Методы радиационного контроля окружающей среды

С / Ш W r f t s p m i U t 
' 
l/J л 11 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ '' 4 f 
УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. А. М. ГОРЬКОГО 

В. М. Жуковский 

МЕТОДЫ 
РАДИАЦИОННОГО КОНТРОЛЯ 
ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ 

Курс лекций 

Утверждено редакционно-издательским советом университета 
в качестве учебного пособия для студентов, обучающихся 
по направлению 020100 «Химия» и специальности 020101 «Химия» 

Екатеринбург 
Издательство Уральского университета 
2008 

УДК 539.16.04 + 504.5 
Ж864 

Издание 
подготовлено 
в рамках 
инновационной 
образовательной 
программы 
Уральского 
государственного 
университета 
«Опережающая 
подготовка 
по прорывным 
направлениям 
развития 
науки, техники и гражданского 
общества 
на основе 
формирования 
инновационно-образовательного 
пространства 
классического 
университета 
в партнерстве 
с академической 
наукой, 
бизнесом, 
органами 
власти с использованием 
мирового 
опыта в 
области 
качества 
образования 
и образовательных 
технологий» 

Рекомендовано 
к изданию 
экспертно-конкурсной 
комиссией 

Инновационного 
образовательно-научного 
центра 

«Экология 
и 
природопользование». 

Протокол 
заседания 
№ 15 от 14 мая 2008 г. 

Рецензент 
Б. В. С л о б о д и н , доктор химических наук, профессор 
(Институт химии твердого тела УрО РАН) 

Жуковский, В. М. 
Ж864 
Методы радиационного контроля окружающей среды [Текст]: 
курс лекций : учеб. пособие / В. М. Жуковский. — Екатеринбург : 
Изд-во Урал, ун-та, 2008. — 280 с. 

ISBN 978-5-7996-0360-1 

Излагаются основные сведения об явлении радиоактивности, его ис
пользовании в энергетике, медицине, технике, сельском хозяйстве. Рассмат
риваются способы измерения ионизирующих излучений и методы радиа
ционного контроля объектов окружающей среды. 

Для студентов естественных и гуманитарных факультетов университе
та, а также специалистов всех уровней, обязанных владеть информацией 

по данной теме. 
УДК 539.16.04 + 504.5 

ISBN 978-5-7996-0360-1 
© Уральский государственный университет, 2008 

ОТ АВТОРА 

Открытие явления радиоактивности в корне изменило научную картину мира и дало человечеству в руки ранее неведомые источники энергии. 
Использование этого явления в энергетике, технике, медицине, сельском 
хозяйстве и научных исследованиях стало неотъемлемой частью современной жизни. Через 30—40 лет вообще невозможно будет представить 
благополучное существование человеческого сообщества без атомной энергетики. 

Во все времена живые организмы, в том числе и человек, не подозревая об этом, подвергались действию разнообразных естественных источников излучения, находящихся в воздухе, воде, пище, почве, а также космического излучения. 
Первоначальная ориентировка на использование атомной энергии в военных целях, бомбардировки японских городов, многочисленные ядерные 
испытания и аварии на АЭС сформировали в массовом сознании крайне 
негативное отношение как к «военному», так и к «мирному» атому. В большинстве суждений отсутствует сколько-нибудь разумный научный анализ. 
Автор пытается донести в научной, но достаточно доступной, а отчасти 
даже в научно-популярной форме объективные сведения о радиоактивности и радиационной безопасности. Представленный курс лекций адресован 
в первую очередь студентам университета, обучающимся по направлению 
020100 «Химия» (бакалавриат и магистратура). Однако он может быть весьма полезным для студентов других факультетов и специалистов всех уровней, обязанных владеть информацией, давать ей объективную интерпретацию и принимать адекватные решения! 

Знание — лучшее средство от страха и подозрений. Радиации не следует бояться, но с ней следует обращаться осторожно и компетентно. Развитие любых отраслей техники было и будет сопряжено с рисками негативных 
последствий. Риски нужно понять, оценить и довести до приемлемого 
обществом уровня. Только это делает возможным создание новых, экологически приемлемых технологий. 

ЛЕКЦИЯ 1 

СОЦИАЛЬНЫЕ ПОСЛЕДСТВИЯ 
ОТКРЫТИЯ ЯВЛЕНИЯ РАДИОАКТИВНОСТИ 

Мир движется, совершенствуется; задача 
человека участвовать в этом движении и подчиняться и содействовать ему. 
Л. Толстой 

Нельзя допустить, чтобы люди направляли 
на свое собственное уничтожение те силы природы, которые они сумели открыть и покорить. 
Ф. 
Жолио-Кюри 

Становление и развитие человеческой цивилизации осуществлялось через овладение новыми знаниями, умениями и через инновации в области технологии. Каждая технологическая революция 
существенно расширяла человеческие возможности, реформировала 
структуру обществ, в деятельности которых находили применение 
порожденные наукой и техникой инновации, коренным образом 
изменяла образ мышления человека, социоэкономическую и экологическую ситуации в обществе. 
Открытие в последние годы XIX в. явления радиоактивности 
привело к революции в физике, обеспечило переворот в научном 
мировоззрении, раздвинуло горизонты негаданных возможностей. 
Человечество получило принципиально новый мощный источник 
энергии. Мысли и судьбы людей, живших в XX и живущих в веке XXI, в значительной мере формировались под влиянием этого 
открытия. Несомненно, оно будет оказывать глубокое влияние 
и на следующие поколения. 
Прежде всего это грандиозный рывок в области фундамент а л ь н ы х наук: углубленное понимание строения материи, проникновение в микромир, создание квантовой механики и теории 
относительности, понимание единства всего материального мира 
во Вселенной, единства фундаментальных взаимодействий, объединяющих микро- и мегамир, живое и косное вещество. 
Не менее значимы прикладные, т е х н и ч е с к и е 
аспекты. К сожалению, обнаружив, что радиоактивные элементы 235U 

Явление радиоактивности: последствия открытия 
5 

и 239Ри могут быть мощными малоразмерными источниками энергии, человечество прежде всего подумало о бомбе и немедленно 
свою задумку реализовало. Затем были созданы реакторы для атомных подводных лодок, и лишь в последнюю очередь появился так 
называемый мирный атом, когда начали строить и эксплуатировать 
АЭС, применять источники ионизирующих излучений для дефектоскопии и в медицинских целях. 
Следует обратить внимание и на негативные с о ц и а л ь н ы е 
аспекты. В массовом сознании ядерная энергия после бомб Хиросимы и Нагасаки, после Чернобыльской аварии, рудиментов 
«холодной войны» и волны терроризма воспринимается как некая 
жуткая «страшилка», которую необходимо полностью ликвидировать, 
о которой нужно забыть и которую не следовало бы и вовсе открывать. Но остановить научно-технический прогресс нельзя. Всякая 
остановка (или даже замедление) способны привести к ослаблению творческого, интеллектуального потенциала общества и деградации человеческой цивилизации. Человеческий интеллект, получив в свое распоряжение результаты нового открытия, далеко 
не всегда и не сразу способен все оценить и предвидеть, отсюда 
и негативные последствия. Человечество многократно вело и ведет 
себя как малый ребенок, которому дарят новую игрушку: он ею размахивает, всем показывает, испытывает в разнообразных условиях, 
развинчивает и разбирает. Последствия таких действий далеко 
небезопасны — польза и негатив всегда шли рядом. Еще в незапамятные времена человек овладел огнем, что сыграло несомненно 
прогрессивную роль в его развитии. Он научился плавать через океан, летать в воздухе, ездить по железной дороге и в автомобиле, 
строить высотные дома и многому-многому другому. Но вспомните, во что это обошлось человечеству и какие «суммы» оно продолжает выплачивать по этим счетам! 

Человек, среда его обитания и техносфера составляют единую 
неразрывную систему исключительной сложности, которая требует системного подхода. Два последних десятилетия прошли под 
осознанием недопустимости дальнейшего накопления и развития 
в XXI в. негативных последствий от динамично нарастающих 
катастрофических процессов в техногенной и природной сферах. 

ЛЕКЦИЯ 1 

На повестку дня встала острейшая проблема выработки принципиально новой стратегии развития цивилизации, которая базируется на к о н ц е п ц и и п р и е м л е м о г о р и с к а. Риски негативного 
воздействия на человека исключительно многочисленны, разнообразны, и радиационные риски среди них, как правило, отнюдь далеко не самые значимые. 
Может, действительно не следовало вообще открывать явление 
радиоактивности? Может, во всем виноваты ученые, открывшие 
радиоактивность и связанные с этим явлением источники колоссальной внутриядерной энергии? Такое утверждение звучит по крайней мере наивно. Подобную претензию недоброжелатели американского образа жизни могли бы предъявить Христофору Колумбу, 
зачем открывал Америку. Не открыл бы, и проблем бы не было! 
С развитием наших знаний о предмете выяснилось, что независимо от открытия ученых на Земле всегда существовал, существует 
и будет существовать естественный радиационный фон (ЕРФ), от которого нельзя спрятаться. Все живое (в том числе человек) сформировалось и эволюционирует в радиоактивном мире. А в момент 
возникновения первичных форм жизни (более 4 млрд лет тому 
назад) природный фон был существенно выше существующего. Так 
что дело не в открытии или закрытии. Дело в использовании: кто, 
где, когда, как и в каких целях? 
Использование ядерной энергии и радиоактивности сводится 
к двум принципиальным возможностям: 1)как средство ведения 
войны и 2) в мирных целях. Прокомментируем эти возможности. 
• Если представить себе день, когда ведущие страны во всемирном конфликте пустят в ход баллистические ракеты, вооруженные 
ядерными и термоядерными зарядами, тогда, как мы знаем, земной 
цивилизации придет конец. В условиях глобальной термоядерной 
войны радиационные эффекты становятся в сущности вторичными, 
потому что они растворятся на фоне разрушительной силы взрыва 
и огня и последующего наступления «ядерной зимы»1. Предотвра
1 См.: Моисеев Н. Н. Человек и биосфера: Опыт системного анализа и эксперименты с моделями / Н. Н. Моисеев, В. В. Александров, А. М. Тарко. М., 1985; 
Пархоменко 
В. П., Тарко А. М. Ядерная зима // Экология и жизнь. 2000. № 4; 
Холл Э. Дж. Радиация и жизнь. М., 1989. 

Явление радиоактивности: последствия открытия 
7 

щение такой ситуации лежит не в научно-технической сфере, 
а в сфере разума, человеческой этики и медицины психических 
расстройств. 
• Важнейшим источником энергии на Земле, источником самой 
жизни является солнечная энергия. Именно она обеспечивает циркуляцию воздушных и океанических масс и формирует климат 
Земли. За счет процессов фотосинтеза атмосфера пополняется кислородом и освобождается от избытков углекислого газа. В результате фотосинтеза зеленая масса растений накапливает углеводы 
и другие органические вещества, являющиеся базовой пищей (источником энергии) для всего живого. Другими словами, именно солнечная энергия обеспечивает круговороты вещества по геохимическому и биогеохимическому циклам. До недавнего времени все 
виды энергии, которые были доступны человеку, представляли собой трансформированную солнечную энергию: прямой обогрев, 
энергия ветра, текущей воды, топлива, пищи, электричества полупроводниковых солнечных батарей. Энергия каменного угля, нефти, 
природного газа — это все та же солнечная энергия, запасенная 
прежними биосферами и интенсивно расходуемая человечеством. 
Запасы этой энергии в масштабе времени существования человечества являются невосполнимыми, и мы бездумно эти запасы расходуем. 

Заметим, что все ускоряющееся расходование имеет историческую и якобы научную основу, опирающуюся на мировоззрение основоположников классической политэкономии А. Смита и Д. Рикардо. В этом мировоззрении представление о бесконечности мира 
преломилось в постулат о неисчерпаемости природных ресурсов. 
Поэтому природные ресурсы были исключены из рассмотрения 
классической политэкономией как некая «бесплатная» мировая константа, экономически нейтральный фон хозяйственной деятельности. В частности, Д. Рикардо утверждал, что «ничего не платится 
за включение природных агентов, поскольку они неисчерпаемы 
и доступны всем». 
Сходные представления сохранились и в политэкономии 
К. Маркса. Вот некоторые из его формулировок: «Силы природы 
не стоят ничего; они входят в процесс труда, не входя в процесс 

ЛЕКЦИЯ 1 

образования стоимости»2; «Производительно эксплуатируемый материал природы, не составляющий элемента стоимости капитала, — 
земля, море, руды, леса и т. д. В процесс производства могут быть 
включены в качестве более или менее эффективно действующих 
агентов силы природы, которые капиталисту ничего не стоят»3. 
Не приходится удивляться, что в нашей стране с ее огромной, 
далеко не освоенной территорией и богатыми природными ресурсами в общественном сознании значительной части населения 
(включая политиков) продолжает доминировать порочная идея 
«На наш век хватит». 
Умное овладение человеком внутриядерной энергией мирного атома может коренным 
образом изменить ситуацию. Во-первых, 
человеческая цивилизация получает доступ 
к принципиально новому, практически неисчерпаемому на исторически обозримый период времени источнику энергии. Во-вторых, 
у человечества появляется отсрочка, реальный 
шанс изменить вектор своего развития — перейти из режима грабительского разрушения 
среды своего обитания в режим sustainable 
development — режим устойчивого развития, 
на необходимость чего неоднократно обращали внимание В. И. Вернадский4 и Н. Н. Моисеев. Именно эта идея заложена в «Повестке 
на XXI век» ООН. 
Непрерывное развитие творческого потенциала человечества и есть та обратная связь, 
которая делает человека человеком. Сложность и противоречивость — это черта, имманентно присущая научно-техническому и иному 
прогрессу на всех его этапах. Без него невоз- 
н. Н. Моисеев 

В. И. Вернадский 

2 Маркс К., Энгельс Ф. Сочинения. 2-е изд. Т. 47. С. 498. 
3 Маркс К., Энгельс Ф. Указ. соч. Т. 24. С. 399. 

4 См.: Вернадский 
В. И. Биосфера и ноосфера. М., 1989; Моисеев Н. Н. Судьба цивилизации: Путь Разума. М., 1998. 

Явление радиоактивности: последствия открытия 
9 

можно решить материальные и социальные проблемы, но одновременно он вносит новые трудности и опасности, к которым приходится адаптироваться человеку — познавать их не только теоретически, но и минимизировать практически, понижая их вероятность. 
Ведь абсолютная без-опасность недостижима не только практически, но и теоретически. Приведем по этому поводу высказывание 
Н. Н. Моисеева: 

Риск и опасности в развитии цивилизации были, есть и будут. 
И нам придется приучить себя к мысли о необходимости жить под 
этим бременем. Но это означает лишь одно: человечеству необходимо научиться предельно снижать этот риск и опасности. 

Нулевой риск возможен лишь в системах, лишенных запасенной энергии, химически и биологически активных компонентов. 
Рост концентрации энергонасыщеных предприятий увеличивает 
вероятность аварий. Неудачное соседство предприятий увеличивает опасность и возможный ущерб (эффект домино). 
Современное общество не способно удовлетворить свои материальные и духовные потребности (т. е. свою безопасность в социально-экономической области) без увеличения масштабов производства, сопровождающегося увеличением техногенного воздействия 
на биосферу. С другой стороны, оно вынуждено охранять биосферу, т. е. обеспечивать свою экологическую безопасность, поскольку от состояния последней зависят и эффективность производства, 
и комфортность условий жизни людей, их здоровье да и сама возможность существования человека и жизни на Земле. Иными словами, развитие производства, направленное на повышение материального уровня жизни, одновременно ведет к появлению разнообразных 
видов техногенной опасности как для здоровья человека, так и для 
состояния окружающей его среды. На устранение этих опасностей 
необходимо расходовать определенную долю материальных ресурсов общества, которые, независимо от того, велики они или малы, 
все равно о г р а н и ч е н н ы ! 

В действительности затраты на создание систем технической 
безопасности промышленности составляют значительную долю 
материальных ресурсов общества и отвлекаются из социальной 

0 
ЛЕКЦИЯ 1 

сферы. В этих условиях значение приобретает проблема оптимизации затрат, т. е. обеспечение максимально возможной социальной 
выгоды при приемлемом (минимальном) риске. 
Какой уровень безопасности (риска) считать приемлемым, определяется технологическим, экономическим, социальным и культурным развитием общества, его историей, традициями и эмоционально-психологическим настроем. Неудивительно, что одни виды 
рисков являются настолько привычными и само собой разумеющимися, что на них до момента наступления аварии, несчастного случая или заболевания попросту не обращают внимания, хотя они 
весьма тяжелы. Сюда относятся дорожно-транспортные инциденты, неосторожное поведение на водоемах или обращение с огнем, 
курение, злоупотребление алкоголем и многое другое. Напротив, 
другая группа рисков, последствия которых значительно ниже и затрагивают ограниченные группы населения, вызывают у сообщества активное и эмоциональное неприятие5. В частности, в этот 
разряд попадают ядерные технологии и ядерная энергетика. 
Если для страны главным риском оказывается риск внешнего 
вторжения, то основные средства вкладываются в обороноспособность. Что при этом происходит с социальной сферой, пояснений 
не требует. Наш народ об этом знает не понаслышке. Именно так 
мы победили в Великой Отечественной войне, именно так был создан ракетно-ядерный щит страны в период холодной войны, именно 
поэтому нам не хватало средств не только на снижение рисков 
социально-экономических, но и рисков техногенных. Стоит ли 
удивляться, что в экстремальных условиях оборонные проблемы 
решались любой ценой, что приводило не только к тяжелым условиям труда, но и к чрезвычайным рукотворным ситуациям, затрагивающим гражданское население. Именно так в первые годы 
(1949—1951) функционирования ПО «Маяк» были осуществлены 

5 См., например: Granger Morgan М. Risk Management should be about Efficiency and Equity // FEATURE. 2000. Vol. 34, Is. 1. P. 32A—34A; Кузьмин И. И. Безопасность и техногенный риск: системно-динамический подход // ЖВХО им. Д. И. Менделеева. 1990. Т. 35, № 4 . С. 415—420; Жуковский 
В. М. Научно-технический 
прогресс и проблемы цивилизации (радиоактивность) // Изв. Урал. гос. ун-та. 2002. 
№ 23. [Сер.] Проблемы образования, науки и культуры. Вып. 12. С. 22—32.