Cuprins 1. Scurt Istoric 1.1 Istoria consumului de energie 1.2 Inceputul erei atomice 1.3 Descoperirea radioactivitatii 1.4. Ce inseamna radioactivitatea 2.Radiatia de origine naturala 2.1. Radiatia cosmica 2.2. Radiatia terestra 2.3. Radiatii elecromagnetice 3.Radiatia artificiala 4.Dezintegrarea nucleelor 5.Efectele biologice ale radiaţiilor - radioprotecţia 6. Sistemul National de Supraveghere a Radioactivitătii Mediului (SNSRM) 7. concluzii 8. .Bibliografie
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Cuprins
1. Scurt Istoric
1.1 Istoria consumului de energie
1.2 Inceputul erei atomice
1.3 Descoperirea radioactivitatii
1.4. Ce inseamna radioactivitatea
2.Radiatia de origine naturala
2.1. Radiatia cosmica
2.2. Radiatia terestra
2.3. Radiatii elecromagnetice
3.Radiatia artificiala
4.Dezintegrarea nucleelor
5.Efectele biologice ale radiaţiilor - radioprotecţia
6. Sistemul National de Supraveghere a Radioactivitătii Mediului (SNSRM)
7. concluzii
8. .Bibliografie
Poluarea radioactiva si masuri de protectie
1.Scurt Istoric
Henri Antoine Becqurel, savant fizician francez, s-a nascut in anul 1852, intr-o familie de
fizicieni cunoscuti. Preocupat foarte mult de probleme de fizica, in special de problema
fluorescentei, Becquerel a acordat un deosebit interes descoperirii de catre Roentgen a radiatiilor
X, fapt care l-a condus in cele din urma la descoperirea fenomenului radioactivitatii. Importanta
acestei descoperiri este relevata de cuvintele marelui savant Albert Einstein : “Fenomenul
radioactivitatii este forta cea mai revolutionara a progresului tehnic, de la descoperirea focului de
catre omul preistoric si pana astazi”.
1.1. Istoria consumului de energie
Unica sursa de energie care a alimentat civilizatia noastra pana in acest secol a fost energia
solara , inmagazinata sub forma de energie chimica , prin procesul de fotosinteza , in surse
regenerative (lemnul, apele , vintul) sau in combustibili fosili (carbune , petrol , gaze) a caror
constanta de formare este de ordinul milioanelor de ani.
Am putea spune , fara sa gresim prea mult , ca , sub aspect energetic am fost “sclavii Soarelui” si
nu este de mirare ca popoarele din antichitate au facut din Soare unul dintre principalii zei ai
religiilor primitive .
Una dintre problemele principale, de a carei solutionare depinde dezvoltarea civilizatiei noastre ,
problema care a revenit pe I plan al preocuparilor din ultimii ani , este asigurarea cu energia
necesara dezvoltarii activitatilor de baza care conditioneaza evolutia progresiva a nivelului de trai
al populatiei globului terestru. Cntitatea de energie consumata de omenire a crescut , din epoca
primitiva pana acum , de 2,5 milioane de ori .Este evident ca o astfel de crestere , nu poate fi nu
poate sa nu conduca la o problema a energiei necesare pentru dezvoltarea viitoare a omeniri .
1.2. Inceputul erei atomice
Dupa cum am spus pana nu demult am fost “sclavii soarelui” ,dar primul pas catre
dezrobirea fost facut de fizicianul Becqerel pe 26 feb. 1898 cand acesta a lasat cateva placi
fotografice ferite de lumina , in apropierea unui minereu de uraniu . developandu-le le
descopera innegrite, ca si cand ar fi fost expuse la lumina De aici, el a tras concluzia ca
minereul de uraniu emite radiatii necunoscute. De aceea fizicienii francezi Marie Curie si
Pierre Curie si-au dedicat multi ani cercetarii radiatiilor radioactive . Impreuna, acesti 3
cercetatori au primit premiul Nobel pentru fizica in 1903. Identificarea si cercetarea acestor
radiatii incepe sa-i pasioneze pe cercetatori.
Asa ca la inceputul secolului nostru Ruthefort si elevii lui , Chadwick, Cockfroft si Walton au
investigat proprietatile nucleelor cu ajutorul unor particule accelerate artificial la energii cinetice
mai mari decat cele ale radiatiilor, emise de substante radioactive.
Fuziunea sta la baza obtinerii energiei nucleare. Acest proces consta in absorbirea unui
neutron de catre un nucleu atomic de dimensiuni mari cum este cel de uraniu, care va deveni
astfel instabil. El se va sparge in mai multe fragmente, cu degajare mare de energie termica, ceea
ce accelareza puternic fragmentele rezultate, care ating viteze foarte mari. Datorita vitezei lor
mari, aceste fragmente, in urma fisiunii pot patrunde, la randul lor in alti atomi, unde provoaca
alte fisiuni.
1.3. Descoperirea radioactivitatii
Becquerel, in timpul cercetarilor sale gaseste niste probe de mineral fluorescent(pehblenda)
asezat pe placi fotografice, dar care nu fusesera expuse inca la soare. Din curiozitate , el cere ca
acestea sa fie developate si descopera ca mineralul innegrise si de data aceasta placa fotografica.
Deci , pehblenda emitea radiatii fara ca ea sa fie expusa la lumina soarelui. Repetand experienta,
faptul s-a confirmat : pehblenda emitea in mod natural radiatii invizbile, care impresioneaza placa
fotografica intocmai ca radiatiile X ; cercetarile ulterioare au arata insa ca ele erau de alta natura,
provenind chiar din nucleele unor atomi ai minereului. Becquerel descoperise radioactivitatea.
Aceasta descoperire, datorita unei intamplari s-a dovedit mai tarziu a avea o importanta
covarsitoare, constituind punctul de plecare pentru o serie de cercetari teoretice si realizari
practice care au dus la rezolvarea importantei probleme a eliberarii energiei enorme continute in
nucleele atomilor.
Pehblenda fiind un material constituit dintr-un amestec complex de saruri, se punea problema
separarii elementului radioactiv. Curand dupa descoperirea lui Becqurel, doi chimisti francezi,
Marie si Pierre Curie, au meritul de a fi separat pentru prima data componentii determinanti ai
radioactivitatii pehblendei. Studiind impreuna obtinerea de uraniu pur din minereuri, sotii Curie
descopera doua noi elemente radioactive, si anume poloniul si radiul. Au urmat patru ani de
munca intensa, in conditii improprii si daunatoare sanatatii lor, in urma carora, prelucrand tone de
minereu au obtinut primul decigarm de radiu pur. In anul 1903 li s-a decernat sotilor Curie
premiul Nobel pentru fzica.
Sotii Curie precum si fizicianul Ernest Rutheford si francezul Paul-Ulrich Willard au analizat mai
profound natura acestor radiatii si au ajuns la rezultate foarte interesante, care au reprezentat un
pas enorm in lupta pentru cunoasterea constitutiei atomului.
Marie si Pierre Curie sunt un exemplu de oameni de stiinta care cu abnegatie au pus toata stiinta
si munca lor in slujba progresului omenirii. Perfect constient de pericolul ce l-ar fi reprezentat
folosirea radioactivitatii in detrimentul comunitatii, Pierre Curie socotea cu optimism ca : “Noile
descoperiri vor aduce omenirii mai mult bine decat rau”, fiind ferm convins ca aceasta nu
depinde decat de oameni si de modul in care vor fi utilizate toate aceste descoperiri.
Experienta facuta de Rutheford prin care obtinuse prima transmutatie artificiala a fost atat de
senzationala incat multi fizicieni din toate tarile s-au preocupat de aceasta problema, folosind
particulele alfa ca proiectile, cu care bombardau atomii diverselor elemente chimice. Urmarind
mai departe aceste experiente, doi fizicieni francezi, Frederic Joliot-Curie si sotia sa Irene studiau
efectul particulelor alfa emise de poloniul radioactiv asupra unor elemente chimice. Ei pastrau
intr-un vas de aluminiu, sarea de poloniu pe care o foloseau. Se stie ca aluminiul retine cu
usurinta particulele alfa, totusi au observat ca in afara vasului existau radiatii care influentau
aparatele de masura pe care le foloseau. Analizand radiatiile acestea, sotii Joliot-Curie au
constatat ca ele sunt compuse din neutroni si pozitroni(electroni pozitivi). In cazul in care din
cutia de aluminiu se scotea sarea de poloniu, desi sursa de radiatii alfa, emisia de neutroni inceta,
cutia de aluminiu emitea in continuare pozitroni. Studierea fenomenului a aratat ca prin
bombardarea nucleului de aluminiu cu particule alfa, acesta absoarbe doi protoni si doi neutroni,
un neutron fiind expulzat. Se formeaza un nucleu al carui element care are deci doi protoni si un
neutron mai mult decat cel al aluminiului : un nucleu de fosfor cu masa 30 si sarcina 15. Energia
acestui nucleu fiind prea mare, el este instabil si emite particule pozitive, trecand cu timpul in
elementul siliciu radioactiv cu masa 30 si sarcina 14.
Dupa obtinerea de catre Joliot-Curie a primului element radioactiv artificial, siliciul 30, ceea ce a
constituit descoperirea radioactivitatii artificiale, a urmat prepararea de catre diversi cercetatori a
unei serii intregi de radioizotopi artificiali, astazi fiind cunoscuti radioizotopi aproape ai tuturor
elementelor chimice.
O particularitate a nucleelor unor izotopi radioactivi artificiali o constituie un fenomen care a
parut curios la inceput. In loc sa se observe o emisie gama la unele nuclee cu exces de energie, se
observa o emisie de electroni insotita de o radiatie roentgen. Fenomenul a fost cercetat si explicat
prin aceea ca, la unele nuclee mai grele ce se formeaza, energia excedentara, in loc sa fie emisa
ca radiatii gama, este transmisa unui electron din primul strat, ce este proiectat in afara atomului.
In urma acestui fapt, straturile de electroni se rearanjeaza, dand nastere radiatiei roengen.
Fenomenul este cunoscut su denumirea de conversie interna.
1.4. Ce inseamna radioactivitatea
Anumiti nuclizi sunt stabili, dar multi nu. Stabilitatea unui nucleu este data de numerele de
neutroni si de protoni, de configuratia lor, precum si de fortele pe care le exercita unii asupra
altora. Un nuclid instabil se transforma in mod spontan in nuclidul unui alt element si, facand
aceasta, emite radiatii. Aceasta proprietate se numeste radioactivitate, transformarea se cheama
dezintegrare, iar nuclidul se numeste radionuclid. De exemplu, carbonul-14 este un radionuclid
care se dezintegreaza in azot-14, un nuclid stabil. Plumbul-210 este un radionuclid care se
dezintegreaza prin seria prezentata in figura 1, ultimul produs de dezintegrare fiind un izotop
stabil al plumbului. Dintre cei aproximativ 1700 nuclizi cunoscuti, circa 280 sunt stabili.
Radiatiile emise in mod obisnuit de radionuclizi sunt: particule alfa, particule beta si fotoni
gamma. O particula alfa consta din doi protoni si doi neutroni legati impreuna; ea este astfel grea
si are o sarcina egala cu doua sarcini elementare. Radiatia gamma reprezinta o cantitate discreta
de energie fara masa sau sarcina, care se propaga ca o unda.In mod obisnuit energia cu care sunt
emise radiatiile se exprima in unitatea numita electron-volt, cu simbolul eV: aceasta este
echivalenta cu energia castigata de un electron care strabate o diferenta de potential de un volt.
De exemplu, energia unei particule alfa emise de polonium-210 este de circa 5,3 MeV.In natura
exista cateva elemente radioactive, cele mai cunoscute fiind uraniul si toriul. Alte cateva
elemente au izotopi radioactivi care se gasesc in natura, cei mai stabili fiind carbonul-14 si
potasiul-40. In ultimele decenii s-au produs cu mijloace artificiale cateva sute de izotopi
radioactivi ai elementelor naturale, inclusiv cei bine cunoscuti ca strontiul-90, cesiu-137 si iod-
131. S-au produs, de asemenea, si cateva elemente radioactive, de exemplu, prometiu si plutoniu,
dar cel din urma apare sub forma de urme si in minereurile de uraniu.
Activitatea unei cantitati de radionuclid este data de rata cu care se produc dezintegrari spontane.
Activitatea se exprima printr-o unitate numita becquerel (Bq). Un becqurel este egal cu o
dezintegrare a unui radionuclid intr-o secunda. In trecut activitatea se exprima cu unitatea numita
curie (Ci), totusi folosita si astazi, mai rar. relatiile dintre aceste doua unitati sunt prezentate in
anexa 1.Timpul necesar ca activitatea unui radionuclid sa scada la jumatate, prin dezintegrare, se
numeste timp de injumatatire, symbol Tf. Fiecare radionuclid are un timp de injumatatire unic si
nealterabil : pentru carbon-14 el este de 5730 de ani; pentru bariu-140 de 12,8 zile; pentru lantan-
140 de 40,3 ore; pentru plutoniu-239 de 24131 ani; pentru uranium-238 de 4,47 .109 ani. Valorile
timpilor de injumatatire ai diferitilor radionuclizi variaza intre fractiuni de secunda si milioane de
ani. In timpi succesiv egali cu timpul de injumatatire, activitatea unui radionuclid se reduce prin
dezintegrare la 1/2, 1/4, 1/8, 1/16 s.a.m.d. din valoarea initiala, astfel ca este posibil sa prevedem
activitatea care va fi ramas la orice moment de timp ulterior. Pe masura ce cantitatea de
radionuclid descreste, radiatia emisa descreste in mod proportional. Un nuclid stabil se poate
considera a fi un radionuclid cu un timp de injumatatire infinit. Exista multe tipuri de radiatii
ionizante, dar doua sunt mai importante: radiatiile X si neutronii. Radiatiile X sunt produse, in
mod obisnuit, prin bombardare cu electroni a unei tinte metalice intr-un tub vidat. Ele au
proprietati similare cu cele ale radiatiilor gamma, dar de obicei au energie mai mica: o instalatie
obisnuita de radiatii X dintr-un spital emite radiatii X cu energii pana la 0,15 MeV. Neutronii pot
fi eliberati de diferiti nuclizi in mai multe moduri. Daca, de exemplu, se bombardeaza beriliu-9
cu particule alfa de 5,3 MeV, emise de poloniul-210, se formeaza un nuclid de carbon-12 si se
emit neutroni cu energia medie de 4,2 MeV. Totusi, cea mai puternica sursa de neutroni este
reactorul nuclear. Radiatiile gamma si X sunt de aceeasi natura ca si lumina vizibila; astfel, ele se
deplaseaza tot timpul cu viteza luminii. Desi viteza initiala a unei particule depinde de energia si
de masa particulei, nu poate depasi viteza luminii.Radiatiile X sunt de natura electromagnetica,
deosebindu-se de lumina prin lungimea de unda mai mica.Radiatiile electromagnetice sunt
produse prin oscilatia sau acceleratia unei sarcini electrice.Undele electromagnetice au atat
componente electrice cat si magnetice. Gama radiatiilor electromagnetice este foarte larga: unde
cu frecventa foarte inalta si lungime mica sau frecventa foarte joasa si lungime mare.Lumina
vizibila constituie numai o parte din spectrul undelor electromagnetice. In ordine
descrescatoare de frecventa, spectrul undelor electromagnetice se compune din: radiatii gama,
radiatii X, radiatii ultraviolete, lumina vizibila, radiatii infrarosii, microunde si unde radio.
Undele electromagnetice nu au nevoie de mediu pentru a se transmite. Astfel, lumina si undele
radio pot circula in spatial interplanetar si interstelar, la soare si stele, pana la Pamant. Indiferent
de frecventa si lungimea de unda, undele electromagnetice au o viteza de 299.792km/s in vid.
Lungimea si frecventa undeleor electromagnetice sunt importante in determinarea efectului
termic, al vizibilitatii, al penetrarii si a altor caracteristici. Radiatiile X sunt radiatii
electromagnetice penetrante, cu lungime de unda mai scurta decat a luminii si rezulta prin
bombardarea unei tinte de tungsten cu electroni cu viteza mare. Au fost descoperite intamplator
in anul 1895 de fizicianul german Wilhem Conrad Roentgen, in timp ce facea experimente de
descarcari electrice in tuburi vidate, respectiv el a observat ca din locul unde razele catodice
cadeau pe sticla tubului razbeau in exterior raze cu insusiri deosebite; aceste raze strabateau
corpurile, impresionau placutele fotografice, etc. El le-a numit raze X deoarece natura lor era
necunoscuta. Ulterior au fost numite raze (radiatii) Roentgen, in cinstea fizicianului care le-a
descoperit.
Natura radiatiilor X
Radiatiile X sunt radiatii electromagnetice cu o putere de penetrare indirect proportionala cu
lungimea de unda. Cu cat lungimea de unda este mai mica, cu atat puterea de penetrare este mai
mare. Razele mai lungi, apropiate de banda razelor ultraviolete sunt cunoscute sub denumirea de
radiatii moi. Razele mai scurte , apropiate de radiatiile gama, se numesc raze x dure.
Radiatiile X se produc cand electronii cu viteza mare lovesc un obiect material. O mare parte din
energia electronilor se transforma in caldura iar restul se transforma in raze x, producand
modificari in atomii tintei, ca rezultat al impactului.
Radiatia emisa nu este monocromatica ci este compusa dintr-o gama larga de lungimi de unda.
Primul tub care a produs raze X a fost conceput de fizicianul William Crookes. Cu un tub de
sticla partial vidat, continand doi electrozi prin care trece curent electric. Ca rezultat al ionizarii,
ionii pozitivi lovesc catodul si provoaca iesirea electronilor din catod. Acesti electroni, sub forma
unui fascicul de raze catodice, bombardeaza peretii de sticla ai tubului si rezulta razele X. Acest
tub produce numai raze X moi, cu energie scazuta.
Un tub catodic imbunatatit, prin introducerea unui catod curbat pentru focalizarea fasciculului de
electroni pe o tinta din metal greu, numita anod, produce raze X mai dure, cu lungimi de unda
mai scurte si energie mai mare. Razele X produse, depind de presiunea gazului din tub.
Urmatoarea imbunatatire a fost realizata de William David Coolidge in 1913 prin inventarea
tubului de raze X cu catod incalzit. Tubul este vacuumat iar catodul emite electroni prin incalzire
cu un curent electric auxiliar. Cauza emiterii electronilor nu este bombardarea cu ioni, ca in
cazurile precedente. Accelerarea procesului de emitere a electronilor se face prin aplicarea unui
current electric de inalta tensiune, prin tub. Cu cat creste voltajul, scade lungimea de unda a
radiatiei.
Fizicianul american Arthur Holly Compton (1892 – 1962), laureat al Premiului Nobel, prin
studiile sale a descoperit asa numitul effect Compton in anul 1922. Teoria sa demonstreaza ca
lungimile de unda ale radiatiilor X si gama cresc atunci cand fotonii care le formeaza se
ciocnesc de electroni. Fenomenul demonstreaza si natura corpusculara a razelor X.
Proprietatile radiatiilor X
Radiatiille X impresioneaza solutia fotografica, ca si lumina. Absorbtia radiatiilor depinde de
densitatea si de greutatea atomica. Cu cat greutatea atomica este mai mica, materialul este mai
usor patruns de razele X. Cand corpul uman este expus la radiatiii X, oasele, cu greutate atomica
mai mare decat carnea, absorb in mai mare masura radiatiile si
apar umbre mai pronuntate pe film. Radiatiile cu neutroni se folosesc in anumite tipuri de
radioagrafii, cu rezultate total opuse: partile intunecate de pe film sunt cele mai usoare.
Radiatiile X provoaca fluorescenta anumitor materiale, cum ar fi platinocianidul de bariu si
sulfura de zinc. Daca filmul fotografic este inlocuit cu un ecran tratat cu un asemenea material,
structura obiectelor opace poate fi observata direct. Aceasta tehnica se numeste fluoroscopie.
Alta caracteristica importanta este puterea de ionizare, care depinde de lungimea de unda.
Capacitatea razelor X monocromatice de a ioniza, este direct proportionala cu energia lor.
Aceasta proprietate ne ofera o metoda de masurare a energiei razelor X. Cand razele X trec
printr-o camera de ionizare, se produce un curent electric proportional cu energia fasciculului
incidental. De asemenea, datorita capacitatii de ionizare, razele X pot fi vazute intr-un nor. Alte
proprietati: difractia, efectul fotoelectric, efectul Compton si altele.
Studiul radiatiilor X a jucat un rol vital in fizica, in special in dezvoltarea mecanicii cuantice. Ca
mijloc de cercetare, radiatiile X au permis fizicienilor sa confirme experimental teoria
cristalografiei. Folosind metoda difractiei, substantele cristaline pot fi identificate si structura lor
determinate. Metoda poate fi aplicata si la pulberi, care nu au structura cristalina, dar o structura
moleculara regulata. Prin aceste mijloace se pot identifica compusi chimici si se poate stabili
marimea particulelor ultramicroscopice. Prin spectroscopie cu raxe X se pot identifica elementele
chimice si izotopii lor. In afara de aplicatiile din fizica, chimie, mineralogie, metalurgie si
biologie, razele X se utilizeaza si in industrie, pentru testarea nedestructiva a unor aliaje
metalice. Pentru asemenea radiografii se utilizeaza Cobalt 60 si Caesium 137.
De asemenea prin radiatii X se testeaza anumite faze de productie si se elimina defectele.
Razele X ultramoi se folosesc in determinarea autenticitatii unor lucrari de arta sau la restaurarea
unor picturi. In medicina, radiografele sau fluoroscoapele sunt mijloace de diagnosticare. In
radiotarapie se utilizeaza in tratamentul cancerului. Aparatul computerizat, tomograful axial
(scanner CAT sau CT) a fost inventat in 1972 de inginerul eletronist Godfrey Hounsfield si a
fost pus in aplicare pe scara larga dupa anul 1979.
2. Radioactivitatea naturala
Asa cum s-a aratat, procesul de dezintegrare radioactiva a fost pus in evidenta mai intai la
elementele naturale radioactive.
Radioactivitatea naturala a fost definitiv stabilita la toate elementele care au Z>83. Acestea
apartin unei serii de elemente radioactive care formeaza o familie radioactiva. Una dintre aceste
serii este aceea a uraniului in care capul seriei este 238U.
O alta serie radioactiva naturala este aceea a toriului, care are capul sriei 238Th(1.39*1010ani) si
este cunoscuta ca satisfacand o relatie de tip 4n. Produsul final satbil este 208Pb.
O a-3-a serie are ca element initial parinte 238U(7.1*108ani)si, dupa o serie de transmutatii
successive ca in cazurile precedente, se determina cu izotopul stabil al plumbului 207Pb. Aceasta
serie satiface relatia 4n+3.
In cadrul celor trei serii radioactive exista asemanari interesante. Fiecare are cate un descendent,
gazul radioactiv(emanatia) :radon, thoron,actinon. Descendentii gazosi radioactivi au permis
stabilirea celorlalti membrii ai seriei.
O data cu perfectionarea mijloacelor de detectie a radiatiilor, s-au gasit si alte radioactivitati
naturale, fara sa mai apara insa ultimele serii ca in cazurile anterioare.
In ultima alternativa, elementele radioactive naturale formeaza o singura transmutatie prin care
izotopul radioactiv se dezactiveaza la un nucleu instabil.
Printre izotopii radioactivi ai elementelor care se gasesc in natura amintim :40K(0.012% ; 1.2*109, beta ; CE)87Rb(27.8%; 6.2*1010ani; beta)147Sm(15.1%; 1.3*1011ani;alfa)115In(95.8%; 6.0*1014ani; beta)190Pt(0.012% ;1012ani; alfa)
In paranteza s-a notat abundenta in %(continutul de izotop in element al sau), timpul si
emisia(captura electronica,K).
Numarul elementelor radioactive naturale este mult mai mare, insa descoperirea lor este
lenta datorita aparaturii de detectie cu capacitati reduse.
2.1. Radiatia cosmica
Radiatiile de origine cosmica, venite din galaxia noastra ( si de la Soare, mai ales in timpul
eruptiilor solare) sau din afara ei, sunt relativ constante cantitativ. Numarul particulelor cosmice
care intra in atmosfera Pamantului este afectat de campul magnetic al acestuia, dar si de
atmosfera terestra. Radiatia cosmica, in interactiune cu atmosfera, produce o radiatie cosmica
secundara, precum si un numar mare de radionuclizi – numiti si cosmogeni, dintre care cu
importanta mare pentru expunerea populatiei la radiatii, sunt: carbon-14, hidrogen-3, beriliu-7 si
sodiu-22.Radiatia cosmica depinde putin de latitudine, este totusi mai crescuta la cei doi poli, dar
are o dependenta importanta de altitudine, ajungand la 3000 m, de aproximativ trei ori mai mare
decat la nivelul marii. Valoarea medie a dozei efective datorata radiatiei cosmice, estimata pentru
majoritatea populatiei tarii noastre, este de 280 Sv pe an.
Datorita puterii mari de penetrare a radiatiei cosmice prin cladirile obisnuite, nu se poate face
mare lucru pentru micsorarea contributiei acesteia la doza de expunere a omului.Personalul
navigant si calatorii, care participa la zborul cu avionul, primesc o doza de expunere suplimentara
de peste 10 ori mai mare, datorita altitudinii.
2.2 Radiatia terestra
Materialele din care este constituita scoarta Pamantului contin substante radioactive. Se
considera ca energia rezultata din aceasta radioactivitate naturala, din adancul Pamantului,
contribuie la miscarile scoartei terestre.Radiatia de origine terestra este data de radionuclizii
prezenti in scoarta Pamantului, fie de la formarea acestuia si sunt cunoscuti sub numele de
radionuclizi primordiali, precum: potasiu-40, uraniu-238, uraniu-235, thoriu-232, fie aparuti prin
dezintegrarea ultimilor trei, numiti radionuclizi secundari; timpul de injumatatire (durata de viata
fizica) al radionuclizilor naturali se situeaza intre 10-7 secunde pentru plumb-212 si 10 18 ani
pentru bismut-209.Potasiu-40 este cel mai important radionuclid natural, cu cca 120 parti per
milion (ppm) din elementul natural stabil, adica 0,0118 % din elementul potasiu si care, prin
radiatiile beta si gama emise, este responsabil de o mare parte din doza de expunere la radiatia
naturala a omului.Uraniul este dispersat in apa, sol si in unele roci la concentratii mici. Acolo
unde atinge 1500 ppm (1,5g/kg) intr-un zacamant, devine economic de exploatat si folosit pentru
energetica nucleara. Cei trei radionuclizi naturali, uraniu-238, uraniu-235 si thoriu-232,
reprezinta capetele a trei serii radioactive naturale, cu cca 35 radionuclizi secundari, ajungand in
final prin dezintegrari succesive la elementele stabile plumb-206, plumb-207 si plumb-208.
Prinre radionuclizii secundari cu importanta radiobiologica mare pentru organismele vii sunt:
radiu-226, radiu-228, plumb-210, poloniu-210 cu Tf mare, dar si radon-222 si radon-220, sub
forma de gaze, cu Tf de numai cateva zile. Radonul-222 si radonul-220, cu descendentii lor,
ajungand cu usurinta in atmosfera, sunt inhalati de om si , datorita radiatiilor alfa emise,
actioneaza la nivelul structurilor fine ale alveolelor pulmonare, cu efecte nedorite, evidentiate mai
ales la mineri.Radiatiile gamma, emise de radionuclizii existenti in sol, in aer, in apa, in vegetatie
sau in materialele din care sunt construite locuintele, iradiaza intregul organism al omului. Dozele
sunt dependente, ca ordin de marime, de geologia tinutului, de structura cladirilor, dar si de
timpul de stationare a omului in locuinta sau in aer liber. Suma expunerilor gamma, din locuinta
si din afara ei, pentru fractiunea de timp petrecut in locuinta de 80%, conduce la o doza efectiva
de 460 . Sv pe an in cazul Romaniei.In prezent materialele de constructie sunt analizate de
specialistii in igiena radiatiilor, fiind interzise de catre Ministerul Sanatatii cele cu radioactivitate
naturala crescuta. Exista totusi constructii in mediul rural, mai ales in apropierea zonelor de
exploatare uranifera, cu continut radioactiv natural crescut, care conduce la marirea dozei de
expunere la radiatii naturale. Daca la doza totala de 522 Sv se mai adauga doza de 10-15 Sv, data
de urmarile accidentului de la Cernobal la 10 ani dupa producere, atunci se poate considera ca
populatia Romaniei primeste o doza anuala, data de radiatiile din surse artificiale, de cca 537 Sv,
rotunjit 540 Sv, cu fluctuatii pentru diverse zone ale tarii.
Radonul este un gaz natural radioactiv care provine de la uraniul care este raspandit in crusta
pamantului. Este emis de sol si roci la suprafata pamantului si dispersat in atmosfera daca nu intra
in interiorul cladirilor, caz in care concentratiile pot creste. Dezintegrarea radonului duce la
formarea altor atomi radioactivi care, o data inhalati, se pot fixa in plamani si iradia tesuturile.
Doza globala anuala medie este de 1,3mSv dar, in zone cu concentratii mari de radon, dozele pot
fi de cateva ori mai mari.
Alimentatia. Atata timp cat materialele radioactive exista oriunde in natura, este inevitabil ca
acestea sa nu se ragaseasca si in apa si mancare, ducand la o doza globala medie anuala de
0,23mSv. Potasiul-40 in particular constitue o sursa majora in iradierea interna dar mai exista si
altele. Potasiul-40 variaza in corp in functie de masa musculara, fiind de doua ori mai mult in
corpul unui barbat tanar fata de o femeie in varsta. Unele alimente, de exemplu nucile braziliene
si stridiile concentraza materiale radioactive de asa maniera incat consumatorii de cantitati
importante pot primi doze semnificativ peste media obisnuita.
Industiile ne-nucleare pot tehnologic concentra materiale natural radioactive. Un exemplu il
constitue prelucrarea minereurilor continand materiale radioactive pe langa elementul pentru care
sunt extrase. De exemplu, minereul de fosfor contine radiu, care se regaseste in concentratii mari
in steril. Un alt exemplu de industrie ne-nucleara este generarea de electricitate de catre centralele
electrice pe carbune care au ca rezultat nedorit si neintentionat eliberarea de materiale natural
radioactive din carbune. Acestea ajung in aer si transferate catre populatie prin intermediul
alimentelor. Doza globala medie anuala este totusi mica, sub 0,001mSv.
2.3 Radiatii electromagnetice
După proprietâţile pe care le au radiaţiile emise de substanţele naturale ,sunt de trei tipuri :
alfa,beta, şi gama, denumite altfel dupa primele trei litere din alfabetul grec.
a) Radiaţia alfa are putere de pătrundere foarte mică ,fiind formată din particule cu sarcină
pozitivă şi masă ;experienţele efectuate de Rutherford au arătat că particulele alfa sunt nuclee de
heliu.Radiaţiile alfa sunt formate din grupuri de particule cu energii bine determinate .
b) Radiaţia beta are putere de pătrundere mai mare decât radiaţiile alfa. El sunt formate din
electroni sau pozitroni . Radiaţiile beta sunt emise cu toate energiile posibile cuprinse într-un
interval larg ; zicem că spectrul energetic al radiaţiilor beta este un spectru continuu. Radiaţiile
beta au un spectru discret nu sunt emise de nucleu ci provin din învelişul de electroni care
înconjoară nucleul.
c)Radiaţia gama are cea mai mare putere de pătrundere şi nu este deviată de câmpuri
electrice sau magnetice.Această radiaţie este de natură electromagnetică şi are lungimea de undă
foarte mică.De regulă ,radiaţia gama însoţeşte radiaţia alfa şi beta.
Radioactivitatea naturală se întâlneşte mai ales la elementele de la sfârşitul tabloului
periodic.Există doar câteva elemente cu masă atomică mijlocie care emit
Radiaţiile nucleare pot acţiona asupra organismului în trei moduri: acţiune directă, acţiune
indirectă şi acţiune la distanţă.
Prin acţiune directă sunt lezate macromoleculele de mare importanţă, chiar vitală
(proteine, acizi nucleici) care suferă transformări datorită ionizării sau excitării directe.
Acţiunea indirectă este datorată elementelor care apar în urma proceselor radiochimice.
Mediul principal în care se desfăşoară procesele biologice fiind apa, efectele apar datorită
ionizării acesteia (apar ioni sau radicali) care acţionează ca agenţi oxidanţi şi reducători asupra
unor componente esenţiale celulare, perturbând funcţionarea normală a acestora.
Efectele biologice care apar în urma iradierii, sunt dependente de: doza de radiaţii şi debitul
dozei. Efectele biologice ale radiaţiilor pot fi grupate astfel:
Efecte somatice – care apar la nivelul celulelor somatice şi acţionează asupra fiziologiei
individului expus, provocând distrugeri care duc fie la moartea rapidă, fie la reducerea
semnificativă a speranţei medii de viaţă. Leziunile somatice apar în timpul vieţii individului
iradiat şi pot fi imediate sau tardive – efectele somatice imediate sau pe termen scurt, se
manifestă la câteva zile , săptămâni sau luni de la iradiere. Aceste efecte sunt de regulă
nestochastice (nealeatorii) adică se produc la toţi indivizii expuşi la o doză superioară dozei de
prag.
Efectele somatice tardive sunt cele care apar după o perioadă mai lungă de timp, de ordinul
anilor, numită perioadă de latenţă şi se manifestă în special sub formă de leucemie sau
cancer.Aceste efecte sunt de natură stochastică (întâmplătoare) în sensul că este imposibil de
evidenţiat o relaţie cauzală directă – probabilitatea producerii unui efect este proporţională cu
doza de iradiere.
Efecte genetice – care apar în celulele germinale sexuale din testicule sau ovare – aceste mutaţii
letale sau subletale la descendenţi se datorează unor efecte imediate ale radiaţiilor cum ar fi:
alterarea cromozomilor (translocaţii, apariţia de extrafragmente) ruperea unor segmente de
cromatină, alterarea chimică a codului genetic, fie prin acţiunea radicalilor liberi asupra bazelor
azotate ale acizilor nucleici, fie prin ruperea lanţului aceloraşi acizi. Gravitatea efectelor
mutagene apare prin transmiterea la descendenţi a unor translocaţii cromozomiale, efect biologic,
care apare şi la doze mai mici.
Dozele de radiaţii care pot produce apariţia unui minim de mutaţii într-o generaţie de indivizi,
într-un ecosistem, dacă sunt menţinute în permanenţă pot conduce la adevărate catastrofe
ecologice în generaţiile următoare.
Dozimetrie si radioprotectie
Dozimetria – reprezintă totalitatea metodelor de determinare cantitativă a dozelor de radiaţii în
regiunile în care există sau se presupune că există un câmp de radiaţii, cu scopul de a lua măsuri
adecvate pentru protecţia personalului ce îşi desfăşoară activitatea în acea zonă.
Radioprotecţia = totalitatea metodelor şi mijloacelor de reducere a efectelor nocive ale radiaţiilor.
Sursele de iradiere pot fi:
surse externe – aflate în afara organismului
surse interne – aflate în interiorul organismului.
Protecţia împotriva efectelor nocive ale radiaţiilor, produse de sursele externe, poare fi:
protecţie fizică – realizată prin mijloace de reducere a dozei de expunere, ca: distanţa,
ecranarea, timpul de expunere;
protecţie chimică – prin folosirea unor substanţe chimice (cistamina, gamofos, etc.), care se
administrează înainte sau după iradierea persoanei;
protecţie biochimică – realizată prin folosirea unor preparate sau macromolecule biologice
(sânge, plasmă, etc.) care administrate imediat după iradiere, ajută la refacerea celulară;
protecţie biologică – se realizează prin transplantul de celule viabile în măduvă
(hematoformatoare).
Reducerea gradului de contaminare radioactivă se poate realiza prin:
decontaminare – îndepărtarea izotopilor radioactivi din tubul digestiv (cu alginat de sodiu,
fosfat de aluminiu, etc.) şi din arborele traheobronşic (prin spălări cu ser fiziologic;
decorporare – eliminarea izotopilor radioactivi fixaţi în diferite organe (cu sare de Zn sau Ca a
acidului dietilen – triamino – pentaacetic);
diluţie izotopică – administrarea iodurii de potasiu împotriva Iodului – 131, consumarea unor
cantităţi mari de apă pentru reducerea fixării tritiului în organism, etc.
Măsurile de radioprotecţie, pot fi grupate în:
măsuri preventive;
măsuri de supraveghere;
măsuri de limitare şi lichidare.
Efectul nociv al radiaţiilor asupra materiei vii este datorat proprietăţii de a ioniza mediul prin
care trec, ionizarea fiind modul dominant de pierdere a energiei de către radiaţii când traversează
mediul material.
Materia vie este caracterizată prin existenţa unor molecule deosebit de mari ale căror proprietăţi
şi funcţionalitate biochimică pot fi ireversibil perturbate. Astfel, un act de ionizare, de trecere a
unui electron pe un alt nivel în acest ansamblu, sau de smulgere a lui, provoacă mari schimbări în
caracteristicile moleculei respective, schimbări care acumulate la nivelul celulei se pot traduce
prin grave dereglări ale metabolismului, culminând cu moartea celulei sau cu erori de structură şi
funcţionare a aparatului genetic celular, de tip cancerigen sau mutagen.
Mărimi şi unităţi legate de efectul biologic al radiaţiilor
Doza de iradiere – este cantitatea de energie cedată unităţii de masă D = dW/dm;
D SI = 1Grey = 1Gy = 1J/kg; D tot = 1rad (rad-ul) = 10-2J/kg; (rad = Radiation Absorbed Doze = doză de radiaţii absorbită) ; 1 rad = 10-2Gy Expunerea (dQ/dm) – sarcina electrică totală a ionilor de un semn produsă în urma iradierii în unitatea de masă. Unitatea de măsură este röntgen-ul R.Echivalentul de doză H = Q.D, unde Q este factorul de calitate al radiaţiei
H SI 1Sv (Sievert); H tot = 1Rem; (rem = Röntgen Equivalent Man = röntgenu echivalent
pentru om); 1 rem = 10-2Sv. Mărimile dozimetrice menţionate se referă la un timp de expunere
oarecare. Dacă se raportează efectul la unitatea de timp se definesc:
Debitul dozei = dS/dt; SI = J/kg.s
Debitul echivalentului de doză h = dH/dt h SI = 1Sv/s
Doza permisă pentru o persoană în funcţie de vârstă, se calculează cu formula:
Dmax = 5(N – 18)rem, unde N – numărul de ani ai persoanei.
Metodele de protecţie contra radiaţiilor se împart în:
Metode active – când sursa radioactivă este înconjurată cu ecrane absorbante, care reduc mult
intensitatea radiaţiilor emergente, deci asigură securitatea celor ce se află la limita exterioară a
ecranelor.
Metode pasive – când se iau măsuri de genul:
persoanelor li se fixează durate limitate de lucru în spaţiul respectiv
li se dau alimente, medicamente antidot, mijloace de protecţie individuală, etc.
Din cercetări medicale rezultă ca:
doza minimă de iradiere globală a întregului organism este sub 20 Rem
între 75 – 150 Rem apare boala actinică, cu riscul cazurilor mortale la doză superioară
peste 700rem au efect letal.
Datorită efectului cumulativ al iradierii, normele prevăd că o persoană care la o singură iradiere a
acumulat toată doza permisă, să zicem într-un an, nu mai are voie să suporte altă iradiere în acel
an. Iradierea accidentală cumulată maximă admisă este de 25Rem. Datorită efectelor genetice,
pentru femeile gravide, dozele admise sunt mai mici faţă d cele arătate mai sus. Deoarece nu
toate părţile organismului sunt la fel de rezistente la iradiere, s-au stabilit doze maxime pentru
diferite organe şi părţi ale organismului, precum şi cazul în care radiaţia nu atinge întregul
organism, ci doar porţiuni din el.
pentru organe izolate, exceptând cristalinul şi gonadele, doza este de 15Rem/an
pentru oase, tiroidă, pielea întregului organism, cu excepţia extremităţilor, doza
este de 30Rem/an
pentru mâini, antebraţe, picioare şi glezne doza este de 75Rem/an.
Sunt cazuri când unele elemente radioactive pot ajunge să fie integrate de oameni prin apa de
băut sau alimente, sau inhalate odată cu aerul. Elementul radioactiv poate intra în circuitul
metabolic şi în aceste cazuri însăşi sursa radioactivă se află în organism şi singura protecţie
posibilă este folosirea de substanţe care elimină şi insolubilizează elementul respectiv. Poate
apărea situaţia ca un element radioactiv, cu toate că este cantitativ sub limita admisă pentru
întregul organism, concentraţia sa într-un anume organ să fie suficient de ridicată pentru ca doza
de radiaţie permisă pentru organul respectiv să fie depăşită. Astfel de organe care concentrează
preferenţial un anume element se numesc organe critice, ca de exemplu: glanda tiroidă pentru
iod, sau sistemul osos pentru stronţiu, care este omolog clinic pentru calciu. Pentru a exclude
astfel de cazuri, normele de protecţie admit concentraţia limită ale acestor substanţe în apă şi aer.
În tabelul de mai jos, redăm expunerea normală a omului la radiaţii nucleare, astfel încât să vă
puteţi calcula fiecare doza naturală:
Cauza DetaliuEchivalent
dozăExplicaţie
I. Punct
geografic
Nivelul mării (se adaugă la fiecare 150m
în plus în altitudine)28 mrem/an
Radiaţii
cosmice
Zona
Calcaroasă
Sedimentară
Granitică
50 mrem/an
30 mrem/an
12 0mrem/an
Radiaţii
terestre
Casă din:
Lemn
Cărămidă
Granit
1 mrem/an
20 mrem/an
20 mrem/an
Radiaţiile
materialelo
r
II. Carne, legume 20 mrem/an Radiaţiile
Alimentaţiaalimentelor 14
6Ca, 4019K
III. Mod de
viaţă
O călătorie cu avionul
Televizorul
Examen radiologic
4 mrem/an
3 mrem/an
35 mrem/an
Radiaţii
cosmice
În funcţie de valoarea dozei biologice a radiaţiilor, apar efectele:
Valoarea
(1Sv = 100rem)Efectele
0 – 0,25 Sv Lipsa oricărei tulburări aparente
0,25 – 0,5 Sv Apar schimbări sanguine, ochi injectaţi
1 – 2 SvAmeţeli, oboseală, reducerea numărului de globule roşii,
scăderea rezistenţei la infecţii
2 – 4 SvAceleaşi tulburări ca mai sus însoţite de câteva decese între 2
– 6 săptămâni de la iradiere
4 – 6 Sv 50% decese, în intervalul de 30 zile de la iradiere
Peste 6 Sv 100% decese, în mai puţin de 15 zile de la iradiere
Se ştie de mai mulţi ani că doze mari de radiaţii ionizante, mult mai mari decât radiaţiile de
fundal pot cauza cancer şi leucemie la mai mulţi ani de la expunere. Se presupune, datorită
experimentelor pe plante şi animale, că radiaţiile ionizante pot provoca mutaţii genetice care
afectează generaţiile descendente, cu toate că nu există dovezi în legătură cu radiaţii care
provoacă mutaţii la om. La nivele foarte mari de radiaţii, ele pot provoca stări de disconfort şi
moartea la săptămâni de la expunere.
Nivelul efectelor cauzate de radiaţii depind de mai mulţi factori: doza, frecvenţa dozării, tipul
radiaţiei, organul expus, vârsta şi sănătatea. De exemplu, embrionul uman este deosebit de
sensibil la radiaţii.
Dar care sunt şansele de apariţie al cancerului de la doze mici de iradiere? „Teoria” cu cea mai
largă răspândire este că orice doză de iradiere cât de mică presupune riscuri asupra sănătăţii
omului. Cu toate acestea, nu există dovezi ştiinţifice în legătură cu riscul dozelor sub 50 mSv pe o
durată scurtă de aproximativ 100 mSv pe an, cercetările arată că efectele benefice sunt la fel de
posibile ca şi cele adverse.
Doze mari, acumulate de radiaţii pot produce cancer, care ar fi observat peste câţiva (până la 20)
ani de la expunere. Acest decalaj face imposibil de precizat cu certitudine care din mulţimea de
posibili agenţi au cauzat cancerul respectiv. În ţările occidentale aproximativ un sfert din
populaţie moare datorită cancerului, având fumatul, factorii dietetici, genetici şi puternica
expunere la lumina solară ca principale cauze. Radiaţiile sunt un factor cancerigen slab, dar la
expuneri îndelungate cu siguranţă cresc riscurile asupra sănătăţii.
Organismul are mecanisme de apărare împotriva pagubelor produse de radiaţii, la fel şi împotriva
altor factori cancerigeni. Aceştia pot fi stimulaţi prin expuneri la doze mici de radiaţii sau
dimpotrivă la doze foarte mari.
Pe de altă parte, doze mari de radiaţii direcţionate spre o tumoare sunt folosite în terapii de
iradiere împotriva celulelor canceroase şi prin urmare, deseori se salvează vieţi omeneşti. Adesea
se foloseşte împreună cu chimioterapia şi operaţia. Doze mult mai mari sunt folosite pentru
înlăturarea bacteriilor dăunătoare din mâncăruri, pentru sterilizarea pansamentelor şi a altor
echipamente medicale.
Zeci de mii de oameni din ţările dezvoltate lucrează în medii în care pot fi expuşi la doze mari de
radiaţii (mai mari decât nivelul radiaţiilor de fundal). Prin urmare ei poartă ecusoane care
monitorizează nivelul radiaţiilor la care sunt expuşi. Fişele medicale ale acestor categorii de
angajaţi arată că ei au o rată mai mică de mortalitate datorită cancerului sau altor cauze decât
restul populaţiei şi în unele cazuri, rate mai mici decât angajaţii care lucrează în medii similare
fără a fi expuşi la radiaţii. Ce cantitate de radiaţii ionizante prezintă pericol?
10.000 mSv (10 Sv) pe durată scurtă asupra întregului corp ar cauza stări de vomă şi
scăderea bruscă a celu-lelor albe din sânge şi moartea în câteva săptămâni; între 2 şi 10 Sv
pe durată scurtă ar cauza boli de iradiere cu posibilitatea crescută că doza ar putea fi
fatală;
1.000 mSv (1 Sv) pe o durată scurtă este chiar deasupra limitei de a cauza boli de iradiere
imediate la o persoană cu un fizic mediu, dar cu siguranţă nu ar provoca moartea; dacă o
doză mai mare de 1.000 mSv acţionează o perioadă mai lungă de timp, nu există
posibilitatea unor probleme medicale imediate, dar creează cu certitudine posibilitatea
apariţiei cancerului în anii care vor urma;
peste 100 mSv probabilitatea apariţiei cancerului (în contrast cu severitatea bolilor de
iradiere) creşte direct proporţional cu doza;
50 mSv este limita minimă la care există dovezi că produce cancer la adulţi, este de
asemenea cea mai mare doză permisă prin lege într-un an de expunere la locul de muncă;
20 mSv/an timp de 5 ani reprezintă limita angajaţilor la radiologie, industria nucleară,
extracţia uraniului;
10 mSv/an reprezintă doza maximă la care este supus un miner din minele de uraniu din
Australia;
3 mSv/an este doza tipică (mai mare decât cea de fundal) naturală la care este expusă
populaţia în America de Nord, inclusiv o medie de 2 mSv/an datorită radonului din aer;
2 mSv/an reprezintă radiaţia de fundal din surse naturale. Aceasta este aproape de doza minimă
la care este expus orice om, oriunde pe planetă;
0,3-0,6 mSv/an este intervalul tipic al dozelor de la surse artificiale, cum ar fi cele
medicale;
0,05 mSv/an este o fracţiune mică a radiaţiei de fundal care este ţinta pentru nivelul
maxim de radiaţie la gardul unei centrale nucleare (doza reală este mult mai mică).
Radiaţiile de fundal care apar în mod natural sunt principala sursă de expunere pentru cei mai mulţi
oameni. Nivelele osci-lează între 1,5 şi 3,5 mSv/an, dar poate depăşi 50 mSv/an. Cel mai mare
nivel de expunere la radiaţii de fundal care a afectat un număr mare de oameni a avut loc în
Kerala şi statul Madras (India) unde, aproximativ 140.000 oameni au fost expuşi la o doză de
peste 15 mSv/an de radiaţii γ pe lângă o cantitate similară datorită radonului. Nivele comparabile
s-au măsurat în Brazilia şi Sudan cu o expunere medie de până la 40 mSv/an. În mai multe locuri
din India, Iran şi Europa nivelul radiaţiilor de fundal depăşeşte 50 mSv, până la 260 mSv (în
Ramsar, în Iran). Dozele acumulate de-a lungul vieţii datorate radiaţiilor de fundal ajung la mii de
mSv. Cu toate acestea, nu există dovezi că ar exista probleme de sănătate datorate nivelului
ridicat de radiaţii.
Radiaţiile ionizante sunt generate de industrie şi de medicină. Cea mai cunoscută sursă de
radiaţii sunt aparatele de radio-grafie, folosite în medicină. Radiaţiile din surse naturale
INDIA
EUROPA
contribuie cu aproximativ 88% din doza anuală asupra oamenilor, pe când procedurile medicale
cu 12%. Efectele radiaţiilor naturale nu diferă de cele artificiale.Pentru că expunerea la un nivel
ridicat de radiaţii ionizante produce un anumit risc, ar trebui să încercăm să le evităm în întregime
Chiar dacă am vrea, acest lucru este imposibil. Radiaţiile au fost întotdeauna prezente în mediul
şi în corpul nostru. Cu toate acestea, putem şi ar trebui să minimalizăm doza de expunere care nu
ne este necesară.
Radiaţiile sunt foarte uşor de detectat. Există o varietate de instrumente simple, sensibile,
capabile să detecteze mici cantităţi de radiaţii naturale sau artificiale. Există patru căi prin care
oamenii se pot proteja de sursele cunoscute de radiaţii.
1. limitarea duratei expunerii: pentru oamenii care sunt expuşi la radiaţii pe lângă cele de
fundal datorită naturii muncii lor, doza este micşorată şi riscul îmbolnăvirii în principiu
eliminat prin limitarea duratei expunerii;
2. distanţa: la fel cum căldura unui foc este mai mică cu creşterea distanţei, şi intensitatea
radiaţiilor descreşte direct proporţional cu distanţa de la sursă;
3. bariere: barierele de plumb, beton sau apă oferă o protecţie bună împotriva radiaţiilor
penetrante cum ar fi radiaţiile γ. Prin urmare, materialele radioactive sunt adesea
depozitate sau mânuite în apă sau cu ajutorul roboţilor în camere construite din beton gros
sau cu pereţi îmbrăcaţi în plumb;
4. depozitare: materialele radioactive sunt izolate şi ţinute în afara mediului. Izotopii
radioactivi (de ex. cei pentru medicină) sunt eliminaţi în încăperi închise, în timp ce
reactoarele nucleare funcţionează într-un sistem cu bariere multiple care împiedică scurgerile
de material radioactiv. Camerele au o presiune atmosferică scăzută, astfel încât orice scurgere ar avea
loc nu ar ieşi din încăpere.
Standardele de protecţie împotriva radiaţiilor sunt bazate pe mentalitatea con-servativă că riscul
este direct proporţional cu doza, chiar şi la nivele mici, cu toate că nu există dovezi despre
riscurile la nivele mici. Această presupunere, numită „ipoteză liniară nelimitată” (linear no
threshold hypothesis) este recomandată ca protecţie împotriva radiaţiilor, propusă pentru
stabilirea nivelelor admise de expunere la radiaţii a peroanelor. Această teorie presupune că
jumătate dintr-o doză mare (unde efectele au fost observate) va cauza efecte de două ori mai mici.
Aceasta duce în eroare dacă este aplicată unui număr mare de oameni expuşi unei doze mari de
radiaţii ar putea duce la măsuri inadecvate împotriva iradierii.
Cele mai multe dovezi care au condus la standardele de azi provin de la supravieţuitorii bombei atomice din
1945 care au fost expuşi la doze foarte mari pe o durată scurtă de timp. Pentru stabilirea riscului estimativ, s-a
presupus că organismul uman poate vindeca efectele expunerii la doze mici, dar pentru nivele mici de iradiere,
gradul de protecţie este indiscutabil conservativ.
Cele mai multe ţări au propriul sistem de protecţie radiologică care deseori se bazează pe recomandările
comisiei internaţionale cu privire la protecţia radiologică (ICRP). Cele trei capitole din recomandările ICRP
sunt:
• justificarea: nici o activitate nu trebuie adoptată decât dacă produce un beneficiu pozitiv;
• optimizarea: toate expunerile trebuie menţinute la un nivel cât mai mic, acceptabil;
• limitarea: expunerea indivizilor nu trebuie să depăşească limitele recomand
Protecţia împotriva radiaţiilor este bazată pe recomandările ICRP atât pentru categoriile ocupaţionale şi cele publice. Expunerea maximă nu trebuie să depăşească 1 mSv/an, în medie, timp de 5 ani.
Doza totala de expunere In prezent, estimarile arata ca populatia Romaniei primeste o doza efectiva totala de cca 2,8 mSv (2807 Sv) pe an.Repartizarea procentuala a dozei de expunere, in Romania, arata astfel: expunerea la radiatia naturala, din care 80,9%
- radiatia data de radon, thoron si descendentii lor 46,3%
- radiatia gamma terestra de la alti radionuclizi naturali 16,4%
- radiatia cosmica 10,0%
- radiatia interna de potasiu-40, radiu-226 si alti radionuclizi 8,20%
expunerea la radiatii din surse artificiale, din care 19,1%
- radiatii utilizate in medicina 17,8%
- radiatii din depuneri atmosferice date de testele nucleare 0,35%
- deversari radioactive din industria nucleara 0,04%
- expunerea profesionala 0,04%
- radiatii de la alte surse radioactive 0,35%
- radiatii date de contaminarea post-Cernobal 0,52%
Metabolizarea radinoclizilor de catre om
Caile de patrundere a radionuclizilor in organismul uman sunt:
respiratorie, prin inhalarea aerosolilor incarcati radioactiv dintr-o atmosfera contaminata;
digestiva, prin ingerarea de apa si alimente contaminate radioactiv;
cutanata, prin pielea intacta sau cu rani si arsuri.Radionuclizii patrund in om mai ales prin primele doua cai, iar in functie de compozitia lor chimica sunt metabolizati mai mult sau mai putin. Astfel, radionuclizii din compusi insolubili stationeaza in organism, la nivelul tractului gastro-intestinal, o perioada de timp corespunzatoare tranzitului, dupa care sunt eliminati. Radionuclizii, cu continut radioactiv mare, prezinta un risc crescut pentru organism, prin radiatiile emise, chiar daca stationeaza un timp scurt.Radionuclizii patrunsi in organism, in functie de modul cum sunt metabolizati sunt impartiti astfel:-transferabili – radionuclizi in combinatii solubile in mediu biologic, difuzeaza cu usurinta in organism, astfel sunt: hidrogen-3, carbon-14, sodiu-22, radiu-226, cesiu-134, strontiu-89, strontiu-90, iod-131 etc.-netransferabili – radionuclizi in combinatii insolubile la orice pH din mediu biologic, practic difuzeaza putin sau de loc in organism, chiar daca au trecut de bariera intestinala. Este cazul plutoniului si al altor radionuclizi care au ca organ critic ficatul, unde stationeaza foarte putin dupa care sunt eliminati prin urina;-uraniul, care constituie un caz particular. In mediu biologic, in functie de forma chimica in care se afla la patrunderea in organism, se comporta fie precum elementul calciu, fie este eliminat repede din organism.Radionuclizii ajunsi in sange trec apoi in tesuturi, unde sunt fixati sau sunt eliminati, mai ales prin urina. In functie de activitatea metabolica a tesutului, radionuclizii sunt reantrenati in sange si sunt fixati din nou sau eliminati. In timp ce strontiul radioactiv, odata fixat in sistemul osos, este metabolizat putin, alta este situatia cesiului radioactiv, care fiind fixat mai ales in organe moi si in sistemul muscular, este metabolizat intens, ceea ce duce la eliminarea lui destul de rapida din organism.
Toxicitatea radionuclizilor Toxicitatea radionuclizilor patrunsi in organismul uman depinde de:
tipul radionuclidului si energia radiatiilor emise;
forma chimica ( compusi solubili sau insolubili) a nuclidului;
timpii de injumatatire ai radionuclidului- fizica, biologica si efectiva.Datorita acestor caracteristici, radionuclizii naturali si artificiali sunt clasati in patru grupe
de toxicitate:1. grupa 1 – radiotoxicitae foarte mare (o parte din descendentii radionuclizilor naturali,
printre care: radiu-226, radiu-228, plumb-210, precum si radionuclizii artificiali plutoniu-239,
plutoniu-240, plutoniu-241);
2. grupa a-2-a – radiotoxicitate mare ( iod-131, cesiu-137, strontiu-89);
3. grupa a-3-a – radiotoxicitate medie ( carbon-14, fier-59, fosfor-32, radon-220, radon-
Radionuclizii din grupele 1 si 2, in general radionuclizi naturali si produsi de fisiune, sunt
considerati printre cei care prezinta un risc radiobiologic mai mare pentru om. O serie de
radionuclizi, artificiali sau naturali, scapati de sub controlul omului in mediu, sunt metabolizati si
transferati prin lanturi trofice similar cu elemente chimice din structuta materiei vii.Radionuclizii,
prezenti in depunerile atmosferice, sunt rapid regasiti in apa, organismele vegetale si animale,
deci si in alimente, de unde pot ajunge cu usurinta la om; in schimb, radionuclizii ajunsi in sol
sunt putin metabolizati de plante, astfel ca si organismele animale se vor gasi in cantitati reduse.
Efectele radiatiilor asupra materiei vii
Compozitia materiei vii difera la plante fata de organismele animale, difera de la un organ la altul, ceea ce face ca radiatiile sa produca o multitudine de efecte, care , de multe ori, sunt greu de explicat. In functie de tipul si energia radiatiei, se poate spune, in general, ca radiatiile alfa sunt oprite de stratul superficial al pielii, radiatiile beta pot traversa mai multi centimetrii de tesut moale, iar radiatiile gamma, cosmice si neutronii interactioneaza sau trec cu usurinta prin organism, putand traversa si blindaje de plumb.In cazul contaminarii interne cu radionuclizi emitatori de radiatii alfa, sunt produse leziuni celulare grave, ca si in cazul neutronilor, evidentiate destul de usor la nivelul acizilor nucleici.In principal, efectul radiatiilor ionizante asupra omului se datoreaza inducerii unor radicali liberi si ioni cu reactivitate chimica mare si toxicitate, aparuti, mai ales, in interactiunea radiatiilor cu apa din organism.
Efectele biologice la iradiere sunt multiple. La doze mici de radiatii, specifice fondului natural, organismele reactioneaza in limitele fiziologice normale, o stimulare temporara a metabolismului. Dozele mari de radiatii, cu mult peste fondul natural, duc la distrugerea unor constituenti celulari, in special acizii nucleici, iar in final celula, tesutul, sau chiar organismul moare.Nu toate organismele sunt afectate la fel. Cele mai inevoluate specii, cum ar fi bacteriile, rezista doze de iradiere de ordinul miilor de Gray, pe cand organismele cu sange cald mor la 5-Gy.Efectele biologice ale radiatiilor ionizante pot fi grupate in efecte imediate, intarziate si ereditare.Efectele imediate apar in mod deosebit la doze mari de expunere si la nivelul unor organe sau al tesuturilor cu rata mare de multiplicare ( maduva rosie). Iradierile unice, la nivelul intregului organism, cu doze de peste 1 Gy, pot induce aparitia bolii de iradiere care tratata precoce, poate duce la insanatosirea bolnavului. La doze de 5- 6 Gy, considerate doze letale, cu tot tratamentul aplicat, moartea survine in 50% din cazuri. La doze mai mari de 10 Gy moartea survine in cateva zile sau chiar mai repede.Aceeasi doza sau mai mare, primita local de o parte a organismului, poate fi suportata, dar cu alte efecte imediate, cum ar fi eritemul, adica inrosirea pielii. Doze locale mari si unice pot produce necroza partii respective.Iradierea la nivelul organelor genitale cu doze de 5-6 Gy induce sterilitate permanenta, iar la doze mai mici, sterilitate temporara.Efectele tardive apar dupa perioade mari de timp de la iradiere si se manifesta sub forma de boli maligne precum cancerul. Insa nu toate persoanele expuse la radiatii fac cancer, dar gradul de risc este mare.Studiile epidemiologice au dovedit aceste efecte tardive ale radiatiilor nu numai la supravietuitorii bombardamentelor din Japonia ci si la persoanele expuse profesional, din care mai ales la minerii din minele uranifere si la populatia locala afectata de testele nucleare din insulele Marshall.Alte efecte intarziate, induse de expuneri de peste 10 Gy, sunt opacifierea cristalinului si radiodermita cronica.
Efect Conditie
Imediate
Moarte Doze si debite de doze
foarte mari asupra celei
mai mari parti ale
corpului.
Eritem Doze mari la suprafata
pielii.
Sterilitate Doze mari asupra
testiculelor si ovarelor.
Intarziate
Boli maligne (cancer,
leucemie)
Orice doza sau debit al
dozei. Probabilitatea
depinde de doza.
Se manifesta peste ani.
Modificari nemaligne
(cataracta, eritem)
Doza foarte mare.
Diferite perioade de
manifestare.
Tulburari de dezvoltare Iradierea embrionului.
Se manifesta dupa
nastere.
Efecte ereditare
(malformatii, cancer)
Orice doza sau debit al
dozei.
Probabilitatea depinde de
doza.
Se manifesta la
descendenti.
Tabelul nr.1 : Principalele efecte daunatoare ale radiatiilor si conditii de aparitie.
Doza totala (Gy) Efectele iradierii
1000
100
Moarte la cateva minut de la expunere
Moartea la cateva ore de la expunere
10
7
2
1
1
Moarte la cateva zile de la expunere
90% mortalitate in saptamanile urmatoare expunerii
10 % mortalitate in lunile urmatoare expunerii
Fara mortalitate, dar crestere semnificatva a cazurilor de
cancer
Sterilitate temporara la femei si barbati
Efectul radiatiilor asupra substantei. Conceptul de doza
Deplasarea unei particule incarcate, intr-un mediu, produce o ionizare dependenta de tipul
si energia particulei. Se introduce, in acest sens, notiunea de “ doza absorbita “ (D), notiune care
reprezinta cantitatea de energie cedata de radiatie / Kg. materie.
Unitatea de masura se numeste “ gray “ (Gy).
1 Gy = 1 j / 1 Kg
Efectul biologic diferind puternic de la un tip la altul de radiatie, s-a introdus notiunea de
“echivalentul dozei “ sau “doza echivalenta“ ( H )
H = F x D
unde “ F “ este un factor de pondere a radiatiilor, cu urmatoarele valori orientative :
F Tip radiatie
1 Gamma
3 Neutroni rapizi
10 Neutroni lenti
20 Alfa
Unitatea de masura se numeste “ Seavert “ ( Sv ).
1 Sv = 1 j / 1 Kg corp
Se tolereaza, de asemenea, “ rem “- ul ( röentgen equivalent man ).
1 rem = 1 /100 Sv
Este de evidentiat faptul ca aparatele de masura cu citire instantanee indica, de fapt, “debitul
dozei“, adica variatia in timp “ dD / dt “. Doza precum si echivalentul biologic sunt marimi
cumulative in timp si pot fi usor rescrise sub forma:
D = (dD / dt) x t
H = F (dD / dt) x t
unde debitul este o marime proportionala cu fluxul de particole incident. Se evidentiaza, in acest
fel, proportionalitatea efectelor biologice cu timpul de expunere.
Efectul concret este dependent de complexitatea organismului. Pentru exemplificare se
dau, mai jos, dozele considerate letale pentru diverse organisme: spori 10 kGy; maci 200 Gy;