Радиоактивность камня обусловлена присутствием в нём нестабильных изотопов урана, тория, калия, стронция и других элементов. Природные минералы могут содержать U-238, Th-232, K-40 и их дочерние продукты (например, радий-226, радон-222), которые самопроизвольно распадаются, испуская альфа-, бета- и гамма-излучение. В искусственно облучённых камнях (например, при лечении нейтронами или гамма-лучами) в кристалле могут формироваться новые радиоактивные изотопы. В результате в старинной или плохо контролируемой обработке драгоценностей некоторые камни становятся «замедленными минами», излучая радиацию даже после покупки.
Природные радиоактивные минералы
В природе встречаются сотни радиоактивных минералов, главными компонентами которых являются уран или торий. К сильным источникам относятся урановые руды (питчбленд, уранолибертит, торбернит, автоунит) и ториевые (торит, торогумит, монацит и др.). Например, зёрна циркона часто включают до 1–12 % оксидов урана и тория. Даже гранит, широко используемый в стройматериалах, «фонит» из-за высокого содержания U и Th. Некоторые разновидности гранита запрещены для жилого строительства по нормам, но часто используются (кухонные плиты, мойки, подоконники и т. п.), постепенно облучая обитателей помещений.
Кроме этого, в обычных поделочных камнях тоже могут встречаться радиоактивные примеси. Чароит (фиолетовый камень с Сибири) сам по себе не радиоактивен, но часто содержит черные или жёлтые включения стронция, тория и урана. Такие точки в чароите – прямой признак повышенной активности: мощность излучения у них может в десятки раз превышать природный фон.
Другие примеры природных «фонящих» камней:
- Циркон (минерал силикат циркония). Практически всегда содержит примеси U/Th. В цирконе «фон обычно очень слабый», но они есть – вблизи кристаллов можно видеть цветовые ореолы насыщенности. При покупке циркона стоит иметь при себе дозиметр и требовать у продавца сертификат.
- Гелиодор и морганит (разновидности берилла: жёлтый и розовый берилл). Любой берилл может незначительно «фонить» из-за урановых примесей. Крупные тёмные кристаллы гелиодора опаснее мелких: у них радиационный фон значительно повышен. Мелкие светлые гелиодоры и морганиты практически безобидны, однако крупные «багряные» экземпляры по международным правилам не допускают к обработке и хранят с пометкой «радиоактивно».
- Целестин (странтианит). Голубые кристаллы стронция (SrSO₄) – по сути растворимые соли радиоактивного стронция. При попадании влаги стронций может проникать в организм, вызывая радиологические поражения. Владельцы целестина даже предупреждают: его категорически нельзя ни носить, ни держать в доме.
- Гранит и другие породы. Натуральный гранит содержит до 4–5 % полевого шпата (содержащего K) и U/Th. От гранитных поверхностей выделяется радон, а само излучение может в два–три раза превышать фон. Многие гранитные плиты наносят обладателям небольшую дозу радиации год за годом.
- Другие минералы. Сильно радиоактивными могут быть минералы, богатые ураном/торием: урановый автунит, торогумит, урановая слюда (торбернит, аутенит), монацит, euxenit и др. Полудрагоценные камни (берилловые, бериллоидные, цирконы, сфен, турмалин и др.) могут лишь слегка повышать фон или иметь изредка радиоактивные включения.
Важный момент – радон. Он образуется при распаде радия-226 (дочернего изотопа урана) и легко улетучивается из минералов (особенно разрушенных). Радон-222 – инертный газ с коротким периодом полураспада (~3,8 дня). В плохо вентилируемых помещениях радон из гранита или урановых руд может накапливаться, увеличивая дозу облучения лёгких. По оценкам экспертов, альфа-частицы радона являются основной причиной рака лёгких у людей, живущих на территориях с повышенным радиационным фоном.
Искусственно облучённые камни
Для улучшения цвета и чистоты драгоценных и поделочных камней применяют облучение: ускорители, ядерные реакторы, рентгеновские установки. В результате облучения внутри кристалла образуются новые радиоактивные изотопы. После процедуры минерал может «остаться слегка радиоактивным». Чаще других облучают такие камни: топаз, бериллы (особенно аметрин, гелиодор, морганит), агаты и сердолик, кварц (аметист, дымчатый кварц, цитрин), турмалин, рубин и сапфир. Например, почти весь синий топаз на рынке – это бесцветный топаз, прошедший облучение (электронным пучком даёт светло-голубой цвет, нейтронами – насыщенно-синий).
К недостаткам облучения относятся:
- Остаточная активность. При нейтронном облучении образуются долгоживущие изотопы (например Co-60, Cs-134/137), требующие времени для распада. По данным американской комиссии NRC, топаз, облучённый только нейтронами, становится безопасным лишь через 12–24 месяца хранения. В современном производстве реакторы практически не используют: применяют электронное или γ-облучение, которое индуцирует радиацию на намного более низком уровне или вовсе не создаёт активных ядер.
- Непредсказуемая окраска и дефекты. Сильное облучение часто делает камни черными, мутными, с большим количеством центров окраски. Дополнительным этапом становится термическое восстановление – прожигание при высокой температуре, чтобы убрать «нераскрывшиеся» цветовые центры и отбелить кристалл.
- Необходимость контроля. Любые искусственно обработанные камни проверяются дозиметрически. Изготовители запускают камни на рынок только после убедительного снижения уровня гамма-фона до естественного фонового (т. е. до уровня окружающей среды). Это означает, что современные законопослушные поставщики не продают «горящие» камни: все остаточные уровни радиоактивности должны быть доведены до безопасных показателей.
Тем не менее в «серой зоне» могут попадаться небезопасные изделия. В «народной мифологии» облучённые камни часто считаются полезными (обладающими «исцеляющими» свойствами), но такие утверждения опасны: по сути это незаметная передача радиационной дозы владельцу украшения.
Опасности постоянного контакта
Любой радиоактивный камень – это источник ионизирующего излучения. Если держать такой камень на теле (в качестве украшения или амулета), клетки кожи и подлежащих органов подвергаются облучению. Альфа-частицы (у покрытой кожи практически не проникают), бета и гамма (проникают на миллиметры в ткани) могут со временем вызвать локальные повреждения и увеличить риск опухолей. Постоянный контакт с загрязнённой кожей брошкой или кулоном особенно опасен: дозовая нагрузка в тканях рядом с камнем может быть существенно выше нормы.
Например, считаются опасными даже те камни, у которых измеренный гамма-фон превышает 0,3 мкЗв/ч (≈30 мкР/ч). Для сравнения, обычный природный фон в жилом помещении составляет около 0,10–0,22 мкЗв/ч. Если фон от камня устойчиво выше фонового, рекомендуется негайно от него избавиться. Длительное ношение «фонящих» камней на теле действительно может привести к серьёзным нарушениям здоровья, вплоть до формирования злокачественных опухолей в смежных органах.
Отдельная опасность – радон. Уран и радий, содержащиеся в минералах, распадаются до газа радон-222, который легко выходит в воздух из пористых камней или плит. В плохо проветриваемых помещениях радон накапливается и увеличивает суммарную дозу облучения жителей. Гранитные подоконники, стены и даже декоративная плитка из природного камня могут спонтанно выделять радон. Именно поэтому во многих странах существуют санитарные нормы по радоновым концентрациям в домах.
Измерение радиоактивности минералов и нормы фона
Для определения опасности камня рекомендуется использовать портативный дозиметр (Geiger-счётчик). Измерение проводят в несколько этапов:
- Сначала измеряют фон помещения подальше от камня (лучше в нескольких местах и усредняют результат). В типичной квартире это ≈0,1–0,2 мкЗв/ч.
- Затем измеряют мощность дозы прямо у поверхности камня. Если приёмник фиксирует показатель, который устойчиво превышает фон, – камень следует считать радиоактивным.
- Если фон от образца не выше фона помещения, можно его временно оставить. Но если наблюдается превышение (даже 0,3–0,5 мкЗв/ч), от такого камня лучше избавиться.
По российским санитарным нормам для населения считается допустимым фоновый γ‑уровень до ≈0,3–0,5 мкЗв/ч (≈30–50 мкР/ч). В Евразийском союзе (ОСПОРБ-99/2010) верхней границей считается 0,3 мкЗв/ч. То есть граница «опасности» примерно совпадает с этой цифрой. При проверке следует помнить, что даже в самолёте фон повышается (примерно до 1–2 мкЗв/ч), но в быту за безопасный уровень обычно принимают не более 0,5 мкЗв/ч.
Иными словами:
обычный фон – порядка 0,1–0,2 мкЗв/ч;
сверхфона до 0,3 мкЗв/ч – повод насторожиться;
0,5 мкЗв/ч и выше – явный перебор для длительного пребывания рядом с объектом.
В микрорентгенах это примерно 10–50 мкР/ч. Для сравнения, перелёт из Токио в Нью-Йорк даёт дозу ≈1 мкЗв/ч на высоте.
Квартирное облучение от плохо вентилируемого радона или горючих камней выше 1 мкЗв/ч считается несостоятельным для жизни.
Идентификация опасных минералов без приборов:
- Внешний вид. Черные/темные включения в чароите, ожерелье с крупным светлым гелиодором, ярко-голубые крупные цирконы – всё это подозрительно. Черный агат или «зеленоватый» берилл из умеренно радиоактивных районов лучше не приобретать без проверки.
- Урановые цвета. Естественные ярко-зеленые алмазы и шпинели – тоже случай особый: по международным правилам все «зеленые» камни проверяют на радий. Зеленый цвет, полученный искусственно (обычно бором или цирконием), можно удалить нагревом, но если камень остаётся радиоактивным после ухода всех цветовых центров, значит он «заряжен» радиоактивными примесями (радием или торием). Классический пример – стеклоураниум (французский флюорит антиквариата): оно ярко светится в УФ и содержит U, но относительно слабое.
- История/сертификат. При сомнениях требуйте у продавца информацию о происхождении и проведённых обработках. Надёжные ювелиры сообщат, если камень был облучён. Недобросовестные могут его недоговаривать, но резкая окраска или яркий флуоресценция (горящие «люминофоры») – повод насторожиться.
Можно ли держать дома радиоактивные камни?
Ответ зависит от уровня активности и частоты контакта. Небольшой радиоактивный сувенир на полке (к примеру, натуральный метеорит с малым уровнем радиации, светящийся в темноте флюоресцентный минерал и т. п.) обычно не создаёт опасной дозовой нагрузки. Ежедневная доза от урана в почве или граните сопоставима с фоновой. Если же камень зафиксирован как активный (обычно >0,3 мкЗв/ч), его не рекомендуется держать в жилом помещении. Особенно опасно носить его в украшениях или часто брать в руки. Доказано, что длительный контакт с крупными фонящими минералами (скажем, с куском уранита, торбернита или сильно облучённым топазом) увеличивает суммарную дозу облучения на человека, что может стать ощутимым за годы .
- Если фон камня соответствует норме (т.е. не выше фона помещения), держать его можно, но не на теле. Разместите его, например, на дальнюю полку или подальше от рабочих мест. По возможности обеспечьте проветривание комнаты (чтобы не скапливался радон).
- Если фон повышен до пограничного (ок. 0,3–0,5 мкЗв/ч), хранить рекомендуют только вдали от людей или с предохранительной табличкой. Некоторые крупные коллекционеры спецсчитают такие образцы (как «радиоактивные предметы хозяйственного назначения») и хранят в специальных шкафах.
- Если фон сильно повышен (>0,5–1 мкЗв/ч), с таким камнем лучше не контактировать. Он не только облучает хозяина, но и обогащает воздух радоном. Такие объекты стоит утилизировать по правилам (например, отдать в надзорные органы или радиологическую лабораторию).
Таким образом, опасно держать дома камни с явно повышенным фоном. Особенно не стоит их носить в ювелирных изделиях и использовать в детских игрушках, аксессуарах для кухни (например, разделочные доски из радиоактивного гранита) или в интерьере помещений, где много времени проводят люди. Если же камень прошёл проверку и фон не превышает фон природного окружения, держать его на видном месте можно, но без постоянного тесного контакта с кожей.
Выводы и рекомендации
- Будьте бдительны. Не доверяйте словам продавцов, оценивайте минералы по внешним признакам (необычная окраска, свечение, включения). При любых сомнениях пользуйтесь дозиметром.
- Измерьте фон. Перед покупкой или сборкой коллекции измерьте фоновую активность квартиры и каждого подозрительного камня. Если камень «фонит» выше фонового – избавьтесь от него.
- Ограничьте контакт. Не носите радиоактивный камень постоянно. Если украшение проверено и безопасно, всё равно не носите его днём и ночью. Отдыхайте от него: снимайте перед сном, не кладите под подушку.
- Вентилируйте помещение. Если вы подозреваете, что в интерьере есть урановые материалы (например, бетон с гранитным щебнем или «фоновый» поделочный камень), регулярное проветривание снизит концентрацию радона.
- Информируйте себя. Знайте нормы: фон 0,1–0,2 мкЗв/ч – обычный; выше 0,3 мкЗв/ч – следует насторожиться; 0,5 мкЗв/ч и более – уже повод принять меры. Согласно правилам радиационной безопасности, постоянная мощность дозы гама-излучения в жилом помещении не должна превышать ~0,3 мкЗв/ч.
- Сертификация и закон. По закону «источники ионизирующего излучения» подлежат учету. Мелкие поделочные камни не всегда фиксируют, но облучённые или ураносодержащие кристаллы с повышенным фоном (более ~1 мкЗв/ч) можно считать такими источниками. Их следует хранить согласно нормам безопасности.
В целом хранение небольшого количества натуральных минералов с естественным фоном в доме не представляет серьёзной угрозы. Но если речь идёт о специально радиоактивных образцах (чароитах с включениями Th/U, урановых кристаллах, сильно облучённых топазах и т. п.), рисковать не стоит.
Ответ на главный вопрос – держать дома радиоактивные камни можно только при условии уверенности в их безопасности. Если нет гарантии, что фон не превышает обычного – лучше отказаться. Соблюдение мер предосторожности и своевременная проверка позволят сохранить здоровье и избежать неприятных «сюрпризов» в виде скрытой радиационной опасности.