Blaski i cienie promieniowania

Promieniotwórczość – co to takiego?

Promieniotwórczość naturalna to zjawisko samorzutnego przekształcania się nietrwałych nuklidów w inne nuklidy w wyniku rozpadu jąder atomowych. Przemianom promieniotwórczym towarzyszy emisja promieniowania jądrowego, które może być trojakiego rodzaju: alfa, beta, gamma


Historia

Zjawisko promieniotwórczości zaobserwował po raz pierwszy francuski uczony Henri Becquerel. 23 listopada 1986r. zawiadomił Akademię Nauk, że kawałki soli uranowej, przechowywane przez sześć miesięcy w zupełnej ciemności wysyłają promienie. Pod wpływem tego promieniowania gazy stają się przewodnikami elektryczności. Było to zjawisko zupełnie dotąd nie znane. Nowe promienie, które nazwano promieniami uranowymi, z miejsca wzbudziły ogromne zainteresowanie fizyków.
Dokładniejszym zbadaniem tego zjawiska zajęli się Maria Curie-Skłodowska i Piotr Curie. Odkryli oni promieniotwórczość uranu i toru oraz pierwiastki polon i rad. Pierwiastki przez nich odkryte i zbadane należą do najważniejszych naturalnych pierwiastków promieniotwórczych. W 1903 roku H. Becquerel, M. Skłodowska-Curie oraz jej mąż P. Curie zostali uhonorowani Nagroda Nobla w dziedzinie fizyki za odkrycie radioaktywności i badania w tej dziedzinie.


Alfa - Jądra atomu helu (2protony i 2 neutrony), które poruszają się z prędkością ok.2000 km/s. Jest to promieniowanie korpuskularne, mało przenikliwe. W polu elektrostatycznym zostaje odchylone w stronę bieguna ujemnego. Promieniowanie zatrzymuje kartka papieru. Ładunek: +2

Beta - Strumień szybkich elektronów o prędkości 90000 - 297000 km/s. Jest to bardziej przenikliwe promieniowanie korpuskularne. W celu zatrzymania promieniowania należy użyć grubszej warstwy materiału ( glinu, ołowiu ). Grubość warstwy zależy od materiału promieniotwórczego. Ładunek: -1

Gamma - Promieniowanie elektromagnetyczne, fale o długości 0,5 - 40 pikometrów o bardzo dużej przenikliwości i energii. Do ochrony przed działaniem promieniowania stosuje się kilkucentymetrowe osłony ołowiane. Ładunek: 0


Blaski promieniowania
Energia jądrowa, energia uzyskiwana z rozczepienia bardzo ciężkich jąder (uran, pluton, tor) lub z syntezy lekkich pierwiastków (hel, lit). W obu przypadkach uwalniana jest energia wiązania jądrowego, która ma większą wartość dla jąder o średnich masach (np. przy rozszczepieniu 1g uranu uzyskuje się tyle energii, co przy spalaniu ponad dwóch ton węgla). Energię jądrową można uzyskiwać w sposób kontrolowany (dotychczas tylko energia z rozszczepienia – w reaktorach węglowych) lub niekontrolowanych ) broń jądrowa zarówno rozszczepieniowa jak i termojądrowa). Prace nad uzyskaniem energii jądrowej rozpoczęto po odkryciu w 1938 rozszczepienia jądra atomowego, głównie w ramach militarnych projektów badawczych w czasie II Wojny Światowej (Manhattan Project) i w latach zimnej wojny.
Inżynieria jądrowa, dział techniki przewidujący prowadzenie dużych prac ziemnych metoda wybuchów jądrowych. W latach pięćdziesiątych i sześćdziesiątych projektowano ( a nawet testowano) wykonanie ta techniką tak ambitnych projektów, jak nowe kanały żeglowne w Ameryce Środkowej, odwrócenie brzegu rzek syberyjskich, wykonywanie sztucznych jezior itp.
Prace takie musiały by prowadzić do silnego skażenia radioaktywnego terenu, ponadto niektóre z nich zaburzałyby warunki klimatyczne w stopniu nieprzewidywalnym. Szczęśliwie projektów tych nie zrealizowano.
Konsekwencją napromieniowania mogą być mutacje i nowotwory. W wyniku mutacji pojawiają się osobniki różniące się od swych rodziców. Na terenach skażonych (blisko poligonów atomowych czy terenów awarii atomowych) rodzą się dzieci z wadami wrodzonymi. Częstość występowania nowotworów zwiększa się przy narażeniu organizmu na napromieniowanie jonizujące. Typowym schorzeniem osób będących w kontakcie z dużymi dawkami promieniowania jest nowotwór krwi-białaczka. Odpowiednio duże dawki promieniowania są letalne (śmiertelne). Prowadza do tzw. choroby popromiennej, objawiającej się nudnościami, biegunką, odwodnieniem, zaburzeniami równowagi elektrolitowej, porażeniem układu nerwowego i śmiercią. Jednorazowa dawka powyżej 100 siwertów powoduje szybką śmierć. Natomiast po dawce od 3 do 4 siwertów zgon może nastąpić w ciągu kilku tygodni.
Rozwój techniki nie zawsze służy człowiekowi; tak jest z bronią jądrową (atomową). Jest to broń masowego rażenia, wykorzystująca energię atomową, jej rozszczepienie bądź syntezę. Może być przenoszona przez samoloty bojowe lub rakiety, umieszczana w pociskach artyleryjskich lub stosowane jako miny. Oddziałuje na otoczenie poprzez falę uderzeniową, promieniowanie cieplne, promieniowanie przenikliwe oraz opad promieniotwórczy.



Cienie promieniowania

Człowiek oraz wszystkie żyjące na Ziemi organizmy są stale narażone na wpływ promieniowania jonizującego. Na skutek oddziaływania promieniowania na tkankę żywą, zachodzą w niej pewne zmiany. Zależą one od rodzaju promieniowania, jego natężenia i energii, a także rodzajów tkanki, położenia źródła promieniowania i czasu ekspozycji. Promieniowanie jonizujące oddziałując z tkanką żywą powoduje jonizację atomów i zmianę przebiegu biologicznych procesów w komórce. Nie wszystkie zmiany w strukturach biologicznych, zwłaszcza w cząsteczkach kwasów nukleinowych (DNA) i chromosomach ujawniają się w organiźmie od razu po napromieniowaniu, wiele następstw ma miejsce w znacznie późniejszym czasie, jako tzw. zmiany późne. I może to być białaczka (w wyniku uszkodzenia szpiku kostnego), nowotwory złośliwe skóry, kości, zaćma czy zaburzenia przewodu pokarmowego (w wyniku dysfunkcji jelit). Ogólnie, mogą to być zmiany somatyczne, trwałe dla danego organizmu, jak również zmiany genetyczne, przekazywane następnym pokoleniom. Niszczące działanie promieniowania jądrowego jest wykorzystywane w terapii nowotworowej. Skutki biologiczne promieniowania jądrowego można obserwować przy napromieniowaniu zewnętrznym, kiedy źródło jest na zewnątrz organizmu, lub wewnętrznym, kiedy źródło jest wewnątrz organizmu. Szczególnie niebezpieczne jest właśnie to napromieniowanie wewnętrzne, gdyż nawet mało przenikliwe promieniowanie jest bardzo skutecznie jonizujące. Najczęstszymi drogami przedostawania się radioizotopów do wnętrza organizmu człowieka są drogi oddechowe, układ pokarmowy oraz skóra. Skażenie powierzchni ciała jest znacznie mniej groźne, bo jest możliwe do usunięcia, np. przez umycie ciała.
Skutki i następstwa promieniowania zależą przede wszystkim od dawki promieniowania, tzn. rodzaju, czasu ekspozycji i natężenia promieniowania. Dla człowieka dopuszczalne dawki są różne, zależnie od wieku, stanu zdrowia i organu napromieniowanego. Przyjmuje się dawkę 4 siwertów jako dawkę powodującą śmierć w 50% wypadków przy napromieniowaniu całego ciała.
Negatywny wpływ energii elektromagnetycznej przejawia się tzw. udarem cieplnym, co może powodować dodatkowe zmiany biologiczne, np. zmianę właściwości koloidalnych w tkankach, a nawet doprowadzić do śmierci termicznej. Szczególnie szkodliwe oddziaływanie na środowisko mają linie wysokiego napięcia w pobliżu, których wytwarzają się napięcia i prądy niebezpieczne dla zdrowia i życia ludzi. Pole elektromagnetyczne wytwarzane przez silne źródło niekorzystnie zmienia warunki bytowania człowieka, wpływa na przebieg procesów życiowych organizmu; mogą wystąpić zaburzenia funkcji ośrodkowego układu krwionośnego oraz narządów słuchu i wzroku. Najbardziej narażeni są ludzie zatrudnieni przy obsłudze urządzeń emitujących tego rodzaju promieniowanie. Przeprowadzone badania lekarskie tej grupy pracowników ujawniły, że najczęstszymi ich dolegliwościami były: pieczenie pod powiekami i łzawienie, bóle głowy, drażliwość nerwowa, wypadanie włosów, suchość skóry, oczopląs, arytmia serca, objawy nerwicowe, zaburzenie błędnika. Zespół wymienionych objawów określa się ogólnym pojęciem "choroby radiofalowej" lub "choroby mikrofalowej". Biologiczne skutki skażeń elektromagnetycznych nie są możliwe do wykrycia za pomocą zmysłów, nie są też one od razu odczuwalne, a mogą wystąpić dopiero po wielu latach.