Эквивалентная доза банана - Banana equivalent dose - Wikipedia

Банан содержит радиоактивный материал природного происхождения в виде калий-40.

Эквивалентная доза банана (КРОВАТЬ) является неформальным измерением ионизирующего излучения облучение, предназначенное как общеобразовательный пример для сравнения дозы радиоактивности с дозой, полученной при употреблении в пищу одного среднего размера банан. Бананы содержат встречающиеся в природе радиоактивные изотопы, особенно калий-40 (40K), один из нескольких встречающихся в природе изотопы калия. Одна кровать часто соотносится с 10−7 зиверт (0,1 мкЗв); однако на практике эта доза не совокупный, так как основной радиоактивный компонент выделяется для поддержания метаболическое равновесие.[1] BED предназначена только для информирования населения о существовании очень низких уровней естественной радиоактивности в естественных продуктах питания и не является официально принятым методом измерения дозы.

История

Происхождение концепции неясно, но одно раннее упоминание можно найти на RadSafe список рассылки по ядерной безопасности в 1995 г., где Гэри Мэнсфилд из Национальная лаборатория Лоуренса Ливермора упоминает, что он обнаружил, что «банановая эквивалентная доза» «очень полезна при попытке объяснить бесконечно малые дозы (и соответствующие бесконечно малые риски) представителям общественности».[2] Значение 9,82 × 10−8 зиверты или около 0,1 микрозиверты (10 μrem ) было предложено для 150-граммового (5,3 унции) банана.

использование

Эквивалентная доза банана является неофициальной мерой, поэтому любые эквиваленты обязательно являются приблизительными, но некоторые сочли ее полезной как способ информировать население об относительных радиационных рисках.[2]

Приблизительные дозы радиации в зивертах, от незначительных до смертельных. КРОВАТЬ - третья сверху в синей секции (от Рэндалл Манро[3])

Радиационное воздействие от употребления банана составляет примерно 1% от среднего дневного облучения, что составляет 100 банановых эквивалентных доз (BED). Максимально допустимая утечка радиации для атомной электростанции эквивалентна 2500 BED (250 мкЗв) в год, в то время как компьютерная томография доставляет 70 000 BED (7 мЗв). Острый смертельная доза излучения составляет примерно 35000000 BED (3,5 Зв, 350 бэр). Человек, живущий в 16 километрах (10 миль) от Три Майл Айленд ядерный реактор получил в среднем 800 BED облучения в течение 1979 г. Авария на Три-Майл-Айленд.[4]

Расчет дозы

Источник радиоактивности

Основным естественным источником радиоактивности в тканях растений является калий: 0,0117% встречающегося в природе калия является нестабильным изотоп калий-40. Этот изотоп распадается с период полураспада около 1,25 миллиарда лет (4 × 1016 секунд), и поэтому радиоактивность природного калия составляет около 31 беккерель / грамм (Бк / г), что означает, что в одном грамме элемента около 31 атомы будет распадаться каждую секунду.[а][5] Растения естественно содержат радиоактивные углерод-14 (14C), но в банане, содержащем 15 граммов углерода, это выделит лишь от 3 до 5 низкоэнергетических бета-лучи в секунду. Так как типичный банан содержит около половины грамма калия,[6] он будет иметь активность примерно 15 Бк.[7] Хотя количество бананов в одном банане невелико с экологической и медицинской точки зрения, радиоактивность от грузовика с бананами может вызвать ложная тревога когда прошел через Радиационный портальный монитор используется для обнаружения возможных контрабанда из ядерный материал в портах США.[8]

Поглощение дозы от проглоченного материала определяется как ожидаемая доза, а в случае общего воздействия на человеческий организм радиоактивного содержимого банана, это будет «ожидаемая эффективная доза». Обычно это чистая доза за период 50 лет в результате поступления радиоактивного материала.

Согласно Агентство по охране окружающей среды США (EPA), изотопно чистый калий-40 даст ожидаемую эквивалентную дозу 5,02 нЗв за 50 лет на один беккерель, попавший в организм среднего взрослого.[9] Используя этот коэффициент, одна эквивалентная доза банана составляет около 5,02 нЗв / Бк × 31 Бк / г × 0,5 г ≈ 78 нЗв = 0,078 мкЗв. В неофициальных публикациях часто встречается округление этой оценки до 0,1 мкЗв.[3] Международная комиссия по радиологической защите оценивает коэффициент потребления калия-40 в 6,2 нЗв / Бк.[10] с этими данными расчетная BED будет 0,096 мкЗв, что ближе к стандартному значению 0,1 мкЗв.

Критика

Несколько источников указывают на то, что эквивалентная доза банана является ошибочной концепцией, потому что потребление банана не увеличивает воздействие радиоактивного калия.[11][12][1]

Ожидаемая доза бананов в организме человека не является кумулятивной, потому что количество калия (и, следовательно, 40K) в организме человека довольно постоянна за счет гомеостаз,[13][14] так что любой избыток, поглощенный из пищи, быстро компенсируется устранением равного количества.[2][11]

Отсюда следует, что дополнительный Облучение из-за употребления банана длится всего несколько часов после приема внутрь, то есть время, необходимое для восстановления нормального содержания калия в организме почками. Коэффициент преобразования EPA, с другой стороны, основан на среднем времени, необходимом для изотопной смеси изотопов калия в организме, чтобы вернуться к естественному соотношению после того, как она была нарушена приемом чистого 40K, который был принят EPA равным 30 дням.[13] Если, например, предполагаемое время пребывания в организме сокращается в десять раз, расчетная эквивалентная поглощенная доза из-за банана будет уменьшена в той же пропорции.

Эти суммы можно сравнить с экспозицией из-за нормального содержание калия в организме человека 2,5 грамма на килограмм,[15] или 175 граммов на взрослого 70 кг. Этот калий естественным образом будет генерировать 175 г × 31 Бк / г ≈ 5400 Бк радиоактивных распадов на протяжении всей жизни человека.

Излучение от других бытовых расходных материалов

Другие продукты, богатые калием (и, следовательно, 40K) включить картофель, фасоль, семена подсолнечника, и орехи.[16][17]

бразильский орех в частности (помимо того, что он богат 40K) также может содержать значительные количества радия, которые, согласно измерениям, составляют до 444 Бк / кг (12nCi /кг).[18][19]

Табак содержит следы торий, полоний и уран.[20][21]

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Активность одного грамма природного калия - это количество атомов 40K, деленное на среднее время жизни 40K атом в секундах. Число атомов 40K в одном грамме природного калия - это мольная доля из 40K (0,000117) раз Число Авогадро 6.022×1023 (количество атомов на крот ) делится на относительная атомная масса калия (39,0983 грамма на моль), а именно около 1,80×1018 за грамм. Как и в любом экспоненциальный спад, среднее время жизни - это период полураспада (3,94 × 1016 секунд), разделенные на натуральный логарифм из 2, или около 5,684×1016 секунд.

Рекомендации

  1. ^ а б Пол Фрейм, Общие сведения о К-40, Университеты, связанные с Ок-Ридж. По состоянию на 26 декабря 2017 г.
  2. ^ а б c Список рассылки RadSafe: исходное сообщение и продолжение темы. FGR11 обсуждался.
  3. ^ а б Рэндалл Манро, Таблица доз радиации, xkcd, 19 марта 2011 г. По состоянию на 26 декабря 2017 г.
  4. ^ "Авария на Три-Майл-Айленд". Получено 2015-10-25. ... Средняя доза облучения людей, живущих в пределах 10 миль от завода, составила 0,08 миллизиверта ...
  5. ^ Бин Самат, Супиан; Грин, Стюарт; Беддо, Алан Х. (1997). "The 40K активность одного грамма калия ». Физика в медицине и биологии. 42 (2): 407–13. Bibcode:1997ПМБ .... 42..407С. Дои:10.1088/0031-9155/42/2/012. PMID  9044422.
  6. ^ "Бананы и калий". Архивировано из оригинал на 2011-08-14. Получено 2011-07-28. ... в среднем банане содержится около 422 мг калия ...
  7. ^ Том Уотсон (26 февраля 2012 г.). "Радиоактивный банан! Раскрытие тайны". (Проверено 14 марта 2012 г.).
  8. ^ Краткое описание проблемы: Радиологические и ядерные устройства обнаружения. Nti.org. Проверено 19 октября 2010.
  9. ^ Федеральный руководящий отчет № 11 (таблица 2.2, страница 156) Перечисляет коэффициент преобразования 5,02 × 10−9 Зв / Бк для ожидаемая эффективная эквивалентная доза проглоченного чистого калия-40 (не природного калия).
  10. ^ «МКРЗ». www.icrp.org.
  11. ^ а б Мэгги Кёрт-Бейкер (27 августа 2010 г.). «Бананы радиоактивны - но они не лучший способ объяснить воздействие радиации». Получено 25 мая 2011.. Приписывает название заявлению Джеффу Меггитту, бывшему Управлению по атомной энергии Великобритании.
  12. ^ Гордон Эдвардс, «О радиоактивных бананах», Канадская коалиция за ядерную ответственность. По состоянию на 26 декабря 2017 г.
  13. ^ а б Агентство по охране окружающей среды США (1999), Федеральный руководящий отчет 13, стр. 16: «Например, риск коэффициента приема для 40 КБ не подходит для приложения для приема 40K в сочетании с повышенным потреблением природного калия. Это связано с тем, что биокинетическая модель калия, используемая в этом документе, представляет собой относительно медленное удаление калия (биологический полупериод 30 дней), который, по оценкам, происходит при типичном потреблении калия, тогда как повышенное потребление калия приведет к выведению почти равная масса природного калия и, следовательно, 40K в течение короткого периода времени ".
  14. ^ Эйзенбуд, Меррил; Гезелл, Томас Ф. (1997). Радиоактивность окружающей среды: от природных, промышленных и военных источников. Академическая пресса. стр.171–172. ISBN  978-0-12-235154-9. Важно понимать, что содержание калия в организме находится под строгим гомеостатическим контролем и не зависит от изменений в уровнях окружающей среды. По этой причине доза от 40K в организме постоянно.
  15. ^ Томас Дж. Гловер, комп., Карманный Ref, 3-е изд. (Литтлтон: Секвойя, 2003), стр. 324 (LCCN  2002-91021 ), который, в свою очередь, ссылается на Geigy Scientific Tables, Ciba-Geigy Limited, Базель, Швейцария, 1984.
  16. ^ Окружающая среда и фоновая радиация, Общество физики здоровья.
  17. ^ Внутреннее облучение от радиоактивности продуктов питания и напитков, Министерство энергетики США (архив с оригинал 27 мая 2007 г.).
  18. ^ Бразильский орех. Orau.org. Проверено 19 октября 2010.
  19. ^ Естественная радиоактивность. Physics.isu.edu. Проверено 19 октября 2010.
  20. ^ Наин, Махабир; Гупта, Моника; Чаухан, Р. П.; Кант, К; Sonkawade, RG; Чакарварти, С. К. (ноябрь 2010 г.). «Оценка радиоактивности табака». Индийский журнал чистой и прикладной физики. 48 (11): 820–2. HDL:123456789/10488.
  21. ^ Abd El-Aziz, N .; Khater, A.E.M .; Аль-Севайдан, Х.А. (2005). «Естественное содержание радиоактивности в табаке». Серия международных конгрессов. 1276: 407–8. Дои:10.1016 / j.ics.2004.11.166.

внешняя ссылка