Next-in-Thread Next Message

News Prednaska9 

Forum: Ekologia
Date: Nov 20, 20:20
From: Alexander Mészáros <Alexander.Meszaros@tuke.sk>

Ionizujúce žiarenie
 
  Ionizujúce žiarenie je také žiarenie, ktoré vyvoláva priamo alebo nepriamo ionizáciu. Za priamo ionizujúce pokladáme nabité častice, ktoré majú dostatočnú energiu na vyvolanie ionizácie. Sú to častice a, protóny, deutróny, žiarenie b (elektróny, pozitróny). Za nepriamo ionizujúce považujeme žiarenie (nenabité ťastice), ktoré môžu uvoľňovať častice priamo ionizujúce, alebo vyvolať jadrovú premenu sprevádzanú emisiou priamo ionizujúcich častíc (neutróny, fotóny a pod.).
   Röntgenové žiarenie bolo objavené r. 1895 a rádioaktívne v r. 1986 (H. Becquerel, žiarenie sa spočiatku nazývalo Becqurelove, až M. Curie-Sklodowska a jej manžel P. Curie nazvali schopnosť niektorých látok vysielať žiarenie rádioaktivitou). Ako je známe z fyziky, rádioaktivita má pôvod v jadre atómu - je výsledkom zložitých premien v atómových jadrách rádioaktívnych nuklidov. Je to schopnosť nuklidu meniť sa na iný nuklid, pričom nestabilné jadrá vysielajú rádioaktívne žiarenie, ktoré sa v magnetickom alebo elektrickom poli štiepi na tri, resp. štyri zložky : đ žiarenie, Đ žiarenie a gama žiarenie. Niektoré rádioaktívne nuklidy vysielajú alfa žiarenie, iné beta žiarenie. Obe žiarenia zväčša sprevádza gama žiarenie. Žiarenie, ktoré má svoj pôvod v atómovom jadre, sa všeobecne nazýva "jadrovým žiarením".



 Rozdelenie ionizujúceho žiarenia

   Žiarenie alfa je tvorené jadrami hélia. Má kladný náboj (He2+). Vychyľuje sa elektrickým i magnetickým poľom. Žiarenie alfa má silný ionizačný účinok a veľmi malý dosah.
  Žiarenie beta mínus je tvorené elektrónmi s veľkou nejednotnou rýchlosťou. V elektrickom i magnetickom poli sa vychyľuje opačným smerom ako žiarenie alfa.
   Žiarenie beta plus označujeme ako pozitrónové. Vzniká pri premene protónu na neutrón.
   Žiarenie gama označuje sa aj ako fotónové, je tvorené elektromagnetickým vlnením s najkratšími vlnovými dĺžkami (frekvencia väčšia než 1015 Hz). Ani v elektrickom, ani v magnetickom poli sa nevychyľuje. Vzniká ako sprievodný jav rádioaktívnych premien a alebo b. Intenzita gama žiarenia klesá so štvorcom vzdialenosti.
   Okrem týchto základných druhov rádioaktívneho žiarenia je ekologicky významné aj pôsobenie :
· neutrónov : veľké častive bez náboja, ktoré samotné síce ionizáciu nespôsobujú, ale porušujú stabilné stavy atómov. Takto potom vyvolávajú rádioaktivitu aj u látok nerádioaktívnych, prípadne u tkanív, ktorými prechádzajú. Pri rovnakom množstve absorbovanej energie majú rýchle neutróny asi desaťkrát väčší účinok než žiarenie gama a účinok pomalých neutrónov je asi päťkrát väčší naž pôsobenie žiarenia gama.
· Röntgenové žiarenie svojou elektromagnetickou povahou sa podobá žiareniu gama. Je to krátkovlnové fotónové žiarenie, ktoré vzniká v elektrónovom obale atómu pri prechode elektrónov z vyšších energetických hladín na nižšie. Tieto prechody sa však týkajú iba "vnútorných" elektrónov, t.j. blízkych k jadru (na rozdiel od optických spektier, ktoré vznikajú preskokmi elektrónov z vonkajších hladín).
· Kozmické žiarenie má korpuskulárnu i elektromagnetickú zložku, stáva sa medzným činiteľom predovšetkým pri kozmických letoch.

Základné veličiny a jednotky - pozri návody na cvičenia

    Za rádioaktívny žiarič považujeme akúkoľvek rádioaktívnu látku, ktorej merná aktivita presahuje u pevných látok 370 Bq .g-1 a u plynov, roztokov a práškov 74 Bq .g-1.
  Za zdroj žiarenia považujeme rádioaktívny žiarič, alebo zariadenie so žiaričom, ak pri jeho prevádzke vzniká ionizujúce žiarenie o energii väčšej než 5 k eV.

Zdroje ionizujúceho žiarenia

  Zdroje žiarenia v životnom prostredí môžeme v podstate rozdeliť na :
 A. prirodzené
B. umelo vytvárané

                                                       
A. Prirodzené zdroje žiarenia

1. Kozmické žiarenie je trvalým vonkajším zdrojom žiarenia, ktorému je vystavený každý človek. Ako vystihuje jeho názov, je to žiarenie, ktoré k nám prichádza zo vzdialených miest vesmíru a postihuje Zem rovnomerne zo všetkých strán. Skladá sa prevažne z veľmi rýchlych protónov, z malého množstva đ častíc veľmi vysokej energie a zo stopových množstiev veľmi rýchlych atómových jadier iných prvkov. Dávka od kozmického žiarenia sa začína výrazne uplatňovať vo výškach niekoľko km nad zemským povrchom. Napr. cestujúci v lietadle v podzvukových výškach (10-12 km) dostane dávku okolo 10 mGy.kg-1.h-1, v stredných výškach asi 16 mGy.kg-1.h-1 (ale čas letu býva kratší, takže obidve dávky sú porovnateľné. V nadzvukových výškach hrá už významnú úlohu slnečná aktivita a dávka môže dosiahnuť až 30 mGy.kg-1.h-1. Keď kozmické žiarenie prenikne do zemskej atmosféry, začne sa meniť. Interakciou kozmického žiarenia s nuklidmi atmosféry Zeme vznikajú tzv. kozmogénne rádionuklidy. Tak napr. kozmické žiarenie vyrába zo vzdušného dusíka rádioaktívne nuklidy : trícium (3H) a izotop uhlíka 14C. Rádioaktívny uhlík vdychujeme z atmosféry, pijeme v podobe oxidu uhličitého (CO2) a prijímame v rastlinnej i živočíšnej potrave. 14C je súčasťou ľudského tela. Podobne k nám prichádza aj trícium, teda 14C a 3H patria k základnému prirodzenému rádioaktívnemu pozadiu. Účinkom tohoto pozadia je človek trvalo vystavený.
2. Pôvodné rádionuklidy sú tie, ktoré sa nachádzajú v zemskej kôre, vznikli pri počiatočnej syntéze prvkov približne pred 4,5 mld. rokov. Významné sú predovšetkým 40K, 87Rb, 232Th, 226Ra, prírodný urán.. Veľký podiel na prirodzej rádioaktivite zemskej kôry a vôd oceánov má 40K (integrálna aktivita vôd oceánov sa odhaduje na 1,5 .1025 Bq). Vonkajšie žiarenie z prírodných rádioaktívnych prvkov je na rôznych miestach Zeme rozdielne (v závislosti na obsahu rádionuklidov v pôde, prípadne v horninách). Napr. vo Francúzsku namerali hodnoty 0,45 - 3,5 mSv za rok, v USA 0,5-1,6 mSv za rok a vo Švédsku 0,5-1,2 mSv za rok.
3. Nuklidy rozpadových radov. Rozpadové rady 232Th, 235U, 238U majú viac ako 40 dcérskych rádionuklidov, ktorých a, b a gama aktivita tvorí veľmi významnú zložku prirodzenej rádioaktivity. Z pôdy prenikajú do ovzdušia rádioaktívne plyny ako sú radón (Rn), ktorý je jedným z členov uránovo-rádiového rozpadového radu a torón, ktorý patrí do radu tóriového. Radón sa ľahko rozpúšťa vo vode a dostáva sa z podzemných vôd do prameňov, potokov a riek. Koncentrácia Rn v povrchových vodách je nízka (asi 40 Bq.l-1), ale v podzemných vodách môže presiahnuť aj 104 Bq.l-1. Výskyt Rn sa pôvodne pozoroval v uránových baniach (u baníkov sa hromadne vyskytovala smrteľná pľúcna choroba, nazývaná "banícka choroba", čiže rakovina pľúc). Dnes vieme, že tento nebezpečný plyn je rozšírený aj v interiéroch domov a bytov a to často vo vysokých koncentráciách. Hlavným izotopom je 222Rn, ktorý sa rozpadá s polčasom 3,8 dňa a vysiela žiarenie a. Jeho rozpadom však ďalej vznikajú rádioaktívne tzv. dcérske produkty (izotopy kovov Po, Pb, Bi), ktoré sa opäť rozpadajú a to žiarením alfa, beta, gama. Pretože Rn je inertný plyn, v žiadnom prostredí sa neviaže a teda ľahko všetkým preniká. Ani v ľudskom tele sa nikde nehromadí, takže sám osebe nie je príliš nebezpečný (aj napriek tomu, že žiarenie a je z hľadiska rádiobiologického nejsilnejšie pôsobiacim druhom ionizujúceho žiarenia vôbec, má našťastie nepatrnú prenikavosť). Je však nebezpečný kvôli produktom, ktoré vznikajú jeho rozpadom. Tieto sa totiž hromadia v priestore vo forme rádioaerosólov a ako takéto častice sú ľahko zachytávané v horných dýchacích cestách, dostanú sa aj do pľúc a tie potom silne ožarujú.
    Najvyššie prípustné koncentrácie Rn boli stanovené na základe skúseností s ochorením baníkov v uránových baniach. Tieto normy nie sú zatiaľ vo svete zjednotené a pohybujú sa okolo 100 Bq.m-3 vzduchu.( Vo voľnej prírode býva táto hodnota asi 1-5 Bq.m-3).Pri trvalom vdychovaní takto "rádioaktívneho vzduchu" by sa nemalo prejaviť žiadne poškodenie pľúc za celý život (počíta sa so stredným vekom 70 rokov). V niektorých tzv. "radónových domoch", či bytoch však koncentrácie týchto látok dosahujú 10-100 krát vyššie hodnoty, čo je rozhodne neprípustné. Pri hodnote 500 Bq.m-3 sa musia okamžite podniknúť technické protiopatrenia!
  Hlavné zdroje Rn sú :
  -Urán v podloží a v stavebninách,
  -Rádium v pitnej a úžitkovej vode,
  -Radón v zemnom plyne
    Najvýznamnejší je prvý zdroj. V domoch je najväčší obsah Rn v pivniciach a suterénoch a smerom do vyšších poschodí ho ubúda.
    
  
  Najdôležitejšie opatrenia ochrany pred Rn :
  - dôkladné a časté vetranie,
  - ak preniká z podložia, potom je potrebné pokryť podlahu vhodným nepriepustným polymérom,
  - ak preniká zo stien, použijú sa špeciálne nepriepustné tapety,
  - pred Rn v zemnom plyne sa chránime odsávaním nad sporákom a vetraním,
  - účinné, ale drahé sú opatrenia, ktoré robia vo Švédsku a v USA (náklady znáša štát) : v niekoľkometrovej vzdialenosti od domu sa vyhlbí dostatočne veľká utesnená jimka podobná pivnici, v ktorej sa pomocou elektrickej vývevy udržuje trvalý podtlak. Takto sa Rn z okolia vlastne "vysáva". Týmto spôsobom je možné zabezpečiť viacero budov naraz, -prevencia : pred výstavbou zistiť stav.
4. Transurány - všetky nuklidy s protónovým číslom Z >83 sú rádioaktívne.
5. Nuklidy, ktoré dopadajú do atmosféry z extraterestriálneho priestoru môžu mať solárny alebo galaktický pôvod. Solárna zložka obsahuje nuklidy ľahšie, galaktická zase ťažšie (až po železo a urán). Avšak intenzita dopadu týchto nuklidov na zemský povrch nie je významná.
    
  Prírodné rádioaktívne pozadie sa však môže zvýšiť aj rôznou technologickou činnosťou, ktorá nesúvisí s produkciou jadrového žiarenia.
    Napríklad :
  - spaľovaním fosílnych palív sa zvyšuje koncentrácia niektorých nuklidov. Koncentrácia rádia (226Ra) v uhlí je rádove 37 mBq.g-1. Prevádzkou tepelnej elektrárne na uhlie sa produkuje veľké množstvo látok obsahujúcich rádium a iné rádionuklidy. V dôsledku toho za 80 rokov týchto prevádzok vzrástla napr. koncentrácia Ra až päťdesiatnásobne (150 km od priemyselného centra) v porovnaní s ostatným územím. Podobne spaľovaním zemného plynu sa dostáva do atmosféry radón. Okrem toho sa radón zhromažďuje v etáne a propáne, ktoré spolu s butánom tvoria bežne používané palivo,
  - stavebné materiály, ktoré obsahujú prírodné rádionuklidy prispievajú tiež k celkovej expozícii obyvateľstva. Pritom veľkosť prijatej dávky závisí od koncentrácie rádionuklidov v príslušnom stavebnom materiáli a samozrejme aj od dĺžky pobytu osoby v budove. Rádioaktivita bežných stavebných materiálov nepredstavuje významný škodlivý faktor v ŽP človeka. Avšak niektoré z materiálov (napr. odpady rudného, metalurgického i chemického priemyslu a energetiky), ktoré sa používajú na výrobu nových, lacnejších stavebných hmôt už obsahuje hygienicky neprijateľné množstvá rádionuklidov. (Ochranu obyvateľov pred prírodným žiarením zo stavebných materiálov rieši novelizovaný stavebný zákon č. 50/1976 Zb. a vyhláška č. 406/1992 Zb. v paragrafe 4 a v § 5).
  Vápenec, pieskovec a opuka majú v priemere iba jednu až dve desatiny aktivity žuly. Naopak škvara a popolček dosahujú rovnakú aktivitu ako žula. Vysokopecná troska je iba o niečo menej aktívna. Ročná dávka v domoch, kde prevláda škvara a popolček, rovnako ako v žulových domoch. je asi o 0,18 mSv vyššia než v tehlových domoch. Meraním sa zistila vyššia koncentrácia prírodných rádionuklidov v sekundárnych sravebných surovinách (popolček, pórobetón, troska, alumonofosfáty). Pri meraní rádioaktivity vzduchu v obytných domoch sa zistilo, že koncentrácia radónu a jeho rozpadových produktov v ovzduší miestnosti je obyčajne vyššia než na otvorenom priestranstve. Hodnota tejto koncentrácie často presahuje priemernú prípustnú koncentráciu pre jednotlivca (10 mBq.m-3). Preto je veľmi dôležitá výmana vzduchu v miestnosti, teda časté vetranie.
    
  Hľadisko ekonomickosti pri výstavbe bytov sa často dostáva do rozporu s požiadavkou hygienikov znížiť na minimum ožiarenie obyvateľstva. Kompromisné riešenie spočíva vo vhodnej kombinácii stavebných surovín a ich percentuálnym zastúpením v konečnom výrobku, ktoré by neviedlo k vyššej ezpozícii obyvateľov rádioaktivitou.
Tab.č.20 Prírodná riadiačná záťaž obyvateľstva za rok
                                                               
Druh žiarenia Ročná dávka [mSv.rok-1]
Kozmické žiar.(pri hladine mora) 0,35 - 0,50
(na každých 30 m výšky je potrebné pripočítať) 0,01
Prirodzené žiarenie zo zeme 0,50 - 0,70
Prirodzené žiarenie zo vzduchu 0,02
Príjem potravín 0,15
Celková prír. radiač.záťaž obyv. (v závislosti na lokalite) 1,3 - 1,4


 B. Umelé zdroje ionizujúceho žiarenia - človekom utvorené radiačné nebezpečenstvo

   Milióny rokov malo prírodné rádioaktívne pozadie prakticky stálu hodnotu. Avšak v 20. storočí došlo k rozsiahlemu využívaniu rádionuklidov v rôznych oblastiach ľudskej činnosti, v dôsledku čoho pozadie rádioaktívneho žiarenia v prostredí, v ktorom žijeme trvalo rastie. V žiarení je síce obrovská sila, ktorú môžeme využiť na prospech ľudstva, ale súčasne je v ňom aj strašné nebezpečenstvo. Jadrové a röntgenové žiarenie môže pomôcť zistiť a liečiť choroby, ale môže aj živý organizmus zraniť, vyvolať v ňom chorobu a spôsobiť jeho smrť. Preto iba znalosť problematiky umožní užitočnú aplikáciu žiarenia pri súčaasnej ochrane zdravia.
   Významným zdrojom sú jadrové zbrane. Skúšky jadrových zbraní spôsobujú kontamináciu atmosféry, hydrosféry, aj pôdy a rádioaktivné izotopy z nich prechádzajú do rastlín a živočíchov, teda neobchádzajú ani človeka. Približne 50% energie jadrového výbuchu sa spotrebuje na tlakovú vlnu, 35% na tepelné žiarenie a 15 % sa uvoľňuje vo forme ionizujúceho žiarenia. Jedna tretina tohoto žiarenia pri výbuchu je okamžitým žiarením vo forme gama žiarenia a neutrónov počas niekoľkých sekúnd po výbuchu. Ostávajúcich 10 % celkovej uvoľnenej energie tvorí oneskorené žiarenie štiepnych fragmentov. Pri jadrovom výbuchu vzniká vyše 200 rôznych rádionuklidov, ktoré patria k viac ako 35 prvkom. Najvýznamnejšie sú : 90Sr, 89Sr, 137Cs, 14C, 3H, 95Zr, 103Ru, 106Ru, 131I, 144Ce, 85Kr, 239Pu, 240Pu, atď. V rámci OSN sa sleduje a periodicky uverejňuje celosvetový dosah rádioaktívneho spadu a jeho zotrvanie v atmosfére.
   Najúčinnejším čističom troposféry a vzduchu od rádionuklidov sú dažde a atmosferické zrážky. S nimi však tieto rádionuklidy prenikajú do vody, odkiaľ ich prijímajú rastliny a s rastlinami všetky živé tvory vrátane človeka. Tak vzniká rádioaktívne zamorený "potravinový reťazec". Napr. 90Sr preniká do kostnej sústavy človeka konzumovaním rastlín, ktoré zachytili 90Sr z pôdy, alebo konzumovaním mlieka od kráv, ktoré sa pásli na zamorenej vegetácii (Sr má podobný metabolizmus ako Ca a preto sa ukladá v kostiach).
   Umelo vytvárané radiačné pozadie je tvorené najmä v:
 -jadernej energetike (asi 5 mGy),
 -jadrovom výskume, urýchľovače (6 mGy za rok),
 -priemysle (defektoskópia, triedenie uhlia,rúd, geológia surovín, stavebné hmoty, chémia),
 -lekárstve (diagnostika, terapia, sterilizácia)- asi 0,55 mGy za rok,
 -poľnohospodárstve (umelé hnojivá a pesticídy, konzervovanie potravín, ničenie hmyzu)- asi 1-50 kGy,
 -armáde - jadrové zbrane ( asi 50 mGy za rok),
 -spotrebnom priemysle (televízne prijímače 5 cm od obrazovky 5 mGy za hodinu),
 -doprave (cesty lietadlom (asi 16 mGy za rok).
   Ako je vidieť z tab.č. 21, z umele vytvoreného žiarenia má najväčší podiel röntgenové žiarenie. Rtg vyšetrenia však môžeme uskutočniť rovnako kvalitne aj s desatinou dávky, čím
 sa podstatne redukujú škodlivé účinky, ale aj finančné náklady. Dávky žiarenia závisia od technického stavu röntgenových prístrojov, aj od odbornej úrovne obsluhujúceho personálu. Napr. priemerná dávka na pokožku hrude pri bežnom snímku pľúc je asi 50,4 mGy na jeden snímok. Pri správnom nastavení röntgenu a obrazového zosilňovača je možné túto priemernú dávku znížiť až na 0,15 mGy, čo je asi 340-krát menej.


Tab. č.21 Radiačná záťaž obyvateľstva z umelých zdrojov ra rok
                                                                 
Zdroj žiarenia Záťaž [mSv.rok-1]
Bývanie pri atómovej elektrárni 0,01
Ciferník svietiacich hodín 0,02
Let lietadlom 0,02
Farebný televízor 0,01-0,1
Betónový dom 0,2
Lekárske rtg zariadenia 0,5
Celková radiačná záťaž z umelých zdrojov 0,85

Celková záťaž (to znamená prírodné dávky + umelé - civilizačné = 1,6 - 2 mSv.rok-1.


Biologické účinky ionizujúceho žiarenia

  Ionizujúce žiarenie môže byť pri prechode látkou absorbované čiastočne alebo úplne. Absorbovaná energia spôsobuje v látke rôzne zmeny : fyzikálne, chemické, tepelné, biologické a iné. S biochemickými a biologickými zmenami sa zaoberá vedný odbor "rádiobiológia" .Absorbovaná energia spôsobuje poškodenie biologických tkanív a to ionizačnými a excitačnými procesmi v biologických mikroštruktúrach.
   Žiarenie môže pôsobiť na organizmus zvonku (vonkajšie žiarenie). Je to žiarenie nachádzajúce sa mimo živých organizmov, ako je napr. kozmické žiarenie, žiarenie hornín, rádionuklidy z ovzdušia a pod. Ak však dôjde k vniknutiu rádioaktívnych látok do organizmu, potom hovoríme o žiarení vnútornom (teda nachádzajúcom sa v živých organizmoch, napr. 14C, 40K, 90Sr a pod.).
   Rádionuklidy sa môžu dostať do organizmu rôznymi cestami :
-pokožkou a sliznicami (resorpciou),
-nosom a ústami (inhaláciou),
-potravinami a tekutinami,
-otvorenou ranou (krvou).
   Po vniknutí rádionuklidu do organizmu o jeho ďalšom "osude" a teda aj o poškodení príslušného organizmu rozhoduje predovšetkým jeho metabolizmus. Niektoré rádionuklidy sa totiž ukladajú v určitých orgánoch a fungujú ako vnútorné žiariče (napr. Ra a Sr v kostiach, I v štítnej žľaze, Fe, Cs v pečeni a pod.), iné sú pomerne rýchle z organizmu vyplavované (napr. trícium sa zdrží v organizme 8 dní, 131I 138 dní atď.).
   Rádionuklid je teda tým nebezpečnejší, čím má dlhší polčas premeny (doba polovičného rozpadu je čas, za ktorý sa zo začiatočného množstva rádioaktívnej látky rozpadne jeho polovica. Doby polovičného rozpadu rôznych prvkov sa menia v širokých medziach od 10-9 s až po 1011 rokov. Napr. 3H má polčas rozpadu 12,36 rokov, 14C 5 730 rokov a 40K až 1,26.109 rokov. Ale aj rádionuklidy toho istého prvku sa líšia svojim polčasom rozpadu. Napr. 90Sr má polčas 28 rokov, ale 89S iba 52 dní, atď), čím má žiarenie vyššiu ionizačnú schopnosť, čím selektívnejšie sa rádionuklid ukladá v určitej časti organizmu a napokon, čím ťažšie ho možno odtiaľ odstrániť. Účinky rádionuklidov na ľudský organizmus je potrebné posudzovať komplexne. Môžeme ich rozdeliť na :
 -somatické (prejavia sa na exponovanom jedincovi),
 -genetické (postihnú potomstvo).

   Podľa charakteru rozdeľujeme účinky žiarenia na :
 -stochastické (prejavia sa iba s istou pravdepodobnosťou u všetkých ožiarených jedincoch),
 -nestochastické (prejavia sa až po expozícii definovanej veľkosti, teda až od určitých dávok, ale u všetkých jedincoch).
   Podľa rýchlosti, s akou sa prejaví poškodenie, delíme účinky žiarenia na :
 1. rýchle účinky (akútna choroba z ožiarenia, akútne lokálne zmeny, napr. na koži, poškodenie plodu,
 2. oneskorené účinky (lokálne zmeny - oči, koža, zhubné nádory, genetické zmeny).
   Choroby z ožiarenia rozoznávame :
 -akútnu chorobu z ožiarenia
 -chronickú chorobu z ožiarenia
 

Akútna choroba z ožiarenia
 
  sa rozvíja po jednorazovom krátkodobom ožiarení celého tela dávkou väčšou ako 1 Gy. Hrôzosrašná podoba tejto choroby sa prejavila na obetiach jadrových výbuchov v Hirošime a Nagasaki, rsp. neskôr po katastrofe v Černobyle. V mierových podmienkach hrozí nebezpečenstvo vzniku akútnej choroby z ožiarenia v podstate v dvoch prípadoch : pokusné jadrové výbuchy a nešťastia pri práci s jadrovými reaktormi.
   Najviac ohrozeným tkanivom pri jednorazovom ožiarení celého tela sú črevná výstelka a krvotvorné tkanivo. K tomu pristupujú funkčné poruchy centrálneho nervového systému. Podľa veľkosti dávky žiarenia rozoznávame tri stupne ožiarenia :
 1. mierny stupeň - po dávke 1,5 Gy,
 2. stredný stupeň - po dávke 3 Gy,
 3. ťažký stupeň - po dávke 6 Gy.
   Ožiarenie dávkou 10 Gy znamená pre zdravého dospelého človeka smrteľnú dávku. Okrem dávky, ktorou bol jedinec ezponovaný, závisí stupeň choroby aj od stavu organizmu v okamihu ožiarenia. Negatívne pôsobí napr. telesná námaha, vyčerpanosť centrálneho nervového systému, hypofunkcia nadobličiek a iné faktory. V závislosti na stupni ožiarenia sa v klinickom obraze prejavujú tri formy :

1. Krvná (hematologická) forma vzniká po celotelovom ožiarení dávkou 3-6 Gy. Príznaky : nevoľnosť, skleslosť, zvracanie. Po 1-2 týždňoch sa dostavia teploty, krvácanie, hnačky, vredy. V krvnom obraze je výrazný pokles bielych i červených krviniek. Po 6-8 týždňoch môže dôjsť k pomalému zlepšovaniu. Avšak po dávke 6-10 Gy je celý priebeh búrlivejší, nevoľnosť a zvracanie sa objavia už za niekoľko hodín po ožiarení. Priebeh ochorenia je ťažký a zvyčajne končí smrťou okolo 20.- 30.-tého dňa (vnútorné krvácanie).
2. Črevná forma sa objavuje pri dávkach vyšších než 10 Gy. Veľké ťažkosti sa prejavia už na 4. až 6. deň po ožiarení. Prejavujú sa v poruchách hospodárenia s tekutinami a minerálnymi látkami, dochádza ku krvavým hnačkám, k prederaveniu - zániku črevnej výstelky. Ak postihnutý prežije 7 - 10 dní, potom sa v plnej miere prejavia príznaky poškodenia krvetvorby. Percento úmrtia je 80 - 100 %. Príčina : kolaps krvného obrazu.
3. Nervová (mozgová) forma prebieha pri dávkach okolo 50 Gy. Bezprostredne po ožiarení sa prejaví psychická dezorientácia, zmätenosť, porucha koordinácie pohybov, krče, hlboké bezvedomie. Smrť nastáva po niekoľkých hodinách, prípadne dňoch. Príčinou je zlyhanie kardiovaskulárneho a respiračného systému, opuch mozgu.
   Všeobecne akútna choroba z ožiarenia prebieha v podstate v 4 fázach :
· nešpecifické príznaky : celková telesná slabosť, zvracanie, bolesti hlavy, nechutenstvo, poruchy spánku, prejavy podráždenia mozgových blán, zrýchlená činnosť srdca, teplota a zmeny v krvnom obraze. Niekedy sa objavia aj hnačky ako dôsledok poškodenia črevnej sliznice. Táto fáza trvá niekoľko hodín až 4 dni,
· latentný stav choroby : väčšina subjektívnych aj objektívnych príznakov sa výrazne zlepší, prípadne celkom zmizne. Chorý nepociťuje ťažkosti. Zostávajú iba niektoré laboratórne registrovateľné zmeny v krvnom obraze. Platí zásada, že toto obdobie zlepšenia je tým dlhšie, čím menšia bola celková absorbovaná dávka žiarenia,
· objavuje sa horúčka, zvracanie, krvácanie, hlboké štruktúrne zmeny orgánov s nekrózami. Väčšina postihnutých umiera. Závažnou komplikáciou v tejto fáze je nebezpečenstvo infekcií,
· štvrté štádium nastáva u tých, ktorí prežijú tretie štádium, teda nastáva obdobie uzdravovania. Uzdravenie môže byť úplné, alebo ochorenie prechádza do chronickej formy.
 
  Lokálne účinky ožiarenia je možné pozorovať najmä na koži. Tie sa prejavia obyčajne po 10 - 15 dňoch v závislosti na dávke, veľkosti poľa a časti tela (napr. ťažké krátery na koži japonských rybárov po rádioaktívnom daždi). Zasiahnutie pohlavných žliaz jednorazovou vyššou dávkou môže u mužov zastaviť prechodne a u žien aj trvale tvorbu zárodočných buniek. Jednorazové ožiarenie oka vyššou dávkou môže mať za následok vznik zákalu očnej šošovky. Rovnaká porucha sa môže vyskytnúť aj pri dlhodobom ožarovaní nižšími dávkami.


Chronická choroba z ožiarenia

   je spôsobená malými dávkami žiarenia aplikovanými dlhší čas. Okram toho aj niektoré akútne choroby z ožiarenia, pri ktorých nenastalo úplné ozdravenie, prechádzajú do chronickej formy. Dôsledkom chronického ochorenia sú zmeny v krvnom obraze. Tie vzniknú aj vtedy, keď postihnutá osoba dostala jednorazovú dávku žiarenia oveľa menšiu než je smrteľná dávka. Za polovičnú smrteľnú dávku (teda takú, pri ktorej umiera polovica postihnutých osôb) sa považuje 4-6 Gy. Človek, ktorý dostal 0,5 Gy, bude mať s najväčšou pravdepodobnosťou zmeny v krvnom obraze a mal by na dva roky zanechať prácu s ionizujúcim žiarením.
   Vážnym následkom chronickej choroby z ožiarenia je leukémia, ktorá sa zvyčajne končí smrťou.
   Chronická choroba z ožiarenia prebieha v troch štádiách :
1. štádium je charakterizované nešpecifickými príznakmi ako sú celková slabosť, nespavosť, bolesti hlavy, podráždenosť a pod.
2. štádium : k uvedeným ťažkostiam sa pridávajú aj objektívne zistiteľné zmeny v krvnom obraze,
3. štádium charakterizuje výskyt nádorov, leukémie, útlmov činnosti kostnej drene, genetické a populačné následky.
   Najúčinnejším prostriedkom proti chronickej chorobe z ožiarenia je prevencia spočívajúca v trvalej dozimetrickej kontrole a kontrole zdravotného stavu pracovníkov. Pri prvých príznakoch chronickej choroby z ožiarenia je potrebné dočasne alebo trvalo vyradiť pracovníka z rizikovej práce.
   Jednotlivé orgány a tkanivá organizmu majú vlastnú funkčnú charakteristiku rastu a tým aj rôznu vnímavosť na ožiarenie, teda rádiosenzitivitu. Závažné poškodenie bunky (prípadne aj zánik) môže nastať buď v kľudovom období (v intervale medzi dvomi bunečnými deleniami), alebo pri bunečnom delení (mitóza), čo je ešte významnejšie. Preto sa smrtiaci (letálny) účinok žiarenia najviac prejaví v tkanivách s rýchlym bunečným delením ako sú orgány krvetvorby, výstelka čriev a zárodočné bunky vrátane plodu. Rádiosenzitivitu jednotlivých tkanív a orgánov vyjadrujeme koeficientom rizika "r" [Sv-1] .

Tab.4.22 Rádiosenzitivita niektorých tkanív a orgánov

 tkanivo r 10-3 [Sv-1]
štítna žľaza 0,5
kosti 0,5
kostná dreň 2
pľúca 2
pečeň, svaly, ostatné tkanivá 5
gonády 10
celkové riziko (priemer všetkých vek.sk.) 10
  
     [Gy] 105 - inaktivácia enzýmov
         104 - inaktivácia vírusov
         103 - sterilizácia mikroorganizmov, pasterizácia potravín, mutácie semien
       102 - útlm klíčivosti, deštrukcia rakovin. buniek
         10 - letálna dávka pre 50 % ľudí
         1 - choroba z ožiarenia
         10-1 - prípustná ročná dávka
         10-3 - ročná prírodná dávka
  Približná stupnica biologických účinkov ionizujúceho žiarenia.
 9.9.5 Prípustné hodnoty ionizujúceho žiarenia

   Ochrana organizmov pred škodlivými účinkami ionizujúceho žiarenia sa opiera o biologické účinky. Limit dávkového ekvivalentu pre pracovníka na rizikových pracoviskách je daný tzv. akumulačným vzorcom
 
H = 50 (N - 18) [mSv]

  kde N je vek pracovníka, ktorý musí byť minimálne 19 rokov.
 
Tab.č.23 Najvyššie prípustné dávkové ekvivalenty žiarenia
                                                                 
Orgány a tkanivá Najvyššie príp. dávky u pracov.[mSv.rok-1] Medzné dávky pre obyvateľ. [mSv.rok-1]
gonády, aktívna kostná dreň a v prípade rovnomer. ožiar. celé telo 50 5
koža*, štítna žľaza, kosti 300 30**
ruky a predlaktie, nohy, členky 750 75
ostatné orgány alebo tkanivá 150 15


* Dávka v koži vymedzená plochou 1 cm2 však nesmie nikde prevýšiť 1 Sv. Vzťahovanie dávky na plochu 1 cm2 však nie je prípustné pri veľmi úzkych (bodových) ožiareniach.
** Pri expozícii osôb mladších ako 16 rokov je medzná dávka v štítnej žľaze iba 0,015 Sv.


Ochrana pred ionizujúcim žiarením

   Ochrana pred účinkami ionizujúceho žiarenia môže spočívať v opatreniach :
- preventívnych,
- liečebných.

 Podľa povahy spôsobov ochrany ich delíme na :
 -fyzikálne,
 -chemické,
 -biologické.

   Fyzikálna ochrana pred vonkajším ožiarením vychádza z fyzikálnej povahy rádioaktívneho žiarenia. Cieľom je znížiť dávky žiarenia. To sa dá dosiahnuť
 -skrátením doby expozície (dávka je úmerná času),
 -zväčšenám vzdialenosti medzi pracovníkom a zdrojom žiarenia (dávka je nepriamo úmerná štvorcu vzdialenosti),
 -tienením (aplikácia absorpčného materiálu).
   Zvyčajne sa využíva kombinácia všetkých uvedených spôsobov. Voľba látok použitých na tienenie závisí na druhu žiarenia :
 -žiarenie a stráca pri prechode prostredím rýchle energiu, dosah je krátky, preto k odtieneniu stačí tenká vrstva vulkanizovaného kaučuku alebo plexiskla,
 -žiarenie b sa tieni látkami s malou hmotnosťou, aby pravdepodobnosť vzniku brzdného žiarenia bola čo najmenšia. Používajú sa voda, plexisklo, meď,
 -žiarenia gama - ak ho hodnotíme za tieniacim materiálom, je závislé na koeficiente zoslabenia m [m-1] a ten zase závisí od energie žiarenia a od mernej hmotnosti materiálu. Pre danú energiu žiarenia rastie koeficient zoslabenia s mernou hmotnosťou materiálu. Účinnosť tienenia preto rastie v poradí : tehly, betón, olovo, wolfram,
 -tok neutrónov tienime tak, že docielime ich spomalenie (zníženie energie), potom môžu byť pohltené vhodným absorbérom. Spomaľujú sa látkami bohatými na vodík, napr. parafín, kadmium, bór, prípadne polyetylén. Pre doprevádzajúce gama žiarenie sa niekedy používa ešte olovo.
   Veľmi dôležité je zabrániť preniknutiu rádioaktívnych látok do organizmu. Preto volíme vhodné pracovné postupy, hermetizujeme pracovný priestor a pod. Potrebná je aj pravidelná dekontaminácia zamorených predmetov, plôch, miestností. Existuje niekoľko spôsobov dekontaminácie :
-mechanické odstraňovanie rádioaktívnych látok z kontaminovaného povrchu a dekontaminácia vodou, parou, prúdom vzduchu a pod.,
-oplachovanie zamorených povrchov roztokmi kyselín, zásad i organických rozpúšťadiel,
-špeciálne metódy ako je odparovanie, elektrodekontaminácia atď.
   Chemická ochrana pred žiarením spočíva v aplikácii zlúčenín, ktoré sú schopné zmierniť alebo dokonca zastaviť mnohé chemické a biochemické reakcie uvoľnené žiarením. Tieto chemické rádioprotektívne látky zvyšujú odolnosť proti žiareniu, avšak nechránia pred následkami vysokých (smrteľných) dávok vysokoenergetického žiarenia. Podmienkou ochranného účinku je prítomnosť rádioprotektívnej látky v organizme už počas žiarenia. Sú to napr. látky, ktoré zastavujú enzymatickú činnosť, produkty látkovej premeny (alkohol, fruktóza), látky s aktívnou aminoskupinou (histamín, tryptamín, tyramín, sérotonín), niektoré hormóny a iné. Ochranné pôsobenie rádioprotektívnych látok sa uplatňuje vo vzťahu k radiačne vznikajúcim voľným radikálom, ktoré blokujú biologicky neúčinné látky v organizme, alebo sa viažu na ne, utvárajú s nimi radiačne odolné komplexné medziprodukty, ktoré po ukončení radiačného pôsobenia obnovujú svoju biologickú aktivitu. Niektoré rádioprotektívne látky v tkanive prechodne znižujú obsah kyslíka, v dôsledku čoho nastáva aj obmedzenie tvorby voľných radikálov. Použitiu chemických rádioprotektívnych látok v praxi sa venuje experimentálny výskum.
   K preventívnym opatreniam patrí aj jódová profylaxia. Jej princíp spočíva v preventívnom podávaní jódu v podobe KI s cieľom nasýtiť štítnu žľazu nerádioaktívnym izotopom jódu a tak ju chrániť pred rádioaktívnym jódom.
   Biologická ochrana využíva látky produkované živými organizmami, ktoré pri podaní pred ožiarením znižujú stupeň radiačného poškodenia (biologicky rádioprotektívne látky). Vyvolá sa vlastne stav vyššej odolnosti buniek kritických tkanív, orgánov i celého organizmu. Prednosťou týchto látok je ich malá toxicita. Perspektívna je ich kombinácia s chemickými látkami, čím sa zvýši ochranný účinok a nezvýši sa toxicita.
9.9.6.1 Liečebné metódy
 
  Liečenie organizmu po vnútornom ožiarení spočíva vlastne v dekontaminácii tela od rádionuklidov, ktoré doň vnikli. Rozhodujúcu úlohu pritom hrá čas. Všeobecne platí zásada, že dekontaminácia je tým úspešnejšia, čím kratší čas uplynie od vniknutia rádionuklidu do organizmu.
   Najlepšie je rádioaktívnu látku odstrániť z organizmu ešte pred jeho uložením v tkanive. V tomto období sa používajú rozličné výplachové metódy, prípadne adsorbenty alebo ionexy. V ďalších obdobiach (teda už po uložení rádionuklidov v orgánoch) je dekontaminácia zložitejšia. Úlohou je vytesňovanie rádioizotopov tých prvkov (alebo im podobných), ktoré sú prítomné v organizme. Medzi takéto látky patria napr. rádioaktívne izotopy kovov alkalických zemín (Ra, Sr), ktoré sa ukladajú spolu s vápnikom v minerálnej zložke kostnej drene. Na "vychytanie" rádionuklidov z krvi sa môžu použiť komplexotvorné látky, ktoré tvoria s katónmi kovov rozpustné komplexy. Tie ľahko prechádzajú obličkami a vylúčia sa v moči. Ako komplexotvorné látky sa osvedčili najmä kyselina etyléndiamínotetraoctová a kyselina dietyléntriamínopentaoctová.
   Medzi biologické metódy ochrany môžeme zaradiť aj liečenie po ožiarení, keď sa už bunky a tkanivá poškodené žiarením môžu ťažko obnoviť. Patrí sem predovšetkým transplantácia kostnej drene.


 Výber noriem z jadrovej techniky

1. STN 40 1001 Výrobky radiačno-ochrannej techniky
2. STN 40 1101 Radiačno-technologické zariadenia.
3. STN 40 1111 Priemyselné ožarovacie zariadenia s rádioaktívnym žiarením gama. Všeobecné technické požiadavky
4. STN 40 1112 Ožarovacie zariadenia s urýchľovačmi elektrónov. Všeobecné technické požiadavky
5. STN 40 1150 Urýchľovače nabitých častíc
6. STN 40 1151 Urýchľovače nabitých častíc na priemyselné použitie. Nomenklatúra ukazovateľov kvality
7. STN 40 1400 Preprava rádioaktívnych látok
8. STN 40 2005 Spoľahlivosť jadrových elektrární a ich zariadenia. Všeobecné zásady a zoznam ukazovateľov
9. STN 40 3490 Manipulátory diaľkových operácií s rádioaktívnymi látkami
10. STN 40 3610 Metrologické zabezpečenie prevádzky jadrových elektrární. Základné ustanovenia
11. STN 40 3801 Výrobky radiačno-ochrannej techniky. Olovené bloky. Všeobecné technické požiadavky
12. STN 40 3802 Výrobky radiačno-ochrannej techniky. Ochranné olovené bloky plné. Technické požiadavky
13. STN 40 3803, STN 40 3804, STN 40 3808 Výrobky radiačno - ochrannej techniky
14. STN 40 4001 Rádioaktívne preparáty. Označovanie a sprievodný list
15. STN 40 4002 Rádioaktívne látky. Stanovenie rádionuklidovej čistoty
16. STN 40 4003, STN 40 4004, STN 40 4005, STN 40 4006, STN 40 4007 Rádioaktívne preparáty
17. STN 40 4008 Stanovenie hmotnosti rádioaktívnych látok spektrofotometrickou metódou
18. STN 40 4011 Meranie aktivity rádionuklidov meracími zoztavami s kvapalnými scintilátormi
19. STN 40 4012 Meranie rádioaktívneho žiarenia a častíc vysielaných rádionuklidmi. Relatívne meranie aktivity pomocou interných proporcionálnych počítačov
20. STN 40 4014 Meranie aktivity rádionuklidov
21. STN 40 4016 Meranie rádioaktívneho žiarenia a častíc vysielaných rádionuklidmi. Meranie celkového toku častíc alfa alebo beta 4p-proporcionálnym počítačom
22. STN 40 4024 Emisia rádionuklidových zdrojov neutrónov. Stanovenie a meranie pre úradné overovanie
23. STN 4060 Dozimetria referenčného žiarenia X a gama. Kalibrácia dozimetrických prístrojov a stanovenie kermy vo vzduchu
24. STN 40 4120 Rádioaktívne preparáty. Chlorid [57Co] kobaltnantý cyklotrónový beznosičový. Technické požiadavky.
25. STN 40 4300, STN 40 4301,STN 40 4302, STN 40 4303 Uzatvorené rádioaktívne žiariče.

Next-in-Thread Next Message

Add Message to: "Prednaska9"

Members Subscribe Admin Mode Show Frames Help for HyperNews at ccdat.tuke.sk 1.10