Jonizujuće zračenje

Izvor: Wikipedia
Izvori jonizujućeg zračenja.GIF

Jonizujuće zračenje je elektromagnetno ili čestično zračenje koje može da jonizuje materiju i izazove oštećenje ćelija živih organizama. Tako nastali joni narušavaju biohemijske procese u ćelijama, što može dovesti do raznih poremećaja u njihovom funkcionisanju i deljenju (razmnožavanju), te konačno do nastanka ozbiljnih bolesti, poput tumora. U jonizujuće zračenje spadaju α, β, γ i X zraci, kosmičko zračenje i neutroni [1].

Vrste jonizujućeg zračenja[uredi - уреди]

Prikaz prodirnosti (štetnosti) različitih vrsta zračenja
Alfa (α)-zračenje može zaustaviti papir;
Beta (β)-zračenje može zaustaviti aluminijumski lim debeo nekoliko milimetara;
Gama (γ)-zračenje (veći deo) može zaustaviti desetak centimetara debela olovna ploča

Jonizujuća zračenja su one vrste radioaktivnog zračenja koje imaju dovoljnu energiju da jonizuju neke atome u telu. U jonizujuća zračenja spadaju α (alfa), β (beta), γ (gama) , X (rendgenski zraci), kosmičko zračenje i neutroni.

Proučavajući prodornu moć zračenja koja emituje uranijum, fizičar Ernest Raderford je utvrdio da postoje dve vrste zračenja (alfa i beta). Alfa-zračenje lakše se apsorbuje od beta-ali više jonizuje sredinu kroz koju prolazi. Alfa i beta zraci različito skreću u magnetskom polju, na osnovu čega je zaključeno da je reč o česticama suprotnog naeletrisanja i različite mase. Treći oblik prirodne radioaktivnosti (gama-zračenje) otkrio je P. Vilar utvrdivši da ono ne skreće u magnetskom polju, a da se odlikuje izuzetnom prodornošću.

  • α (alfa) zračenje se sastoji od dvostruko pozitivno nabijenih čestica (dva protona i dva neutrona) identičnih jezgrima helijuma. Šire se brzinom od oko 1/20 brzine svetlosti, što je dovoljno sporo da mogu relativno dugo međudejstvovati sa materijom. Zato imaju jako jonizirajuća delovanje. Zbog svoje veličine brzo se sudaraju sa nekim od atoma nakon čega gube energiju, pa im je domet mali (svega nekoliko cm), i zato ih može zaustaviti list papira i koža. Ali ako se α čestice unesu u telo hranom ili udisanjem, mogu biti opasne zbog svog jakog jonizujućeg dejstva.
  • β (beta) zračenje čine elektroni, negativno naelektrisane čestice, koje putuju velikim brzinama. Njegovo jonizaciono dejstvo je puno slabije od delovanja α zračenja, ali mu je domet u vazduhu puno veći (nekoliko metara). Zaustavlja ga metalna ploča od nekoliko mm debljine. U ljudsko telo β čestice prodiru do nekoliko centimetara dubine. Opasno je za zdravlje ako se izvor unese u organizam.
  • γ (gama) zračenje je elektromagnetno zračenje velike energije, koje potiče iz jezgra atoma, a širi se brzinom svetlosti. Njegovo jonizirajuće delovanje je još slabije od delovanja β čestica, ali mu je domet još veći. Prolazi kroz ljudsko telo. Dejstvo se može redukovati pomoću debelog sloja olova, betona ili vode.
  • X (rendgensko) zračenje ima ista svojstva kao i γ zračenje, ali i nešto veću talasnu dužinu. Razlikuje se od γ zračenja po tome što potiče od elektrona, a ne iz jezgra.
  • Kosmičko zračenje čine razne visokoenergetske čestice. Intenzivnije je na većim nadmorskim visinama. Izvor ovog zračenja koje nas neprestano pogađa, je uglavnom izvan našeg Sunčevog sistema, a sastoji se od raznih oblika zračenja: od vrlo brzih teških čestica, pa do visokoenergijskih fotona i miona. Ono deluje sa atomima u gornjim slojevima atmosfere i tako proizvodi radionuklide, koji su najčešće kraćih vremena poluživota. To su, na primer, ugljenik 14, tricijum, berilijum 7 i drugi.
  • Neutroni se kao zračenje javljaju uglavnom u nuklearnim reaktorima, a kao zaštita od njih koristi se voda i beton.

Efekti i efektivna doza jonizujućeg zračenja[uredi - уреди]

Izloženost prirodnom zračenju.JPG

Ljudi su izloženi jonizujućem zračenju od postanka vrste. Prvo prirodnom zračenju na koje se sa razvojem ljudske civilizacije i nuklearne tehnologije nadovezalo i veštačko, ljudskom rukom stvoreno jonizujuće zračenje.

Hiljade pogodaka jonizijućih čestica svake sekunde (ili milijarde godišnje) su impresivne vrednosti kojima je svaki čovek izložen, ali njegov organizam raspolaže urođenim mehanizmima regeneracije oštećenih ćelija. Samo mali procenat jonizujućeg zračenjem izaziva ireverzibilna (nepovratna) oštećenja genetičkog materijala u ćelijama. U većini organa i tkiva tela gubitak čak i značajnog broja ćelija ne utiče na njihov poremećaj i gubitak funkcija. Međutim, ako je broj izumrlih ćelija dovoljno veliki, oštećenja će biće vidljiva i mogu dovesti do smrti organizma. Takva povreda se javlja kod pojedinaca koji su bili izloženi radijaciji preko graničnog praga.

Na nekim, jonizujućim zračenjem oštećenim ćelijama koje nisu „ubijene“, nastaju modifikacije. Takva oštećenja koja su „obično sanirana“, najčešće su nesavršena, i nastaju modifikacije u ćelijama koje će biti prosleđene novostvorenim, što na kraju može dovesti do pojave malignih ćelija raka. Ako su modifikovane one ćelije koje prenose nasledne informacije potomci tih osobe biće izložene naslednim poremećajima koji se kod njih mogu razviti u različitim oblicima. Zračenjem indukovan rak može se manifestovati decenijama nakon izlaganja i ne razlikuje od raka koji se javljaju spontano ili se pripisuje drugim faktorima. Dugoročna evaluacija populacije izložena radijaciji u studiji na oko 86.500 preživelih nakon udara atomske bombe u Hirošimi i Nagasakiju, otkrila je više od nekoliko stotina smrti izazvane rakom u praćenoj populaciji. Otprilike pola te populacija je još uvek živo, pa će dodatna istraživanja biti neophodna kako bi dobili potpuna saznanja o pojavi raka u ovoj populaciji.

Izlaganje jonizujućem zračenju je povezano sa raznim oblicima leukemije i raka na mnogim organa, kao što su pluća, dojke i štitne žlezde, ali ne sa nekim drugim organima, kao što prostata i genitalije. Na sreću po čoveka, postoji mala verovatnoća da će se klinički znaci radijacione bolesti javiti nakon izlaganja jonizujućem zračenju, u kakva se ubraja uobičajeno jonizujuće zračenje iz prirodnih izvora na Zemlji, ili iz jasno doziranih izvora zračenja (npr u medicini).

Efektivna doza[uredi - уреди]

Izloženost jonizujućem zračenju opisuje se efektivnom dozom. Procenjuje se da čovek u proseku primi efektivnu dozu od 2,5 mSv godišnje od prirodnog zračenja, ali su opažena i mnogostruko veća ozračenja nekih pojedinaca u opštoj populaciji. Pretpostavlja se da je rizik od posledica toga ozračenja približno srazmeran dozi. Procenjuje se da prirodno zračenje u proseku uzrokuje 12-13 slučajeva tumora na 1000 stanovnika, što je oko 4% od svih malignih oboljenja.

Efektivna doza, je zbir proizvoda ekvivalentne doze u tkivu ili organu i odgovarajućeg tkivnog težinskog faktora kojim se izražava osetljivost pojedinih tkiva i organa na pojavu stohastičkih efekata jonizujućeg zračenja. Ona se izračunava iz energije koju zračenje preda organizmu, podeljene sa masom organizma (tako se dobije tzv. apsorbovana doza), uz uvažavanje različitog dejstva pojedinih vrsta zračenja i različite osetljivosti pojedinih organa i tkiva. Jedinica za efektivnu dozu je sivert (Sv). Ona se podudara se npr jednolikim ozračenjem celog organizma gama zracima umerene energije. Efektivna doza koju čovek tokom jedne godine dobije od zračenja iz prirodnih izvora nekoliko je stotina puta manja od 1 Sv, i zato se izražava hiljadu puta manjom jedinicom (mSv). Da bi se procenila godišnja efektivna doza, pri njenom izračunavanju se mora uzeti u obzir (a) Konverzioni koeficijent apsorbovane doze iz vazduha i (b) Unutrašnji faktor popunjenosti.

Prosečne vrednosti numeričkih parametara variraju u zavisnosti od starosti stanovništva i klime na zadatoj lokaciji. UNSCEA za 1993, koristi 0,7 Sv→Gy-1 kao koeficijent konverzije apsorbovane doze u vazduhu u efektivnu dozu, koji se primljeuje kod odraslih osoba i 0,8 za unutrašnji faktor, odnosno kao odnos dela vremena provedenog u zatvorenom i na otvorenom prostoru koji je 0,8 i 0,2.

Komponente godišnje efektivne doze se određuju na sledeći način:

U zatvorenom prostoru: 84 nGy h-1 × 8,760 h × 0.8 × 0.7 Sv Gy-1 = 0.41 mSv
Na otvorenom prostoru: 59 nGy h-1 × 8,760 h × 0.2 × 0.7 Sv Gy-1 = 0.07 mSv

U Svetu vrednosti prosečne godišnje efektivne doza iznose 0,48 mSv, a rezultate za pojedine zemlje se kreću uglavnom u rasponu od 0,3 do 0,6 mSv. Za decu i odojčad, vrednosti su oko 10% i 30% veće, i u direktnoj su srazmeri sa povećanjem vrednosti koeficijenta konverzije apsorbovane doze u vazduhu u efektivnu dozu [2].

Doze i jedinice[uredi - уреди]

Doza Jedinica Definicija [3]
Apsorbovana doza (D) Grej (Gy)
(J/kg ili džul/kg)
Količina energije (J) koja će se predati kilogramu (kg) materije i ona zavisi od:
  • Intenziteta zračenja u tački u kojoj se nalazi ozračeni materijal, a intenzitet zavisi od jačine radioaktivnog izvora (A) i rastojanja (R)
  • Od energije zračenja (J)
  • Od dužine vremena ozračivanja (Od dužine vremena ozračivanja (t)
  • Od gustine materijala (W)
    D=JxWxAxt/R2
Ekvivalentna doza Sivert (Sv)
  • Ekvivalentna doza uzima u obzir biološki efekat zračenja i računa se tako što se apsorbovana doza množi faktorom kvaliteta Q, koji zavisi od vrste radijacije.
  • Sivert (Sv) je SI izvedena jedinica ekvivalentne doze radijacije i kao takva je zavisna od bioloških efekata radijacije, nasuprot fizičkim aspektima, koja karakteriše apsorbovana doza koja se meri u Gy.
    1 Sv = 1 J/kg apsorbovanog materijala • w
  • Često korišćene SI jedinice u praksi su milisivert (1 mSv = 10 -3 Sv = 0,001 Sv) i mikrosivert (1 μSv = 10 -6 = 0,000001 Sv).
  • Ekvivalentna doza zračenja se meri u Sjedinjenim Državama u remima [4] [n 1]:
    • 1 rem = 0.01 Sv = 10 mSv
    • 1 mrem = 0.00001 Sv = 0.01 mSv = 10 μSv
    • 1 Sv = 100 rem = 100,000 mrem (or millirem)
    • 1 mSv = 100 mrem = 0.1 rem
    • 1 μSv = 0.1 mrem
Godišnja granica ekvivalentne doze

500mSv
150mSv
50mSv

  • Za determinističke efekte: za sva tkiva, (osim za očno sočivo i hematopoezne organe)
  • Za očno sočivo i hematopoezne organe
  • Za stohastičke efekte

Napomene[uredi - уреди]

  1. SI jedinice kao što je sivert u SAD se češće sreću u akademskim, naučnim i inženjerskih krugovima i literaturi

Izvori[uredi - уреди]

  1. ZAKON O ZAŠTITI OD JONIZUJUĆIH ZRAČENJA (Objavljeno u "Službeni list SRJ", br. 46/96) [1]
  2. ((en)) Exposures from natural radiation sources UNSCEAR 1993 Report [U3].
  3. Ljiljana Mijatović Biološki efekti zračenja scribd.com
  4. ((en)) Office of Air and Radiation; Office of Radiation and Indoor Air (May 2007). "Radiation: Risks and Realities" (PDF). Radiation: Risks and Realities. U.S. Environmental Protection Agency. p. 2. http://www.epa.gov/rpdweb00/docs/402-k-07-006.pdf. pristupljeno 19 mart 2011. "In the United States, we measure radiation doses in units called rem. Under the metric system, dose is measured in units called sieverts. One sievert is equal to 100 rem." 

Eksterni linkovi[uredi - уреди]


Physics template.svg Nedovršeni članak Jonizujuće zračenje koji govori o fizici je u začetku. Dopunite ga prema pravilima Wikipedije. yuitrytufvcigy r9ityutmn