как узнать радиационный фон
Как измерить уровень радиации с помощью смартфона. Три способа
Пожар в Чернобыльской зоне тушили 10 дней. Огонь подходил к хранилищам с высокоактивными ядерными отходами. К счастью, в этот раз всё обошлось. Но следите за новостями.
Стоит ли паниковать и как в любой момент узнать уровень радиации вокруг?
Что такое радиация
Краткий ликбез для тех, кто забыл уроки физики. Очень обобщенно.
Радиоактивность – способность некоторых химических элементов к распаду. Нестабильные ядра распадаются на элементарные частицы и ядерные фрагменты:
■ Альфа-частицы – ядра гелия, положительно заряженные частицы. Каждое ядро – это два протона + два нейтрона.
■ Бета-частицы – электроны (заряд отрицательный) и позитроны (заряд положительный).
■ Гамма-частицы – поток гамма-квантов (фотонов с высокой энергией). Это электромагнитное излучение с очень малой длиной волны и огромной проникающей способностью.
■ Нейтроны – нейтральные частицы, которые обычно появляются рядом с работающим атомным реактором.
■ Протоны, мюоны, кластеры и т.д.
Суть ионизирующего излучения – в способности ионизировать вещества, создавать внутри них новые заряженные частицы. Ионизирующее излучение часто называют радиацией, но это обобщение. Например, видимый свет и ультрафиолет – тоже радиация, но эти лучи не ионизируют.
Излучение существует ровно до того момента, как его поглотит вещество. И если тяжелые альфа-частицы тормозит даже воздух и задерживает бумага, а от бета-излучения защищает специальная одежда или слой пластика, то с гамма-излучением это не работает. Частицы остановит только толстый слой свинца, почвы, бетона и т.д.
Радиоактивные частицы могут попасть в организм разными путями: например, с грязью, питьевой водой, продуктами или воздухом, который мы вдыхаем, проникают через кожу. Ветер способен переносить радиоактивные частицы на сотни километров.
Для понимания: от Чернобыля до границы Украины с Беларусью – 11 км. До границы с РФ – 150 км.
Ионизирующее излучение повреждает живые клетки. Результат облучения – злокачественные опухоли, нарушение обмена веществ, лучевая болезнь, ожоги, катаракта, бесплодие и ещё сотни диагнозов. Особенно опасно гамма-излучение – от него очень сложно защититься.
Что такое нормальный радиационный фон
В разных районах планеты уровень радиации может отличаться. Например, в Кито, Боготе, Лхасе и других высокогорных областях уровень космического излучения в 5 раз выше, чем на уровне моря.
В индийском штате Керала и в бразильском Гуарапари уровень радиации повышен из-за минералов, которые содержат фосфаты с примесью радиоактивных изотопов урана и тория. А в Ромсере (Иран) есть участок выхода грунтовых вод с высоким уровнем радия. Но на здоровье населения это особо не повлияло.
Радиационный фон непрерывно меняется. В РФ принято ориентироваться на стандарт НРБ-99/2009. СанПиН 2.6.1.2523-09 «Нормы радиационной безопасности. Санитарные правила и нормативы».
Для населения нормой считается 1 мЗв/год (10-3 Зв/год) в среднем за любые последовательные 5 лет, но не более 5 мЗв/год.
В зивертах (Зв) измеряют эквивалентную и эффективную дозы излучения. Это количество энергии, которую поглотила биологическая ткань. Эквивалентная доза зависит от реакции ткани на облучение, эффективная – сумма всех эквивалентных доз с учетом коэффициентов для разных тканей.
В рентгенах (Р) измеряют экспозиционную дозу. Это показатель воздействия источника излучения на сухой воздух. Для оценки биологического действия излучения принято считать, что 100 Р = 1 Зв.
На расстоянии от источника радиационный фон сильно падает. Если в метре можно обнаружить 1000 мкР/ч, то в пяти метрах – уже 40 мкР/ч, что практически не опасно.
В идеале радиационный фон измеряют дозиметром или радиометром. Дозиметр определяет дозу, которую человек или объект получил после контакта с радиоактивным предметом или пребывания в зараженной местности. Радиометр измеряет радиационный фон.
Внутри обоих устройств обычно устанавливают один или несколько газорязрядных датчиков (счетчиков Гейгера-Мюллера). Они подсчитывают число попавших на них ионизирующих частиц.
Как измерить уровень излучения с помощью камеры смартфона
CMOS-матрицы в камерах смартфонов чувствительны не только к видимому свету. Они воспринимают и более короткие волны — рентгеновское и гамма-излучение.
За время выдержки для среднего фото (до 100 мс) следов воздействия такого излучения матрица не зафиксирует. К тому же его перекроет излучение в видимом диапазоне.
Но выход есть! Заклейте камеру черной изолентой. Она защитит от видимого излучения, но позволит рентгеновским и гамма-фотонам попадать на матрицу. После этого приложению останется только подсчитать количество фотонов и преобразовать это значение в понятные единицы измерения.
Насколько точно это работает? В 2014 году специалисты Австралийской организации по ядерной науке и технологиям (ANSTO) протестировали приложение Radioactivity Counter на Samsung Galaxy S2 и Apple iPhone 4S. Они определяли поглощенную предметами дозу излучения в мкГр/ч (для гамма-излучения единицы Гр (грей) и Зв эквивалентны).
Точный дозиметр должен показать линейный отклик на разные дозы радиации. Результаты не должны зависеть от ориентации смартфона в пространстве.
В целом смартфоны хорошо справились с задачей. Samsung показал линейный отклик при мощности излучения от 20 микрогрей в час (мкГр/ч, 10-6 Гр/ч), iPhone – от 30 мкГр/ч (в смартфоне Apple использовали фронтальную камеру, на которую мог попадать свет от экрана). От ориентации устройства показатели не зависели.
Мощность измеренной дозы обеспечивает годовую дозу радиации около 0,18-0,26 Зв (для гамма-излучения 1 Зв эквивалентен 1 Гр). Это в 180-260 раз больше безопасной по российским стандартам нормы.
Дозу в 1 мЗв можно получить, если подвергаться излучению с интенсивностью 20 мкГр/ч в течение 50 часов (более 2 суток).
Если смартфон обнаружил такое или более высокие значения, вы достаточно быстро и без последствий сможете убраться подальше от источника излучения.
Приложение Radioactivity Counter платное, но дозиметры, как правило, дороже. Версия для iOS, для Android.
На измерение стоит потратить не менее 10 минут. А лучше – целый час, так результат будет точнее.
Исследований на тему CMOS-матриц и фиксации излучения много: вот еще один пример. А здесь есть сравнение чувствительности CMOS-матриц смартфонов к излучению и тесты в разных приложениях: GammaPix, Radioactivity-Meter, RadSensor и уже упомянутом Radioactivity Counter.
Есть ли смартфоны со встроенными дозиметрами
Японская компания Sharp после аварии на АЭС “Фукусима-1” выпустила смартфон Sharp Pantone 5 с датчиком радиационного фона. В него встроен детектор, уменьшенный до размеров SIM-карты.
Чтобы воспользоваться дозиметром, нужно нажать на большую кнопку в нижней части передней панели. Результаты измерений в мЗв/ч появятся на экране через 10 секунд. Данные измерений можно сохранять с привязкой к GPS, чтобы делиться ими с другими пользователями и учеными.
Какие ещё способы существуют
В российских магазинах и на Aliexpress можно заказать портативные дозиметры и радиометры, которые подключаются к 3,5 мм разъему, Lightning- или microUSB-порту. Внутри них – счетчики Гейгера разной степени точности.
Не перепутайте только дозиметры радиации с датчиками электромагнитного излучения – в поиске Aliexpress приборы показываются вместе.
Есть, к слову, и российские разработки – ДО-РА от ОАО «Интерсофт Евразия», к примеру. Подключается к 3,5 мм разъему, измеряет уровень радиации каждые 4 с в течение минуты. Стоит 5,5 тыс. рублей.
Результаты измерений таких гаджетов выводятся либо на встроенный экран, либо передаются в приложение на смартфоне. Некоторые устройства комбинируют данные с датчиков с GPS-координатами и рисуют карту радиационного загрязнения прямо в приложении.
Точность измерений такими датчиками должна быть выше, чем непосредственно камерой смартфона. Хотя, конечно, всё зависит от конструкции устройства и добросовестности производителя.
Где посмотреть уровни радиации на карте
Для РФ:
■ Карта “Народного монитора” (можно оставить только датчики радиации в меню “Вид” в левом верхнем углу)
■ ФГУП “Радон” – уровни радиации для Москвы и части МО
■ Карта Гейгера – совместный проект производителя датчиков СОЭКС с Информационным центром атомной отрасли “Росатома”
■ Радиационная обстановка на предприятиях “Росатома” (нужен Flash Player)
■ Официальная карта ЕГАС мониторинга радиационной обстановки РФ
Мировые данные:
■ Карта Группы по мониторингу радиоактивности окружающей среды (The Radioactivity Environmental Monitoring) — служба Объединенного исследовательского центра Европейской комиссии
■ Данные Radiation Network – карты обновляются регулярно, информация поступает от частных лиц по всему миру
■ Радиационная карта США от EPA Radnet Gross Data (сервис Агентства по охране окружающей среды)
■ Сервис Radmon.org, который поддерживают энтузиасты из разных стран
А здесь – список зараженных радиацией объектов на территории бывшего СССР. Не подходите близко!
Шесть сервисов, где можно следить за уровнем радиации онлайн
На сайте CTBTO есть карта расположения радионуклидных станций, которые проводят замеры радиации в рамках договора о запрете ядерных испытаний. Однако они не показывают данные о радиационном фоне. 42.TUT.BY собрал онлайн-сервисы, которые позволят получить такие данные. В своей подборке мы ориентировались в первую очередь на государственные организации, но есть и парочка созданных энтузиастами.
Беларусь
Замером радиационной обстановки в нашей стране занимается Белгидромет. Сегодня в Беларуси работает 41 пункт наблюдений радиационного мониторинга. Ежедневно, в том числе по выходным и праздникам, специалисты делают замеры мощности дозы гамма-излучения.
Однако, как рассказал «Еврорадио» начальник службы радиационного мониторинга Белгидромета Михаил Коваленко, радиационная обстановка в стране за все время инцидента на военном полигоне в Архангельской области оставалась стабильной, каких-либо изменений зафиксировано не было.
В областных городах Беларуси среднегодовой уровень мощность дозы гамма-излучения находится в пределах от 0,10 до 0,12 мкЗв/ч. Повышенный уровень фиксируется только в Брагине и Славгороде, пострадавших от аварии на ЧАЭС.
Если вы не хотите каждый день заходить на сайт и читать письменную сводку, можете установить официальное приложение Белгидромета «Погода в кармане» (пока доступно на Android ), где данные о радиационно-экологической обстановке выводятся на экран смартфона.
Россия
Однако в том же Северодвинске, где произошло ЧП, работает лишь один пост этой системы. Если вас интересует, что происходит именно в Архангельской области, то можете зайти на сайт Северного УГМС (управление по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды).
Европа
Группа по мониторингу радиоактивности окружающей среды (The Radioactivity Environmental Monitoring) — это служба Объединенного исследовательского центра Европейской комиссии. На ее сайте можно получить информацию об уровне радиоактивности окружающей среды не только в Европе, но и на американском континенте.
К сожалению, по мнению специалистов этого сервиса, Беларусь не Европа — данные по ней не подаются. Зато можно посмотреть, что происходит у соседей.
Помимо уже упомянутой Radiation Network в США действует EPA Radnet Gross Data (сервис Агентства по охране окружающей среды США). Показания по замерам передаются «почти в реальном времени» и обновляются несколько раз в день. Чтобы получить доступ к графикам с данными за последние месяцы, следует нажать на станцию на карте и перейти по появившейся ссылке.
Мировой мониторинг от энтузиастов
Сервис Radmon.org также существует за счет энтузиастов, которые передают данные со своих счетчиков Гейгера на сайт. И, конечно, пожервтований, так как это некоммерческий проект.
К сожалению, Беларусь не отображается на этой карте, но опять же, есть данные по соседям.
Проверка радиации без дозиметра в домашних условиях
Природная радиация для человека опасности не представляет – вредны только новые радиоактивные источники, созданные человеком в результате строительной, конструкционной, технологической, технической и иных отраслей деятельности.
Но как проверить радиацию без дозиметра дома, ведь люди постоянно покупают новые вещи и продукты: продовольственные товары, стройматериалы, электронику, одежду и многое другое. Где гарантия, что окружающие человека предметы не обладают высоким, опасным для здоровья радиационным фоном? Далее будет рассказано о проверке радиации без дозиметра.
Бытовые дозиметры
Чаще всего измерение ионизирующего излучения осуществляется с использованием дозиметра или радиометра. Это разные по функционалу приборы:
Бытовые устройства, используемые для измерения ионизирующего излучения, обладают следующими характерными особенностями: компактные размеры, небольшой вес, удобство использования, реагирование на незначительные и средние дозы радиоактивного излучения. Проверка радиации без дозиметра видится практически невыполнимой задачей.
Популярные дозиметры
Нормы радиации
Естественный радиационный фон индивидуален для каждого места – всё зависит от высоты над уровнем моря, геологических особенностей и иных факторов, поэтому выполнить такую проверку радиации без дозиметра нельзя. Для человека безопасен уровень ионизирующего излучения не более 0,5 мкЗв/ч (примерно до 50 мкР/ч) – это является верхней границей максимальной допустимой мощности дозы. Наиболее безопасным считается уровень до 0,2 мкЗв/ч (20 мкР/ч).
Если пребывание в зоне высокого радиоактивного фона составляет несколько часов, то человек способен переносить без вреда для здоровья изучение примерно в 10 мкЗ/ч (1 мР/ч). Также безопасным для людей считается кратковременное обучение, уровень интенсивности которого составляет несколько мЗв/ч (к примеру, во время флюорографического, рентгеновского исследований).
В течение всей жизни полученная доза ионизирующего излучения скапливается в организме, но за всю жизнь она должна быть не более 100-700 мЗв (для людей, проживающих в районах с высоким уровнем естественной радиоактивности грунтов, вод, полезных ископаемых, характерной будет безопасная доза, находящаяся на верхней границе допустимых значений). Проверку накопленной радиации без дозиметра также провести нельзя.
Как проверить радиацию в доме, квартире?
Проверить радиационный фон без дозиметра можно с помощью смартфона, установив специальное приложение. Такую проверку радиации без дозиметра выполнять не рекомендуется, потому что получаемые результаты обычно не имеют ничего общего с реальным положением вещей.
При этом матрицы камер телефонов обладают повышенным уровнем чувствительности, но они способны зафиксировать только существенное с точки зрения радиационной безопасности излучение. Поэтому проверка радиации без дозиметра с помощью смартфона возможна только в местах, где есть высокая вероятность наличия опасного радиационного фона, для точного установления данного обстоятельства.
Как мерить β и γ-излучение?
Перед тем как проверить радиацию в квартире без дозиметра, необходимо уяснить для себя, что смартфон и иные подручные средства не позволят получить даже более-менее точные результаты. Проверка радиации без дозиметра обычно является пустой тратой времени.
Для измерения β и γ излучения в домашних условиях оптимально подходят универсальные устройства – дозиметры-радиометры. Гамма-лучи считаются наиболее опасными для человека, но и выявить их наличие проще. Необходимо поднести устройство на максимально близкое расстояние к предмету измерения. Важно проследить, чтобы на прибор не попали загрязнения и пыль – мелкодисперсионные частицы могут существенно повлиять на итоговые результаты. Проверка радиации без дозиметра никогда не даст даже отдаленное точных результатов.
Для измерения β и γ излучения обычно применяются универсальные устройства с двумя счетчиками Гейгера, способны мерить три вида излучения. Проверка радиации без дозиметра с использованием, например, смартфона, не позволит измерить даже один тип излучения.
Как мерить альфа-излучение?
Альфа-излучение – корпускулярное, поэтому проверка такой радиации без дозиметра невозможна. Измерительный процесс включает в себя этапы:
При проверке радиации без дозиметра никак изменений не проявится.
Как мерить радиацию в продуктах питания?
Чтобы удостоверится в том, что продукты питания безопасны, необходимо поднести устройство как можно ближе к объекту измерения. Если результаты выше на 50%, чем допустимые нормы, но приобретать данную продукцию не стоит.
Как измерить уровень радиации в квартире с помощью смартфона
С радиацией шутки плохи. Как известно, у человека нет доступных органов чувств для этого опасного вида излучения, поэтому долгое время радиация оставалась загадкой для человечества.
Что такое радиоактивность и ионизирующее излучение
Радиоактивность — это способность химических элементов к распаду, в результате которого образуются новые атомы, способные оказывать на ткани ионизирующее излучение.
Опасность ионизирующего излучения состоит в его способности создавать внутри тканей новые заряженные частицы, которые оказывают разрушительное действие на клетки тканей, вызывая их мутацию и гибель.
Ионизирующее излучение различается по степени проникающей способности, поэтому не все его виды одинаково опасны для человека. Например, альфа-излучение обладает низкой проникающей способностью, остановить которую сможет лист обычной бумаги, поэтому не представляет опасности до тех пор пока не попадет непосредственно внутрь организма через вдыхаемый воздух или открытую рану. Однако существует еще бета и гамма-излучения. Последнее может распространяться со скоростью света, а остановить его может только толстый слой свинца или бетона.
Источники радиации
Все источники радиации делятся на естественные и искусственные. Самым ярким примером искусственных или техногенных источников являются атомные реакторы.
К естественным источникам относятся природные радиоактивные материалы, которые встречаются повсюду в природе: космическое излучение, солнечная энергия, а также излучение от почвы, воды и некоторых газов, содержащихся в недрах земли. Одним из самых коварных природных источников является газ радон — тяжелый газ без запаха, который может накапливаться в закрытых помещениях.
Радон содержится во многих стройматериалах, воде и природном газе, поэтому может незаметно накапливаться в помещениях с недостаточной вентиляцией и при отсутствии надежной газоизоляции на границе между грунтом и здания.
Допустимые дозы радиации
Для измерения уровня радиации существует несколько единиц измерения. Наиболее распространены среди них Зиверт, Грей и Рентген.
Зиверт — это количество энергии, поглощенное килограммом биологической ткани, равное по воздействию поглощенной дозе в 1 Грей.
Грей — единица, которая показывает сколько энергии ионизирующего излучения поглотил один килограмм вещества.
Рентген — единица экспозиционной дозы радиоактивного облучения рентгеновским или гамма-излучением, определяемая по их ионизирующему действию на сухой атмосферный воздух.
В России допустимая доза радиации для человека установлена на уровне 50−60 мкр/час или приблизительно 0,4−0,5 мкЗв/час.
Согласно радиационным нормам безопасности СанПиН, допустимый уровень радиационного фона в помещении не должен превышать 0,3 мкЗв/час.
Как обезопасить себя от радиации
Обезопасить себя и своих близких от воздействия радиации достаточно просто. Для проверки помещения можно воспользоваться дозиметром — прибором, определяющим уровень радиационного фона.
Классический дозиметр — это прибор на основе газоразрядного индикатора ионизирующего излучения — счетчика Гейгера, который состоит из металлической трубки-катода и нити-анода, натянутой по ее оси. Принцип работы счетчика основан на ударной ионизации. Трубка заполняется разреженным газом, а внутри создается напряжение в несколько сотен вольт.
Любая вызывающая ионизацию частица, попадающая в чувствительный объем счетчика, сталкивается с атомами разреженного газа и становится причиной самостоятельного разряда. При этом выделяется энергия, которая отрывает электроны от атомов газа. Изменяется сопротивление и напряжение внутри трубки. Прибор регистрирует эти импульсы и переводит в понятные нам величины.
Но, как известно, такие приборы стоят отнюдь не дешево, да и продаются не на каждом углу. Но у нас для вас отличные новости. Встроенным дозиметром сегодня обладает практически каждый смартфон. Как это возможно, спросите вы? Ведь дозиметр это технически достаточно сложное устройство, чтобы его можно было разместить внутри смартфона.
Все дело, в том, что CMOS-матрицы, которые есть в каждой камере смартфона, чувствительны не только к видимому свету, но и к фотонам гамма-излучения. Исторически, первыми датчиками ионизирующего излучения как раз были светочувствительные материалы, используемые в фотографии.
Эту особенность успешно применили современные производители ПО для смартфонов, создав ряд приложений, которые способны распознать радиацию. Все, что необходимо для того, чтобы можно было корректно производить измерения — заклеить камеру смартфона непрозрачной черной лентой, так как ионизирующее излучение не должно перекрываться излучением в видимом диапазоне.
Как измерить радиацию смартфоном
Приложение Radioactivity Counter подсчитывает количество ионизирующего излучения благодаря чувствительности матрицы камеры смартфона к излучению за пределами видимого спектра. Если заклеить камеру смартфона непрозрачной лентой, то камера перестанет распознавать освещение, но продолжит регистрировать гамма-излучение, которое отобразиться в виде белых точек.
Для того, чтобы измерить уровень радиации с помощью смартфона, скачайте приложение Radioactivity Counter из магазина Play Маркет и установите его на свой смартфон. После установки приложения необходимо заклеить камеру смартфона черной лентой, которая не должна пропускать источник света.
Затем, необходимо настроить уровень шума. Для этого необходимо нажать соответствующую кнопку «Set noise». Можно также установить уровень шума вручную в настройках программы, используя для этого таблицу для конкретной модели вашего смартфона.
После окончания калибровки, приложение уведомит о текущем уровне помех и начнет проверку. При обнаружении источника повышенной радиации, телефон начнет издавать характерные щелчки и отобразит уровень радиации на экране смартфона.
Еще один способ измерить уровень радиации с помощью смартфона — установка портативного счетчика Гейгера в TRS разъем mini-jack (3.5 мм), который обычно служит для подключения наушников.
Такие приборы можно приобрести на известных китайских маркетплейсах. Главное — не перепутать дозиметр с прибором для измерения электромагнитного излучения. Выглядят они практически одинаково, поэтому перед покупкой не поленитесь изучить подробные характеристики.
Заключение
Радиация нередко вызывает страх у людей. Все потому, что ее нельзя распознать без специальных приспособлений, а последствия от ее воздействия могут быть самыми печальными. Но благодаря современным технологиям мы можем использовать смартфон не только в качестве средства общения, но и находить ему порой самые неожиданные применения. Измерение уровня радиационного фона в квартире — яркий тому пример.
Смартфон в наши дни стал по-настоящему многофункциональным устройством, что позволяет не только экономить средства на покупке различных гаджетов, но и делает нашу жизнь комфортнее, а главное — безопасней.