Радиация есть везде. Есть она и в Москве. И я выгулял свой новый самодельный сцинтилляционный радиометр (о нем, наверное, скоро будет подробная публикация), чтобы выяснить, какие места в Москве самые радиоактивные, что является источником этой радиации и насколько все это плохо.
Приборы и методики
Основные измерения я проводил самодельным сцинтилляционным радиометром под кодовым наименованием EnviRAD 100. Основой радиометра является детектор на основе кристалла CsI(Tl) размером 8х8х50 мм и SiPM-фотодиода. Владельцы Atom Fast наверняка увидели в этом что-то знакомое и они будут правы — детектор от него. Калибровка радиометра выполнена с помощью образцового источника Cs-137 известной (около 100 кБк) активности, свинцового «домика» для снижения и стабилизации фона и линейки и подтверждена путем сличения с поверенным дозиметром.
Измерения проводились в режиме прямого счета импульсов. В этом режиме сцинтилляционный радиометр имеет значительный ход с жесткостью. Однако существенных загрязнений техногенными радионуклидами в Москве, скорее всего, нет (за исключением отдельных локальных мест — Коломенское, Щукино), а средняя энергия гамма-квантов природного фона как раз близка к энергии гамма-квантов цезия, и погрешность, с этим связанная, из-за этого невелика и составляет не более 15%.
При измерениях мощности дозы на местности радиометр располагали в метре от поверхности земли. Во всех иных случаях расстояние я буду оговаривать.
Еще один момент — это вклад космических лучей. Мощность дозы от последних на уровне моря — около 3,5 мкР/ч, однако мой прибор их практически не видит (примерная ожидаемая скорость счета от космических лучей при горизонтальном расположении кристалла — 4 имп/мин, тогда как скорость счета от естественного фона составляет примерно 600 имп/мин). Принципиально это ничего не меняет, а уровень космического излучения везде одинаковый (кроме станций метро глубокого заложения) и почти не изменяется во времени. Если хотите, можно прибавлять 3,5 мкР/ч ко всем моим цифрам.
Радиация на природе
Для начала я решил замерить естественный фон, минимально подверженный воздействию города. Для этого я прошелся по окрестностям города Пушкино — около реки Уча и Учинского водохранилища. Для начала я выбрал открытое место, удаленное от возможных техногенных источников радиации (такими были железнодорожная насыпь и мост, а также асфальт дороги, содержащий гранитную щебенку), а также от экранирующих излучение объектов (лес, река). Установлена заметная вариация фоновой мощности дозы от точки к точке, а также ее колебания (по-видимому, в связи с выделением радона из почвы), поэтому проведены 25 замеров в разных точках с последующим усреднением. Среднее значение составило 6,4 мкР/ч с вариациями от точки к точке в диапазоне от 4,5 до 10 мкР/ч. Также найдена «горячая» точка с мощностью дозы 15-18 мкР/ч без каких-либо визуальных признаков, возможно, связанная с наличием на некоторой глубине гранитного валуна моренного происхождения.
Я считал, что получил репрезентативное значение фона до тех пор, пока не зашел в лес. И обнаружил любопытное явление: в лесу мощность дозы устойчиво и статистически значимо выше, чем рядом не в лесу. Причем имеет значение именно факт наличия леса, а не геохимические особенности почвы — на месте вырубленного леса уровень радиации тоже меньше. С чем это может быть связано? А не знаю. Могу лишь предположить, что на листьях оседает свинец-210 из-под радоновых «дочек» и светит отовсюду, либо лес мешает сдуванию радона и его ДПР накапливаются на почве, либо имеет место механизм наподобие того, что приводит к появлению жесткого рентгеновского излучения во время дождя — за счет взаимодействия вторичного космического излучения с каплями (а в данном случае — с ветвями и листьями).
Второе любопытное явление — это явная корреляция между уровнем радиации и влажностью почвы. По мере того, как грунт под ногами превращается из сухого сначала во влажный, а затем в вязкую няшу, мощность дозы над ним резко, до двух раз (3-5 мкР/ч над няшей), падает. Здесь природа явления понятна — с ростом содержания воды падает количество твердого вещества, с которым связана активность.
Аналогично падает уровень при приближении к воде. Если зайти с прибором по пояс в воду, отойдя от берега на несколько метров, он попросту «забывает считать» — на дисплее 1,5-2,5 мкР/ч.
В общем, уровень радиации даже в отсутствии явных ее источников оказался достаточно изменчив. Поэтому для более точной оценки базового уровня воспользовался счетчиком суммарной накопленной дозы на экране радиометра и получил среднее значение за все гулянки на природе в воскресенье, разделив разницу в показаниях до и после прогулки за городом на ее продолжительность. Результат оказался равен 8,21 мкР/ч.
… И в городе
Уровни радиации в Москве в основном несколько превышают значения, преобладающие в чистом поле. В некоторых местах превышение довольно значительное.
Почти все выявленные места с повышенным фоном приурочены к большим массам гранитной облицовки. Наибольшие уровни наблюдались на лестницах. Характерный уровень в этих местах — 25-35, иногда до 40 мкР/ч. Такой уровень обнаружен на ступенях родного института (ГЕОХИ РАН), ступенях при входе в метро Воробьевы Горы и лестнице, ведущей на ул. Косыгина, на лестнице, ведущей из Ярославского вестибюля ст. Комсомольская на платформу Комсомольская-Радиальная, лестницах подземного перехода под станцией Пушкино. Более высокие уровни обнаружены в подземном переходе с площади Курского вокзала на ул. Земляной вал напротив выходов с метро Курская-Кольцевая и Курская-АПЛ. В этом переходе мощность дозы превышает 50 мкР/ч и наибольшие уровни вновь на лестницах.
Причина столь высокой активности лестниц, видимо, в толщине гранитных ступеней по сравнению с облицовочной плиткой.
На скриншоте типичная картинка, если идти по Комсомольской от подземного входа с электричек Ярославского вокзала через турникеты и на красную ветку.
Умеренно повышенные (до 15-20 мкР/ч) уровни наблюдались на некоторых участках асфальта. Причем границы между активным и неактивным асфальтом часто совпадали с видимыми границами асфальта, уложенного в разные периоды времени, либо отделялись друг от друга бордюрами и поребриками.
Высокий уровень излучения отмечен на Красной площади, где в отдельных точках устойчиво срабатывала сигнализация, выставленная на 50 мкР/ч (прибор не вынимал во избежание ненужного любопытства людей в форме.
Уровни радиации на газонах и в парках за пределами дорожек обычно 7-10 мкР/ч. В отдельных местах обнаруживался немного повышенный уровень, но локализовать «горячее пятно» чаще всего не удается. Так как превышение среднего уровня наблюдается подряд в 5-8 секундных интервалах счета, маловероятно, что оно имеет статистическую природу, поэтому я предполагаю роль облакообразных скоплений радона, которые вместе с продуктами распада перемещаются по ветру.
Зная о наличии радиационно-неблагополучной зоны в Коломенском, я посетил и его. К сожалению, не удалось проникнуть на «злачный» береговой склон (где знакомый нашел камушек, от которого в метре сигналила «Терра» — гамма-спектр его я выкладывал в одной из статей про радиацию), а в самом парке никаких выходящих за рамки описанного аномалий обнаружить не удалось. А вот в совсем неожиданном месте — во дворе одного из домов около Курского вокзала у радиометра устойчиво, в трех циклах измерения подряд, вдруг сработала адаптивная сигнализация, порог которой автоматически выставляется на две сигмы выше среднеминутного уровня. Источник удалось локализовать сразу, а затем я его обнаружил визуально — это была стрелка от часов, по-видимому, покрытая СПД! Правда, вынутая из земли стрелка оказалась почти неактивной — вся СПД осыпалась и осталась в земле.
Техногенно… пониженные уровни радиации
Как ни странно, и такое бывает. Неестественно низкие мощности дозы можно найти в машинах, автобусах, электричках, лифтах… В общем, везде, где между землей и нами есть толстая плотная (обычно металлическая) неактивная преграда. Приблизительно в транспортных средствах наблюдается двукратное снижение уровня радиационного фона по сравнению с «уличным». Наибольшее — трехкратное — ослабление замечено в двухэтажных поездах на втором этаже.
Очень низкие уровни излучения — на некоторых перегонах в метро, где мощность дозы падает зачастую ниже 1 мкР/ч (на станциях фон обычно растет из-за обилия гранита).
Впрочем, нужно относиться к этим цифрам с осторожностью по причине хода с жесткостью. Металлические преграды в наибольшей степени ослабляют мягкое гамма-излучение, что приводит к сильному занижению показаний в этих случаях.
Радиация внутри помещений
Как правило, строительные материалы (за исключением дерева, стекла и металла) содержат в себе микропримесь урана и тория, что приводит к тому, что в помещениях уровень радиации выше, чем на улице. Измерения показали, что уровень излучения внутри домов очень сильно разнится, причем может быть совершенно разным в разных помещениях. При этом могут обнаруживаться и локальные аномалии.
Так, в моем институте уровень радиации меняется от 8 до 20 мкР/ч в разных комнатах и коридорах. При этом на гамма-спектрах фона «фонящих» комнат преобладают продукты распада тория-232. Напротив, дома при несколько меньшем уровне (17 мкР/ч) преобладает уран-радий.
В двух одинаковых домах, построенных в одно и то же время, радиационная обстановка тоже может различаться кардинально. Так, в двух смежных домах-«хрущевках» по Ленинскому проспекту в Воронеже: в одном от одной из стен прет излучение под 30 мкР/ч при измерении вплотную к ней (по комнате 15-25 мкР/ч), плюс наблюдаются признаки заражения радоном: волнообразные изменения показаний радиометра, их снижение после проветривания. В другой же — везде стабильные 10 мкР/ч плюс-минус две сигмы.
Радиоактивные… люди
Иногда идешь по улице или в метро и вдруг — радиометр запиликал всеми тремя «алармами» сразу. Вынул, включил экран — а там совсем нездоровые цифры в пару сотен микрорентген, если не выше, и график уже несколько раз не влез в экран и перерисовался в новом масштабе. Обычно не стоит искать под ногами ампулу от дефектоскопа — источник радиации ходит рядом.
Это люди, недавно проходившие обследование с применением радиофармпрепаратов — ПЭТ, сцинтиграфии и т.д., а также лечение радиоактивным йодом. В течение нескольких часов или дней после процедуры они излучают довольно интенсивную радиацию. После радиойодтерапии пациентов, прежде чем отпустить домой,
Ко всему прочему (этим людям и так несладко при их диагнозах...) добавляется еще и то, что этих пациентов постоянно «тормозят» на входе в метро — срабатывает «Янтарь» (комплекс радиационного контроля, датчики которого установлены обычно над входными дверями в вестибюлях метро) и им приходится доказывать, что они не везут с собой «грязную бомбу». Чувствительность его такова, что после радиойодтерапии срабатывание все еще возможно в течение нескольких недель.
На скриншоте — пик, нарисовавшийся на приборе, когда поезд метро проехал мимо такого радиоактивного человека.
Интегральная доза за сутки
И в заключение оценим, какую дозу в сутки мы получим от московской радиации и насколько она укладывается в нормативы.
Для этого я снова воспользовался выводимой на экран радиометра интегральной дозой, и в течение двух дней носил прибор постоянно в кармане или клал рядом с собой. Получены следующие значения:
1,970 мкЗв — доза, полученная на природе (в пересчете на сутки)
2,873 мкЗв — доза за сутки выходного дня, проведенные целиком в г. Пушкино, из которых 9 часов — дома, 2 часа — в городе, остальное — на природе (лес, пляж).
3,289 мкЗв — доза за сутки рабочего дня, проведенные в режиме — 9 часов дома, час (суммарно) на улице г. Пушкино, 2 часа (суммарно) в электричке, час (суммарно) в метро, остальное — в Москве (работа, репетиционная база, магазины, улица).
От техногенных источников (а мы будем все, что сверх природного фона идет от стройматериалов, асфальта и прочего считать таковыми, хоть НРБ-99 с нами не согласен — но ДНК наших клеток не знает, что там думали разработчики этого документа) населению разрешается за год набирать не более 1 мЗв сверх природного фона. Умножив полученные значения на 365 и вычтя природный фон, получаем дополнительную дозу в пересчете на год:
- по выходному дню — 330 мкЗв/год (с походом на природу);
- по рабочему дню — 481 мкЗв/год.
Как видно, дополнительная доза радиации, получаемая в городе, хоть и не достигла в моем случае предельно допустимой величины, но составляет от нее значительную долю (от трети до половины).
* * *
Москва и Подмосковье не относятся к зонам поражения радиационных аварий, здесь нет значительных радиоактивных загрязнений (за исключением локальных плодов деятельности некоторых предприятий и научных учреждений), отсутствуют объекты ядерной энергетики. Тем не менее, городская среда здесь является источником дополнительного облучения сверх природного фона, которое хоть и не является недопустимо большим, но тем не менее, представляет собой заметный вклад в общую годовую дозу.
