Защищает ли бетон от радиации — как влияет излучение на стройматериал?

Опасность для всего живого представляют гамма-лучи и нейтронное излучение. Для того, чтобы защититься от вредных излучений, используют радиационно-защитные бетоны. Их эффективность достигается в том случае, если материал, из которого они изготовлены, характеризуется высоким содержанием водорода. Используемые в конструкциях защитных экранов, установленных возле ядерных реакторов, они имеют высокую термостойкость и хорошую теплопроводность, а также низкие показатели коэффициента термического расширения.

Бетон защищает все живое от радиационного излучения. В нем соединяется высокая плотность и достаточно большое количество водорода. Чтобы уменьшить действие радиации возле атомных электростанций, применяют тяжелые бетоны, плотность которых не меньше 2500—7000 кг/м3.

Какие бетоны не пропускают радиацию?

Используя атом в мирных целях, нужно, в первую очередь, полностью обеспечить безопасность персонала, работающего на атомных электростанциях возле ядерных реакторов, а также на других вредных предприятиях. В качестве надежной защиты использовали бетоны с наполнителями из материалов с высокой плотностью, а именно: портландцементы, шлакопортцементы, глиноземистые цементы.

Создание новых материалов стало возможным из-за увеличенной доли водорода в ходе производства.

Благодаря увеличению содержания водорода, что способствовало использование большого количества воды вместе с связующим элементом, например, гидросульфоалюминатом кальция, создавались новые соединения. Чтобы улучшить их защитные свойства, начинают вводить добавки, включающие борсодержащие вещества.

Характеристики защитных свойств бетонов

Как основную защиту от радиационного облучения, давно используют тяжелые гидратные бетоны. Для их наполнителей берут следующие материалы:

• Барит — природный минериал белого цвета — сернокислый барий (BaSO4);
• Железные руды:
  • магнетит (Fe304);
  • красный железняк (Fe203);
  • лимонит (2Fe203).
• Металлолом.

Материалы, используемые при возведении АЭС, должны иметь повышенную плотность.

Плотность на заполнителе из барита — 38000 кг/м3, на песке и щебне — 2600—4000 кг/м3, а на отходах из чугуна, стали, крупного лома (дробь, крошка, скрап) — 5000—7000 кг/м3. Поэтому, изготовляя их, нужно учитывать влияние облучения на разные материалы. Существует вероятность, что это может нарушить состав и привести к разрушению всей конструкции. Это нужно учитывать еще при планировке и проектировании. Конструкционные, жаростойкие и теплоизоляционные бетоны, которые используют при строительстве атомных станций, тоже должны соответствовать этим требованиям.

Как влияет радиация?

Известно, что радиация способна уничтожить не только все живое, но и защиту, которая была возведена для безопасности. Цемент, вода, щебень, песок, камень, минеральные заполнители не могут создать 100% защиты, именуемой «иммунитет». Излучение способно изменить даже атомную структуру, снизить стойкость к химическим разрушениям использованого материала, привести к дефомации, а затем — к полному уничтожению. Это касается не только прочности какого-то одного материала, а и балок, перекритий, что поставит под угрозу всю структурную целостность сооружения.

Почему «Фонит» бетон?

Страшные истории о том, как, получив наконец долгожданное жилье в новом доме, люди начинают болеть, слышали все. Но почему появляются «нехорошие квартиры»? Что именно в них может быть нехорошего? Как выжить, если под собственной кроватью обнаружили повышенный радиационный фон?

На эти и другие вопросы нашего корреспондента отвечает консультант фирмы «Независимая экологическая экспертиза», кандидат физико-математических наук Анатолий Всеволодович Краснушкин.

— Анатолий Всеволодович, конечно, существует проблема токсичных материалов, используемых в производстве мебели и отделки (это ПВХ, лаки и краски, АСП, связующим в котором являются формальдегид и фенол). Но в конце концов отделку не столь сложно и заменить, а вот бетонные стены, выделяющие радон, — беда «капитальная». Как быть, если уж так не повезло?

— Прежде всего, почему только бетон и почему только радон? Как бетон может содержать радиоактивный радон, так и глиняный кирпич — радиоактивный калий. В глине всегда присутствует калий — в разном количестве в зависимости от вида. Помимо основного изотопа 39К в ней может находиться естественный радиоактивный изотоп 40К, излучение которого приводит к радиации, в 2-3 раза превышающей фон. Я бы поставил вопрос несколько иначе — отчего в наших жилищах бывает повышенный уровень радиации? Если говорить о бетоне, то причины две.

Рассмотрим первую — «фонит» строительный материал. Стеновые конструкции иногда содержат естественно-радиоактивные компоненты. Ведь если щебенка, входящая в состав бетона, гранитного происхождения, она неизбежно содержит примесь радиоактивных урана, тория, радия, а также продуктов их распада.

Первый продукт распада радия -радон, он (единственный из всех продуктов) находится в газообразном состоянии и легко проникает повсюду через малейшие щели. Плюс к тому излучать способны используемые в качестве строительных материалов отходы производства, например, шлаки для шлакобетона.

— А можно заранее проверить на радиоактивность материалы, из которых будет построен дом?

— Даже нужно. Есть такая мера, как экологическое сопровождение строительства — контроль на всех стадиях, однако для проектировщиков и строителей она, к сожалению, не является обязательной. Недальновидные риэлтеры и вовсе не заинтересованы в ней. Так что сами настаивайте на проведении такого контроля. Составляет он, кстати, 2% от общей стоимости строительства.

— Что делать, если с предварительной экспертизой опоздали? Например, квартира куплена на вторичном рынке, в давно построенном доме и вдруг оказывается, что «конструкции содержат естественно-радиоактивные компоненты»? Сносить стены?

— Еще и еще раз советую — не покупать без проверки на радиоактивность. Но если, как говорят, «поезд ушел», то те, кто вынес заключение о степени радиации, превышающей допустимую норму, дадут и рекомендации: можно ли устранить радиацию и каким способом, либо необходимо отселение.
— Ну, и какая вторая причина повышения радиации в доме?

— Вторая причина — радон, выходящий на поверхность из разломов земной коры. Он является составляющим естественного фона, имеющего значение 5-20 микрорентген в час и безвредного для человека. Но, попав в закрытые помещения, тяжелый газ накапливается до опасных концентраций. В квартирах радон оказывается сложным путем: сначала через трещины в фундаменте проникает в подвалы, потом поднимается с потоком воздуха через те же трещины или пустоты по вентиляционным шахтам и лестничным клеткам.

Однако эта угроза существует лишь для городов, стоящих на скальных породах. У нас — это в Карелии, в Восточной Сибири, на Украине. А вот города США все стоят на скалах, и там серьезные исследования этого вопроса показали, что 70% суммарной дозы всех радиоактивных излучений, получаемых человеком на протяжении жизни, приходится на радон.

— А как обстоят дела в Москве?

— Москве в этом отношении повезло — мощный «чехол» осадочных пород перекрывает излучения, идущие из глубин. Правда, в нем есть и ослабленные зоны. Надо также остерегаться, чтобы здание не было построено на месте бывшей свалки, в которой могут присутствовать источники излучения.

— Москвичам повезло, а что же делать жителям тех городов, которые стоят на скальных породах?

— Меры простейшие. В самой квартире — почаще проветривать. В подвалах обязательно должны быть вентиляционные отверстия («продыхи»), а если этого недостаточно — дополнительно установить вентилятор. Тщательно заделать все трещины в полу и стенах, особенно между первым этажом и подвалом. Кстати, выше третьего этажа этот тяжелый газ не поднимается.

— Как действует радон на организм человека? Мы знаем, что он опасен, в то же время в медицине применяются радоновые ванны. Это что, какой-то другой радон?

— Радон везде один и тот же, а опасен он тем, что сам радиоактивен, причем распадается очень быстро: наиболее устойчивый изотоп 222Rn имеет период полураспада около четырех суток.

В лечебных радоновых ваннах радон растворен в воде и действует только на поверхность кожи. Энергия, освобождающаяся при распаде, при наружном и кратковременном (в течение 20 минут) воздействии оказывает целебное действие. А радон, содержащийся в воздухе, попадает внутрь организма и распадается уже там.

Выделяющаяся энергия разрушает ткань легких, что и приводит к раку. Губительно действует радон и на спинной мозг, вызывая такие явления, как ослабление нервной и иммунной систем. И если рак легких обнаруживается через несколько лет, то потеря сна, утомляемость и подавленное состояние проявляются очень быстро. Кроме того, радиоактивны и продукты распада радона, остающиеся в организме практически навсегда.

— Аовольно мрачная картина. Скажите, а содержание радона в жилом помещении как-то регламентируется?

— Конечно. Более того, санитарная норма содержания радона в жилых зданиях — одна из немногих для жилых помещений. И здесь мы должны сказать спасибо Америке — наши нормы пришли оттуда. Для новых зданий предельно допустимая концентрация (ПДК) радона -100 беккерелей в кубическом метре (Бк/куб.м). Для уже существующих — ПДК повышается до 200 Бк/куб.м (1 беккерель = 1 распад в секунду). При более высоких концентрациях принимают меры, о которых уже упоминалось, а при концентрации 400 Бк/куб.м производится отселение жильцов.

— Можно ли самому определить уровень радиации в квартире?

— Гамма-фон и даже бета-излучение легко определить с помощью бытового дозиметра. А вот измерение альфа-активности — задача профессионалов.

Как-то раз, во время занятий со студентами университета, мы померили дозиметрами радиацию на территории. Оказалось, что около гранитных памятников уровень гамма-излучения в два раза выше фонового значения, что понятно, учитывая их «скальное» происхождение. А вот вокруг здания института ядерной физики никакого превышения над фоном не было! Это пример того, как грамотный подход может обеспечить безопасность.

— Памятники, значит, надо обходить стороной?

— Ну, зачем! При локальном источнике достаточна защита временем и расстоянием, причем с ростом каждого из этих факторов уровень радиации спадает очень быстро. Да и вообще излучение от памятников еще находится в пределах допустимой нормы, составляющей превышение в 30 микрорентген в час над естественным фоном (для Москвы он порядка 15 микрорентген в час).
Кстати, не стоит думать, что радон проникает в организм человека только из воздуха. Он может находиться в почве и воде, а следовательно, и в пище. Опасно использовать такую воду для горячих ванн и душа. Не зря температура воды в лечебных радоновых ваннах лишь на пару градусов выше температуры человеческого тела, и сеанс продолжается не более 20 минут.

— А куда обращаться, если собственные измерения в квартире говорят, что уровень радиации выше допустимого?

— Если соответствующие службы в ДЭЗе остаются глухи к вашим обращениям, пишите заявление в префектуру с просьбой провести экспертизу. Параллельно аналогичное заявление надо отправить в санэпидстанцию. Если и тут не удалось растормошить чиновников, обратитесь в какую-нибудь коммерческую экологическую организацию или в ту же санэпидстанцию, но за деньги. А потраченную сумму вы вернете через суд, заставив ДЭЗ расплатиться за экспертизу и произвести необходимые дезактивационные мероприятия.

— А вдруг заключение официальной экспертизы будет отличаться от альтернативной?

— Если мнения расходятся, придется подавать в суд иск о признании жилья непригодным. Ответчиком по этому иску явится префектура, и вам, чтобы грамотно отстаивать свою точку зрения, стоит привлечь юристов. Для решения вопроса суд может назначить свою экспертизу или провести совместную. В любом случае надо вооружиться терпением и упорством для решения этой очень сложной проблемы, но не сдаваться ни в коем случае.

Что мы знаем о радиоактивных строительных материалах?

Мы все немало времени проводим внутри помещений – отдыхаем и работаем дома, трудимся в офисе или на производстве, расслабляемся в культурных заведениях. Наше самочувствие и здоровье во многом зависят от того, насколько безопасен внутренний микроклимат помещения. В частности, не использовались ли при возведении и ремонте здания радиоактивные строительные материалы. Иногда это влияет и на продолжительность жизни, а это уже серьезно.

Что такое естественная радиоактивность материалов

Естественная радиация в природе существовала всегда. Один из ее источников – излучение земной коры. В ее толще залегают породы, из которых производят многочисленные строительные материалы. Многие из них до сих пор хранят следы радиоактивного прошлого нашей планеты.

К наиболее вредным строительным материалам причисляют:

Все они выделяют достаточно большое количество радона, поэтому для внутренней отделки перечисленные материалы лучше не использовать. Кирпич, бетон и дерево в этом смысле считаются сравнительно безопасными. Причем радиоактивность силикатного кирпича ниже, чем красного.

Относительно невысока удельная активность радионуклидов у карбонатных горных пород – мрамора и известняка. Средним уровнем естественной радиоактивности отличаются песок и гравий. Уровень радиации стекловолокна, фосфогипса обычно находится в допустимых пределах, но ради собственной безопасности стоит проверять и их.

Распространенные заблуждения о радиоактивности некоторых стройматериалов

Радиоактивность древесины выше, чем кирпича. Это заблуждение появилось после того, как люди начали измерять уровни радиационного фона внутри домов, построенных из этих материалов. При этом самыми высокими оказались показатели, снятые в деревянных строениях. На самом деле причина этого в том, что большинство деревянных домов – малоэтажные, то есть комнаты там расположены близко к земле, которая считается основным естественным источником радона.

Бетон – опасный радиоактивный материал. Мнение о высокой радиоактивности бетона распространилось после серии статей о повышенном радиационном фоне в панельных домах. На самом деле это не так. Радиоактивность этого материала многократно ниже, чем у кирпича. К тому же, основная его часть обычно сконцентрирована в фундаменте дома. Еще один аргумент: на крупных предприятиях по производству бетона безопасность продукции контролируют, а в качестве сырья используют щебень, добытый из сертифицированных мест.

Но тем не менее опасность, связанная с радиоактивностью наполнителей для изготовления этого строительного материала существует. Поэтому, если вы замешиваете бетон самостоятельно, желательно проверить используемый для этого щебень и песок дозиметром. Это поможет убедиться в том, что данный материал можно использовать при строительстве жилых зданий. Проверка требуется в основном гранитному щебню, так как гравийный материал в зону риска практически не входит.

В чем опасность радиоактивных строительных материалов

Радиоактивность некоторых используемых в строительстве материалов может нанести вред здоровью. При распаде радионуклидов, входящих в их состав (радия-226, калия-40, тория-232), выделяется радиоактивный газ радон. Его объемная активность в воздухе непроветриваемых помещений (подвалов, подземных станций метро), бывает в 10 и более раз выше, чем в открытой атмосфере.

Радон выделяется в воздух в два этапа. Сначала он проникает из материала в поры элементов строительного объекта. Затем постепенно распространяется через микрощели и трещины. При этом часть его распадается и попадает в воздух помещения. Больше всего радона скапливается на первых этажах зданий.

Опасность радиоактивных строительных материалов в том, что исходящее от них излучение может значительно ухудшать экологию помещения. Вследствие этого людей беспокоят:

• головные боли,
• аллергия,
• плохое самочувствие.

Более того, поступая в легкие, радон распадается с выбросом альфа-частиц. Это может вызывать микроожоги тканей и их злокачественное перерождение.

Как проверить стройматериал на радиоактивность

Уровень природной радиоактивности строительных материалов ограничивается нормами радиационной безопасности (НРБ –99/2009). Этот нормативный документ устанавливает три класса стройматериалов с разной величиной эффективной удельной активности природных радионуклидов (Аэфф). Так, для строительства и ремонта жилых и общественных зданий допускается использовать материалы с Аэфф не более 370 Бк/кг.

К сожалению, сегодня никто не может гарантировать, что приобретаемые вами стройматериалы, а также обои, керамическая плитка, краска, штукатурка безопасны и ничего не излучают. Если вы покупаете материалы по цене ниже средней и не можете сказать, что уверены в поставщике на все 100 %, проверьте их точным дозиметром, например RADEX RD1008. Он оснащен двумя детекторами радиации, один из которых измеряет не только бета- и гамма-излучение, но фиксирует также альфа-лучи.

Дозиметр поможет вам аргументированно отклонить даже выгодное предложение о покупке вредных строительных материалов, которые иногда поступает от недобросовестных продавцов и поставщиков. Кроме того, с этим прибором вы легко проверите свою квартиру, офис, производственное помещение на предмет радиационной безопасности.