Ochrana pred radiačnej záťažou

Radiácie

Rádioaktivita je jav, kedy atómové jadrá pri svojom štiepení, fúziu alebo iných jadrových reakciách vysielajú vysoko energetické žiarenie. Izotopy náchylné k rádioaktívnemu rozpadu sa nazývajú rádionuklidmi. Rádioaktívne žiarenie možno v praxi deliť na elektromagnetické (röntgenové, gama) a časticovej (alfa, beta, neutróny).

Nepronikavá radiácie

• Žiarenie α - sú to vlastne jadrá hélia (dva protóny a dva neutróny) bez elektrónového obalu. Zachytí je už tenká fólia av tele nepreniknú rohovou vrstvou pokožky. Problémom je α-žiarenie iba vtedy, vstrebe Ak sa pri radiačnom zamorenie rádioaktívne izotop vyžarujúce α radiácii priamo do tela.
• Žiarenie β - sú rýchlo sa pohybujúce elektróny. Sú prenikavejšie než α radiácie, ani i tie sú absorbované vo vonkajšej vrstve pokožky a telo ovplyvní iba vtedy, ak sa dostane β-rádioaktívny nuklid zo zamoreného prostredia dovnútra tela.

Prenikavá radiácia

Naproti tomu, tzv prenikavá radiácia má schopnosť preniknúť zvonka do tela a ovplyvniť orgány hlboko pod kožou.

• Žiarenie γ - často (ale nie vždy) sprevádza pri rádioaktívnych pochodoch α a β žiarenia. Existujú tiež čisté γ-žiariče. Prenikavosť γ-lúke je daná ich obrovskou energiou.
• Neutrónová radiácie - je tvorená tokom neutrónov z rádioaktívneho zdroja. Neutróny nemajú elektrický náboj a preto na ne nepôsobí negatívne náboj elektrónov ani pozitívny náboj jadier. Hmotou preto prechádzajú takmer bez prekážky a zastaví sa iba vtedy, ak narazí priamo do atómového jadra. Aj keď sa nám môže pevná hmota zdať dostatočne hustá, z pohľadu nanosvětu je tvorená predovšetkým prázdnotou. Atómové jadrá sú neuveriteľne malé. Zrážka neutrónu s jadrom nejakého atómu pri prelete hmotou (ako napríklad blok železa) je ešte menej pravdepodobná, než letecké nešťastie spôsobené vzdušnou kolízií dvoch lietadiel. Neutrónovej žiarenia je zvláštne tým, že keď ku zrážke s jadrom konečne dôjde, neutrón v ňom môže uviaznuť a zmeniť ho na rádioaktívne izotop. Nedochádza k tomu u všetkých jadier, ale je to dosť časté. To je dôvodom, prečo je neutrónovej žiarenie tak nebezpečné - ožiarený objekt sa sám stane rádioaktívnym. Ak je neutróny ožiarený ľudský organizmus, rádionuklidy pod vplyvom zachytených neutrónov vzniknú priamo v tele, kde sú oveľa nebezpečnejšie než vo vonkajšom prostredí.

Z vlastností prenikavé radiácie vyplýva aj spôsob ochrany:

1. Štvorec vzdialenosti. Najúčinnejšou ochranou pred prenikavou radiáciou je nebyť pri zdroji. Intenzita žiarenia klesá s druhou mocninou vzdialenosti, takže keď zväčšíme svoju vzdialenosť od zdroja dvojnásobne, dostane sa nám 4 krát menšie dávky žiarenia.
2. Ťažké tienenie. Používajú sa materiály z ťažkých prvkov, ale pri patričnej hrúbke (veľa metrov) sú účinné aj materiály obyčajné (hlina, betón, kameň, voda). Obvyklé býva olovo, ale ochudobnený urán, hoci sám veľmi slabo rádioaktívny, je ešte viac ako dvakrát lepším tieniacim materiálom ako olovo.

Rádioaktívne zamorenie

Ochrana pred prenikavou radiáciou je dôležitá u jadrových zbraní. U civilných radiačných nešťastie sa skôr stretávame s rádioaktívnym zamorením, kedy sa rádionuklidmi dostanú do prostredia, pôdy, vody a potravinového reťazca, často na veľkú vzdialenosť. Dá sa povedať, že rádioaktívne zamorenie typu Černobyľ (kde sa vyparilo do ovzdušia okolo 100 ton obohateného uránu) je v určitom zmysle ešte horšie ako atómová explózia typu Hirošima. Rádioaktívne jadrá, ktoré sa dostanú do nášho tela, ožarujú bunky zblízka a nepronikavé alfa a beta žiarenia je potom rovnako škodlivé, ako žiarenie prenikavé. To je dôvodom, prečo nám pri radiačných nešťastiach radí neotvárať okná a vyhýbať sa konzumácii potravín pochádzajúcich zo zamorených oblastí. Ak sa rádionuklidmi dostanú do tela, nie je žiadny spôsob ako je odtieniť alebo neutralizovať. Je možné sa snažiť dostať rádioaktívne izotopy z tela von (napríklad cheláty) a potom možno už len podávať lieky, ktoré všeobecne zvyšujú odolnosť tela proti radiácii.

Biologický účinok radiácie

Rádioaktívnemu žiareniu sa tiež hovorí ionizujúce žiarenie, a interakcie s elektrónmi, čiže ionizácia, je práve to, kvôli čomu rádioaktívne žiarenie škodí. Naše biomolekuly zmenami v jadre nie sú (až na zriedkavé prípady transmuatce prvkov) nijako ovplyvnené, ale vadí im keď α, β a γ zložky excituje elektrón a tým zpřetrhají kovalentnej väzby, alebo vytvoria väzby nežiaduce, alebo vytvorí voľný radikál, excitované stav s nespárovanými elektrónom , ktorý má relatívne dlhú životnosť (aj desiatky minút), nakoniec ale spôsobí to isté - nežiadúce zmeny v kovalentných väzbách. Najcitlivejšie na nevhodné zásahy je prirodzene DNA, informačná molekula v ktorej aj malá zmena (mutácia) môže mať smrteľný vplyv na bunku. S určitým množstvom poškodených väzieb sa enzýmy zodpovedné za údržbu DNA vyrovnajú, ale pri prekonaní určitej hranice dochádza bunka k záveru, že jej ďalšej existencie by bola vzhľadom k možnosti rakovinového zvrhnutie nežiaduce a podstúpi riadenú demontáž - apoptózu . Tá je tiež príčinou smrti u akútnej choroby z ožiarenia, pri ktorej sa pacientovi po niekoľko dní darí zdanlivo dobre, ale potom rýchlo zomrie na masívne odumieranie buniek, najmä slizníc tráviaceho traktu, ale aj koža atď K vypadávanie vlasov dochádza aj pri subletálnych dávkach. Ak pacient akútnej fáze prežije, zostáva po zvyšok života vo zvýšenom ohrození rakovinou: U niektorých poškodených buniek zlyhať ich sebahodnotenie, nepodstúpi apoptózu, ale vyvinú sa v zhubné nádory a tým prirobíme prácu imunitnému systému (ktorý za normálnych okolností väčšinu zhubných nádorov neustále vznikajúcich v našom tele zlikviduje). Ak nejaký z nich zničenie unikne, môžeme dokonca na rakovinu zomrieť. Tak vzniká zvýšené riziko rakoviny po ožiarení. Ďalší dôležitý škodlivý vplyv radiácie je genetické poškodenie v zárodočných linn - teda u potomkov. Žiarenie vyvoláva mutácie aj pohlavných bunkách a zvyšuje tým pravdepodobnosť vrodené úchylky. Tá môže byť negatívne i pozitívne, ale vzhľadom k tomu, že sa naše genetické parametre nachádzajú v evolučnom lokálnom minime, býva väčšinou negatívne. Aj genetické poškodenie fyziologické mechanizmy z veľkej časti napraví, ale nie úplne. Dá sa povedať že za ožiarenia rodičov platí určitý trest náhodné vyššie aj ich potomkovia.

Na druhej strane, radiácia nie je strašidlo

Všetky tieto informácie o škodlivosti radiácie môžu pôsobiť dojmom, že radiácia je nejaké desivé, neprirodzené nebezpečenstvo. Nie je tomu tak. Po prvé, je nutné si uvedomiť že radiačné poškodenie buniek nie je o nič horší, než pôsobenie UV žiarenia pri opaľovaní. Keby sme boli natoľko priehľadní, že by UV žiarenie preniklo do hĺbky tela, tak by bol z radiačného hľadiska dlhší pobyt na pláži úplne ekvivalentné několikakilotunovému jadrovému výbuchu sledovanému zo vzdialenosti 10km. Inými slovami, α, β, a γ žiarenia nie sú kategoricky horšie než UV na pláži - problém je len v tom, že zasiahnu hlbšie štruktúry v tele. (Neutróny sú o niečo silnejšie, ale nie zase o toľko.) Ak sa nám do tela dostanú rádioaktívne izotopy, tak sú naše bunky stále na slniečku, ktoré nejde vypnúť. Aj na to sme ale čiastočne zvyknutí, a nielen z prírodnej radiácie a kozmického žiarenia. Mnohé jedy v tele vedú k vytváraniu voľných radikálov, ktoré poškodzujú kovalentnej väzby na chlp rovnakým spôsobom ako radiácie. Z nich najhoršie je za normálnych okolností kyslík. Áno, kyslík je jed, jed ktorý sme sa naučili tolerovať, pretože ho používame ako palivo na získavanie energie. Ale inak sú naše bunky plné enzýmov a vymožeností, ktoré všetky tie škody po kyslíka neustále upratujú. Ak dodržíme patričnú životosprávu, tak sa bežných úrovňou radiácie nemusíme obávať.

Autorská poznámka

Tento text som písal po pamäti. Nie je kánonický, ale snáď osvetlí niektoré fakty, ktoré nenájdete vo Wikipédii, ani v převzorcovaných učebniciach biofyziky. Upozornenie na prípadné chyby ocením. Inak téma radiácie tým samozrejme vyčerpané nie je - dalo by sa písať o smrteľných a škodlivých dávkach, o meranie radiácie, o sievert, radoch, remech, becquereloch, gray, Curie, až sa z toho hlava točí, o radónové emanácie, o polónia 210, ktoré rozpadom radónu vzniká ao Litvinenkovi, ktorý ním bol otrávený, o nešťastiach v Černobyle, Fukušimě a ďalších jadrových elektrárňach, o tom, čo hovoril Einstein po vojne, o tom ako sa v rádioaktívnom prostredí kazí elektronika a fungujú len mozgy hydraulické, pneumatické a ľudské , o jódových pilulkách, o radiácii v popolčeka tepelných elektrární, o rádioaktívnych stavebných materiáloch, ktoré sa z neho vyrábajú, o kozmickom žiarení a radiácii v dôsledku letov lietadlom, o rentgenování a rádioterapii, o kontrole zvarov radiačnom presvietením, o radiačnej sterilizáciu, o breberce Deinococcus radiodurans, o faktoch i poverách týkajúcich sa mikrovlnnej rúry, mobilných telefónov a rádiových vysielačov ... Ak máte záujem, alebo dokonca neošúchanou stránku o niektorom z týchto tém, napíšte.