Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Projekt AS KOMPETENCJI jest współfinansowany przez Unię Europejską w ramach środków Europejskiego Funduszu Społecznego Program Operacyjny Kapitał Ludzki.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Projekt AS KOMPETENCJI jest współfinansowany przez Unię Europejską w ramach środków Europejskiego Funduszu Społecznego Program Operacyjny Kapitał Ludzki."— Zapis prezentacji:

1 Projekt AS KOMPETENCJI jest współfinansowany przez Unię Europejską w ramach środków Europejskiego Funduszu Społecznego Program Operacyjny Kapitał Ludzki CZŁOWIEK – NAJLEPSZA INWESTYCJA Publikacja jest współfinansowana przez Unię Europejską w ramach środków Europejskiego Funduszu Społecznego Prezentacja jest dystrybuowana bezpłatnie

2 Nazwa szkoły: Zespół Szkół Zawodowych w Goleniowie ID grupy: 97/3_MF_G2 Opiekun: Robert Raźniak Kompetencja: matematyczno-fizyczna Temat projektowy: Radioaktywność Semestr/rok szkolny: semestr 5, rok szkolny 2011/2012

3 Okres połowicznego rozpadu Datowanie radiowęglowe Datowanie metodą uranową Katastrofa w Czarnobylu Choroba popromienna Enrico Fermi Energetyka jądrowa Obrona przed bronią masowego rażenia Promieniowanie z naturalnych źródeł promieniotwórczych ( rad, radon) w leczeniu raka Promieniowanie z naturalnych źródeł promieniotwórczych ( rad, radon) w leczeniu raka Skażenie środowiska a choroby nowotworowe Radiacyjne utrwalanie żywności Radon Rozszczepianie jądra atomowego Promieniowanie w medycynie Synteza jądrowa Albert Einstein i ogólna teoria względności

4

5 Okresem półrozpadu nazywamy czas, w ciągu którego liczba nietrwałych obiektów lub stanów zmniejsza się o połowę. Czas ten, oznaczany symbolem T 1/2, zgodnie z definicją musi spełniać zależność: gdzie N(t) – liczba obiektów pozostałych po czasie t N 0 – początkowa liczba obiektów.

6 Pierwotnie czas ten dotyczył nietrwałych jąder atomowych pierwiastków (promieniotwórczych). W tym przypadku po czasie połowicznego rozpadu aktywność promieniotwórcza próbki zmniejsza się również o połowę. Okres połowicznego rozpadu dotyczy również nietrwałych cząstek. Może być wyznaczony z wykładniczego charakteru rozpadu, który w przypadku izotopów promieniotwórczych nosi nazwę prawa rozpadu naturalnego.

7 Czas połowicznego zaniku charakteryzuje dany izotop promieniotwórczy niezależnie od czynników zewnętrznych (np. temperatura, ciśnienie, postać chemiczna, stan skupienia itp.). Czas połowicznego zaniku jest pojęciem stosowanym dla każdego rodzaju rozpadu promieniotwórczego.

8 Czasami ze względów praktycznych i tylko w technice przyjmuje się w przybliżeniu, że całkowity rozpad danego radionuklidu następuje po czasie równym pięciu czasom połowicznego zaniku (tj., gdy aktywność spadnie do poziomu 1/32 aktywności początkowej).

9 Wszystkie rozpady w przyrodzie można opisać za pomocą trzech powiązanych ze sobą parametrów: λ – stała rozpadu promieniotwórczego (określa prawdopodobieństwo zajścia rozpadu jednego jądra w jednostce czasu) T 1/2 – okres połowicznego zaniku, τ – średni czas życia (czas, po którym średnio pozostaje 1/e początkowej liczby cząstek).

10 Prawdopodobieństwo przeżycia przez cząstkę czasu t jest opisywane przez funkcję postaci

11 W związku z tym prawdopodobieństwo p(t) = 1/2, odpowiada czasowi

12 Średni czas życia oblicza się ze wzoru

13 Oprócz powyżej zdefiniowanego czasu połowicznego zaniku (fizycznego) wprowadza się biologiczny okres półtrwania, odpowiadający okresowi, po jakim nastąpi spadek aktywności danego izotopu promieniotwórczego do połowy wartości wchłoniętej do organizmu, lub do danego środowiska.

14 Tak zdefiniowany czas połowicznego zaniku jest zawsze mniejszy od czasu fizycznego, ponieważ zależy również od czynników biologicznych takich jak rozpraszanie lub usuwanie promieniotwórczego izotopu z organizmu lub środowiska.

15 W medycynie nuklearnej wprowadza się dodatkowo efektywny czas połowicznego zaniku. Określa on po jakim czasie aktywność izotopu promieniotwórczego spadnie o połowę, na skutek jej zaniku wynikającego z prawa rozpadu oraz wydalania z organizmu.

16 Jest dany następującym wzorem:

17

18 Datowanie radiowęglowe to metoda badania wieku przedmiotów oparta na pomiarze proporcji między izotopem promieniotwórczym węgla 14 C a izotopami trwałymi 12 C i 13 C. Metoda dostępna w wielu laboratoriach, również w Polsce, opracowana została przez Willarda Libby'ego i jego współpracowników w Libby otrzymał za tę pracę nagrodę Nobla w dziedzinie chemii w 1960 roku.

19 W górnych warstwach atmosfery pod wpływem neutronów promieniowania kosmicznego cały czas zachodzi proces przemiany 14 N w radioaktywny 14 C w myśl reakcji:

20 Węgiel ten następnie rozchodzi się równomiernie w atmosferze i pod postacią dwutlenku węgla wchodzi poprzez fotosyntezę do organicznego obiegu węgla w przyrodzie. Tak długo jak organizm żyje, wymienia materię z otoczeniem i proporcje węgla radioaktywnego do stabilnego w materii żywej są podobne jak w atmosferze.

21 Sytuacja zmienia się jednak, gdy tylko organizm umrze - wymiana przestaje zachodzić, a izotop 14 C z czasem rozpada się według reakcji:

22 Jego udział spada o połowę co każde około 5740 lat. Obecny udział izotopu radioaktywnego węgla do całości węgla w atmosferze ziemskiej oraz wodach powierzchniowych jest rzędu jednego atomu radioaktywnego na bilion (10 12 ) atomów węgla (stężenie 1 ppt). Wartość ta jest zmienna w czasie, gdyż zależy od stężenia węgla w atmosferze oraz natężenia promieniowania kosmicznego.

23 By określić kiedy nastąpiło pobranie węgla z atmosfery do fotosyntezy i budowy danego organizmu, należy zmierzyć proporcję izotopu węgla 14 C do całej zawartości węgla w badanych pozostałościach organizmu lub materiałów pochodzących z tego organizmu (np. drewna lub skóry). Następnie trzeba obliczyć, jak dawno temu próbka miała proporcje izotopów równe wówczas proporcji atmosferycznej.

24 Udział radiowęgla w ogóle węgla występującego w atmosferze można wyrazić wzorem:

25 Licznik zależy od ilości wytworzonego przez promieniowanie kosmiczne radiowęgla i nie zmienia się znacznie w badanym okresie. Znacznie gorzej jest z mianownikiem - ilość CO 2 w atmosferze podlega częstym wahaniom, zwłaszcza w związku z procesami zlodowacenia. Z tego powodu na czysty wynik pomiarów radiowęglowych konieczne jest naniesienie poprawek.

26 W celu uzyskania większej dokładności datowania radiowęglowego stosuje się inne metody określania wieku materiału i porównuje się wyniki z datowaniem radiowęglowym. W ich wyniku uzyskuje się krzywe kalibracji. Najpowszechniej stosowane metody to: dendrochronologia, datowanie uranowo- torowe korali i chronologia tzw. warstw (warstewek ilastego osadu).

27 Maksymalny wiek próbek, dla których można stosować metodę datowania radiowęglowego to tys. lat. W przypadku próbek starszych zawartość 14 C jest na tyle mała, że jej pomiar obarczony jest dużym błędem. Dokładność pomiaru spada też dla próbek z okresów nasycenia metody datowania radiowęglowego (ang. radiocarbon plateau), w których stężenie izotopu 14 C w atmosferze ulegało zmianom w tempie podobnym do zaniku 14 C w materiale wyniku rozpadu.

28 W związku z tym zależność pomiędzy latami radiowęglowymi i chronologią bezwzględną (latami) - czyli tzw. krzywa kalibracji - przestaje być liniowa w tych obszarach czasowych i nasyca się (spłaszcza). Efekt taki miał miejsce m.in lat temu, podczas młodszego dryasu.

29 Wiek próbki obliczony na podstawie rozkładu izotopu promieniotwórczego nie jest dokładny, dlatego że zawartość atmosferycznego 14 C nie była stała, lecz zmieniała się w wyniku zmian aktywności słonecznej. Potencjalnie koncentracje 14 C zwiększają odległe zjawiska astrofizyczne, jak wybuchy supernowych czy rozbłyski gamma. Ilość trwałych izotopów węgla ulega rozcieńczaniu w wyniku uwolnienia węgla z naturalnych starych źródeł na Ziemi np. z osadów oceanicznych, bagiennych, erozji CaCO 3, wybuchów wulkanów itp.

30 Na niektóre procesy uwalniania ma wpływ klimat, a niektóre procesy związane z uwalnianiem wpływają na klimat. Na podstawie licznych pomiarów metodą radiowęglową oraz innymi metodami opracowano krzywą kalibracyjną datowania radiowęglowego, umożliwiającą określanie daty kalendarzowej próbki.

31 Datowanie metodą uranowo-torową

32 Metoda uranowo-torowa – metoda datowania bezwzględnego, opiera się na rozpadzie promieniotwórczym izotopów uranu, optymalna dla przedziału chronologicznego od 500 do lat temu.

33 Metodę tę można stosować w datowaniu: skał bogatych w węglan wapnia nacieków jaskiniowych i raf koralowych zębów dzięki nowym technikom badawczym służy do datowania kości kopalnych próbuje się także datować nią torf

34 Rozpad promieniotwórczy polega na rozpadzie dwóch izotopów uranu na pierwiastki pochodne: tor ( 230 Th) i protaktyn, które w efekcie końcowym rozpadają się w izotopy ołowiu (Pb). W przeciwieństwie do związków uranu, związki toru i protaktynu nie rozpuszczają się w wodzie

35 Tak więc uran wraz z wodą pobierany jest przez żyjące organizmy, a następnie gromadzi się w skorupkach i rafach koralowych i od tego momentu zaczyna się rozpad promieniotwórczy. Datowanie oblicza się mierząc stosunek ilości toru do uranu. Czas połowicznego rozpadu toru wynosi ok. 75 tys. lat.

36 Katastrofa w Czarnobylu

37 Katastrofa elektrowni jądrowej w Czarnobylu (także ogólniej: Katastrofa w Czarnobylu) – największy na świecie wypadek jądrowy mający miejsce 26 kwietnia 1986, do którego doszło w wyniku wybuchu wodoru z reaktora jądrowego bloku energetycznego nr 4 elektrowni atomowej w Czarnobylu. Była to największa katastrofa w historii energetyki jądrowej i jedna z największych katastrof przemysłowych XX wieku. Razem z awarią elektrowni jądrowej Fukushima została zakwalifikowana do siódmego, najwyższego stopnia w skali INES.

38 W wyniku awarii skażeniu promieniotwórczemu uległ obszar od do km 2 terenu na pograniczu Białorusi, Ukrainy i Rosji, a wyemitowana z uszkodzonego reaktora chmura radioaktywna rozprzestrzeniła się po całej Europie. W efekcie skażenia ewakuowano i przesiedlono ponad osób.

39 Elektrownia atomowa w Czarnobylu leży w pobliżu miasta Prypeć na Ukrainie, 18 km na północny zachód od miejscowości Czarnobyl, 16 km od granicy ukraińsko-białoruskiej i około 110 km od Kijowa. W jej skład wchodzą cztery reaktory typu RBMK-1000, każdy o maksymalnej mocy 1 GW. W momencie katastrofy wspólnie wytwarzały około 10% energii elektrycznej produkowanej na Ukrainie.

40 Budowa elektrowni rozpoczęła się w latach 70. XX wieku. Reaktor nr 1 uruchomiony został w roku 1977, po czym oddano do użytku reaktor nr 2 (1978), nr 3 (1981) i nr 4 (1983). W momencie wypadku trwała budowa kolejnych dwóch reaktorów nr 5 i nr 6, także o mocy 1 GW.

41 Główną przyczyną katastrofy były błędy konstrukcyjne reaktora skonstruowanego oryginalnie do celów wojskowych (produkcja plutonu) reaktor był modularny (łatwość rozszczelnienia) a w razie awarii następował samoczynny wzrost mocy reaktora. Przyczyną wtórną były błędy proceduralne. Po katastrofie, z powodów politycznych, ZSRR eksponował głównie winę operatorów reaktora.

42 25 kwietnia 1986 personel obsługujący czwarty reaktor w elektrowni jądrowej w Czarnobylu prowadził przygotowania do testu, który miał zostać przeprowadzony następnego dnia. Eksperyment powinien być przeprowadzony dwa lata wcześniej, przed oddaniem reaktora do eksploatacji. Jednak wówczas jego wykonanie zagrażało przedplanowemu oddaniu reaktora do eksploatacji i odłożono go na później, łamiąc jeden z przepisów eksploatacji reaktorów.

43 Konieczność przeprowadzenia eksperymentu wynikła ze zmian w projekcie, które nie zostały wcześniej przetestowane. Część prądu elektrycznego wytwarzanego przez każdy blok energetyczny była zużywana na potrzeby własne tego bloku (zasilanie pomp wody chłodzącej, systemów kontrolnych itp.). Gdyby doszło do konieczności wyłączenia reaktora, energia byłaby zapewniana początkowo przez awaryjne agregaty prądotwórcze, a potem z zewnątrz (inne bloki lub elektrownie).

44 Podczas budowy elektrowni okazało się, że awaryjne agregaty prądotwórcze uzyskują wystarczającą moc dopiero po 60 sekundach od ich włączenia (i wyłączenia reaktora), a turbogenerator po wyłączeniu reaktora dzięki sile rozpędu jest w stanie zapewniać wystarczającą moc zaledwie przez 15 sekund (później napięcie spadało poniżej wartości minimalnej wymaganej przez zasilane systemy). Oznaczało to, że przez 45 sekund systemy kontrolne i bezpieczeństwa reaktora nie byłyby zasilane.

45 W związku z tym istniały dwie możliwości: zastosowanie agregatów prądotwórczych o krótszym czasie rozruchu, przerobienie turbogeneratorów. Wybrane zostało to drugie rozwiązanie – dołączono dodatkowy stabilizator napięcia, tak że turbogenerator miał dłużej (60 sekund) utrzymywać napięcie na minimalnym poziomie, ale nie sprawdzono wcześniej eksperymentalnie, czy wprowadzone przeróbki istotnie spełniają swoją funkcję

46 W czasie prób technicznych przed odbiorem wykonano podobny eksperyment, który wykrył problem z agregatami prądotwórczymi. Potem przerobiono turbogeneratory, ale zabrakło czasu (zbliżał się czas oficjalnego oddania reaktora do eksploatacji) na powtórzenie eksperymentu.

47 Test miał wykazać, jak długo w sytuacji awaryjnej, po ustaniu napędzania turbin generatorów parą z reaktora, energia kinetyczna ich ruchu obrotowego produkuje wystarczającą ilość energii elektrycznej dla potrzeb awaryjnego sterowania reaktorem. Czas ten potrzebny jest, by uruchomić system awaryjnego zasilania elektrycznego sterowania reaktorem – mały generator elektryczny napędzany przez silnik spalinowy.

48 Eksperyment miał polegać na znacznym zmniejszeniu mocy reaktora, następnie na zablokowaniu dopływu pary do turbin generatorów i mierzeniu czasu ich pracy po odcięciu w taki sposób zasilania. Dla przeprowadzenia eksperymentu potrzebne było symulowanie sytuacji awaryjnej. W ramach przygotowań do testu technicy wyłączyli niektóre z systemów kontroli pracy reaktora, m.in. system automatycznego wyłączania reaktora w razie awarii

49 Wyłączenie tego systemu nie było konieczne dla sprawnego przeprowadzenia testu, ale zdecydowano się na to, aby w razie trudności z eksperymentem móc go powtórzyć. Reaktory pracujące w czarnobylskiej elektrowni to reaktory typu RBMK-1000, które z powodu dodatniej reaktywności dla pary są niestabilne przy małej mocy. Wzrost ilości pary w rdzeniu powoduje zwiększanie wytwarzanej przez reaktor energii (mocy).

50 Zwiększenie energii powoduje wzrost wytwarzania pary, co w konsekwencji powoduje dalszy wzrost wytwarzanej przez reaktor energii. Powoduje to niekontrolowany wzrost mocy reaktora. Wynikało to z konstrukcji tych reaktorów. Mianowicie w typowym reaktorze wodno-ciśnieniowym woda pełni nie tylko funkcję chłodziwa, ale i moderatora (substancji zmniejszającej prędkość neutronów powstałych po rozpadzie jąder paliwa; konieczność stosowania moderatora wynika z tego, że neutrony o małej prędkości częściej niż powstające w wyniku rozszczepienia szybkie neutrony rozszczepiają następne jądra uranu).

51 W takim reaktorze przyspieszenie reakcji łańcuchowej wywołuje wzrost temperatury, który powoduje wytworzenie większej ilości pary wodnej, która jest o wiele słabszym moderatorem od wody, co powoduje spadek liczby spowolnionych neutronów i zwiększoną ucieczkę neutronów poza rdzeń, i tym samym zmniejsza się liczba rozszczepianych jąder uranu, reakcja jądrowa słabnie.

52 Natomiast w reaktorze RBMK-1000 moderatorem był głównie grafit, a niewielka ilość wody tylko chłodziwem. W tym reaktorze przyspieszenie reakcji łańcuchowej powodowało powstanie większej liczby wolnych neutronów, które były dalej w takim samym stopniu spowalniane przez grafit – neutrony te rozszczepiały więcej jąder uranu i tym samym reakcja jądrowa ulegała dalszemu przyspieszeniu.

53 Inną wadą reaktorów RBMK-1000 była konstrukcja prętów kontrolnych (prętów zawierających absorbujący neutrony bor), które miały oba końce wykonane z grafitu, po to by lepiej (mniejsze tarcie) przechodziły przez kanały w jądrze reaktora. Grafitowa końcówka wymagała stosunkowo powolnego ich opuszczania (do 20 sekund dla całej drogi), a ponadto w początkowej fazie dodatkowa ilość grafitu zawarta w prętach spowalniała jeszcze więcej neutronów, co przyspieszało reakcję łańcuchową.

54 Reaktor miał zostać odłączony od sieci 25 kwietnia Dzienna zmiana pracowników została uprzedzona o planowanym doświadczeniu i zapoznała się z odpowiednimi procedurami. Nad przebiegiem eksperymentu i działaniem nowego systemu regulacji napięcia czuwać miała specjalnie powołana grupa specjalistów w dziedzinie elektryczności pod nadzorem Anatolija Diatłowa (zastępcy naczelnego inżyniera elektrowni i jedynego atomisty w jej kierownictwie).

55 Zgodnie z planem eksperymentu od rana moc reaktora była stopniowo obniżana aż do poziomu 50%. Wtedy jedna z okolicznych elektrowni nieoczekiwanie przerwała produkcję energii. Aby zapobiec niedoborom elektryczności, dyspozytornia mocy w Kijowie zażądała opóźnienia wyłączenia reaktora do wieczora, kompensując popołudniowy wzrost zapotrzebowania na elektryczność.

56 O godzinie 23:04 z dyspozytorni nadeszła zgoda na wyłączenie reaktora. To opóźnienie było katastrofalne w skutkach. Dzienna zmiana, zaznajomiona z procedurami, dawno już zakończyła pracę. Zmiana popołudniowa szykowała się do odejścia, a nocna, która rozpoczynała pracę o godzinie 0:00, miała przejąć kontrolę reaktora już w trakcie eksperymentu. Zespół ekspertów również odczuwał zmęczenie bezczynnym oczekiwaniem od rana.

57 Według pierwotnego planu, eksperyment miał być przeprowadzony za dnia, a zadaniem nocnej zmiany byłoby jedynie czuwanie nad systemem chłodzenia wyłączonego już reaktora. Dlatego też pracownicy, którzy rozpoczęli pracę o północy, nie byli przygotowani na napotkane warunki, a przekazane im opisy procedur pełne były ręcznych poprawek i skreśleń. Szefem zmiany nocnej był Aleksander Akimow, a operatorem odpowiedzialnym za obsługę reaktora – Leonid Toptunow, młody inżynier z niewielkim stażem pracy (ok. 3 miesięcy).

58 Początkowo rozpoczęto redukcję mocy cieplnej reaktora z nominalnej 3,2 GW do założonej 0,7–1,0 GW. Jednakże niedoświadczony operator, Leonid Toptunow, za bardzo zredukował tę moc, która spadła do 10 MW. W tej sytuacji doszło do nadmiernego wydzielania się ksenonu-135, który silnie pochłania neutrony ("zatrucie ksenonowe"). Reaktor nie posiadał odpowiednich przyrządów kontrolnych, które pozwoliłyby to wykryć. W przypadku zatrucia ksenonowego należy wyłączyć reaktor i poczekać około 24 h do ponownego uruchomienia (ksenon-135 jest izotopem krótko żyjącym).

59 Przy tak małej mocy przeprowadzenie eksperymentu było niemożliwe. Operatorzy, nieświadomi zatrucia ksenonowego, prawdopodobnie sądzili, że spadek mocy spowodowany był usterką jednego z automatycznych regulatorów, aby zwiększyć moc reaktora, zaczęli usuwać kolejne pręty kontrolne, aż do momentu gdy konieczne było wyłączenie automatycznych mechanizmów i ręczne przesunięcie prętów do pozycji znacznie przekraczającej przyjęte normy.

60 Reaktor powoli zwiększył moc do 200 MW, czyli poziomu trzykrotnie niższego niż wymagany do eksperymentu. Mimo tego, nie przerwano go – na jego kontynuację nalegał Diatłow, który lekceważył zastrzeżenia operatorów (którzy nie dorównywali mu ani pozycją ani doświadczeniem zawodowym).

61 Zgodnie z planem, 26 kwietnia o godzinie 1:05 zwiększono obieg wody chłodzącej. Przepływ chłodziwa przekroczył górny limit o godzinie 1:16. Zwiększone chłodzenie obniżyło temperaturę rdzenia reaktora, a co za tym idzie – ilość pary wodnej. Woda w stanie ciekłym pochłania więcej neutronów niż para, w efekcie czego moc reaktora ponownie spadła. Zrekompensowano to jeszcze dalszym wysunięciem prętów kontrolnych.

62 W wyniku tych działań reaktor został doprowadzony do skrajnie niestabilnego stanu i pozbawiony zupełnie kontroli za pomocą służących do tego prętów. Jedynym czynnikiem hamującym pracę reaktora był wysoki poziom ksenonu w paliwie jądrowym. W tej sytuacji automatyczny system bezpieczeństwa powinien całkowicie wygasić reaktor, jednakże operatorzy zadecydowali o wyłączeniu tego zabezpieczenia.

63 O godzinie 01:23:04 rozpoczął się niedopracowany eksperyment. Załoga nie zdawała sobie sprawy z niestabilności reaktora i wyłączyła przepływ pary do turbin. Ponieważ zwalniająca turbina napędzała pompy, przepływ wody chłodzącej zaczął maleć, a produkcja pary wzrosła

64 Dodatnia reaktywność dla pary, jedna z charakterystycznych cech reaktorów typu RBMK, spowodowała wzrost ilości rozszczepień, a co za tym idzie – temperatury. To jeszcze bardziej zwiększyło parowanie wody. Szybko przekroczona została szybkość pracy reaktora, która mogła być zahamowana przez wydzielony ksenon. Wzrost mocy i temperatury reaktora nastąpił lawinowo.

65 O 01:23:40 Aleksander Akimow, kierownik zmiany bloku, próbował uruchomić procedurę AZ-5 (SCRAM), która natychmiastowo wygasza reaktor poprzez całkowite wsunięcie prętów kontrolnych, także tych wyjętych wcześniej ręcznie. Do dziś niejasne jest, czy było to działanie mające zapobiec katastrofie czy po prostu sposób na zrealizowanie planowego wyłączenia reaktora. Uruchomienie AZ-5 mogło być odpowiedzią na nagły wzrost mocy, jednakże Diatłow pisze:

66 "Przed godziną 01:23:40 centralny system kontrolny (...) nie zarejestrował żadnych zmian parametrów, które usprawiedliwiałyby AZ-5. Komisja (...) zebrała i przeanalizowała dużą ilość materiału i, jak oświadczyła w raporcie, nie ustaliła przyczyny rozpoczęcia AZ-5. Nie ma też powodu by szukać przyczyny. Reaktor po prostu miał być wyłączony na zakończenie eksperymentu."

67 Mechanizm wprowadzający pręty kontrolne do rdzenia nie zadziałał. Powolne tempo wsuwania prętów (0,4 m/s, około sekund na przebycie całej długości) było jedną z przyczyn. Jeszcze gorsze skutki wywołała wadliwa konstrukcja prętów. Ich końcówki wykonane były z grafitu. Podczas wsuwania wypychały chłodziwo, a same – będąc moderatorem – wbrew zamierzeniu przyspieszały reakcję łańcuchową.

68 W efekcie tego AZ-5, zamiast wygasić reaktor, spowodował nagły wzrost mocy. Późniejsze badania symulacyjne wykazały, że w tej sytuacji należało poprzestać na samym wznowieniu przepływu wody, a dopiero po ochłodzeniu reaktora, wyłączyć go (wypowiedzi Diatłowa wskazują, że się tego domyślał i dlatego nie chciał włączyć AZ-5; jednakże po pierwsze Akimow postąpił zgodnie z obowiązującymi procedurami, a po drugie Diatłow nie miał w zwyczaju objaśniać motywów swoich działań, a tylko oczekiwał od podwładnych ślepego posłuszeństwa)

69 Przegrzanie rdzenia sprawiło, że kanały paliwowe popękały, blokując pręty kontrolne. W ciągu trzech sekund moc reaktora wzrosła do 530 MW. O godzinie 01:23:47, w siedem sekund po rozpoczęciu AZ-5, moc cieplna osiągnęła 30 GW, niemal dziesięciokrotnie przekraczając normalny poziom. Gwałtowny wzrost ciśnienia zniszczył kanały paliwowe i rozerwał rury z wodą chłodzącą. Paliwo zaczęło się topić i wpadać do zalegającej na dnie wody.

70 O godzinie 01:24, 20 sekund po rozpoczęciu AZ-5, wzrost ciśnienia znajdującej się w reaktorze pary wodnej doprowadził do pierwszej eksplozji pary, która wysadziła ważącą 1200 ton osłonę biologiczną (antyradiacyjną) pokrywającą reaktor.

71 Kompletnie zniszczony rdzeń reaktora wszedł w kontakt z chłodziwem, co spowodowało reakcję cyrkonowych wyściółek kanałów paliwowych z wodą, która zaczęła rozkładać się z wydzielaniem wodoru, a po zniszczeniu cyrkonowych osłon bezpośrednio zetknęła się z rozżarzonym grafitem o temperaturze 3000 °C i doszło do jej termolizy z wydzielaniem mieszaniny piorunującej (wodór i tlen w stosunku 2:1).

72 Następnie doszło do drugiej, nieco większej eksplozji wodoru i tlenu, która zniszczyła budynek czwartego reaktora. Eksplozja ta pozwoliła na wniknięcie powietrza do wnętrza reaktora. Spowodowało to zapłon kilku tongrafitowych bloków izolujących reaktor, które płonąc przez 9 dni, uwolniły do atmosfery najwięcej izotopów promieniotwórczych. Większość z 211 prętów kontrolujących pracę rdzenia reaktora stopiła się.

73 Do atmosfery dostał się radioaktywny pył. Radioaktywne cząstki wyrzucone do atmosfery wybuchem, jak i te emitowane nadal w wyniku trwającego pożaru grafitu, tworzyły pióropusz radioaktywnych drobin o wysokości 1030 m, który następnie przemieścił się w stronę miasta Prypeć. Wiatr utrzymywał jednak chmurę radioaktywnych cząstek z dala od miasta.

74 Poziom promieniowania w najbardziej dotkniętych katastrofą częściach budynku reaktora ocenia się na 5,6 rentgena na sekundę (R/s) (0,056 greja na sekundę (Gy/s)), czyli 23 kR/h (200 Gy/h). Dawka śmiertelna to około 500 rentgenów w czasie 5 godzin, co oznacza że w niektórych miejscach niezabezpieczeni w żaden sposób pracownicy przyjęli śmiertelną ilość promieniowania w ciągu kilku minut.

75 Dozymetr zdolny do pomiaru promieniowania na poziomie 1000 R/s (10 Gy/s) był niedostępny z uwagi na zniszczenia, a drugi egzemplarz okazał się wadliwy. Pozostałe dozymetry działały w zakresie do 0,001 R/s (0,00001 Gy/s), przez co nieprzerwanie podawały odczyt "poza skalą". W wyniku tego obsada reaktora nie była świadoma jak wielką dawkę promieniowania przyjmuje.

76 Wkrótce po wybuchu na miejsce przybyła straż pożarna. Pierwsza stawiła się brygada pod komendą porucznika Władimira Prawika, który zmarł 11 maja 1986 w wyniku choroby popromiennej. Strażacy nie zostali poinformowani o niebezpieczeństwie kontaktu z radioaktywnym dymem i odpadami, a możliwe jest też, że w ogóle nie zdawali sobie sprawy, że wypadek to coś więcej niż zwykły pożar instalacji elektrycznych.

77 Ugaszenie płonącego grafitu było bardzo trudne. Potrzeba było do tego kilku tysięcy ton piasku, boru,dolomitu, gliny i ołowiu zrzucan ych ze śmigłowców (głównie Mi-8). Zrzucane materiały pod wpływem żaru z reaktora stapiały się razem, tworząc zwartą masę. Jak się później okazało ołów, zastosowany w gaszeniu reaktora, pod postacią par wyrządził ogromne szkody osobom gaszącym reaktor.

78 Kiedy zakończono zrzucanie ładunków, nastąpił poważny kryzys. Reaktor był tak zbudowany, że pod jego podstawą, grubą na metr warstwą betonu, znajdowały się zbiorniki rozbryzgowe na wodę z ewentualnych wycieków. Gdyby lawa przedostała się do tych zbiorników, mógł nastąpić kolejny wybuch, powodując jeszcze większe skażenie.

79 Ponieważ prawdopodobieństwo takiego zdarzenia szacowano na 10-15%, przedsięwzięto akcję zapobiegawczą. Ściągnięto setki wozów strażackich i beczkowozów do wypompowania wody, lecz mimo tej akcji w zbiorniku wciąż pozostawało kilka hektolitrów wody. Trójka inżynierów zgłosiła się na ochotnika i dotarła do zbiornika, by otworzyć dwa zawory główne.

80 Po otwarciu zaworów przystąpiono do instalowania pod reaktorem agregatów chłodzących. Ponieważ w trakcie prac temperatura reaktora spadła (głównie w wyniku zasypywania go ołowiem), zamiast tego postanowiono wybudować w tym miejscu "poduszkę betonową", aby w razie przepalenia się reaktora do wnętrza nie doszło do stopienia fundamentów i silnego skażenia terenu.

81 Ponieważ grunt był miękki (Prypeć i Czarnobyl leżą w pobliżu mokradeł), użyto techniki stosowanej w podobnych sytuacjach do budowy metra – w ukośne odwierty wlewano ciekły azot (-196 °C) i doprowadzono do zamrożenia gruntu. Koparki i inne maszyny przebijały się później przez twardą ziemię, aż powstał 150- metrowy tunel i założono poduszki.

82 Po 10 dniach pierwotna, betonowa podstawa reaktora przepaliła się i radioaktywne szczątki reaktora runęły do zabezpieczonego "betonową poduszką" zbiornika, gdzie pozostają do dziś. Ich wydobycie jest obecnie niemożliwe.

83 Kontrowersje budzi szacowana liczba ofiar. Najnowszy raport Komitetu Naukowego ONZ ds. Skutków Promieniowania Atomowego (UNSCEAR) stwierdza, że 134 pracowników elektrowni jądrowej i członków ekip ratowniczych było narażonych na działanie bardzo wysokich dawek promieniowania jonizującego, po których rozwinęła się ostra choroba popromienna. 28 z nich zmarło w wyniku napromieniowania, a 2 od poparzeń

84 Wielu ludzi biorących udział w akcji zabezpieczenia reaktora zginęło podczas towarzyszących akcji wypadków budowlanych. Najbardziej spektakularnym wypadkiem była uchwycona na filmie katastrofa helikoptera, którego łopatki wirnika zawadziły o liny dźwigu; cała załoga helikoptera zginęła.

85 Po katastrofie wyznaczono zamkniętą strefę buforową mierzącą 2,5 tysiąca km² i wysiedlono z niej wszystkich mieszkańców (choć jak wynika z aktualnych badań silnie skażony obszar w okolicach elektrowni ma powierzchnię 0,5 km²). W promieniu 10 km od elektrowni utworzono strefę "szczególnego zagrożenia", a w promieniu 30 km strefę "o najwyższym stopniu skażenia"

86 Zlikwidowano 20 pobliskich kołchozów i wyłączono z uprawy rolnej hektarów ziemi rolnej. Ewakuowano także całą ludność miasta Prypeć, liczącą wówczas mieszkańców. Najbardziej skutki katastrofy dotknęły terytorium Ukrainy, gdzie skażeniu uległo 9% obszaru tego kraju.

87 Za wywołanie paniki w dużej mierze odpowiedzialne są ówczesne zachodnie dzienniki, które podawały niesprawdzone informacje (m.in. na skutek cenzury informacji w ZSRR) za przykład może służyć notatka BBC: "Katastrofa jądrowa w Czarnobylu, tysiące ludzi jest chowanych w przydrożnych rowach".

88 Forum Czarnobyla 2003–2005, w skład którego wchodziły Międzynarodowa Agencja Energii Atomowej(IAEA), Światowa Organizacja Zdrowia (WHO), Program Narodów Zjednoczonych ds. Rozwoju (UNDP), inne ciała Organizacji Narodów Zjednoczonych i rządy Ukrainy, Białorusi i Rosji, udostępniło szczegółowy raport dotyczący skutków katastrofy reaktora.

89 Według opublikowanych danych, spośród 134 pracowników likwidujących awarię, u których wystąpiła ostra choroba popromienna, 28 osób zmarło z jej powodu w 1986, a 19 kolejnych w latach 1987–2004 (niektóre z tych śmierci nie miały związku z napromieniowaniem). W trakcie akcji ratowniczej 2 osoby zginęły z powodów wypadków niezwiązanych z promieniowaniem, a jedna osoba zmarła z powodu zakrzepicy.

90 Według niektórych badań w wyniku katastrofy ok osób na świecie narażonych zostało na podwyższoną dawkę promieniowania rzędu 1 mSv. Jest to równoważnik dwóch zdjęć rentgenowskich. Przeciętny mieszkaniec Polski otrzymuje rocznie dawkę około 3-4 mSv od źródeł naturalnych, jakpromieniowanie kosmiczne czy naturalne pierwiastki promieniotwórcze w glebie.

91 Z kolei występują na Ziemi takie miejsca, gdzie tło naturalne osiąga wartość powyżej 100 mSv (np. Ramsar w Iranie, czy Guarapari w Brazyli) i nie obserwuje się negatywnych skutków zdrowotnych wśród dziesiątek tysięcy ludzi mieszkających tam od pokoleń.

92 Liczbę śmiertelnych nowotworów, które rozwinęły się i mogą rozwinąć się w przyszłości w grupie silnie napromieniowanej po awarii w Czarnobylu oszacowano na ok Wśród mieszkańców skażonych terenów wzrost ryzyka zachorowań na nowotwory inne niż tarczycy nie jest obserwowany (ze względu na długi okres rozwoju takich chorób nie można jednak wykluczyć wzrostu zachorowań w przyszłości szacowanych na <1% wzrostu śmiertelności z powodu raka)

93 W raporcie wskazano liczbę ponad 4000 zdiagnozowanych nowotworów tarczycy, które w większości można przypisać wchłonięciu jodu-131, głównie u dzieci. Z tej przyczyny do roku 2002 zmarło 15 osób. Oczekuje się dalszego wzrostu zachorowań na raka tarczycy.

94 Nie stwierdzono wzrostu nieprawidłowych urodzeń ani efektów dziedzicznych u osób z terenów napromieniowanych, natomiast wiele osób poszkodowanych ma problemy psychologiczne związane z wypadkiem i przesiedleniem (np. depresje, alkoholizm, trauma, choroby psychiczne, radiofobia podsycana przez media etc.). Dodatkowo nie obserwuje się jakichkolwiek anomalii wśród dzieci, których matki w czasie ciąży (bądź wcześniej) narażone były na opad czarnobylski.

95 Europejski Komitet do spraw Ryzyka Radiacyjnego, sponsorowany przez Europejską Partię Zielonych, uważa, że WHO i inne organizacje międzynarodowe, ignorowały lub nawet celowo zaniżały dane o ofiarach dla ochrony interesów lobby atomowego. Jednak na poparcie swych tez Komitet wysunął nie do końca wiarygodne dowody.

96 Raport Lekarzy Przeciw Wojnie Nuklearnej szacuje liczbę wypadków raka tarczycy powstałych z powodu wybuchu na i sądzi, że istnieje możliwość kolejnych przypadków, do tego doszło do deformacji płodów i śmierci 5000 niemowląt. Jednak do tej pory nie zaobserwowano jakichkolwiek negatywnych skutków wśród dzieci urodzonych po awarii.

97 Związek Czarnobyla, organizacja zrzeszająca likwidatorów elektrowni podaje, że 10% z osób pracujących przy tym procesie już nie żyje (20 lat po tragedii), a kolejnych jest niepełnosprawnych. Z kolei prof. Wade Allison z Uniwersytetu Oksfordzkiego oszacował ilość śmierci nowotworowych z powodu Czarnobyla na 81. Współcześnie status osoby poszkodowanej w wyniku katastrofy w Czarnobylu posiada 1 milion dzieci i 2 miliony dorosłych.

98 Informacja o katastrofie była w początkowej fazie ukrywana przez władze w Moskwie. Jak skomentowali to dziennikarze Dusko Doder i Louise Branson, początkową reakcją KPZR było "blokowanie informacji w nadziei, że skutki katastrofy jakoś same znikną albo że nikt ich nie zauważy".

99 28 kwietnia, dwa dni po katastrofie, o godz. 7 rano stacja monitoringu radiacyjnego w Mikołajkach zarejestrowała aktywność izotopów promieniotwórczych w powietrzu ponad pół miliona razy większą, niż normalnie. O 9 informację przekazano do Centralnego Laboratorium Ochrony Radiologicznej (CLOR) w Warszawie, które o godz. 10 ogłosiło alarm.

100 Początkowo polscy naukowcy przypuszczali, że gdzieś nastąpiła eksplozja atomowa. Jednak analiza promieniotwórczych zanieczyszczeń jednoznacznie wskazywała, że ich źródłem może być tylko pożar reaktora atomowego. Dopiero o godz. 18 specjaliści dowiedzieli się z radia BBC, że chodzi o Czarnobyl. Wskazuje to na silną blokadę informacji, jaką wprowadziły sowieckie władze.

101 W nocy z 28/29 kwietnia CLOR przedstawiło władzom propozycje ochrony ludności, której istotnym punktem było podanie dużej dawki jodu w celu zablokowania wchłaniania radioaktywnego izotopu jodu 131 I, kumulującego się w tarczycy i mogącego doprowadzić do rozwoju nowotworu tego narządu. Wobec niedostępności tabletek jodowych, podjęto niekonwencjonalną decyzję o wykorzystaniu w tym celu płynu Lugola, czyli wodnego roztworu jodku potasu i pierwiastkowego jodu.

102 28 kwietnia Trybuna Ludu poinformowała w małej notatce o "odnotowaniu przez nowozelandzkich naukowców nowej próby atomowej przeprowadzonej przez Francję na poligonie na Atolu Mururoa". 30 kwietnia gazeta poinformowała o wystąpieniu '"pewnego wycieku substancji radioaktywnych".

103 W dniu 29 kwietnia po całonocnych obradach członkowie Biura Politycznego KC PZPR i rządu powołali Komisję Rządową, która o godz. 11 podjęła decyzję o podaniu płynu Lugola dzieciom i młodzieży w 11 województwach północno-wschodnich, nad którymi przeszła radioaktywna chmura. Akcja rozpoczęła się tego samego dnia wieczorem; w ciągu 24 h jod podano ok. 75% populacji dzieci w tym rejonie

104 W dniu 29 kwietnia akcję rozszerzono na cały kraj. W ciągu kilkudziesięciu godzin stabilny jod podano 18,5 mln osób, w znacznej większości dzieciom do 17. roku życia. Postanowiono wstrzymać wypas bydła na łąkach i zalecono podawanie dzieciom mleka w proszku. Był to jeden z pierwszych w PRL przypadków, kiedy władze polskie mimo początkowych oficjalnych zaprzeczeń strony radzieckiej podjęły działania wbrew ich zaleceniom, ale w interesie własnych obywateli.

105 Ewenementem było opublikowanie przez gazety komunikatu Komisji Rządowej wraz z tabelą skażeń. Jednak po początkowo dobrej współpracy CLOR i władz, badania skażenia prowadzone przez CLOR napotykały na trudności, a z końcem maja CLOR otrzymało nakaz zakończenia monitorowania ilości jodu-131 w tarczycy u dzieci.

106 I tak wkrótce po decyzjach podjętych pod koniec kwietnia władze PRL politykę dezinformacyjną, sugerującą niewielką skalę skażenia. Nie zamknięto szkół, a władze zachęcały do pierwszomajowych pochodów. Dyrektor Instytutu Matki i Dziecka uspokajała, że "dzieciom nic się nie stanie, jak pobiegają sobie na świeżym powietrzu, najwyżej będą musiały się częściej myć, ale wyjdzie im to na zdrowie", prasa powoływała się też na opinie bliżej nieokreślonych "szwedzkich specjalistów" o "niegroźnym poziomie promieniowania".

107 Do celów propagandowych wykorzystywano również Wyścig Pokoju odbywający się w Kijowie. Korespondenci z polskiej prasy pisali: "Na starcie, niestety, nie stanęły mimo wcześniejszego zgłoszenia drużyny szeregu państw. Na tej nieobecności zaważyła prowadzona z wielkim rozgłosem przez zachodnie ośrodki propagandowe kampania wokół awarii w Czarnobylu".

108 Średnia dawka na całe ciało jaką otrzymał średnio mieszkaniec Polski w wyniku awarii czarnobylskiej w ciągu roku od awarii wyniosła 0,3 mSv, a przewidywana dawka jaką otrzyma w ciągu 70 lat 0,9 mSv, w tym czasie dawka promieniowania naturalnego wyniesie około 170 mSv.

109 Faktycznie 1 maja opad promieniotwórczy nie był już groźny dla zdrowia. Nie zarejestrowano wzrostu zachorowań na raka brodawkowatego tarczycy, typową formę raka popromiennego. Znaczny udział w budowaniu atmosfery lęku przed energetyką jądrową miały wypowiedzi prasowe dra Jerzego Jaśkowskiego, który w 1989 sugerował, że ilość radionuklidów uwalnianych [do atmosfery] podczas bezawaryjnej pracy elektrowni jądrowej w ciągu jednego roku stanowi wartość porównywalną z 100 bombami, zrzuconymi na Hiroszimę oraz że katastrofa w Czarnobylu spowodowała wzrost liczby martwych urodzeń w Polsce o około 30 tys.(w rzeczywistości liczba ta wynosiła w 1986 ok. 3700, a w 1987 ok. 3400).

110 Wypowiedzi te zostały zdementowane przez Polskie Towarzystwo Fizyki Medycznej. Prof. Zbigniew Jaworowski po 20 latach od katastrofy wyraża pogląd, iż skutki genetyczne katastrofy w Czarnobylu wśród mieszkańców Ukrainy i Białorusi były w rzeczywistości znacznie mniejsze, niż się powszechnie sądzi. Twierdzi także, że podawanie w Polsce płynu Lugola, które sam zainicjował w kwietniu 1986, było w rzeczywistości zbędne, ponieważ skażenie atmosfery nad Polską radioaktywnym jodem było znacznie poniżej progu zagrożenia

111 Z drugiej strony potwierdza, że wobec całkowitego braku rzetelnych informacji ze strony oficjalnych służb ZSRR akcja ówczesna była całkowicie uzasadniona, tym bardziej że nawet wobec braku skażenia terapia zapobiegawcza tym specyfikiem nie wywołuje negatywnych skutków ubocznych.

112 Tymczasem jeszcze w 1990, na fali strachu przed powtórzeniem Czarnobyla w Polsce, po protestach ekologów i mieszkańców okolicy budowanej na Pomorzu elektrowni jądrowej w Żarnowcu najpierw zawieszono, a następnie definitywnie wstrzymano jej budowę, co według znacznej części naukowców jest dużo większą stratą niż 2 miliardy złotych zmarnowane na rozpoczęcie prac budowlanych.

113 Po katastrofie wokół elektrowni utworzono kilkanaście całkowicie lub częściowo zamkniętych stref (patrz mapa z prawej). Łącznie strefy zamkniętego dostępu dla ludzi objęły obszar ponad 4769 km². Z powodu dużych ilości pozostawionego przez ewakuowanych w pośpiechu ludzi pokarmu nastąpił szybki wzrost liczby gryzoni zamieszkujących zamknięty obszar.

114 Pojawiły się nawet głosy postulujące ich wytrucie, jednak natura sama ustabilizowała sytuację. Do zamkniętych stref zaczęło przybywać coraz więcej drapieżników i kolejnych zwierząt łańcucha troficznego.

115 Wg niektórych obserwatorów, dzięki braku ingerencji człowieka w środowisko, na terenach strefy zamkniętej, liczebność zwierząt zwyczajowo zamieszkujących te tereny zwiększyła się kilkunastokrotnie, a wokół Czarnobyla rozwija się także wiele gatunków zwierząt, które wyginęły na tych terenach dziesiątki lat wcześniej lub nie występowały w ogóle.

116 Choroba popromienna

117 Choroba popromienna – ogólna nazwa chorobowych zmian ogólnoustrojowych powodowanych przez promieniowanie jonizujące oddziałujące na całe (lub prawie całe) ciało. Przyczyną choroby popromiennej jest zwykle ekspozycja na nadmierne dawki promieniowania w następstwie wypadków radiacyjnych (np. wskutek wadliwego działania reaktora jądrowego lub uszkodzenia systemu ochrony przy pracy z urządzeniami generującymi promieniowanie rentgenowskie), a także narażenie na promieniowanie przy wybuchu atomowym lub termojądrowym.

118 Choroba popromienna może być także skutkiem pochłonięcia pierwiastków i izotopów promieniotwórczych (drogą doustną lub wziewną), także tych po wybuchu jądrowym (opad promieniotwórczy). Mianem choroby popromiennej nie nazywa się miejscowych skutków oddziaływaniapromieniowania jonizującego, takich jak oparzenia popromienne czy martwica tkanek wywoływanych przez lecznicze stosowanie promieniowania w leczeniu onkologicznym z wykorzystaniem radioterapii.

119 W zależności od dawki promieniowania, czasu jej pochłonięcia i indywidualnej podatności choroba popromienna może mieć przebieg ostry Objawy ostrej choroby popromiennej występują w kilka do kilkudziesięciu godzin po napromieniowaniu. Im krótszy okres utajenia, tym cięższy przebieg choroby.lub przewlekły.

120 Postać subkliniczna Pochłonięta dawka: 0,5–2 Gy Objawy: ogólne osłabienie, zmniejszenie ilości limfocytów we krwi obwodowej (limfopenia) występujące kilkanaście dni po napromieniowaniu Bezpośrednia przyczyna: depresja narządów limfatycznych (limfocyty są najbardziej promieniowrażliwymi komórkami u człowieka) Śmiertelność u człowieka: 0%

121 Postać hematologiczna Pochłonięta dawka: 2–4 Gy Objawy: ogólne osłabienie, zmniejszenie ilości limfocytów we krwi obwodowej (limfopenia) występujące kilka dni po napromieniowaniu, później pojawia się niedokrwistość i obniżenie odporności ustroju, niekiedy skaza krwotoczna Bezpośrednia przyczyna: depresja szpiku Śmiertelność u człowieka: do 25% chorych

122 Postać jelitowa Pochłonięta dawka: 4–8 Gy Objawy: dominują objawy ze strony przewodu pokarmowego z charakterystycznymi krwawymi biegunkami, skaza krwotoczna oraz zaburzenia gospodarki wodno-elektrolitowej z obrzękami. Objawy pojawiają się wkrótce po napromieniowaniu, najpóźniej do kilkunastu godzin Bezpośrednia przyczyna: popromienne uszkodzenie nabłonka przewodu pokarmowego z pojawieniem się owrzodzeń Śmiertelność u człowieka: 50–100% chorych

123 Postać mózgowa Pochłonięta dawka: 8–50 Gy Objawy: drgawki, utrata przytomności wkrótce po napromieniowaniu Bezpośrednia przyczyna: uszkodzenie przewodnictwa nerwowego, zwłaszcza synaptycznego Śmiertelność: 100% napromienionych (jest to postać obserwowana u zwierząt eksperymentalnych; u człowieka może być ona obserwowana przy wypadkach radiacyjnych, przy bardzo dużej dawce pochłoniętej).

124 Postać enzymatyczna Pochłonięta dawka: powyżej 50 Gy Objawy: utrata przytomności, prawie natychmiastowa śmierć "pod promieniami" Bezpośrednia przyczyna: zablokowanie aktywności enzymatycznej w wyniku bezpośredniego rozerwania wiązań chemicznych białek enzymatycznych przez kwanty promieniowania jonizującego (tzw. efekt tarczy) Śmiertelność: 100% napromienionych (jest to postać obserwowana u zwierząt eksperymentalnych, poddanych napromienieniu o bardzo dużej mocy)

125 Mianem przewlekłej choroby popromiennej określa się odległe skutki jednorazowego napromieniowania, bądź skutki będące efektem długotrwałego narażenia na powtarzające się dawki promieniowania. Ujawniają się one po kilku-kilkunastu latach. Do głównych jej skutków należą: zwiększona zapadalność na nowotwory złośliwe (zwłaszcza nowotwory układu krwiotwórczego: białaczki i chłoniaki oraz nowotwory tarczycy, układu kostnego a także glejaki). przyspieszone starzenie się i skrócenie życia bezpłodność (zwykle przemijająca) uszkodzenia genomu komórek płciowych (zwiększona liczba wad wrodzonych u potomstwa) zaburzenia hormonalne zaćma

126 Promieniowanie jonizujące wnikające do ustroju żywego powoduje radiolizę wody zawartej w tkankach. Uwolnione w jej wyniku rodniki tlenowe i wodorotlenowe rozrywają wiązania wodorowe pomiędzy parami zasad purynowych i pirymidynowych w łańcuchach kwasów nukleinowych (DNA i RNA), powodując uszkodzenie cząsteczki. Skutkiem tego oddziaływania są mutacje genetyczne lub martwica komórek. Szczególnie wrażliwe na oddziaływanie rodników tlenowych i wodorotlenowych są te odcinki DNA które ulegają procesowi replikacji, a zatem w komórkach które ulegają podziałowi mitotycznemu (znajdują się w fazie S, G2 lub M cyklu komórkowego).

127 Fakt ten tłumaczy słuszność prawa Bergonie i Tribondeau, określającego wrażliwość tkanek na promieniowanie. Prawo to głosi, że promieniowrażliwość tkanek jest wprost proporcjonalna do aktywności proliferacyjnej danej tkanki i odwrotnie proporcjonalna do stopnia jej zróżnicowania (dojrzałości). Nadmierna ilość wolnych rodników blokuje wiele enzymów wewnątrzkomórkowych, zwłaszcza katalazy i peroksydazy.

128 Przy wyższej gęstości promieniowania i wysokiej energii promieniowania (powyżej 100 keV) istotną rolę w wywołaniu skutków choroby popromiennej odgrywa bezpośrednie oddziaływanie promieniowania na materię, pod postacią efektu Comptona. Uważa się, że ta postać oddziaływania ma znaczenie w postaci mózgowej i enzymatycznej choroby popromiennej.

129

130 Enrico Fermi urodził się 29 września 1901 r. jako syn Alberto Fermiego, głównego inspektora we włoskim Ministerstwie Komunikacji, i Idy de Gattis. Od najmłodszych lat wykazywał wielkie zainteresowanie naukami matematyczno- fizycznymi i niepoślednie zdolności. W wieku 17 lat rozpoczął studia w Scuola Normale Superiore (związanej z uniwersytetem) w Pizie, zdobywając pierwszą lokatę na egzaminach zaawansowaną pracą na temat akustyki. Szybko się okazało, że opanowane przez Fermiego na drodze samodzielnych lektur wiadomości, zwłaszcza na temat rodzących się teorii względności i mechaniki kwantowej, wykraczają poza poziom oferowany studentom w Pizie. Jak wspomina Enrico Persico, przyjaciel Fermiego jeszcze z czasów młodości, na początku 1920 r. Fermi zwierzał mu się, że "na Wydziale Fizyki powoli staję się najbardziej wpływową osobą. Wkrótce mam wygłosić dla kilkunastu wysoko postawionych osób wykład o teorii kwantów, którą zawsze gorąco propagowałem". W styczniu 1921 r. Fermi opublikował swoją pierwszą pracę naukową (po włosku), a 7 lipca 1922 obronił pracę doktorską na Uniwersytecie w Pizie, poświęconą dyfrakcji promieni X na kryształach. Równolegle przygotowywał rozprawę dla Scuola Normale. Dotyczyła ona... rachunku prawdopodobieństwa i jego zastosowań w astronomii i nie została dobrze przyjęta przez matematyków z uczelni. Tego samego 1922 r. Fermi uzyskał istotny wynik w ogólnej teorii względności, wykazując, że w pobliżu linii świata przestrzeń jest euklidesowa. Był to pierwszy trwały wkład Fermiego do fizyki.

131 Na początku lat trzydziestych XX w. Fermi skupił się na fizyce jądrowej. W 1934 r. rozwinął teorię rozpadu beta, wykorzystując do wyjaśnienia tego zjawiska hipotetyczną cząstkę elementarną, której istnienie zaproponował wcześniej Wolfgang Pauli - neutrino. (Propozycja ta była na tyle oryginalna, że początkowo czasopismo "Nature" odmówiło publikacji artykułu Fermiego). Badania Fermiego nad sztuczną promieniotwórczością i wywoływaniem jej za pomocą wolnych neutronów zapewniły mu w 1938 r. Nagrodę Nobla z fizyki. Wyjazd po jej odbiór Fermi wykorzystał jako okazję do opuszczenia wraz z rodziną (żoną Laurą, siedmioletnią córką Nellą i dwuletnim synem Giulio) Włoch, coraz bardziej opanowywanych przez faszystów. Skierował się do Stanów Zjednoczonych. W latach Fermi był profesorem fizyki na nowojorskim Uniwersytecie Columbia. W tym czasie, dzięki pracom Otto Hahna i Fritza Strassmanna, zdano sobie sprawę, że rozszczepienie jądra atomowego może prowadzić do samopodtrzymującej się reakcji łańcuchowej. Badania Fermiego nad tymi zagadnieniami pozwoliły mu skonstruować pierwszy stos atomowy: 2 grudnia 1942 r. urządzenie takie zaczęło działać w Chicago. Fermi był już wówczas profesorem Uniwersytetu w Chicago, gdzie pozostał aż do swojej śmierci. Fermi stał się też jedną z ważniejszych postaci w programie Manhattan, który doprowadził do zbudowania pierwszej bomby atomowej.

132 Energetyka jądrowa

133 Energia jądrowa obok energii pozyskiwanej z paliw kopalnych jest jednym z głównych źródeł energii na świecie. Jest to jednocześnie najnowocześniejsze źródło energii, po raz pierwszy wykorzystane w połowie XX wieku, a także rodzaj zasilania, z którym wiąże się największe nadzieje. Energia jądrowa wydziela się podczas przemian jądrowych, które mogą zachodzić w sposób kontrolowany lub całkowicie przypadkowy. Dokładniej mówiąc przemiany te polegają na rozpadzie jąder atomowych niektórych pierwiastków, z których powstają jądra atomowe innych pierwiastków lub izotopy. Cały proces jest oczywiście bardzo skomplikowany i trudny do opanowania. Po raz pierwszy tego typu przemiana została przeprowadzona w 1919 roku. Energia jądrowa jest bardzo efektywnym źródłem energii. Bierze się to z tego, że reakcje jądrowe są milion razy bardziej efektywne od reakcji chemicznych. Z drugiej jednak strony, energia jądrowa jest tematem bardzo kontrowersyjnym i obecnie na całym świecie prowadzi się dyskusje na temat jej wykorzystywania.

134 Zalety: źródło energii nie zanieczyszczające środowiska naturalnego gazami zaliczanych do gazów cieplarnianych niezależność elektrowni od miejsc występowania surowca – możliwość ich budowania w miejscach, gdzie zajdzie taka potrzeba energia jądrowa sama jest tania, wybudowanie elektrowni jądrowej niesie ze sobą natomiast gigantyczne koszty

135 Wady: długi czas trwania budowy elektrowni atomowej przy produkcji niebezpiecznych odpadów radioaktywnych pojawia się niebezpieczeństwo ich składowania i przechowywania niebezpieczeństwo awarii elektrowni jądrowych – przy dużej ilość elektrowni jeszcze większe, katastrofa nuklearna jak w Czarnobylu byłaby wielce prawdopodobna. brak możliwości wykorzystania energii jądrowej do transportu ciężarówek, samolotów czy statków. brak możliwości wykorzystania energii jądrowej jako surowca do otrzymywania tworzyw sztucznych, nawozów i środków ochrony roślin.

136 Odpadami promieniotwórczymi nazywamy odpady stałe, ciekłe lub gazowe, zawierające substancje promieniotwórcze lub skażone tymi substancjami. Co zaliczamy do odpadów? Filtry wody w reaktorach jądrowych i zużyte wymieniacze jonowe (jonity) Materiały i narzędzia używane w rutynowej pracy przy instalacjach jądrowych, jak np. zawory, części pomp, fragmenty rurociągów Wyposażenie pracowni naukowych Pokrowce na buty, fartuchy, ściereczki, ręczniki papierowe itp., używane wszędzie tam, gdzie człowiek spotyka się z materiałami promieniotwórczymi Filtry używane do testów zanieczyszczenia powietrza materiałami promieniotwórczymi, a także ciecze używane czasem do rozpuszczania tych filtrów Pojemniki, ubrania, papier, wata, lignina, płyny i wyposażenie, które miały kontakt z materiałami promieniotwórczymi stosowanymi w medycynie Materiały biologiczne używane w badaniach naukowych w różnych działach medycyny i farmacji.

137 Odpady promieniotwórcze powstają na kolejnych etapach technologicznych jądrowego cyklu paliwowego: Podczas przerobu rudy uranowej, po procesie mielenia, (ekstrakcja uranu z rudy), zostają promieniotwórcze hałdy, ilość porównywalna z ilością rudy Proces wzbogacania uranu w U-235 zostawia zubożony uran, stanowiący odpad w procesie wzbogacania uranu Wypalone paliwo w reaktorach – można wyekstrahować zeń rozszczepialne izotopy U-235 i Pu-239 Przerób wypalonego paliwa pozostawia odpady wysokoaktywne i transuranowce. Wydobycie z wypalonego paliwa U, Pu i transuranowców przyspiesza zanik aktywności pozostałości z wypalonego paliwa. Usunięcie dodatkowo wszystkich aktynowców powodowałoby, że już po około 300 latach aktywność powstałego odpadu promieniotwórczego osiągałaby poziom aktywności uranu w glebie Przemysł zbrojeniowy pozostawia materiały zawierające długożyciowe transuranowce

138 Odpady wysokoaktywne HLW (od High-Level Waste): przerobione wypalone paliwo z reaktorów jądrowych i niektórych procedur podczas produkcji broni jądrowej. Zawierają silnie promieniotwórcze, krótko- i długo-życiowe fragmenty rozszczepienia, niebezpieczne związki chemiczne, toksyczne metale ciężkie. Mogą mieć postać ciekłą, np. z przerobu wypalonego paliwa Odpady niskoaktywne LLW (od Low-Level Waste): z reaktorów, a także ze źródeł promieniotwórczych (nauka, przemysł i medycyna) Odpady transuranowe TRU (od TRansUranium), których dostarczają fabryki przerobu paliwa oraz nuklearny przemysł zbrojeniowy Odpady o pośredniej aktywności ILW (od Intermediate Level Waste), w Wielkiej Brytanii materiały o aktywności właściwej beta i gamma większej od 1,2x107 Bq/kg oraz aktywności alfa ponad 4x106 Bq/kg Odpady o bardzo niskiej aktywności VLLW (od Very Low Level Waste), aktywność właściwa alfa, beta i gamma < 400 Bq/kg

139

140 Dawka promieniowania jest to zasadnicza ilościowa charakterystyka promieniowania jonizującego pochłoniętego przez organizmy żywe. Zwykle wyrażana w siwertach (jednostka SI) lub rentgenach (jednostka poza układowa). Badaniem metod pomiaru i określania dawek zajmuje się dozymetria. Wielkość dawek promieniowania mierzy się za pomocą dozymetrów. Wartości dawek służą do powiązania biologicznych efektów oddziaływania promieniowania na funkcjonowanie organizmów żywych.

141 Jednorazowa dawka promieniowania wielkości 50 R nie powoduje ujemnych skutków. Dawka promieniowania 50 – 100 R wywołuje zmiany we krwi i pierwsze objawy choroby popromiennej (nie powoduje utraty zdolności bojowej). Dawka promieniowania 100 – 200 R wywołuje chorobę popromienną, wskutek której część porażonych może utracić zdolność bojową na kilka dni lub tygodni. Dawka promieniowania 200 – 400 R powoduje chorobę popromienną i długotrwałą utratę zdolności bojowej, a nawet wypadki śmiertelne.

142 W układzie SI jednostką dawki pochłoniętej energii promieniowania jonizującego przez materię jest jeden Grej (Gy). 1Gy=1J/1kg. Dawną jednostką jest rad 1Gy=100rad=0,01J/kg Jednostki dawki promieniowania

143 Do określania biologicznych skutków napromieniowania ożywa się tzw. dawki równoważnej mierzonej w siwertach (Sv), lub dawniej w remach (rem). W związku z tym, że nie każde promieniowanie działa równie destrukcyjnie na organizmy żywe do porównywania dawki pochłoniętej i dawki równoważnej używa się tzw. czynnika jakości promieniowania

144 QF - quality factor (współczynnik skuteczności biologicznej). Np. dla promieniowania gamma 1Sv=1Gy. Dla innych rodzajów promieniowania, działających o wiele silniej na organizmy żywe współczynnik QF przyjmuje wartości wiele większe (np. promieniowanie alfa QF=25). Sv=Gy*QF, rem=rad*QF, 1Gy=100radów, zatem 1Sv=100remów.

145 Dawka letalna (LD50/30) została wprowadzona w związku z faktem, iż jednakowe dawki promieniowania wywierają na różne organizmy różne skutki. Dawkę letalną określa się dla danej populacji i jest to jednorazowa dawka promieniowania, jaka jest potrzebna do zgonu 50% osobników danej populacji w ciągu 30 dni od napromieniowania. Warto na tym miejscu podać kilka przykładów;

146 Dawka letalna 100% (LD100) najmniejsza dawka promieniowania, prowadząca do zgonu 100% organizmów danej populacji w 30 dni od ekspozycji jednorazowej. Dawkę tę mierzy się, podobnie jak dawkę LD50/30 w jednostkach dawki równoważnej.

147 Dawka graniczna największa dawka promieniowania ponad tło naturalne która jest uznawana za bezpiecznie małą. Dla większości społeczeństwa wynosi ona 1 mSv/rok (100 mrem/rok), dawniej było to 5 mSv/rok (500 mrem/rok). Dla ludzi zawodowo narażonych na promieniowanie jonizujące przyjmuje się dawkę graniczną 50 mSv/rok (5rem/rok).

148

149 Obrona przed bronią masowego rażenia jest to zespół przedsięwzięć wykonywanych w celu odstraszania przeciwnika od użycia broni masowego rażenia (BMR) oraz zapewnienie wojskom bezpieczeństwa podczas działań w warunkach skażeń powstałych na skutek użycia broni jądrowej, biologicznej, chemicznej i radiologicznej, jak również w wyniku uwolnienia substancji niebezpiecznych w sytuacjach innych niż uderzenie BMR.

150 Podstawy określające przedsięwzięcia są ustalane przed operacją poprzez tworzenie odpowiedniej polityki, doktryn, wyposażenia, procedur oraz szkolenia. Wykrywanie, identyfikacja skażeń oraz monitoring zmian - przedsięwzięcie niezbędne w celu wykrycia uderzeń BMR, zdarzeń typu ROTA (ang. release other than attack – uwolnienie inne niż atak) oraz ich oceny poprzez rozpoznanie i identyfikacje występujących skażeń, określenie stopnia skażenia, określenie granic rejonów skażonych, pobranie próbek oraz monitorowanie zmian

151 Ostrzeganie, alarmowanie i meldowanie o skażeniach Jest to przedsięwzięcie konieczne w celu natychmiastowego zebrania danych dotyczących uderzeń BMR, zdarzeń typu ROTA oraz ich ocena. Obejmuje także prognozowanie skutków użycia oraz przesłanie meldunków.

152 Ochrona przed skażeniami przedsięwzięcie dotyczy indywidualnej i zbiorowej ochrony przed skażeniami. Realizowane jest w celu zapewnienia wojskom zdolności przetrwania i kontynuowania działań w warunkach skażeń. Dotyczy jednocześnie środków i przedsięwzięć ochronny sprzętu i wyposażenia.

153 Ograniczanie zagrożenia skażeniami przedsięwzięcie konieczne w celu ograniczenia wpływu zagrożeń BMR na prowadzoną operację. Może być realizowane poprzez unikanie skażeń, ograniczanie rozprzestrzeniania i kontrolę stopnia skażenia oraz likwidację skażeń.

154 Medyczna ochrona przed BMR przedsięwzięcie niezbędne w celu obniżenia podatności sił własnych na działanie BMR oraz w celu leczenia i ewakuacji porażonych. Składowa ta obejmuje również rannych od broni konwencjonalnej w warunkach skażeń

155

156 Promieniotwórczość naturalna (inaczej promieniowanie naturalne) - promieniowanie jonizujące pochodzące wyłącznie ze źródeł naturalnych, stanowiące źródło dawki naturalnej. Promieniotwórczość naturalna pochodzi z naturalnych pierwiastków radioaktywnych obecnych w glebie, skałach, powietrzu i wodzie: obecnych w minerałach, przyswajanych przez rośliny i zwierzęta, a także używanych jako materiały konstrukcyjne,

157 syntezowanych w atmosferze (i przenikających do hydrosfery) wskutek reakcji składników atmosfery z promieniowaniem kosmicznym, promieniowanie przenikłe do środowiska wskutek działalności przemysłowej człowieka (wydobycie rud uranu, spalanie węgla zawierającego pierwiastki promieniotwórcze).

158 Pierwiastkiem powodującym największą naturalną promieniotwórczość jest radon. Uwalnia się on wskutek rozpadu promieniotwórczego radu znajdującego się w minerałach skalnych, glebie oraz w materiałach konstrukcyjnych budynków. Przenikając do pomieszczeń mieszkalnych powoduje do 8- krotnego zwiększenia jego stężenia w zamkniętych pomieszczeniach niż na wolnym powietrzu.

159 Na podstawie badań przeprowadzonych w różnych krajach, nie wykryto większej zachorowalności na raka płuc u osób pochodzących z regionów o znacznej aktywności radonowej (przekraczających nawet 100-krotnie wartość średnią), a innymi regionami, co zdaje się potwierdzać teorię hormezy radiacyjnej.

160 Hormeza radiacyjna – postulowany korzystny wpływ małych dawek promieniowania jonizującego na żywe organizmy, polegający m.in. na zmniejszeniu prawdopodobieństwa zachorowania na nowotwory złośliwe i inne choroby o podłożu genetycznym.

161 Poprawność modelu hormezy radiacyjnej została wykazana w wielu, jednak przyjmuje się, iż dowody te są niewystarczające do uznania tej hipotezy za poprawną. Mechanizm hormezy radiacyjnej polega na stymulowaniu komórkowych mechanizmów naprawczych w obszarze małych dawek, co powoduje spadek liczby uszkodzeń DNA prowadzących do powstawania nowotworów, ze wzrostem dawki promieniowania.

162 Radioterapia - dziedzina medycyny zajmująca się leczeniem energią promienistą (promieniowanie jonizujące). Komórki niektórych nowotworów charakteryzują się wrażliwością na ten typ leczenia i z tego względu radioterapia jest używana jako metoda lecznicza niekiedy jako podstawowa, ale częściej jako pomocnicza w połączeniu np. z chemioterapią lub leczeniem chirurgicznym.

163 Do radioterapii stosuje się specjalną aparaturę, która potrafi precyzyjnie skierować odpowiednią dawkę promieniowania w miejsce zaatakowane przez raka. Mogą to być aparaty RTG lub naturalne źródła promieniotwórcze takie jak rad i radon

164 Brachyterapia ( brachy, z greckiego - z bliska) jest jedną z metod radioterapii nowotworów. Wykorzystuje się w niej energię fotonów lub cząstek pochodzącą z rozpadu izotopów promieniotwórczych umieszczanych w guzie lub w jego bezpośrednim sąsiedztwie.

165 Ze względu na sposób umieszczenia izotopu dzieli się brachyterapię na: 1. śródtkankową ( zastosowanie w leczeniu nowotworów jamy ustnej, gardła, wargi, skóry, prącia, cewki moczowej, pęcherza moczowego, gruczołu krokowego, sutka, mózgu, mięsaków) 2. śródjamową ( nowotwory szyjki macicy, trzonu macicy, pochwy, oskrzela, tchawicy, przełyku, dróg żółciowych, skóry, mięsaki).

166 Ze względu na czas pozostawania źródeł w obrębie tkanek dzielimy brachyterapię na: 1. stałą (permanentną) (np. izotop złota – w leczeniu raka pęcherza, jod - w leczeniu raka tarczycy, raka prostaty, guzów mózgu, paladium, radon) 2. czasową ( pozostałe izotopy).

167 Po raz pierwszy kurację radonową zastosowano w 1949 roku w austriackim uzdrowisku wód radoczynnych i termalnych w Badgastein- Boeckstein. Inhalatorium w Kowarach otwarto w 1974 r. i funkcjonowało do 1989 r. Po kilkunastoletniej przerwie wznowiono jego działalność 16 lutego 2002 r.

168

169 Szkodliwy wpływ zanieczyszczeń środowiska przejawia się przede wszystkim znacznym obniżeniem odporności człowieka na wszelkie choroby, co oznacza że organizm ludzki staje się podatniejszy na chorobotwórczy wpływ różnego rodzaju czynników.

170 Procesy produkcyjne w przemyśle chemicznym są źródłem emitowanych do atmosfery zanieczyszczeń: pyłu przemysłowego oraz substancji lotnych o różnej aktywności chemicznej. Wnikając przez drogi oddechowe, mogą być potencjalnie źródłem różnego rodzaju schorzeń.

171 Dwutlenek siarki jest kokorcynogenem - czynnikiem chemicznym, fizycznym lub biologicznym zdolnym do zwiększania częstości występowania nowotworów złośliwych. Obojętne cząstki pyłów ułatwiają kondensację wielu trucizn i substancji rakotwórczych w płucach.

172 Aldehydy i okroleina silnie drażnią oczy, błonę śluzową nosa i górnych dróg oddechowych, działają uczulającą, mutagennie i rakotwórczo.. Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne, azbest, związki arsenu, chromu, niklu działają rakotwórczo.

173 Najgroźniejszym skutkiem działania zanieczyszczeń powietrza jest ich szkodliwy wpływ na zdrowie ludzi. W tym zakresie wyróżniamy skutki ostre i przewlekłe. Stwierdzono, że skażone powietrze zwiększa częstotliwość zachorowań lub nasila objawy przewlekłego zapalenia oskrzeli, nowotworów płuc. Rak płuc znacznie częściej występuje wśród ludności miejskiej niż w populacji wiejskiej.

174 Według raportu ONZ z listopada 1991 r. spadek zawartości ozonu w atmosferze o 10% pociąga za sobą wzrost liczby przypadków raka o 26%, co oznacza 300 tys. nowych zachorowań na całym świecie. Według ustaleń Agencji do Spraw Ochrony Środowiska wzrost ten rozkłada się następująco: o 10% więcej czerniaków złośliwych i o 50% więcej przypadków raka skóry, który wprawdzie nie zabija, ale oszpeca.

175 W obszarach zagrożonych ekologicznie występuje znaczne oddziaływanie genotoksyczne zanieczyszczeń atmosfery na inkludowanie się chorób nowotworowych płuc. Wraz ze zmianami stężeń dwutlenku siarki, tlenków azotu i pyłu zawieszonego, występują istotne zmiany w zachorowalności i umieralności ludności na nowotwory złośliwe płuc.

176 Promieniowanie towarzyszy nam na każdym kroku w codziennym życiu. Jesteśmy otoczeni falami elektromagnetycznymi wysyłanymi przez różnorodne, powszechnie używane urządzenia. Otaczają nas również izotopy promieniotwórcze, obecne w naszym ciele, w skorupie ziemskiej oraz stosowane w przemyśle, medycynie i nauce. Słońce, oświetlenie mieszkań i ulic, sprzęt gospodarstwa domowego, telefony, komputery, linie energetyczne stale emitują promieniowanie elektromagnetyczne, które jest promieniowaniem niejonizującym. Promieniowanie pochodzące od radionuklidów ma natomiast właściwości jonizujące.

177 Promieniowanie alfa to rodzaj promieniowania jonizującego cechującego się małą przenikalnością. Promieniowanie alfa to strumień cząstek alfa. Cząstka alfa (helion) składa się z dwóch protonów i dwóch neutronów. Ma ładunek dodatni i jest identyczna z jądrem atomu izotopu 4He, więc często oznacza się ją jako He2+. Nazwa pochodzi od greckiej litery α.

178 Cząsteczki alfa są wytwarzane przez jądra pierwiastków promieniotwórczych, jak uran (pierwiastek) i rad (pierwiastek). Proces ten określa się jako rozpad alfa. Jądro, które wyemituje cząstkę alfa pozostaje zwykle w stanie wzbudzonym, co wiąże się z dodatkową emisją kwantu gamma. W rozpadzie alfa udział biorą oddziaływania silne.

179 Promieniowanie beta (promieniowanie β) - jeden z rodzajów promieniowania jonizującego wysyłanego przez promieniotwórcze jądra atomowe podczas przemiany jądrowej. Promieniowanie beta powstaje podczas rozpadu beta, jest strumieniem elektronów lub pozytonów poruszających się z prędkością zbliżoną do prędkości światła. Promieniowanie beta jest silnie pochłaniane przez materię, przez którą przechodzi. Promieniowanie to jest zatrzymywane już przez miedzianą blachę.

180 Ładunek elektryczny cząstki jest równy -1 (lub 1 dla pozytonu), masa spoczynkowa jest równa masie elektronu, czyli 1/1840u. Przykład przemiany, w której następuje emisja promieniowania beta:

181 Promieniowanie gamma jest, wysyłane przez jądra pierwiastków promieniotwórczych. Jest to bardzo przenikliwe promieniowanie elektromagnetyczne o długość fali mniejszej od m. Fale gamma powstają również w wyniku anihilacji elektronów ujemnych i pozytonów, a także z rozpadu mezonów, stąd ich obecność w promieniowaniu kosmicznym. Anihilacja par jest to zamiana pary cząstka- antycząstka na inne cząstki będące kwantami pola fizycznego odpowiedzialnego za wzajemne oddziaływanie pary ulegającej anihilacji.

182 Promieniowanie Gamma wykrył w 1902 roku niemiecki uczony Otto Walkhoff. Stwierdził iż pochodzące od radu promieniowanie radioaktywne może niszczyć tkanki. Jak się okazało, rad emituje: promieniowanie alfa (75%), które bardzo trudno odchyla się w polu magnetycznym i jest absorbowane przez ciała stałe, promieniowanie beta (20%), które zachowuje się w sposób zbliżony do promieniowania rentgenowskiego, ale jest bardziej przenikliwe i promieniowanie Gamma (5%), które przenikało nawet przez płytą stalową o grubości 10 cm. Stwierdził, iż jest ono bardzo niebezpieczne. Powodowało on śmierć bakterii i oparzenia skóry.

183 Reakcja jądrowa – jądra atomowe izotopów promieniotwórczych po rozpadzie znajdują się w stanie wzbudzonym. Powrót do stanu podstawowego, o niższej energii, powoduje emisję fotonu gamma. Nukleosynteza – dwa jądra atomowe zderzają się, tworząc nowe jądro w stanie wzbudzonym. Jego przejściu do stanu podstawowego może towarzyszyć emisja jednego lub wielu kwantów gamma. Anihilacja – zderzenie cząstki i antycząstki, np. elektronu i pozytonu, powoduje zniknięcie obu tych cząstek i emisję co najmniej dwóch fotonów gamma. Rozpady cząstek elementarnych – fotony gamma mogą być produktami rozpadu wielu nietrwałych cząstek elementarnych, np. neutralny pion rozpada się najczęściej na dwa fotony. Promieniowanie hamowania i promieniowanie synchrotronowe – wysokoenergetyczne cząstki naładowane (najczęściej elektrony) poruszające się w silnym polu elektrycznym, np. jąder atomowych, lub polu magnetycznym mogą emitować fotony promieniowania gamma. Odwrotne rozpraszanie Comptona – wysokoenergetyczne elektrony mogą zderzać się z niskoenergetycznymi fotonami (np. promieniowania tła) i przekazywać im energię, zmieniając je w kwanty gamma.

184 Promieniowanie to w wielu krajach nazywane promieniowaniem X lub promieniami X). Jest to promieniowania elektromagnetycznego, które jest generowane podczas wyhamowywania elektronów. Długość fali mieści się w zakresie od 10 pm do 10 nm. Zakres promieniowania rentgenowskiego znajduje się pomiędzy ultrafioletem i promieniowaniem gamma. Znanym skrótem nazwy jest promieniowanie rtg. Zakresy promieniowania rentgenowskiego twarde promieniowanie rentgenowskie – długość fali od 5 pm do 100 pm miękkie promieniowanie rentgenowskie – długość fali od 0,1 nm do 10 nm

185 Ze względu na częściowe pokrywanie się zakresów promieniowania rentgenowskiego i promieniowania gamma, obecnie jako kryterium klasyfikujące przyjmuje się źródło promieniowania: promieniowanie rentgenowskie powstaje podczas hamowania wolnych elektronów, a promieniowanie gamma w wyniku rozpadu promieniotwórczego jąder pierwiastków

186 Detektory promieniowania jonizującego są to urządzenia do rejestracji promieniowania jonizującego przez przetworzenie pierwotnych skutków oddziaływań promieniowania z materią na sygnały obserwowalne; są stosowane w fizyce wysokich energii i fizyce jądrowej, astrofizyce oraz w diagnostyce medycznej, biologii, energetyce jądrowej, badaniach materiałowych i innych; proste stanowią zasadniczą część dawkomierzy. Do detekcji wykorzystuje się głównie zdolność cząstek do jonizacji atomów ośrodkowych, przez który przechodzą, a także zdolność do wywoływania emisji promieniowania elektromagnetycznego, reakcji chemicznej i jądrowej, wytwarzania nośników prądu elektrycznego. Ośrodkiem czynnym detektorów promieniowania jonizującego bywają zazwyczaj specjalnie dobrane gazy, ciecze bądź ciała stałe. Istnieje wiele typów detektorów promieniowania jonizującego o różnym przeznaczeniu, dostosowanych do detekcji różnych cząstek w różnych zakresach energii.

187 Zasada działania liczników jonizajcyjnych polega na rejestracji przepływu prądu przez jony wytworzone w gazie między okładkami kondensatora podczas przejścia cząstki jonizującej gaz. Przejście cząstki naładowanej wywołuje impuls prądu, który może zostać zarejestrowany. Jest on wynikiem powstawania w gazie wypełniającym kondensator jonów i elektronów, które przechodzą do elektrod. Ponieważ jony są znacznie wolniejsze od elektronów wytworzony impuls składa się z dwóch części: elektronowej - szybko narastającej i jonowej - narastającej powoli.

188 Komory jonizacyjne - w tych detektorach liczba wytworzonych jonów jest proporcjonalna do traconej przez cząstkę energii. Impulsy rejestrowane w komorach jonizacyjnych są małe, więc stosuje się do rejestracji cząstek silnie jonizujących. Komory jonizacyjne mają kształt cylindrycznego lub płaskiego kondensatora. Liczniki proporcjonalne - pierwotnie wytworzone jony w takich licznikach mają na tyle dużą energię, że są w stanie same jonizować kolejne atomy gazu. Powstaje w ten sposób efekt lawinowy, dzięki czemu zwiększa się wysokość rejestrowanego impulsu. Wysokość uzyskanego impulsu jest proporcjonalna do pierwotnej liczby wytworzonych jonów. Licznik Geigera-Müllera - chyba najbardziej znany ze wszystkich detektorów również zalicza się do grupy detektorów jonizacyjnych. Za pomocą tego licznika nie ma możliwości określenia energii cząstki, gdyż impulsy pochodzące od cząstek o różnych energiach mają jednakową amplitudę. Detektor ten rejestruje jedynie przejście przez niego danej cząstki, ponieważ pracuje przy wysokich napięciach i zachodząca akcja lawinowa w nim przebiega niezależnie od jonizacji pierwotnej. W tych detektorach elektroda dodatnia jest cienkim drucikiem, a elektroda ujemna otaczającym ją cylindrem.

189 Licznik Geiger - Mullera ma zwykle kształt cylindrycznej rurki metalowej, wewnątrz której, wzdłuż jej osi symetrii, jest umieszczony cienki drut wolframowy, którego œśrednica wynosi około 0.1 mm. Wzdłuż komory gazowej znajduje się dobrze odizolowana od śœcianki, centralna elektroda. Pomiędzy œścianką a elektrodą centralną, doprowadzane jest napięcie. Cylindryczna rurka nazywana jest katodę, ponieważ potencjał na jakim pracuje jest zawsze potencjałem niższym względem drutu, czyli anody.

190 Sama rurka jest napełniona odpowiednią mieszaniną gazów i jest zamknięta w naczyniu próżniowym. Licznik Geigera- Mullera (G-M) zaliczany jest do grupy detektorów jonizacyjnych. Zasadą działania detektora jest rejestracja prądu jonowego, wytworzonego w przestrzeni detektora. Promieniowanie gamma powoduje zjonizowanie gazu w komorze. W momencie przejśœcia fotonu gamma przez wnętrze komory, wyzwalają się pary dodatnich i ujemnych jonów które poruszają się odpowiednio w kierunku œścianek komory oraz elektrody centralnej w sposób narzucony przez polaryzację pola elektrycznego, dzięki czemu mu elektrony te są dodatkowo przyspieszane. Elektrony pędząc w kierunku anody powodują kolejne procesy jonizacji.

191 Izotopy promieniotwórcze są to pierwiastki lub odmiany pierwiastków (izotopy), których jądra atomów są niestabilne i samorzutnie ulegają przemianie promieniotwórczej. W wyniku tej przemiany powstają inne atomy, cząstki elementarne, a także uwalniana jest energia w postaci promieniowania gamma i energii kinetycznej produktów przemiany. Izotopy promieniotwórcze charakteryzuje czas połowicznego rozpadu, tj. średni czas, po którym połowa jąder danego pierwiastka (izotopu) ulegnie przemianie. Czas połowicznego rozpadu nie zależy od otoczenia chemicznego atomu izotopu.

192 Izotopy stosowane są w wielu dziedzinach badań technicznych. Przy ich pomocy można z zewnątrz śledzić przemieszczanie się płynów w układzie. Implementując izotopy w elementy konstrukcyjne, np. silnika można badać stopień zużycia poszczególnych elementów poprzez rejestrowanie zmiany aktywności tego izotopu w oleju silnikowym. W przemyśle zastosowanie znalazły izotopowe czujniki poziomu oraz wagi izotopowe. Badaniach dyfuzji oraz badaniach struktury materiałów z użyciem izotopów są na porządku dziennym. Górnictwo wykorzystuje radionuklidy do badania położenia i koncentracji rozległych złóż rud metali i paliw kopalnych. Radioizotopy są stosowane w różnego rodzaju czujnikach, detektorach substancji. Ameryk 241Am produkowany w reaktorach jądrowych ma zastosowanie - od będących w powszechnym użyciu przeciwpożarowych czujników dymu po specjalistyczne czujniki chemiczne wykrywające śladowe ilości metali ciężkich w wodzie.

193 Medycyna nuklearna zajmuje się zastosowaniem izotopów promieniotwórczych w rozpoznawaniu i leczeniu chorób oraz w badaniach naukowych (np. zastosowanie znaczników radioizotopowych w testach ELISA). Zastosowanie diagnostyczne izotopów promieniotwórczych polega na wprowadzeniu substancji promieniotwórczej do tkanek i narządów organizmu, a następnie na rejestrowaniu promieniowania za pomocą detektorów umieszczonych poza badanym obiektem (scyntygrafia, PET, SPECT). Zgromadzenie substancji promieniotwórczej w tkance lub narządzie oraz jej rozmieszczenie pozwalają na wysnucie konkretnych wniosków diagnostycznych. Obecnie stosuje się około 200 różnych związków znakowanymi izotopami promieniotwórczymi, dobieranych w zależności od tego jaki narząd będzie badany i pod jakim kątem. Wynik badania izotopowego wprawdzie nie może być podstawą do rozpoznania określonej choroby może jednak znacznie proces ten ułatwić dając obraz: stanu nerek lub rozdziału krwi w łożysku naczyniowym.

194

195 Jest to stosunkowo nowa metoda utrwalania żywności polegająca na traktowaniu żywności promieniowaniem jonizującym, które niszczy drobnoustroje, szkodniki, hamuje naturalne procesy biologiczne, jak np. kiełkowanie warzyw, czy dojrzewanie owoców, hamuje procesy gnilne.

196 Radura jest międzynarodowym symbolem, używanym w celu oznaczenia napromieniowanej żywności. Od 1986 roku w Stanach Zjednoczonych wszystkie napromieniowane produkty muszą być nim obowiązkowo oznaczone.

197 Źródłem promieniowania jonizującego jest najczęściej sztuczny izotop promieniotwórczy kobalt-60 lub ces-137. Zgodnie ze standardami Kodeksu Żywnościowego napromieniowanie żywności jest dozwolone, o ile: nie powoduje żadnych zagrożeń zdrowotnych, jest korzystne i bezpieczne dla konsumenta, nie zastępuje podstawowych wymagań sanitarno-higienicznych zawartych w funkcjonujących systemach zapewnienia jakości (dobra praktyka higieniczna, system HACCP, dobra praktyka produkcyjna lub rolnicza).

198 Zapobieganie zatruciom pokarmowym, poprzez niszczenie bakterii szkodliwych, takich jak salmonella, listeria w niektórych produktach spożywczych, np. mięsie drobiowym, jajach, czy serach wytworzonych z nie pasteryzowanego mleka lub innych produktach przeznaczonych do bezpośredniej konsumpcji.

199 Przedłużenie okresu przechowywania produktów spożywczych. W przypadku ziół, przypraw, pieczarek eliminowanie konieczności stosowania chemicznych środków konserwujących. Znaczne ograniczenie strat spowodowanych psuciem.

200 Poddawanie napromieniowaniu żywności zanieczyszczonej mikrobiologicznie i wprowadzanie jej do obrotu jako czystej i świeżej. Promieniowanie jonizujące, podobnie jak inne metody utrwalania, zabija drobnoustroje, ale pozostawia ich toksyczne produkty przemiany materii. Tego typu działania są szczególnie niebezpieczne, bo stwarzają możliwość nadużyć nieuczciwym przedsiębiorcom.

201 Poddawanie działaniu promieniowania jonizującego świeżych owoców i warzyw może być mylące dla konsumenta przy ocenianiu ich świeżości i stopnia dojrzałości. Wydłużanie trwałości i czasu przechowywania leży wyłącznie w interesie przedsiębiorcy, a nie konsumenta.

202 Radiacja może powodować niszczenie witamin, składników odżywczych, niezbędnych nienasyconych kwasów tłuszczowych, a w związku z tym organizmowi będą dostarczane wyłącznie puste kalorie.

203 W Unii Europejskiej radiacyjne utrwalanie żywności jest dozwolone w Belgii, Francji, Włoszech, Holandii i Wielkiej Brytanii, a dotyczy między innymi produktów takich jak: głęboko mrożonych przypraw aromatycznych, ziemniaków, cebuli, czosnku, jadalnych nasion roślin strączkowych, świeżych owoców, suszonych owoców i warzyw, grzybów, pomidorów, rabarbaru, płatków kukurydzianych, mąki ryżowej, mięsa kurczaków, drobiu (kaczki, gęsi, indyki, perliczki, przepiórki), podrobów drobiowych, krwi i koagulatów, ryb (węgorze), skorupiaków i mięczaków, krewetek, białka jaja.

204 Radon

205 Radon (Rn, łac. radon) – pierwiastek chemiczny z grupy gazów szlachetnych w układzie okresowym. Został odkryty w 1900 roku przez Friedricha Dorna. Początkowo był nazywany "emanacją" (symbol Em), proponowano dla niego także nazwę "niton" (Nt). Niektóre jego izotopy nosiły własne nazwy, pochodzące od pierwiastków z których powstały, jak 222 Rn – "radon", 220 Rn – "toron" (symbol Tn) lub 219 Rn – "aktynon" (An). Dopiero po roku 1923 przyjęto jako obowiązującą nazwę najtrwalszego izotopu.

206 Radon jest bezbarwnym, bezwonnym radioaktywnym gazem szlachetnym. Występuje naturalnie, jako produkt rozpadu radu, który z kolei powstaje z obecnego w przyrodzie w sporych ilościach uranu. Jego najstabilniejszy izotop, 222 Rn, ma okres połowicznego rozpadu 3,8 dnia i jest stosowany w radioterapii.

207 Gęstość radonu wynosi 9,73 kg/m3 – jest on 8 razy cięższy niż średnia gęstość gazów atmosferycznych. W temperaturze pokojowej jest bezbarwny, ale schłodzony do punktu zamarzania (71 °C), nabiera barwy żółtej, a poniżej 180 °C staje się pomarańczowo- czerwony. Emituje również intensywną poświatę, będącą efektem jego radioaktywności.

208 Właściwości radonu są stosunkowo słabo znane, ze względu na jego wysoką radioaktywność. Radon należy do grupy gazów szlachetnych, które z definicji powinny być chemicznie obojętne. Mimo to znanych jest kilka jego związków na różnych stopniach utlenienia. Są to m.in. fluorki RnF 2, RnF 4, RnF 6 oraz chlorek RnCl 4. Ze względu na nietrwałość samego radonu nie mają one żadnych zastosowań.

209 Radon w czasie rozpadu emituje promieniowanie alfa (oraz w mniejszym stopniu beta) o małej przenikliwości, ale o dużej zdolności jonizującej (wysoka energia, duża masa cząstki). 222 Rn jest izotopem naturalnym, pochodzącym bezpośrednio z rozpadu 226 Ra (o okresie połowicznego zaniku 1600 lat). Ten ostatni z kolei jest długożyciowym produktem przemian radioaktywnych zachodzących w naturalnym szeregu promieniotwórczym, którego pierwszym członem jest naturalny izotop uranu: 238 U. Zawartość uranu w skorupie ziemskiej wynosi średnio 2ppm (0,0002%), więc stosunkowo dużo.

210 Dlatego też zawartość Rn-222 w powietrzu atmosferycznym w warstwie przypowierzchniowej jest znacząca. Średnie stężenie 222 Rn w powietrzu w Polsce wynosi ok. 10 Bq/m³. Radon stanowi 40–50% dawki promieniowania, jaką otrzymuje mieszkaniec Polski od źródeł naturalnych. Radon może stanowić zagrożenie dla zdrowia człowieka, bowiem gromadzi się w budynkach mieszkalnych, zwłaszcza w piwnicach, przedostając się tam z gleby w wyniku różnicy ciśnień (efekt kominowy).

211 Dotyczy to zwłaszcza podłoża granitowego, zawierającego większe ilości uranu w swoim składzie niż np. skały osadowe. Aktualnie w Polsce obowiązuje limit stężenia radonu w nowych budynkach mieszkalnych wynoszący 200 Bq/m 3. Szkodliwość radonu jest wynikiem stosunkowo szybkiego jego rozpadu, prowadzącego do powstania kilku krótkożyciowych pochodnych, również radioaktywnych, emitujących promieniowania alfa. Ich zatrzymanie w płucach będzie powodować uszkodzenia radiacyjne, prowadzące do rozwoju choroby nowotworowej.

212 Radon jest pierwiastkiem stosowanym w medycynie – naturalnie występujące wody radonowe stosuje się do kąpieli w rehabilitacji chorób narządów ruchu, zarówno tych pourazowych jak i reumatycznych. Kąpiele radonowe stosowane są też dla leczenia cukrzycy, chorób stawów, chorób tarczycy oraz schorzeń ginekologicznych i andrologicznych.

213 Przedawkowanie radonu lub stała praca przy kopalinach, gdzie są silne emanacje radonu wpływa niekorzystnie na zdrowie. Szkodliwe efekty działania radonu polegają na uszkadzaniu struktury chemicznej kwasu DNA przez wysokoenergetyczne, krótkotrwałe produkty rozpadu radonu 222 Rn, co może powodować chorobę popromienną.

214 Rozszczepienie jądra atomowego

215 Rozszczepienie jądra atomowego to przemiana jądrowa polegająca na rozpadzie jądra na dwa (rzadziej na więcej) fragmenty o zbliżonych masach. Zjawisku towarzyszy emisja neutronów, a także kwantów gamma, które unoszą znaczne ilości energii. Ponieważ jądra ulegające rozszczepieniu zwykle są jądrami ciężkimi, które posiadają więcej neutronów niż protonów, obydwa fragmenty powstałe w rozszczepieniu są jądrami neutrono-nadmiarowymi. Nadmiar neutronów jest z nich emitowany podczas aktu rozszczepienia (neutrony natychmiastowe) lub z pewnym opóźnieniem (neutrony opóźnione).

216 Jądra atomowe ulegają rozszczepieniu zarówno w sposób samoistny, jak i wymuszony. W tym drugim przypadku rozszczepiają się w wyniku zderzenia z neutronami, protonami, kwantami gamma lub innymi cząstkami. Największe praktyczne znaczenie ma rozszczepienie wymuszone wywołane zderzeniem z neutronami (w energetyce i wojskowości; patrz też niżej). Rozszczepienie samorzutne są istotne w metodach datowania radioizotopowego. Metodą łączącą oba aspekty jest analiza aktywacyjna.

217 Samorzutne rozszczepienie jądra atomowego (nazywane również spontanicznym, oznaczane z języka angielskiego skrótem SF od spontaneous fission) jest formą rozpadu promieniotwórczego (przemiany jądrowej) charakterystycznej dla bardzo ciężkich jąder atomowych. Pierwiastkami najbardziej podatnymi na ten rodzaj rozpadu są ciężkie aktynowce, jak mendelew czy lorens i transaktynowce jak rutherford.

218 W uranie czy torze (ostatnimi pierwiastkami praktycznie występującymi w przyrodzie) spontaniczne rozszczepienie zachodzi, jednak z tak małym prawdopodobieństwem że zazwyczaj jest pomijane przy podawaniu sposobów rozpadu danego izotopu pierwiastka (z wyjątkiem bardzo dokładnych obliczeń aktywności próbek zawierających te nuklidy).

219 Matematycznie kryterium możliwości zajścia rozszczepienia spontanicznego określa wzór: gdzie Z jest liczbą atomową nuklidu zaś A jego liczbą masową (np. dla uranu-238 jest to Z=92 oraz A=238).

220 Zazwyczaj rozszczepienie jądra atomowego nie jest jedyną możliwością rozpadu po wchłonięciu przez ciężkie jądro neutronu. Konkurują z nim inne dozwolone energetycznie procesy jądrowe takie jak emisja kwantów gamma, emisja neutronu i inne.

221 Przekrój czynny na rozszczepienie (prawdopodobieństwo zajścia zjawiska) w wyniku bombardowania neutronami zależy od energii neutronów oraz rodzaju jądra atomowego. Wraz ze wzrostem energii neutronów, zwykle następuje spadek wartości przekroju czynnego na rozszczepienie.

222 Wiele innych jąder (np. 232 Th, 238 U) rozszczepia się gdy energia neutronów jest większa od energii progowej (są to jądra ciężkich pierwiastków, dla których reakcja ta jest endoenergetyczna). Po jej przekroczeniu (dla 238 U ok. 1MeV) następuje skokowy wzrost wartości przekroju czynnego na rozszczepienie.

223 Pojedynczy akt rozszczepienia jądra atomowego może w sprzyjających warunkach indukować (poprzez emitowane neutrony) dalsze rozszczepienia, prowadząc do reakcji łańcuchowej, co znalazło zastosowanie w reaktorze jądrowym i bombie atomowej (pośrednio również bombie wodorowej i neutronowej ze względu na sposób inicjacji syntezy jądrowej w tych bombach).

224

225 Medycyna nuklearna obejmuje techniki badań obrazowych i terapii wykorzystujące izotopy promieniotwórcze. Gałęzie medycyny korzystające z medycyny nuklearnej to endokrynologia, onkologia, neurologia oraz kardiologia. Do technik wykorzystujących radioizotopy należą badania obrazowe - scyntygrafia i pozytonowa tomografia emisyjna (PET), a także wszelkie formy terapii opierające się na wybiórczym niszczeniu chorych tkanek przez podawanie promieniotwórczych izotopów.

226 Narządami najczęściej badanymi i leczonymi technikami medycyny nuklearnej są: tarczyca, gruczoły przytarczyczne, nadnercza.

227 W przypadku tarczycy badanie scyntygraficzne umożliwia określenie w jakim stopniu guzek pochłania jod i wydziela hormony tarczycy. Ma to ogromne znaczenie w kontroli efektów leczenia operacyjnego oraz w diagnostyce chorób tarczycy. Co więcej, podawanie jodu 131 jest ważną metodą leczenia nadczynności tarczycy oraz zróżnicowanego raka tego narządu. Jest to bezpieczna metoda terapii, rekomendowana zwłaszcza u pacjentów, u których z różnych powodów operacja mogłaby wiązać się z dużym ryzykiem.

228 Zastosowanie medycyny nuklearnej w tym przypadku obejmuje badania obrazowe - głównie pozytonowej tomografii emisyjnej oraz terapię. PET jest badaniem, które pozwala nie tylko na statyczną ocenę zmian ale daje informacje na temat metabolizmu komórek. Informacje te stanowią precyzyjną informację przemianie materii guza i dają odpowiedź na pytanie, czy są to zmiany złośliwe.

229 Podstawową zaletą metod izotopowych jest badanie czynności narządu: przepływu krwi, filtracji moczu pierwotnego, przepływu żółci w przewodach wątrobowych itp. Zatem, o ile techniki rentgenograficzne lepiej obrazują strukturę narządu, trudno o lepszą technikę diagnostyczną niż metody izotopowe w badaniu funkcji narządów wewnętrznych.

230

231 Ponadto, badania izotopowe pozwalają niejednokrotnie uniknąć wykonania badań radiologicznych obarczonych ryzykiem powikłań - połączonych z cewnikowaniem naczyń lub podawaniem jodowych środków kontrastowych. Szczególnie przydatnymi badaniami izotopowymi są: Perfuzyjna i wentylacyjna scyntygrafia płuc w ocenie zaburzeń krążenia płucnego, w tym zatorowości płucnej.

232 Perfuzyjna scyntygrafia mięśnia sercowego, jako badanie selekcjonujące i poprzedzające koronarografię (angiografia naczyń wieńcowych). Statyczna scyntygrafia wątroby w rozpoznawaniu i nadzorze przebiegu przewlekłego zapalenia wątroby. Izotopowe badania nerek w rozpoznawaniu nerkowego tła nadciśnienia

233

234 Promieniowanie rentgenowskie (promieniowaniem X) – rodzaj promieniowania elektromagnetycznego, które jest generowane podczas wyhamowywania elektronów. Długość fali mieści się w zakresie od 10 pm do 10 nm. Zakres promieniowania rentgenowskiego znajduje się pomiędzy ultrafioletem i promieniowaniem gamma. Znanym skrótem nazwy jest promieniowanie rtg.

235 twarde promieniowanie rentgenowskie – długość fali od 5 pm do 100 pm miękkie promieniowanie rentgenowskie – długość fali od 0,1 nm do 10 nm Ze względu na częściowe pokrywanie się zakresów promieniowania rentgenowskiego i promieniowania gamma, obecnie jako kryterium klasyfikujące przyjmuje się źródło promieniowania: promieniowanie rentgenowskie powstaje podczas hamowania wolnych elektronów, a promieniowanie gamma w wyniku rozpadu promieniotwórczego jąder pierwiastków

236 Promieniowanie rentgenowskie jest wykorzystywane do uzyskiwania zdjęć rentgenowskich, które pozwalają m.in. na diagnostykę złamań kości i chorób płuc oraz do rentgenowskiej tomografii komputerowej. Wysokoenergetyczne promieniowanie rentgenowskie (rzędu MeV) stosowane jest jako wygodna alternatywa napromieniowania za pomocą radioizotopów w radioterapii niektórych nowotworów.

237 Dawki skuteczne będące rezultatem naświetleń diagnostycznych są rzędu od 0,1 (zdjęcie klatki piersiowej) do 5,6 mSv podczas badań żołądka i przewodu pokarmowego (dla porównania, naturalne tło promieniotwórcze w Polsce powoduje przyjęcie 2–3 mSv rocznie). Dawki terapeutyczne są tysiące razy silniejsze. Przyjęcie dużej dawki promieniowania może powodować oparzenia i chorobę popromienną.

238 Zdjęcie rentgenowskie dłoni Rudolfa Kollikera wykonane przez Röntgena na posiedzeniu Physical Medical Society w Würzburgu 23 stycznia 1896

239 Klasyczny obraz radiograficzny ma charakter analogowy i uzyskiwany jest zazwyczaj na kliszy rentgenowskiej. W tej postaci może być oglądany i analizowany bezpośrednio lub po zamianie na obraz cyfrowy, za pomocą monitora. Procedura otrzymywania i przetwarzania radiologicznych obrazów cyfrowych nazywa się radiografią cyfrową.

240 Nowoczesne urządzenia rentgenowskie wyposażone w tak zwany tor wizyjny składający się ze wzmacniacza obrazu, kamery wideo, łączącego je układu optycznego oraz komputera, umożliwiają uzyskiwanie obrazu cyfrowego bezpośrednio w czasie rzeczywistym. Dzięki temu jest możliwa wizualizacja nie tylko struktury ale także czynności narządów, a w szczególności układu krążenia.

241 Tomografia w skrócie CT (computed tomography) polega na wykonywaniu wykonywaniu kolejnych zdjęć rentgenowskich sterowanych komputerem badanego narządu w różnych płaszczyznach i pod różnym kątem. Pozwala to uzyskać warstwowy obraz, przedstawiający bardzo dokładnie nawet niewielkie zmiany chorobowe.

242

243 Tomograf komputerowy składa się ze stołu, na którym leży pacjent, gantry, w której znajduje się lampa promieniowania rentgenowskiego wraz z detektorami oraz z komputerowej konsoli, na której programuje się i ogląda badania. Skaner tomografu komputerowego obraca się wokół leżącego pacjenta, wykonując co kilka stopni liczne pomiary.

244 Na podstawie pomiarów gęstości osłabiania promieniowania komputer tworzy obrazy poprzecznych przekrojów ciała pacjenta uwidaczniające z dużą dokładnością tkanki organizmu i strukturę narządów. Poddane dalszej obróbce komputerowej przekroje poprzeczne mogą być źródłem obrazów trójwymiarowych.

245

246 Reakcja termojądrowa, synteza jądrowa lub fuzja jądrowa – zjawisko polegające na złączeniu się dwóch lżejszych jąder w jedno cięższe, w wyniku fuzji mogą powstawać obok nowych jąder też wolne neutrony, protony, cząstki elementarne i cząstki alfa. Różne jądra atomowe mają różną energię wiązania przypadającą na nukleon. Największą energię wiązania przypadającą na jeden nukleon ma żelazo.

247 Jądra atomowe mają dodatni ładunek elektryczny i dlatego się odpychają – aby doszło do ich połączenia muszą zbliżyć się na tyle, aby siły oddziaływań jądrowych pokonały odpychanie elektrostatyczne. Niezbędnym warunkiem do tego jest prędkość (energia kinetyczna) jąder. Wysoką energię jąder uzyskuje się w bardzo wysokich temperaturach lub rozpędzając jądra w akceleratorach cząstek. Przedrostek termo pochodzi od głównego sposobu, w jaki wywoływana jest ta reakcja w gwiazdach i bombie wodorowej, czyli przez podniesienie temperatury do kilkunastu milionów kelwinów. W skali atomowej oznacza to bardzo dużą energię zderzenia cząstek. Istnieje hipoteza, że synteza jądrowa może zachodzić również w niższych temperaturach (zimna fuzja).

248 W niezbyt masywnych gwiazdach ciągu głównego podstawową reakcją jest synteza jądra helu. Aby synteza nastąpiła, jądra wodoru (protony) muszą się zbliżyć na odległość zasięgu oddziaływania jądrowego (około 1 fm = cm). Protony odpychają się jednak elektrostatycznie, a zatem muszą pokonać barierę potencjału o wartości około E = 1 MeV. Taką energię termiczną mają cząstki o temperaturze K. Tak wysokiej temperatury nie ma we wnętrzu gwiazd, ale przebieg zjawiska w niższej temperaturze tłumaczy zjawisko tunelowe.

249 Dla bardziej masywnych gwiazd ciągu głównego, takich jak Syriusz A, zachodzi cykl węglowo-azotowy. Wymaga on obecności jąder jako katalizatora. Cykl składa się z reakcji: W procesie tych reakcji wyłaniana jest energia 23,8 MeV. Około 98,4% energii w Słońcu jest produkowane w wyniku cyklu wodorowego, a tylko 1,6% w wyniku cyklu węglowo-azotowego. Znaczenie tego ostatniego cyklu wzrasta, gdy temperatura gwiazdy jest wyższa.

250 W olbrzymach i nadolbrzymach następuje spalanie helu i synteza węgla, a następnie tlenu, neonu i magnezu, w procesach z udziałem cząstek alfa (jąder helu-4). Wyższe nuklidy, od krzemu aż do niklu, powstają w wyniku fuzji C, O, Ne, Mg i He. Nuklidy o nieparzystych liczbach atomowych powstają w wyniku wychwytu neutronów lub protonów. Podczas wybuchu supernowych powstają nuklidy cięższe od niklu, m.in. w procesie szybkiego wychwytu neutronów. Wysokoenergetyczne promieniowanie kosmiczne (składające się w dużej mierze z protonów) powoduje wymuszony rozpad jąder atomowych napotykanych w ziemskiej atmosferze. Promieniowanie kosmiczne jest odpowiedzialne za syntezę nuklidów Li, Be, B które nie powstają podczas nukleosyntezy w gwiazdach oraz za powstawanie niektórych cięższych jąder (np. węgla-14).

251

252 Albert Einstein (ur. 14 marca 1879 r. w Ulm w Niemczech, zm. 18 kwietnia 1955 r. w Princeton w USA) – jeden z największych fizyków- teoretyków XX wieku, twórca ogólnej i szczególnej teorii względności, współtwórca korpuskularno- falowej teorii światła, odkrywca emisji wymuszonej. Laureat Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki w 1921 roku za wyjaśnienie efektu fotoelektrycznego. Opublikował ponad 450 prac, w tym ponad 300 naukowych. Wniósł też swój wkład do rozwoju filozofii nauki.

253 Ogólna teoria względności (OTW) – popularna nazwa teorii grawitacji formułowanej przez Alberta Einsteina w latach 1907–1915, a opublikowanej w roku Zgodnie z ogólną teorią względności, siła grawitacji wynika z lokalnej geometrii czasoprzestrzei. Aparat matematyczny tej teorii został opracowany w pracach takich matematyków jak János Bolyai, a także Carl Gauss. Ogólnie geometria nieeuklidesowa została rozwinięta przez ucznia Gaussa, Georga Bernharda Riemanna, ale nieeuklidesowa geometria czasoprzestrzeni stała się znana szerzej dopiero po tym, jak w opracowaną przez Einsteina szczególną teorię względności Hermann Minkowski wprowadził Czasoprzestrzeń Minkowskiego.

254 Teoria Einsteina zawiera nietrywialne treści fizyczne dotyczące koncepcji czasu, przestrzeni, geometrii czasoprzestrzeni, związków masy "bezwładnej" i "grawitacyjnej" (bezwładna to ta występująca w zasadach dynamiki Newtona, a grawitacyjna – w prawie powszechnego ciążenia) oraz spostrzeżenia dotyczące równoważności grawitacji i sił bezwładności. Jest ona uogólnieniem szczególnej teorii względności obowiązującej dla inercjalnych układów odniesienia na dowolne, także nieinercjalne układy odniesienia. Korzysta ona z metod rachunku tensorowego, geometrii nieeuklidesowej, teorii przestrzeni Riemanna itp.

255 rona_srodowiska_w_polsce_zagadnienia/Promieniowanie/PromieniowanieJonizujace/ rona_srodowiska_w_polsce_zagadnienia/Promieniowanie/PromieniowanieJonizujace/

256 Brulińska Dominika Karpowicz Paweł Kosior Damian Kopytnik Anna Kuder Joanna Meresińska Aleksandra Smołka Patryk Szulc Magda Tochowicz Natalia Tomaszewicz Aleksandra Żabicka Justyna

257 Projekt AS KOMPETENCJI jest współfinansowany przez Unię Europejską w ramach środków Europejskiego Funduszu Społecznego Program Operacyjny Kapitał Ludzki CZŁOWIEK – NAJLEPSZA INWESTYCJA Publikacja jest współfinansowana przez Unię Europejską w ramach środków Europejskiego Funduszu Społecznego Prezentacja jest dystrybuowana bezpłatnie


Pobierz ppt "Projekt AS KOMPETENCJI jest współfinansowany przez Unię Europejską w ramach środków Europejskiego Funduszu Społecznego Program Operacyjny Kapitał Ludzki."

Podobne prezentacje


Reklamy Google