Pomozte vývoji webu a sdílení článku s přáteli!
Ionizující záření je nedílnou součástí našeho života - každým nádechem vnášíme do těla radioaktivní radon, mateří kašičkou (i jakýmkoli jiným) odsáváme radioaktivní draslík, při chůzi nás bombardují gama kvanta a miony kosmického záření a ležící na louce se vystavujeme produktům rozpadu izotopů z nitra Země Před zářením nelze uniknout, protože sami také vyzařujeme - došlo k desítkám či stovkám tisíc radioaktivních rozpadů v vaše tělo, když čtete tento článek.
Ionizující záření je přirozenou a nedílnou součástí našeho života, stejně jako světelné nebo tepelné záření je jednou z forem přenosu energie v přírodě.Každý den jsme obklopeni mnoha zdroji záření, jak přirozenými (přirozenými), tak umělými. Podívejme se na jednotlivé zdroje ionizujícího záření, analyzujme jejich podíl na celkové roční dávce, kterou každý z nás obdrží.
V průměru asi ¾ roční dávky záření pochází z přírodních zdrojů a asi ¼ z umělých zdrojů, kterým zcela dominují zdroje lékařské. Nejprve se podíváme na přírodní zdroje.
Přírodní zdroje ionizujícího záření
Radon
Radon má největší podíl na součtu dávek z různých zdrojů. Je to radioaktivní plyn přirozeně přítomný v atmosféře. Uvolňuje se ze země nebo stavebních materiálů a je vdechován do našich plic, kde se rozkládá a uvolňuje částice alfa. Jeho produkty rozpadu (v pořadí: polonium-218, olovo-214, vizmut-214, polonium-214, olovo-210) jsou také radioaktivní. Radon se v přírodě vyskytuje jako produkt rozpadu radia, které se zase vyrábí z uranu, který se v přírodě vyskytuje ve velkém množství.Nejhojnější izotop radonu v přírodě je Rn-222, který má poločas rozpadu 3,8 dne.
Radon má hustotu 9,73 kg/m3 a je 8krát hustší než průměrná hustota atmosférických plynů. Proto se tento plyn hromadí v prohlubních, jako jsou sklepy, kde je jeho koncentrace nejvyšší.
Radon při rozpadu vyzařuje alfa záření (a v menší míře beta záření) s nízkou pronikavou silou, ale s vysokou ionizační silou (vysoká energie, velká hmotnost částic). Proto je nebezpečný, když se dostane do těla, zatímco když je vypuštěn mimo tělo, je zadržen epidermis.
Pro srovnání, radon tvoří 40-50 % roční dávky radiace, kterou obdrží obyvatel Polska z přírodních zdrojů. Koncentrace radonu v domácnostech se může značně lišit v závislosti na mnoha faktorech, jak ukazuje Obr. 1. Jedním z faktorů je složení půdy, protože ovlivňuje koncentraci uranu.
Rýže. 1. Koncentrace radonu v domech v Evropě v Bq/m3. Zdroj dat: Portál Evropské komise s radiologickými atlasy
Radioaktivní izotopy: uvnitř Země a našich organismů
Radioaktivní izotopy se nacházejí doslova v každém objektu v našem prostředí, v každém vzorku půdy nebo horniny, v útrobách Země i v nás samých. Abychom pochopili všudypřítomnost radioizotopů, musíme se vrátit ke vzniku naší planety – a ještě dříve, ke „smrti“ hvězd před mnoha miliardami let.
Uvnitř hvězdy probíhá termonukleární fúze, při které se lehké prvky syntetizují na další a další těžké. Po vyhoření počátečního paliva (vodík a helium) dojde v pozdní fázi vývoje hvězdy k explozi zvané supernova, během níž se syntetizují nejtěžší prvky a jejich izotopy, včetně tak masivních jader, jako jsou jádra uranu. .
Po miliardách let se po hvězdných explozích gravitačně zhroutily mlhoviny, které vytvořily nové hvězdy a planety. Není divu, že se tyto izotopy nacházejí na těchto planetách! Všechny prvky kolem nás a jejich izotopy (včetně radioaktivních) vznikly několik miliard let před vznikem Země.
Počet radioizotopů v zemské kůře neustále klesá v důsledku jejich přirozeného rozpadu – najdeme je spolu s produkty rozpadu v půdě, horninách, minerálech. Proto je lze nalézt ve stavebních materiálech, které získáváme ze země, a v rostlinách, které extrahují minerální soli z půdy, a tedy v organismech, které se těmito rostlinami živí, jinými slovy v celém potravinovém řetězci.
Pouze gama záření izotopů v zemi pod našima nohama a z materiálů kolem nás způsobuje průměrnou dávku záření 0,46 mSv/rok. Mezi těmito radioizotopy převažuje izotop draslíku K-40, který je stejně jako ostatní izotopy součástí naší potravy.
Aktivita samotného draslíku K-40 v lidském těle je 31 000 Bq (becquerelů, tj. rozpadů za sekundu). Kromě nich jsou dva nejdůležitější radioizotopy uran U-238 a thorium Th-232, které dávají vzniknout celým rozpadovým řetězcům skládajícím se z několika dalších radioizotopů. Na obrázku 2 se můžeme podívat na koncentraci uranu v půdě na různých místech v Evropě.
Rýže. 2. Koncentrace uranu v půdě v evropských zemích v mg/kg. Zdroj dat: Portál Evropské komise s radiologickými atlasy
Příslušné předpisy upravují přípustný obsah radioizotopů ve stavebních materiálech - pokud je koncentrace uranu, thoria a radia příliš vysoká, nelze tyto materiály použít na stavbu domů, ale lze je použít např. jako balast na dálnici, kde každý rok netrávíme moc času.
Podobně předpisy definují povolené koncentrace radioizotopů v potravinách. Úřady pro jadernou energetiku ukládají příslušným laboratořím provádět pravidelná měření k ověření překračování těchto limitů.
Kosmické záření
Jevy, které se vyskytují daleko za naší planetou, jako je termonukleární fúze probíhající uvnitř Slunce nebo srážky neutronových hvězd ve vzdálených galaxiích, nejsou Zemi lhostejné – v důsledku těchto jaderných reakcí a prudkých astronomických jevů, Země je bombardována kosmickým zářením. Jde o záření tvořené jak vysokoenergetickými částicemi (převážně protony, ale i částicemi alfa a elektrony), tak elektromagnetickým zářením včetně rentgenového.
Před kosmickým zářením jsme částečně chráněni magnetickým polem Země a zemskou atmosférou. Vysokoenergetické záření způsobuje jaderné reakce v horních vrstvách atmosféry, interagující zejména s atomy kyslíku a dusíku, což vede k sekundárnímu záření ve formě mionů a mezonů. Ty se dostanou na povrch Země a interagují s našimi organismy.
Množství radiace registrované na povrchu závisí především na výšce nad hladinou moře, protože ta odpovídá tenčí vrstvě atmosféry v dané oblasti.Vztah mezi terénem a intenzitou kosmického záření je dobře patrný na obrázku 3.
Rýže. 3. Intenzita kosmického záření v Evropě. Zdroj dat: Portál Evropské komise s radiologickými atlasy
Země je neustále bombardována kosmickým zářením různých energií. Čas od času pozorujeme částice s tak extrémně vysokými energiemi, že jimi produkované sekundární záření má podobu tzv. rozsáhlé vzdušné sprchy, jako na Obr. 4, jehož rozsah může být srovnatelný s velikostí Evropy.
Rýže. 4. Počítačový model sprchy generované primárním protonem 1 TeV, který dopadl do atmosféry ve výšce 20 km. Níže je zobrazeno pobřeží v měřítku. Zdroj: Dinoj na en.wikipedia, CC BY 2.5, přes Wikimedia Commons
Umělé zdroje ionizujícího záření
Umělé ionizující záření je zodpovědné za asi ¼ průměrné roční efektivní dávky pro průměrného Evropana. Z hlediska radiologické ochrany je nejvýznamnějším zdrojem umělé radioaktivity medicína: z rentgenového záření a dalších lékařských zobrazovacích metod jako CT (počítačová tomografie), PET a SPECT (metody nukleární medicíny) dostáváme 98 % dávky od umělé zdroje. Příklady dávek získaných z lékařského diagnostického zobrazování jsou uvedeny v tabulce 1.
| Typ postupu | Věk | Účinná dávka (mSv) |
|---|---|---|
| Rentgen hrudníku | <1 год | 0,10 |
| Dospělý | 0,11 | |
| Rentgen celého hrudníku | Dospělý | 4.1 |
| Rentgenový snímek páteře | 5‑9 let | 1,17 |
| 10-14 let | 3,56 | |
| Dospělý | 4,33 | |
| Rentgen hrudní páteře | 5‑9 let | 1.04 |
| 10-14 let | 1,05 | |
| Dospělý | 3.03 | |
| Břišní počítačová tomografie | 5‑8 | |
| Počítačová tomografie (průměr) | 3,0‑3,5 |
Zbytek umělé radioaktivity je způsoben radioizotopy uvolněnými do životního prostředí v důsledku lidské činnosti - radioaktivní kontaminace po více než dvou tisících jaderných testech a haváriích v jaderné elektrárně Černobyl a Fukušimě.
Je třeba mít na paměti, že úrovně radiace se velmi liší v závislosti na geografické poloze a stává se, že i při „radiologické události“, úniku radioaktivních materiálů a kontaminaci, dávce obdržené záchranáři nebo postiženým obyvatel překračuje zákonné normy, ale zůstává stokrát nižší než zázemí pro obyvatele jiných míst uvedených v tabulce 2.
| Přírodní prameny | Dávka [mSv/rok] |
|---|---|
| Světový průměr | 2,5 |
| Polsko | 2,45 |
| New York Central Station | 5,4 |
| Norsko | 10,5 |
| Ramsar, Írán | 260,0 |
| Guarapari, Brazílie - Pláž | 790,0 |
| Lodev a Laurage, Francie | 870,0 |
Tato čísla nám umožňují kriticky se podívat na zprávy médií o haváriích s ionizujícím zářením. Pokud narazíte na informace o „radiačním nebezpečí“ nebo „smrtícím mraku“, přejděte na webovou stránku příslušného Státního monitorovacího úřadu ve vaší zemi a vyhledejte si zprávu o aktuální radiační situaci v zemi a prohlédněte si neustále aktualizované odečty měřicích stanic.
Odpovídající mapu radiační situace v blízkosti jaderných elektráren a dalších zařízení jaderného průmyslu naleznete například na stránkách Ústavu pro problémy bezpečného rozvoje jaderné energetiky Ruské akademie Vědy.
Online radiační situaci v Bělorusku lze nalézt na stránkách státní instituce "Republikánské centrum pro hydrometeorologii, kontrolu radioaktivního znečištění a monitorování životního prostředí" Ministerstva přírodních zdrojů Běloruské republiky.