zonas geopatógenas, cuya existencia es bastante dudosa.

En general, el radón es actualmente el problema más importante para proteger a la población de una amenaza radiactiva. Esto es especialmente cierto en algunas regiones donde el radón se emite activamente desde las entrañas de la Tierra y su concentración en los sótanos y en los primeros pisos de los edificios es extremadamente alta.

Tal lugar en la Tierra, por ejemplo, son las aguas minerales del Cáucaso, Beshtau. Para evaluar qué tan serio es, recomiendo ver este video:


¿Te imaginas lo que sucederá con los pulmones de alguien que fisgonea allí sin protección respiratoria?
La misma situación que en las aguas minerales del Cáucaso se observa en otras regiones conocidas por sus macizos de granito, volcanes, aguas termales y minerales de uranio: Suiza, Austria, República Checa, en menor escala: Finlandia y el noroeste de Rusia, así como el sur de Siberia, Lejano Oriente En estas regiones, la necesidad urgente son medidas para reducir la concentración de radón en locales residenciales: protección contra el radón.

El siguiente mapa muestra las dosis recibidas de radón por los residentes de varias regiones de Rusia (en mSv / año).



Sin embargo, existe la opinión de que el problema del radón es exagerado. Las cifras anteriores para la incidencia de cáncer no se establecen experimentalmente, sino que se calculan en función de los datos sobre la incidencia de personas que viven y trabajan en niveles significativos de radón - mineros, trabajadores y residentes de estaciones de radón, etc. Al mismo tiempo, el concepto sin umbral, sobre la base del cual se calculan estas cifras, no se ha probado experimentalmente y sigue siendo una hipótesis, aunque teóricamente fundada. Como argumento, generalmente se indica el conocido efecto terapéutico del radón en diversas enfermedades. Se sabe que el radón tiene un efecto analgésico y antiinflamatorio, provoca (probablemente a través de una mayor producción de DOPA y compuestos biológicamente activos relacionados por los melanocitos de la piel) la activación de una serie de mecanismos neuroendocrinos que dan un efecto pronunciado en los sistemas cardiovascular y nervioso, y también mejora la microcirculación en la piel irradiada. Los baños de radón han demostrado ser efectivos en muchas enfermedades.

Además, existe evidencia de que la radiación alfa de partículas recubiertas con "placa activa" estimula la actividad de los cilios pulmonares, ayudando a eliminar estas partículas de los pulmones, y este mecanismo puede reducir significativamente el efecto de bajas concentraciones de radón.
A pesar de que el torio (en actividad) no es menor que el del uranio, la proporción de torón en la dosis total es de solo alrededor del 5%. Esto se debe al hecho de que "no vive" en nuestros pulmones, en la mayoría de los casos, simplemente no tiene tiempo para llegar a la superficie.

Fuentes de radón


La vida media del radón-222 es de solo 3.8 días, pero debido a su formación constante durante la descomposición del radio, el radón nuevo ingresa constantemente a la atmósfera. Las fuentes de radón, por lo tanto, son rocas ricas en uranio, principalmente granitos, pero también se encuentran rocas mucho más activas y ricas en uranio. Entonces, las fosforitas son conocidas por su contenido de uranio. Pero la mayor cantidad de radón se emite no desde el macizo monolítico de granito, sino desde las fallas que conducen a las entrañas de la Tierra, formando la llamada "respiración de radón". La asignación de radón es un tipo de marcador por el cual se pueden encontrar tales fallas y, por lo tanto, depósitos de varios minerales confinados a ellas. El radón es especialmente intenso en las regiones volcánicas. A veces encuentran una intensa liberación de radón en lugares donde, al parecer, de la nada. Un estudio detallado revela una falla profunda. Y la intensidad de la emisión de radón es rica y, lo más importante, una fuente de información bastante rápida sobre los cambios en el estado del interior de la Tierra. Sus vibraciones presagian terremotos y erupciones volcánicas, permiten predecir los impactos de las montañas en las minas y ayudan a prevenir accidentes al perforar pozos.

El radón también se libera de los materiales de construcción. El "líder" aquí es el fosfoyeso, un material obtenido como desecho de la producción de fertilizantes de fosfato, que concentra una parte significativa del radio contenido en el fósforo original (en el que hay mucho, como el uranio), de modo que el fosfón de radón libera mucho. Y dado que la eliminación del fosfogipto es un problema real, la tentación de usarlo como yeso en la composición de las mezclas de construcción es muy alta. Por lo tanto, hay "plomería" y placas de yeso que emiten radón, pisos autonivelantes y yeso.

Ya hablé sobre la radiactividad y la "radonogenicidad" del granito, mientras que la grava y la arena de granito a menudo se convierten en un componente del concreto utilizado en la construcción. En este caso, es necesario guiarse por NRB-99 y usar variedades de granito con diferente radioactividad, donde esto es permisible. El granito generalmente se divide en 4 clases de radiactividad:

I - hasta 370 Bq / kg - está permitido aplicar sin restricciones en cualquier construcción,
II - hasta 740 Bq / kg - puede usarse en edificios no residenciales (incluidos los públicos) y para revestimiento exterior,
III - hasta 2800 Bq / kg - solo para construcción de carreteras fuera de asentamientos,
IV - hasta 3700 Bq / kg - se puede usar en la construcción solo donde se cubrirá con una capa gruesa de material de baja actividad.

Con una actividad de más de 3700 Bq / kg, el granito no se usa en la construcción.

Además, para la preparación de hormigón para edificios residenciales, solo se utiliza el granito de baja calidad de radioactividad clase I.

Las baldosas cerámicas y los revestimientos de granito también pueden ser una fuente de radón en las habitaciones. Pero generalmente estas fuentes pueden ser descuidadas. , , ( ) : , , . , , , . -226 «» .

En las regiones peligrosas para el radón, la fuente más fuerte de radón es el suministro de agua, si el agua se extrae de pozos artesianos. Entonces, mientras se ducha, la concentración de radón en la habitación puede aumentar de 50-100 Bq / m ^ 3 a varios kilobecquerels por metro cúbico. El gas también suministra radón a nuestros apartamentos.

El peligro del radón se ve gravemente agravado ... ahorro de energía. Te obliga a hacer las casas mucho más herméticas que antes, a ventilar cada vez menos, a utilizar activamente la recirculación de aire, lo que significa que el radón que ha entrado en la habitación permanece en ella. Por lo tanto, los enfoques de materiales y construcción que en nuestro país conducen a niveles aceptables de radón, a medida que se intensifica la lucha contra las fugas de calor, pueden dar un crecimiento serio.

Detección y medida


¿Cómo sabes cuál es el nivel de radón donde vives o trabajas? Lamentablemente, esto no es muy simple. Aunque el radón es la fuente de la mitad de la radiación de fondo natural, las lecturas "normales" del dosímetro no son en absoluto una señal de bienestar. En general, el radón puede ser detectado por un dosímetro en casos raros de niveles muy altos, mientras que su rasgo característico es fluctuaciones suaves y onduladas en la tasa de dosis y una disminución rápida en los niveles de radiación al abrir puertas y ventanas.

«», , . - , . , , , -, , - , . — , , «», , . -, - , , ( /^3) , . , : , SIRAD MR106N, Radex MR107. , ( 10000 ). , ( -210), , , .

También se usa un método de filtración. Se bombean varios metros cúbicos de aire a través de la capa sorbente y luego se mide la radiactividad del sorbente. Para hacer esto, use un espectrómetro de rayos gamma, registrando picos de plomo y bismuto-214. Existen dispositivos especializados que incluyen un detector con un espectrómetro de rayos gamma y una bomba con una celda de filtro, alojada en una carcasa. Estos son instrumentos caros que permiten un corto tiempo para determinar la actividad mínima del radón y rastrear pequeñas fluctuaciones en el ERAA del radón.

La versión más simple de este método no es difícil de detectar la presencia de radón en el apartamento; para esto es suficiente usar una aspiradora y un filtro Petryanov (cualquier respirador), y luego medir el filtro usando un dosímetro con un sensor de mica. Pero para cuantificarlo, debe estandarizar la técnica y realizar la calibración. Y esto ya no está disponible en casa. Pero si, después de varios minutos de funcionamiento de la aspiradora, el dosímetro mostró un valor mucho mayor que el fondo natural, esta es una razón para hacer sonar la alarma.

Lo mismo se aplica al conocido método de "trampa de radón". La trampa en sí es simple de fabricar: consiste en un multiplicador de voltaje con un voltaje de salida de menos 600-1500 V y una placa o rejilla metálica a la que se suministra este potencial. El esquema del multiplicador dado por el famoso Oleg Aizon se ve así:



(el esquema está tomado del foro, en el mismo lugar, casi todo sobre su fabricación y uso). Se coloca un electrodo con potencial negativo en la habitación medida y se deja allí durante 6-8 horas, y luego se mide con un radiómetro con la tapa del filtro gamma abierta.

El mecanismo de operación de una trampa de radón se debe al hecho de que las partículas de aerosol recubiertas con placa activa de radar DPR adquieren una carga positiva debido a la actividad beta y son atraídas por un electrodo cargado negativamente. Después de un tiempo, entre la precipitación del nuevo radón DPR y la descomposición del ya asentado, se establece un equilibrio en el que la actividad del DPR depositado es proporcional a la concentración de radón.

Oleg Aizon da los siguientes "puntos de referencia de la escala":
10-60 / — ,
70-150 / —
150 / —
400-600 / —
, , : - -20 , , , -03.

«» . — , , , . , , «» . - , , . .

* * *


, « », , , , , . . — .

Source: https://habr.com/ru/post/445832/


All Articles