asp. Jacek Skóra NPPS 39 PL IV

Zagrożenia radiologiczne

Radioaktywność (promieniotwórczość) - zdolność jąder atomowychdo rozpadu promieniotwórczego, który najczęściej jest związany z emisją cząstek alfa, cząstek beta oraz promieniowania gamma.

Szczególnym rodzajem promieniotwórczości jest rozszczepienie jądra atomowego, podczas którego radioaktywne jądro rozpada się na dwa fragmenty oraz emituje liczne cząstki, między innymi neutrony, które mogą indukować kolejne rozszczepienia. Zjawisko takiej reakcji łańcuchowej jest wykorzystane w elektrowniach jądrowych oraz wbombach jądrowych.

Promieniowanie towarzyszące przemianom jądrowym (zarówno elektromagnetyczne jak i w postaci strumienia cząstek) przechodząc przez substancję ośrodka powoduje jonizację (wybijanie elektronów zatomów). Promieniowanie to, po przekroczeniu pewnego poziomu, ma szkodliwy wpływ na żywe organizmy. Pochłonięcie jego dużej dawki może spowodować chorobę popromienną.

Źródłami radioaktywności są niestabilne izotopy pierwiastków, zarównowystępujące naturalnie, jak i wytworzone przez człowieka.

Właściwości promieniowania:

Promieniowanie alfa - promieniowanie jonizujące emitowane przez rozpadające się jądra atomowe, będące strumieniem cząstek alfa, które są jądrami helu.

Cząstka alfa składa się z dwóch protonów i dwóch neutronów. Maładunek dodatni i jest identyczna z jądrem atomu izotopu ⁴He, więc często oznacza się ją jako He²⁺. Nazwa pochodzi od greckiej litery α.

Cząstki alfa są wytwarzane przez jądra pierwiastków promieniotwórczych, jak uran i rad. Proces ten określa się jako rozpad alfa. Przykładowa reakcja rozpadu alfa:

22388Ra → 21986Rn + 42He

Promieniowanie beta (promieniowanie β) - rodzaj promieniowania jonizującego wysyłanego przez promieniotwórcze jądra atomowepodczas przemiany jądrowej. Nazwa ma znaczenie historyczne - powstała, by odróżnić to promieniowanie od mniej przenikliwegopromieniowania alfa. Promieniowanie beta i alfa zarejestrowane były po raz pierwszy przez Becquerela, który opisał swoje wyniki w serii publikacji w latach 1896-1897^[1]. Oba rodzaje promieniowania badał następnie Rutherford i w roku 1899 opisał ich różny charakter^[2]. Promieniowanie beta powstaje podczas rozpadu β. W zależności od rodzaju tego rozpadu, jest ono strumieniemelektronów (z rozpadu β⁻) lub pozytonów (z rozpadu β⁺) poruszających się z prędkością porównywalną z prędkością światła. Promieniowanie to jest silnie pochłaniane przez materię.

Przykład przemiany, w której następuje emisja promieniowania beta:

22789Ac → 22790Th + e⁻ + ν_e

Promieniowanie gamma - wysokoenergetyczna formapromieniowania elektromagnetycznego. Za promieniowanie gamma uznaje się promieniowanie o energii kwantu większej od 50 keV. Zakres ten częściowo pokrywa się z zakresem promieniowania rentgenowskiego. W wielu publikacjach rozróżnienie promieniowania gamma oraz promieniowania X (rentgenowskiego) opiera się na ich źródłach, a nie na długości fali^[1]. Promieniowanie gamma wytwarzane jest w wyniku przemian jądrowych albo zderzeń jąder lub cząstek subatomowych, a promieniowanie rentgenowskie - w wyniku zderzeń elektronów z elektronami powłok wewnętrznych lub ich rozpraszaniu w polu jąder atomu. Promieniowanie gamma jestpromieniowaniem jonizującym i przenikliwym. Promieniowania gamma oznacza się grecką literą γ, analogicznie do korpuskularnego promieniowania alfa (α) i beta (β).

Promieniowanie neutronowe - promieniowanie jonizujące, które składa się z wolnych neutronów i powstaje w wyniku rozszczepienia jądra, rozpadu i syntezy jądrowej. Neutrony promieniowania w wyniku reakcji z materią oraz rozpadu neutronów wytwarzają zjonizowane cząsteczki, oddziałując z jądrami atomów, wytwarzają nowe izotopy, które z kolei, mogą wytwarzać promieniowanie jonizujące.

Izotopy promieniotwórcze, radioizotopy - odmiany pierwiastków (izotopy), których jądra atomów są niestabilne i samorzutnie ulegają przemianie promieniotwórczej. W wyniku tej przemiany powstają inne jądra atomowe, emitowane są cząstki elementarne, a także uwalniana jest energia w postaci energii kinetycznej produktów przemiany oraz przeważnie (choć nie zawsze) emitowane jest promieniowanie gamma.

Izotopy promieniotwórcze charakteryzuje czas połowicznego rozpadu, tj. średni czas, po którym połowa jąder danego pierwiastka (izotopu) ulegnie przemianie. Czas połowicznego rozpadu nie zależy od otoczenia chemicznego, w jakim znajduje się izotop.

Radioizotopy wykazują aktywność promieniotwórczą.

Promieniotwórczość naturalna (inaczej promieniowanie naturalne) - promieniowanie jonizującepochodzące wyłącznie ze źródeł naturalnych, stanowiące źródło dawki naturalnej.

Promieniotwórczość naturalna pochodzi z naturalnych pierwiastków radioaktywnych obecnych w glebie, skałach, powietrzu i wodzie:

obecnych w minerałach, przyswajanych przez rośliny i zwierzęta, a także używanych jako materiały konstrukcyjne,

syntezowanych w atmosferze (i przenikających do hydrosfery) wskutek reakcji składników atmosfery z promieniowaniem kosmicznym,

promieniowanie przenikłe do środowiska wskutek działalności przemysłowej człowieka (wydobycie ruduranu, spalanie węgla zawierającego pierwiastki promieniotwórcze).

Źródeł tego promieniowania nie da się uniknąć - są obecne m.in. w ścianach domów, w pokarmie, wodzie, czy w powietrzu. Promieniowanie może stwarzać zagrożenia dla zdrowia, lecz może stwarzać też korzyści - dzięki zjawisku hormezy radiacyjnej, o istnienie której toczą się spory w świecie naukowym.

Dawka ekspozycyjna, ekspozycja - określona miara zdolności jonizacji promieniowania jonizująego wpowietrzu. Dawka ta stanowi określoną sumę ładunków elektrycznych jonów jednego znaku, które są wytworzone w określonej jednostce masy powietrza. Jednostka dawki ekspozycyjnej jest zawarta w układzie SI i jest to kulomb na kilogram (C/kg). Pojęcie ekspozycji zostało zastąpione pojęciem dawki.

Dawka pochłonięta - podstawowa wielkość dozymetryczna D, zdefiniowana jako

gdzie:

dE - energia przekazana przez promieniowanie jonizujące materii w elemencie objętości,

dm - masa materii zawarta w elemencie objętości.

Średnią dawką pochłoniętą D przez daną substancję nazywamy energię E przekazaną jednostce masy mtej substancji:

Jednostką dawki pochłoniętej w układzie SI jest grej (Gy);

1 Gy = 1 J/kg.

Jednostką poprzednio używaną (spotykaną jeszcze w literaturze) jest:

1 rad = 100 erg/g = 0,01 Gy

1 Gy = 100 rad

Równoważnik dawki pochłoniętej, biologiczny równoważnik dawki, dawka równoważna - pojęcie pochodne od dawki pochłoniętej. Jest to ilość energii, którą deponuje cząstka w materii żywej (tkance, organie), przez którą przechodzi, z uwzględnieniem skutków biologicznych wywołanych przez różne rodzaje promieniowania. Jednostką równoważnika dawki pochłoniętej jest siwert (Sv). Równoważnik dawki pochłoniętej otrzymuje się w wyniku przemnożenia dawki pochłoniętej przez współczynnik wagowy promieniowania:

gdzie:

 - równoważnik dawki dla promieniowania R i tkanki T;

 - współczynnik wagowy promieniowania R;

 - średnia dawka pochłonięta promieniowania R przez tkankę T.

Dawka promieniowania:

Dp = D x t

Dp - dawka pochłonięta

D - moc dawki promieniowania

t - czas narażenia napromieniowanie

Oznakowanie

Ten znak to symbol promieniowania jonizującego. Umieszcza się go na urządzeniach zawierających źródła promieniowania, drzwiach laboratoriów, pojemnikach, w których przechowuje się źródła promieniowania i samo­chodach, którymi takie źródła się przewozi. Znak ten jest bardzo istotną informacją-ostrzeżeniem, ponieważ pro­mieniowanie jonizujące nie działa na nasze zmysły. Nie widzimy go, nie słyszymy, nie czujemy, że oddziałuje na nasze ciało. Jego wykrycie możliwe jest dopiero po uży­ciu specjalnych urządzeń detekcyjnych.

Skutki oddziaływania promieniowania na ludzi i środowisko

Negatywny wpływ energii elektromagnetycznej przejawia się tzw. udarem cieplnym, co może powodować dodatkowe zmiany biologiczne, np. zmianę właściwości koloidalnych w tkankach, a nawet doprowadzić do śmierci termicznej. Szczególnie szkodliwe oddziaływanie na środowisko mają linie wysokiego napięcia, w pobliżu których wytwarzają się napięcia i prądy niebezpieczne dla zdrowia i życia ludzi. Pole elektromagnetyczne wytwarzane przez silne źródło niekorzystnie zmienia warunki bytowania człowieka, wpływa na przebieg procesów życiowych organizmu; mogą wystąpić zaburzenia funkcji ośrodkowego układu krwionośnego oraz narządów słuchu i wzroku. Najbardziej narażeni są ludzie zatrudnieni przy obsłudze urządzeń emitujących tego rodzaju promieniowanie.
Radioaktywność może stanowić dla człowieka zagrożenie wynikające ze skażenia środowiska substancjami promieniotwórczymi. Skażenie to najczęściej jest spowodowane przez: 

1. awarie reaktorów,
2. spalanie paliw kopalnych, z których następuje uwalnianie radu czy toru, 
3. bezpośrednie zrzucanie radioaktywnych odpadów do mórz i oceanów, bądź składowanie ich w ziemi, 
4. eksploatacje i przerabianie rud, np. uranu, 
5. nieprzestrzeganie norm dot. produkcji materiałów budowlanych z wykorzystaniem
6. radioaktywnych popiołów i żużli, powstających ze spalania węgla kamiennego i brunatnego,
7. przeprowadzanie próbnych wybuchów jądrowych. 
W wyniku tych działań następuje wzrost ilości pierwiastków radioaktywnych w powietrzu, glebie i wodzie, co stanowi poważne zagrożenie dla życia organizmów.

---