STRONA GŁÓWNA WSTĘP ENCYKLOPEDIA FAKTY I LUDZIE CO POWINNIŚMY WIEDZIEĆ REFERENCJE
Promieniowanie jądrowe zaabsorbowane w żywym organizmie wywołuje w nim jonizację. Skutki biologiczne promieniowania zależą w dużym stopniu od rodzaju i energii absorbowanego przez żywy organizm promieniowania.
Cząstki naładowane: cząstki α, deuterony, protony czy nawet elektrony mają mały zasięg w materii (1-1000 mm), mniej niż grubość skóry ludzkiej, ale są bardzo niebezpieczne przy skażeniach wewnątrzustrojowych. Promieniowanie X czy γ mają większy zasięg. Ich oddziaływanie polega na jonizacji towarzyszącej zjawisku fotoelektrycznemu. Natomiast neutrony wewnątrz organizmu żywego wytwarzają cząstki jonizujące bądź to w reakcjach jądrowych, bądź w postaci jąder odrzutu przy zderzeniu szybkich neutronów z jądrami lekkich pierwiastków tkanki żywej. Ze względu na stosunkowo duży zasięg promieni X i γ, a szczególnie neutronów, te rodzaje promieniowania wywołują największe efekty w organizmach o dużej objętości [7,11,12].
Ze względu na siłę oddziaływania na organizm żywy rodzaje promieniowania można ustawić w szereg od najmniej do najbardziej skutecznego biologicznie:
- promieniowanie X, γ oraz elektrony;
- neutrony termiczne;
- neutrony prędkie oraz protony o energii mniejszej niż 10 MeV;
- cząstki α naturalnych pierwiastków promieniotwórczych;
- jądra ciężkie.
Historyczną jednostką aktywności nuklidu promieniotwórczego jest 1 kiur zdefiniowany jako aktywność 1 gramu radu tj. 3,7·1010 rozpadów promieniotwórczych na sekundę. Obowiązującą dzisiaj (układ SI) jednostką aktywności jest bekerel (1 Bq) oznaczający 1 rozpad promieniotwórczy, a ściślej jedną przemianę jądrową na sekundę (1Bq = 1 1/s). Często używa się pojęcia aktywności właściwej masowej lub objętościowej do oznaczania aktywności substancji promieniotwórczej w jednostce masy (Bq/kg) lub objętościowej (Bq/m³). Przy płaskich źródłach promieniowania używa się pojęcia aktywności właściwej powierzchniowej. Intensywność różnych rodzajów promieniowania określa się przez jego natężenie. Natężenie promieniowania albo gęstość mocy promieniowania, jest to suma energii cząstek przecinających jednostkę powierzchni w jednostce czasu, zatem może być wyrażona w W/m², w MeV/cm²·s lub innych jednostkach.
Do pomiaru wpływu promieniowania X i γ wprowadzono pojęcie dawki ekspozycyjnej lub ekspozycji. Za jednostkę dawki ekspozycyjnej przyjęto 1 rentgen (1 R). Odpowiada on dawce ekspozycyjnej wywołującej w wyniku jonizacji powstanie w 1 cm³ powietrza ładunku jednego znaku o wartości jednostkowej w starym układzie CGSE.
Dzisiaj obowiązującą jednostką jest 1 C/kg powietrza. Dawka ekspozycyjna odnosi się do promieniowania rentgenowskiego i γ.
Szkodliwe działanie promieniowania jądrowego w tkance (materiale) żywej lub martwej nie jest jednak proporcjonalne do natężenia promieniowania lub też dawki ekspozycyjnej. Nie mogą więc być one miarą uszkodzeń popromiennych w materiale określonego typu. Decydująca jest wartość energii, która jest w nim pochłonięta.
Wprowadzono pojęcie dawki pochłoniętej dowolnego promieniowania jonizującego, określonej wartością energii przekazywanej jednostce masy napromieniowanej substancji przez cząstki jonizujące. Historyczną jednostką jest 1 rad (radiation absorbed dose) odpowiadający pochłonięciu 100 ergów w 1 gramie materiału. Nową obowiązującą jednostką dawki pochłoniętej jest 1 grej (1 Gy) określony jako dawka, przy której energia 1 J jest pochłonięta w 1 kg masy materiału. Relacja między starą a nową jednostką jest następująca:
100 radów = 1 grej (100 rad = 1Gy) [12].
Przykłady wartości aktywności wyrażone w bekerelach [12]:
- cez-137 w mleku - 0.2-10 Bq/kg;
- potas-40 w mleku - 40 Bq/kg;
- pięcioletnie dziecko - 600 Bq;
- dorosły człowiek o wadze 70 kg - 10.000 Bq;
- woda wiślana w rejonie Warszawy - 0.1 Bq/kg;
- jeden gram radu - 37 miliardów Bq;
- 1 kg nawozu (superfosfatu) - 500 Bq;
- jedna tona skały granitowej - 7 mln Bq;
- tona popiołów ze spalania węgla - 2 MBq;
- jeden litr wody morskiej - 12 Bq;
- całkowita aktywność uwolniona podczas katastrofy w Czrnobylu - ok. 12·1018 Bq.
W zależności od dawki i rodzaju promieniowania, jego skutki mogą być mniej lub bardziej groźne dla zdrowia. Podczas badań różnych skutków biologicznych napromieniowań stosowane są dwa podejścia: epidemiologiczne i eksperymenty na żywych komórkach. Poniższy wykaz odnosi się do dawek wchłoniętych jednorazowo przez równomierne napromieniowanie całego ciała. W takim wypadku 1 grej jest równoważny 1 siwertowi w przypadku promieniowania X, γ i promieniowania β, oraz 25 siwertom w przypadku promieniowania α . W radioterapii stosuje się na daną część ciała dawki skumulowane - znacznie przekraczające 5 grejów (dane Komisji Energii Atomowej Francji).
Skutki dużych dawek promieniowania rzędu kilku Sv są dobrze udokumentowane. Jeśli jednak otrzymamy niewielką dawkę promieniowania - rzędu kilkunastu mSv - to trudno określić skutek takiego napromieniowania. Przypuszcza się, że organizm może tolerować niskie dawki promieniowania i wynikające z tego uszkodzenia niewielkiej liczby komórek. Efekt popromienny zależy także od czasu w jakim napromieniowani wystąpiło oraz wielkość obszaru i miejsca napromieniowania ludzkiego ciała.
Warto wiedzieć, że największy udział w rocznej dawce ma radon, gaz promieniotwórczy pochodzący z rozpadu uranu znajdującego się w skałach, glebie, materiałach budowlanych. Radon gromadzi się głównie w pomieszczeniach zamkniętych, zbudowanych z kamienia [11,12].
Pochodzenie promieniowania na Ziemi.
Rys.67, str.78: [11] Andrzej Czerwiński, "Energia jądrowa i promieniotwórczość", 1998 Oficyna Edukacyjna.
Rys. str.23: [6] Państwowa Agencja Atomistyki, "Setna Rocznica Odkrycia Promieniotwórczości", 1998.
Str.79: [11] Andrzej Czerwiński, "Energia jądrowa i promieniotwórczość", 1998 Oficyna Edukacyjna.
Narządy ciała, w których akumulują się poszczególne nuklidy wytworzone sztucznie.
Rys.68, str.84: [11] Andrzej Czerwiński, "Energia jądrowa i promieniotwórczość", 1998 Oficyna Edukacyjna.
PROMIENIOWANIE KOSMICZNE
ZASTOSOWANIE PROMIENIOTWÓRCZOŚCI
ENERGIA JĄDROWA I ENERGIA TERMOJĄDROWA
