Радиационная безопасность товаров

РАДИАЦИОННАЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ

ТОВАРОВ

В.Ф. Тулинов, К.В. Тулинов

Допущено Учебно-методическим объединением по образованию
в области коммерции и по образованию в области маркетинга

в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений,

обучающихся по направлению 38.03.06 «Торговое дело»

Москва 

ИД «ФОРУМ» — ИНФРА-М

2020

УДК  399 + 539.1(075.8)
ББК 65.011.3я73
 
Т82

Тулинов В.Ф.

T82 
 
Радиационная безопасность товаров : учебное пособие / В.Ф. Тули
нов, К.В. Тулинов. — Москва : ИД «ФОРУМ» : ИНФРА-М, 2020. —
80 с. — (Высшее образование).

ISBN 978-5-8199-0571-5 (ИД «ФОРУМ») 
ISBN 978-5-16-009244-7 (ИНФРА-М, print) 
ISBN 978-5-16-100559-0 (ИНФРА-М, online)

Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по на
правлениям 38.03.06 «Торговое дело» и 38.03.07 «Товароведение» по дисциплине, которая относится к вариативной и предусмотрена учебным 
планом. В учебном пособии даны краткие сведения об основных ионизирующих излучениях, рассмотрены их происхождение и основные
свойства, а также методы их обнаружения и измерения. Приведены результаты радиобиологических исследований воздействия ионизирующих 
излучений на живые организмы и основные методы радиационной защиты. Указана радиационная опасность продовольственных и непродовольственных товаров.

УДК 399 + 539.1(075.8)

ББК 65.011.3я73

Р е ц е н з е н т ы:

доктор ф.-м. наук, проф. зав. кафедрой математики РГТЭУ

М.А. Зайцев;

доктор технических наук, проф. директор Отраслевого центра по
вышения квалификации работников торговли М.А. Николаева

ISBN 978-5-8199-0571-5 (ИД «ФОРУМ») 
ISBN 978-5-16-009244-7 (ИНФРА-М, print) 
ISBN 978-5-16-100559-0 (ИНФРА-М, online)

ФЗ 

№ 436-ФЗ

Издание не подлежит маркировке 
в соответствии с п. 1 ч. 4 ст. 11

© В.Ф. Тулинов,
 
К.В. Тулинов, 2016

© ИД «ФОРУМ», 2016

ПРЕДИСЛОВИЕ

Настоящее пособие подготовлено в обеспечение учебно-мето
дическим материалом курса «Радиационная безопасность товаров», читаемого студентам, обучающимся по программам бакалавриата по направлениям подготовки «Товароведение» и «Торговое
дело» (профиль «Товароведение»).

Дисциплина «Радиационная безопасность товаров» является дис
циплиной по выбору вариативной части дисциплин математического
и естественнонаучного цикла. Она имеет, с одной стороны, предшествующие логические и содержательно-методические связи с дисциплинами общеобразовательного цикла — физикой, химией, биологией, а с другой стороны, данная дисциплина необходима для успешного освоения таких дисциплин профессионального цикла, как безопасность жизнедеятельности, теоретические основы товароведения и
экспертизы, безопасность товаров, таможенная экспертиза товаров.

Основной целью освоения учебной дисциплины «Радиацион
ная безопасность товаров» является:

изучение основ физики ионизирующих излучений, а также
•

некоторых вопросов радиационной биологии, рассматривающих последствия воздействия ионизирующих излучений
на биологические объекты;
приобретение умений определения радиационного зараже• 

ния тех или иных объектов облучения и профессиональных 
компетенций по проведению экспертизы товаров на радиационную безопасность товаров.

Основные задачи дисциплины:

усвоение терминологии, используемой в области радиаци•

онной безопасности;
изучение классификации различных типов излучений;
• 

приобретение умений работы с радиоактивными источни• 

ками;
определение основных факторов, влияющих на радиацион•

ную безопасность товаров;
овладение современными методами оценки радиационной
• 

зараженности товаров;
усвоение научных знаний и приобретение умений в области
• 

контроля радиационной безопасности товаров;
ознакомление с основными нормативными документами,
•

регламентирующими требования к радиационной безопасности товаров различного назначения.

Предисловие

В результате изучения дисциплины студент должен:

знать:

теоретические основы радиационной физики и радиацион• 

ной биологии, количественные меры и единицы, применяемые в дозиметрии;
методы и приборы дозиметрического контроля; способы за• 

щиты от радиации;
основные нормативные документы, регламентирующие воп• 

росы радиационной безопасности;
государственные нормы радиационной безопасности; основ• 

ные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности;

уметь:

пользоваться радиометрическими приборами для оценки
•

уровней радиации, приводить показания различных приборов, используемых для регистрации излучений, к единой дозиметрической шкале;
работать с нормативной и технической документацией, рег•

ламентирующей требования к радиационной безопасности;
проводить квалифицированную экспертизу радиационного
•

загрязнения продуктов питания растительного или животного происхождения, а также сырья для изготовления продовольственных и непродовольственных товаров.

ВВЕДЕНИЕ

Уже давно люди используют понятия «радиация» и «излуче
ние». Говорят о солнечной радиации и тепловом излучении, излучении света, ультрафиолетовом и инфракрасном излучении, излучении радиоволн, излучении микроволновой печи и т. д.

С начала прошлого века появились новые понятия: «проникаю
щая радиация», «радиационное излучение», «ионизирующая радиация». А вскоре после изучения новых видов излучений обнаружили
их вредное воздействие на живые организмы, в том числе и на человека. В связи с этим появились понятия «облучение», «проникающая
способность», «радиационное поражение», «радиационное заражение», «лучевая болезнь», а также противоположные им по смыслу 
«радиационная безопасность», «радиационная защита» и т.д.

К настоящему времени известно достаточно много опасных 

для организма видов излучений различного происхождения, при
этом всех их объединяет одно главное свойство: при прохождении
через вещество эти излучения производят ионизацию среды. Образующиеся ионы обладают исключительно высокой химической
и физической активностью, что приводит к существенному изменению состояния среды или вещества, в котором они образуются.

Так как состояние ионизированной среды резко отличается от
неионизированной, то и все виды излучений и радиации делятся
на две большие группы — способные или неспособные ионизировать вещество, через которое они проходят.

Неионизирующими, например, являются радиоизлучение, инф
ракрасное (тепловое) излучение, видимый свет, большая часть ультрафиолетового излучения (так называемое мягкое ультрафиолетовое излучение). К ионизирующим излучениям относятся жесткое
ультрафиолетовое излучение, рентгеновское и γ-излучение, радиоактивное естественное и искусственное излучение, космические лучи,
нейтронное излучение, излучения высокоэнергичных заряженных 
частиц — электронов, протонов, тяжелых ионов и ряд других.

В последующих главах рассматриваются:

различные виды ионизирующих излучений, их происхожде• 

ние, основные характеристики, а также современные методы
регистрации и дозиметрии излучений;
биологические воздействия ионизирующих излучений и ме• 

тоды защиты от них;
вопросы экспертизы, связанные с радиационной безопас•

ностью товаров различного назначения.

Г л а в а  1

ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ИОНИЗИРУЮЩИХ 
ИЗЛУЧЕНИЙ

1.1. Рентгеновское излучение

В 1895 г. В. Рентген в затемненном помещении проводил опы
ты с электрическими разрядами в вакуумных трубках (закрытых 
черным чехлом) и обнаружил свечение расположенного рядом экрана, покрытого слоем, содержащим барий. Так им были открыты
Х-лучи (впоследствии названные рентгеновскими). За это открытие Рентген первым в истории науки удостоился звания лауреата
Нобелевской премии по физике (1901 г.).

Он установил сильную проникающую способность этих лучей:
они пронизывали книгу в 1000 страниц, доску толщиной 3 см и
алюминиевую пластину 1,5 см. Но самым большим потрясением
было то, что он увидел темные тени костей своей руки на фоне слабого очертания руки.
Уже в мае следующего года (1896) Т. Эдисон организовал в

Нью-Йорке демонстрацию рентгеновской установки, где посетители могли рассматривать собственные кисти рук на светящемся
экране.

Вскоре обнаружилась большая опасность рентгеновских лучей.

Помощник Эдисона, постоянно обслуживающий эту аппаратуру,
умер от тяжелых ожогов. Впоследствии появились сотни жертв лучевых поражений, работавших с Х-лучами. Многие получили медленно заживающие раны и ожоги.

В. Рентген до конца не понял природу Х-лучей. Только в 1912 г.
немецкий физик М. Лауэ установил волновые свойства этих лучей,
получив дифракционную картину при пропускании Х-лучей через
кристалл, и тем самым обосновал их волновую природу.

Дальнейшими исследованиями было установлено, что диапа
зон длин волн рентгеновского излучения составляет от 10–3 до
1 нм (1 нм = 10–9 м). Сегодня рентгеновское излучение очень широко применяется в медицине, дефектоскопии, искусствоведении и т.д.

1.2. Естественная радиоактивность 
7

1.2. Естественная радиоактивность

В 1896 г. французский физик А. Беккерель положил несколько

фотографических пластинок в ящик стола — рядом с образцами
вещества, содержащего соли урана. Когда он проявил пластинки,
то к своему удивлению обнаружил на них следы каких-то излучений, которые он приписал урану. Так были открыты новые «урановые лучи».

Вскоре этим явлением заинтересовалась М. Склодовская
Кюри, которая и ввела в обиход слово «радиоактивность».

В 1899 г., вместе с Пьером Кюри он обнаружил, что уран после
излучения превращается в другие химические элементы. Один из
этих элементов назвали полонием, а другой радием (отсюда название явления — «радиоактивность»). Впоследствии оказалось, что
«урановые лучи» представляют собой α-, β-, γ-излучения.

В 1900 г. А. Беккерель доказал, что β-лучи представляют со
бой поток электронов, открытых ранее (в 1897 г.) Дж. Томсоном.
В том же году было обнаружено, что γ-излучение представляет
собой поток жестких электромагнитных волн (с очень малой длиной волны менее — 10–12 м.). В 1903 г. английский физик Э. Резерфорд определил, что α-лучи представляют собой поток тяжелых положительно заряженных частиц с массой, во много раз
превосходящей массу электронов. Позже было установлено, что
это ядра атомов гелия 4

2Не.

Следующим этапом в понимании явления радиоактивности
стали исследования по изучению строения атомов различных веществ. Вначале Резерфорд на основе опытов по рассеянию
α-частиц на тонких металлических мембранах в 1911 г. обосновал
планетарное строение атомов, состоящих из положительно заряженных атомных ядер и вращающихся вокруг них отрицательно
заряженных частиц — электронов.

Позже было выяснено строение атомных ядер, которые, как 
оказалось, состоят из протонов и нейтронов. Наличие в атомных 
ядрах протонов впервые открыл Э. Резерфорд в 1919 г. Исследуя
ядерную реакцию бомбардировки α-частицами ядер азота
(14

7N + α-частица (4

2Не) → 17

8О + 1

1Н), он установил, что образуется
кислород 17

8О и ядро атома водорода 1

1Н, которое он назвал про
тоном.

Наличие в ядрах нейтронов впервые доказал Дж. Чедвик в

1932 г., исследуя ядерную реакцию бомбардировки α-частицами
4
2Не бериллия 9

1Ве: 4

2Не + 9

4Ве → 12

6С + 1

0n, в которой был получен

Глава 1. Основные виды ионизирующих излучений

углерод 12

6С и нейтральная частица 1

0n с массой, близкой к массе
протона. Эта частица была названа нейтроном.

Дальнейшее исследование ядерных процессов на основе про
тонно-нейтронной модели строения атомных ядер с применением
квантовой теории привело к пониманию природы явления радиоактивности, а также позволило объяснить различные характеристики всех видов радиоактивных излучений. Иными словами, стало
ясно, что радиоактивность есть явление, связанное с внутриядерными процессами.

1.3. Космические лучи

Космические лучи — это потоки заряженных частиц, приходя
щих на Землю из космического пространства.

Впервые их существование было установлено австрийским уче
ным В. Гессом в 1912 г. Он проводил измерения радиации на разных 
высотах в атмосфере с помощью прибора, расположенного на воздушном шаре. Оказалось, что интенсивность излучения увеличивается с ростом высоты, а не уменьшается, как если бы оно приходило
снизу от поверхности Земли — за счет ее естественной радиоактивности. То есть было зарегистрировано излучение, приходящее в земную атмосферу сверху — из космического пространства.

Различают первичное и вторичное космическое излучение. Пер
вичное космическое излучение состоит из заряженных частиц высокой энергии. Это в основном протоны (~ 85 %) и α-частицы (~ 13 %),
а также небольшое число ядер более тяжелых элементов. Энергия
этих частиц очень высока (в среднем ~ 1010 эВ), но может достигать
величин порядка 1019 эВ. Первичные частицы взаимодействуют с
ядрами атомов атмосферы и образуют вторичные частицы: электроны, протоны, нейтроны, мезоны, γ-кванты и т. д. Первичное излучение полностью исчезает в атмосфере на высотах ниже 20 км.

Вторичное космическое излучение достигает поверхности Зем
ли, т.е. она подвергается воздействию исключительно вторичного
космического излучения. Интенсивность космических лучей растет не только с высотой над уровнем моря, но и с географической
широтой (за счет отклонения части потока частиц магнитным полем Земли).

Имеют место также значительные вариации интенсивности
космических лучей во время воздействия мощных солнечных 
вспышек на магнитосферу Земли.

1.4. Искусственная радиоактивность 
9

1.4. Искусственная радиоактивность

Искусственная радиоактивность была открыта в 1934 г.

И. Кюри и Ф. Жолио-Кюри. Они обнаружили, что при бомбардировке алюминия, магния и бора α-частицами радиоактивного полония эти элементы сами становятся на некоторое время радиоактивными, о чем можно судить по испускаемому ими излучению.
Этот процесс происходит следующим образом: α-частицы, проникая в ядра бомбардируемых атомов, вызывают коренную перестройку атомного ядра, сопровождающуюся испусканием нейтронов и увеличением количества протонов, в результате чего образуются атомные ядра новых элементов.

Образование новых элементов было подтверждено химичес
ким анализом, при этом установлено, что, например, бор превращается в один из изотопов азота, алюминий — в один из изотопов
фосфора, причем изотопы оказались радиоактивными.

Эти реакции могут быть записаны следующим образом. При
бомбардировке бора происходит реакция

10

5В + 4

2Не (α-частица) → 13

7N + 1

0n,

а затем радиоизотоп азота 13

7N превращается в изотоп углерода

с испусканием позитрона, т. е. 13

7N → 13

6C + β+.

При бомбардировке алюминия α-частицами идет реакция

27
13Al + 4

2Не (α-частица) → 30

15P + 1

0n

с образованием радиоактивного фосфора 30

15P.

Затем радиоактивный фосфор 30

15P распадается, превращаясь в

устойчивый элемент кремний 30

14Si с испусканием позитрона:

30
15P → 30

14Si + β+.

Эти ядерные реакции были первыми, в которых создавались
новые, ранее не существовавшие радиоактивные изотопы. Так 
была открыта искусственная радиоактивность и началась эра получения искусственных радиоизотопов практически всех элементов периодической системы Менделеева. Отметим, что И. Кюри и
Ф. Жолио-Кюри открыли не только искусственную радиоактивность, но и новый вид радиоактивного распада — позитронный
распад, который не наблюдается у естественных радиоактивных 

Глава 1. Основные виды ионизирующих излучений
0

элементов. Открытие искусственной радиоактивности привело к 
появлению новых радиоактивных изотопов.

Но особенно важными в этом направлении были исследования

Э. Ферми (1934 г.), который пошел по новому пути — он начал облучать различные элементы нейтронами, получаемыми в реакциях 
типа

α-частица (4

2Не) + 27

13Al → 30

15P + 1

0n (нейтрон).

Метод нейтронной бомбардировки ядер оказался гораздо бо
лее эффективным по сравнению с бомбардировкой α-частицами.

В результате этих работ Ферми сделал одно из фундаменталь
ных открытий. Поместив между источником нейтронов и активируемым серебряным цилиндром слой парафина, он заметил, что
наличие парафина не уменьшает активность нейтронов, а, напротив, увеличивает ее. Ферми сделал вывод, что этот эффект, по-видимому, обусловлен наличием водорода в парафине, и решил проверить, как будет влиять на активность нейтронов большое количество водородосодержащих элементов. Проведя опыт сначала с
парафином, а затем с водой, Ферми констатировал увеличение активности в сотни раз. Эти опыты обнаружили огромную эффективность в ядерных реакциях медленных нейтронов. За короткое
время Ферми удалось этим методом активировать 47 из 68 изученных к тому времени элементов таблицы Менделеева.

В настоящее время радиоактивные изотопы можно получить в

разнообразных ядерных реакциях с использованием в качестве
бомбардирующих частиц протонов, дейтронов, α-частиц, нейтронов и др. Сущность ядерных реакций состоит в том, что ядра мишени стабильных атомов, подвергаясь бомбардировке элементарными частицами, захватывают их и получают дополнительную
энергию (кинетическую энергию «частиц-снарядов»). В результате
образуется составное ядро с избытком энергии (возбужденное
ядро). Переход ядра из возбужденного состояния в стабильное осуществляется путем излучения избыточной энергии в виде α-,
β-частиц и γ-квантов, т. е. происходит процесс радиоактивного
распада.

При использовании протонов, дейтронов и α-частиц ядерная

реакция (проникновение их в ядро) идет с большим трудом, так 
как все они имеют положительный заряд и отталкиваются от ядра
в результате действия кулоновских сил. Чтобы эти «частицы-снаряды» проникли в положительно заряженное ядро, они должны
иметь большую кинетическую энергию. Именно поэтому были