Kilka słów o promieniowaniu

Promieniowaniem jonizującym nazywa sie ten rodzaj promieniowania, który może doprowadzić do wybicia elektronu bądź cząsteczki z materii i spowodować jej zjonizowanie. Wyróżniamy cztery rodzaje promieniowania jonizującego:

. promieniowanie alfa

. promieniowanie beta

. promieniowanie rentgenowskie i gamma

. promieniowanie neutronowe

Każdy rodzaj promieniowania ma inny charakter oraz inne właściwości. Różne rodzaje promieniowania oraz rodzaje osłon zdolnych je zatrzymać:

Źródło: Filip. mgr. inż. A. Sała, Wydział Fizyki, Politechnika Warszawska.

Podczas wypraw do Strefy mierzymy promieniowanie głównie posługując się jednostką układu SI - Siwert, która odnosi się do działania promieniowania jonizującego na organizmy żywe. Siwert jest bardzo dużą jednostką dla człowieka i dlatego często jest dzielony na mniejsze:

mikrosiwert (μSv) - jest to 1/1000 000 Siwerta

milisiwert (mSv) - jest to 1/1000 Siwerta

Z wielu pojęć dotyczących dawek promieniowania podam dwa:

1) Dawka równoważna - dawka pochłonięta w tkance lub narządzie, wyznaczona z uwzględnieniem rodzaju i energii promieniowania jonizującego.

2) Dawka skuteczna (efektywna) - suma dawek równoważnych pochłoniętych od zewnętrznego i wewnętrznego narażenia, wyznaczona z uwzględnieniem odpowiednich współczynników wagowych narządów lub tkanek, obrazująca narażenie całego ciała.

Zgodnie z rozporządzeniem Rady Ministrów z dnia 18 stycznia 2005 r. w sprawie dawek granicznych promieniowania jonizującego graniczna dawka skuteczna dla ogółu ludności w ciągu roku wynosi 1 mSv (według mnie jest to norma dość restrykcyjna, gdyż np. dla osób zawodowo narażonych na promieniowanie ta dawka wynosi już 20 mSv) - z dodatkowymi ograniczeniami dla dawki równoważnej, np. 50 mSv dla 1 cm² skóry (wynika to z tzw. współczynnika wagowego, który dla skóry wynosi 0,01, czyli wkład promieniowania dla całego organizmu wyniesie wtedy 5 mSv).

Powyższe dawki dotyczą promieniowania niewliczanego do promieniowania tła, z którym mamy do czynienia na co dzień. Zgodnie z Instytutem Fizyki UMCS:

Zjawisko promieniotwórczości (radioaktywności) polega na spontanicznych przemianach niestabilnych jąder atomowych (radionuklidów) i emisji promieniowania jądrowego, głównie α, β i γ. Jest to własność materii od czasu powstania jąder atomowych. Promieniowanie jądrowe działa więc na człowieka od zarania jego dziejów podobnie, jak promieniowanie kosmiczne, dochodzące stale z przestrzeni międzygwiezdnej i ze Słońca.

Obecnie, w naturalnym środowisku ziemskim występuje w różnym stężeniu:

• 29 radionuklidów pochodzenia geologicznego (utworzonych przy formowaniu się Układu Słonecznego) o okresie połowicznego zaniku porównywalnym z wiekiem Ziemi (4,5 mld lat). Wśród nich izotopy: potasu K-40, rubidu Rb-87, toru Th-232, uranu U-238 i 235 i in.
• 43 radionuklidów pochodnych z naturalnych szeregów promieniotwórczych U-235, U-238 i Th-232, m.in. izotopy: radu Ra-226, radonu Rn-222, ołowiu Pb-214, bizmutu Bi-214, talu Ta-208.
• Ponad 30 radionuklidów (dwudziestu kilku pierwiastków) od H-3 do Bi-205, w tym 25 nuklidów o okresie połowicznego zaniku dłuższym niż 1 miesiąc, a 15 radionuklidów dłuższym niż 1 rok, wytwarzanych w oddziaływaniu pierwotnego promieniowania kosmicznego z atmosferą. Są one najczęściej wytwarzane w sposób ciągły w reakcjach w reakcjach jądrowych wysokoenergetycznych cząstek (p, n, α) tego promieniowania z jądrami atomów atmosferycznych. Tak powstają m.in. izotopy: węgla C-14, trytu H-3, berylu Be-7 i in. Śladowe ilości tych izotopów przychodzą wprost z Kosmosu.

Niektóre z nich znajdują się, w śladowych ilościach, również w człowieku: C-14 i K-40, we wszystkich tkankach, Pu-239 i Sr-90 - w kościach, U-238(235) - w nerkach, J-131 - w tarczycy. Trafiają tam z otaczającego środowiska głównie drogą oddechową i pokarmową. Naturalne radionuklidy są więc wszechobecne na Ziemi. Ich promieniowanie wraz z promieniowaniem kosmicznym tworzy naturalne tło promieniowania jonizującego działającego stale na człowieka.

Przyjmuje się, że uśredniona wartość promieniowania tła naturalnego Ziemi wynosi 2,4 mSv/rok.

Są jednak na Ziemi miejsca, gdzie promieniowanie tła jest znacznie wyższe:

1) Rejon Kerala w Indiach - 15 mSv/rok,

2) Guarapari w Brazylii - 35 mSv/rok,

3) miasto Ramsar w Iranie - do 260 mSv/rok.

Badania prowadzone na tych obszarach wykazały, że zapadalność na raka jest niższa niż dla terenów ze średnim promieniowaniem tła. Potwierdza to z kolei hipotezę hormezy radiacyjnej. W dużym skrócie:

Hormeza radiacyjna jest teorią opozycyjną w stosunku do hipotezy LNT (każda dawka promieniowania, nawet mała, jest zła). Zgodnie z najnowszymi badaniami małe dawki promieniowania są dobroczynne dla ludzkiego organizmu, gdyż pobudzają nasz system immunologiczny, inicjują działania naprawcze.

Poziom promieniowania w miejscowości Czarnobyl jest taki sam, jak  np. w Warszawie. Bardzo wysokie promieniowanie jest w Zrudziałym Lesie, gdzie obowiązuje zakaz wstępu. W przypadku Prypeci promieniowanie jest na różnym poziomie. Wyższe jest na południu miasta, na otwartej przestrzeni (w budynkach jest niższe). Znajdują się tu też tzw. "hot-spoty", gorące punkty, gdzie odnotowuje się znacznie wyższy poziom promieniowania, np. chwytak obok Jupitera, laboratorium w schronie przeciwatomowym pod Jupiterem, piwnice szpitala czy fragmenty ubrań na parterze szpitala. Nieco większe promieniowanie można też zmierzyć na mchu, który właściwości sprawiają, że zachowuje się jak gąbka na promieniowanie.

Źródło: www.chornobyl.in.ua

Podczas moich wypraw będę posługiwać się głównie 2 miarami:

1) mSv - w odniesieniu do dawki otrzymanej,

2) μSv/h - w odniesieniu do dawki na jednostkę czasu (godzinę).

Np. stojąc w miejscu, gdzie dozymetr wskazuje 10 μSv/h można po godzinie otrzymać 10 μSv, czyli 0,01 mSv. Warto w tym miejscu jeszcze wspomnieć o tzw. zasadzie malejących kwadratów. Moc każdego promieniowania maleje wraz z kwadratem odległości. Np. jeżeli promieniowanie w odległości 1 cm ma moc X, to w odległości 10 cm będzie to już 0,01 X, a w odległości 100 cm 0,0001 X. W związku z tym prezentowane dawki otrzyma tak naprawdę mój dozymetr (i ewentualnie dłoń trzymająca go), promieniowanie otrzymane przez całe ciało będzie już mniejsze. 

W swoich zapiskach będę stosować umowną skalę promieniowania:

do 0,3 µSv/h

0,31 - 2 µSv/h

2,01 - 10 µSv/h 

powyżej 10 µSv/h

Na koniec kilka przykładów dotyczących dawek promieniowania:

0.10 µSv - spożycie banana (ze względu na zawartość potasu),

1 µSv - prześwietlenie ręki,

40 µSv - lot z Nowego Jorku do Los Angeles,
70 µSv - życie w betonowym budynku przez rok,

100 µSv - prześwietlenie klatki piersiowej,

160 000 µSv! - tyle może otrzymać palacz przez rok (tytoń to nie tylko nikotyna, substancje smoliste, ale także radionuklidy polonu i ołowiu (²¹⁰Po i ²¹⁰Pb), które kumulują się w częściach naziemnych roślin tytoniu)