Promieniotwórczość

Promieniowanie zawsze było, jest i będzie nieodłączną częścią naszego życia, bo wszędzie jest z nami. Dlatego w mojej pracy chce dokładnie omówić zjawisko promieniowania, chce omówić skutki, przedstawić jego główne źródła. Chce je lepiej poznać, nauczyć się jak można je wykorzystać. Jednocześnie chce ostrzec i uświadomić, że promieniowanie niesie ze sobą wiele zagrożeń. I właśnie w mojej pracy chce przekazać i nauczyć jak możemy bezpiecznie korzystać ze zjawiska promieniotwórczości.

HISTORIA

Zjawisko promieniotwórczości zaobserwował po raz pierwszy francuski uczony Henri Becquerel. 23 listopada 1986 r. 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.
Maria Skłodowska poszukiwała wówczas właśnie tematu pracy doktorskiej. Zaciekawienie odkryciem Becquerela, zaowocowało rozpoczęciem badań mających na celu ustalenie, czy inne ciała nie posiadają podobnie jak związki uranu własności emitowania promieni. I rzeczywiście, jednocześnie z niemieckim fizykiem G. C. Schmidtem odkryła analogiczne zjawisko dla toru, przy czym okazało się, że metal ten jest aktywniejszy od uranu. Okazało się, że promieniowanie nie jest bynajmniej swoistą cechą uranu. Trzeba więc nazwać to zjawisko bardziej ogólnie. Skłodowska proponuje miano: promieniotwórczość (radioaktywność), a pierwiastki, które posiadają tę dziwną własność promieniowania (uran i tor) - nazywa promieniotwórczymi (radioelementami).

Maria Curie-Skłodowska

W lipcu 1898 r. polska uczona wraz z mężem ogłosiła odkrycie promieniotwórczego pierwiastka, który Maria nazwała polonem na cześć swojej ukochanej Ojczyzny. W grudniu 1898 r. natomiast, poinformowali oni Akademię Nauk o odkryciu radu - pierwiastka śladowego, silnie promieniującego. Choć istnienie radu nie ulegało już wątpliwości, sam pierwiastek w postaci czystej nie został jeszcze wydzielony. Dopiero w czasie dalszej, czteroletniej mozolnej pracy udało im się wyizolować, z wielu ton importowanego z Czech uranitu, 1/10 grama czystego pierwiastka.

W ciągu lat 1899 i 1900 Piotr i Maria Curie ogłaszają komunikat dotyczący odkrycia "elektryczności indukowanej", którą wywołuje rad, i drugi - o ładunku elektrycznym przenoszonym przez promienie. Poza tym redagują na Kongres fizyków w roku 1900 sprawozdanie ogólne o ciałach promieniotwórczych, które wznieca wśród europejski fizyków niezwykłe zainteresowanie.

Rozwój nowej nauki o promieniotwórczości postępuje coraz szybciej - wprost błyskawicznie.

Zbadane przez Piotra Curie działanie magnetyczne wskazywało, że niektóre promienie emitowane przez rad niosą ładunki dodatnie, inne ujemne, a jeszcze inne nie reagują na działanie magnesu.

W późniejszym czasie (ok.1900r.) zrodzona we Francji, promieniotwórczość szybko zdobywa inne kraje. W szeregu państw uczeni rzucają się w pogoń za nowymi pierwiastkami promieniotwórczymi. Jej rezultatem jest odkrycie mezotoru, radiotoru, jonu, protaktynu, radioołowiu. W 1900 r. Niemiec - Otto Walkhoff jako pierwszy stwierdził, że pochodzące od radu promieniowanie radioaktywne może niszczyć tkanki biologiczne. Jak się okazało, rad emituje: promieniowanie alfa (ok. 75% ogółu promieniowania), które bardzo trudno daje się odchylać magnetycznie i jest absorbowane przez powietrze i ciała stałe; promieniowanie beta (ok. 20%), które zachowuje się podobnie jak promienie katodowe, ale jest bardziej przenikliwe; promieniowanie gamma (ok. 5%), które przenika nawet płytę stalową o grubości 10 cm. Jest ono fizjologicznie szczególnie niebezpieczne. Promieniowanie gamma zabija bakterie i powoduje oparzenia skóry.

Zainteresowało to Piotra Curie, który nie zważając na niebezpieczeństwo, natychmiast poddaje próbom swoje ramię. Wkrótce wystąpiło na powierzchni jego ręki uszkodzenie skóry, śledzi je, bada jego rozwój. Uderzony zdumiewającą mocą tych promieni, zaczyna badać wpływ radu na organizm zwierząt, współpracując w tym zakresie ze znamienitymi lekarzami: prof. Bourchardem i prof. Balthazardem. Po krótkim już czasie udaje im się stwierdzić, że rad, niszcząc chore komórki, leczy: niektóre guzy i pewne formy raka. Ta gałąź lecznictwa otrzymała nazwę radioterapii, a lekarze francuscy (Doulos, Wickam, Dominci, Degrais i in.) pierwsi zaczynają ją stosować z dobrymi wynikami u ludzi, używając do tego tubek z emanacją radową.

W tym samym roku H. Becquerel na podstawie wyników eksperymentów stawia hipotezę, iż promieniowanie beta to strumień elektronów.

W 1903 r. dwaj uczeni angielscy, Ramsay i Soddy, wykazują, że rad wydziela stale małą ilość pewnego gazu - helu. Jest to pierwszy znany przykład przemiany atomów. Cokolwiek później, również w Anglii, Rutherford i Soddy, nawiązują do hipotezy, o której Maria Curie wspominała już w 1900 r., ogłaszają pociągającą "teorię przemian promieniotwórczych". Oznajmiają, że z uranu powstaje powstaje nowy pierwiastek, kiedy odłączy się od niego cząsteczka alfa. Atom (z grec. "atomos" = "niepodzielny") niespodziewanie okazał się podzielny i utracił status najmniejszej cząstki materii. Rutherford stwierdził, że pierwiastki dzięki wysyłanemu promieniowaniu rozpadają się tworząc inne pierwiastki o mniejszych atomach, te z kolei tworzą jeszcze inne itd. Łańcuch rozpoczyna uran a kończy ołów. Rutherford dzięki swemu odkryciu stał się "ojcem fizyki atomowej".

W 1909 r. E. Rutherford i T. Royds doświadczalnie dowiedli, iż cząstki alfa to dwukrotnie zjonizowane atomy helu (jądra helu).

W 1914 r. E. Rutherford i E. N. Andrade uzyskali doświadczalne potwierdzenie ugięcia promieniowania gamma w krysztale. Dokładne badania wykazały, że promieniowanie gamma jest promieniowaniem elektromagnetycznym o większej częstotliwości (mniejszej długości fali) niż promieniowanie rentgenowskie.

W 1934 r. małżeństwu Fryderykowi i Irenie Joliot-Curie udaje się przekształcenie atomów w atomy o wyższej liczbie porządkowej. Po odkryciu Wernera Heisenberga, który stwierdził, że jądra atomu składają się z protonów i neutronów, prostsze stało się przekształcanie jego elementów przez bombardowanie cząstkami. Gdy poprzez oddziaływanie cząstki alfa proton wyparty jest z jądra atomowego, wtedy jego liczba porządkowa i masowa zmniejsza się o jeden. Gdy atom traci jedną (składającą się z dwóch protonów i dwóch neutronów) cząsteczkę alfa, wtedy jego liczba porządkowa zmniejsza się o dwa, a liczba masowa o cztery. Joliot-Curie ostrzeliwując atomy boru, aluminium i magnezu cząstkami alfa stwierdzili wzrost masy. Na przykład atomy aluminium 27 przekształcają się w radioaktywne atomy izotopu fosforu z liczbą masową 30. Ponieważ jednak aluminium ma liczbę porządkową 13, a fosfor 15, jądro aluminium przejmuje w tej reakcji z cząstki alfa dwa protony i jeden neutron. W przyrodzie nie występuje fosfor 30. W ten sposób małżeństwu Joliot-Curie udaje się po raz pierwszy sztuczne wytworzenie pierwiastka radioaktywnego.

W 1981 r. naukowiec Towarzystwa Badań Schweriona w Darmstadt odkrył czwartą formę radioaktywnej przemiany: radioaktywność protonów. Do tej pory znano tylko radioaktywne procesy wysyłania promieni alfa, beta, gamma. Nowo odkryte przekształcenie jądra pozwala na obserwowanie jąder ciężkiego atomu podczas ostrzału protonami. W momencie rozpadu wysyłają one proton przez co zmniejsza się ich liczba atomowa o jeden.

PROMIENIOWANIE

a) Charakterystyka promieniowania
Najkrócej rzecz ujmując promieniowanie jest to wysyłanie i przekazywanie energii na odległość. Promieniowanie dzieli się na dwie zasadnicze grupy: jonizujące oraz niejonizujące. Do tej ostatniej możemy zaliczyć promieniowanie radiowe, mikrofalowe, podczerwone, a także światło widzialne. Promieniowanie jonizujące natomiast powstaje gdy od niestabilnego atomu odłączają się niektóre nukleony przy jednoczesnym wydzieleniu się energii. Nie każdy jednak pierwiastek jest zdolny do takiego rozpadu. Taką cechę posiadają jedynie izotopy, o nieodpowiedniej liczbie neutronów w jądrze.

Liczba neutronóww konkretnym nuklidzie, powinna być jedynie nieco wyższa od liczby protonów, gdyż tylko wówczas oddziaływania jądrowego będą na tyle silne, by żaden nuklid nie mógł się odłączyć. Gdy jednak liczba neutronów jest nieodpowiednia, atom dąży do pozbycia się zbędnych cząstek, a zarazem i energii, którą to nazywamy promieniowaniem. Promieniowanie jonizujące podzielić możemy na promieniowanie a , b , g , X(Roentgena), a także w niektórych przypadkach promieniowanie UV.

Promieniowanie a , jest to strumień jąder atomów helu, czyli struktur składająca się z dwóch protonów oraz z dwóch neutronów. Promieniowanie to powstaje najczęściej podczas rozpadu ciężkich jąder.

Promieniowanie b jest to strumień elektronów(negatonów lub pozytonów), które to powstają podczas rozpadu b . Elektron emitowany jest podczas przemiany, nazywanej beta(b-), polegającej na przemianie jednego z neutronów jądrowych w proton. Wówczas to w jądrze następuje przemiana neutronów w proton. W tym przypadku liczba atomowa nowo powstałego jądra jest większa o jeden od liczby atomowej jądra macierzystego. Pozyton natomiast emitowany jest podczas przemiany nazywanej beta( b+).W jądrze następuje przemiana protonu w neutron, a liczba atomowa nowo powstałego jądra jest mniejsza o jeden od liczby atomowej jądra macierzystego. Takie przeobrażenia zachodzą w sztucznych jądrach promieniotwórczych powstających w reakcjach jądrowych, oraz przez występujący w naszym środowisku, w niewielkiej ilości kosmopochodny izotop sodu 22Na.

Promieniowanie g , X oraz UV, różnią się od pozostałych. Nie są one związane z przemianami jądra, a jedynie z emitowaniem promieniowania elektromagnetycznego o dużej energii. Mogą one być połączone z emisją cząstek a i b .

b) Jednostki fizyczne charakteryzujące promieniowanie.
Jedną z cech substancji promieniotwórczej jest jej intensywność promieniowania zwana aktywnością promieniotwórczą. Aktywność materiału promieniotwórczego jest równa co do wartości liczbie jąder atomowych, które ulegają rozpadowi w czasie 1 sekundy. Jednostką aktywności jest bekerel [Bq]. (Wcześniej używaną jednostką był kiur Ci. Określano jego wartość przyjmując za wzorzec aktywność 1g radu, co odpowiada 3,7 * 1010 rozpadów promieniotwórczych w ciągu sekundy). Przykłady: 1 litr mleka- ok. 60 Bq, 1 gram radu-37 mld Bq, pięcioletnie dziecko-ok. 600 Bq, dorosły człowiek o wadze 70 kg-ok. 10 tys. Bq, 1 tona skały granitowej-ok. 7 mln Bq, 1 litr wody morskiej-ok. 12 Bq.

Zagrożenie skutkami promieniowania zależy od wartości dawki pochłoniętej. Miarą dawki pochłoniętej przez materię jest energia pochłonięta przez tę materię w procesie napromieniowania, w przeliczeniu na jednostkę masy. Jednostką dawki pochłoniętej jest Grej [Gy] (ilość promieniowania, która przekazuje jednemu kilogramowi materii energię 1 J ; 1 Gy=1J/1kg . Wcześniej używaną jednostką był rad rd. Odpowiada on 100 ergom (10-5 J) energii pochłoniętej przez 1g substancji ).

Biologiczne działanie promieniowania zależy nie tylko od energii pochłoniętej przez każdy kilogram ciała, ale też od rodzaju promieniowania (np. 1 Gy promieniowania a jest 20 razy bardziej niebezpieczny niż 1 Gy promieniowania b lub g). Dlatego też wprowadzono dawkę równoważną. Jej jednostką jest sievert [Sv]. W przypadku promieniowania b, g, X (rentgenowskiego) współczynnik do przeliczeń jest równy jedności. Czyli 1 Gy odpowiada praktycznie 1 Sv. W przypadku promieniowania a czy neutronowego współczynnik jest wyższy i wynosi 10 a nawet 25. Czyli w tym przypadku odpowiednikiem 1 Sv jest już 1/20 Gy.

Cechą charakterystyczną każdego pierwiastka promieniotwórczego jest tzw. okres połowicznego rozpadu T (czas półtrwania). Jest to czas, w którym połowa atomów danego pierwiastka rozpada się. Dla izotopów promieniotwórczych naturalnych pierwiastków czas połowicznego zaniku mieści się w bardzo szerokim przedziale od 10-7 s do 1017 lat. Przykłądy: polon-214(0,164qms), tlen-15(2 min), jod-131(8 dni), kobalt-60(5,3 lat), węgiel-14(5730 lat).

c) Skąd pochodzi promieniowanie na Ziemi
Jedynie 30% ogółu promieniowania na Ziemi pochodzi ze źródeł sztucznych (wytworzonych przez człowieka). Większość stanowią źródła naturalne takie jak promieniowanie kosmiczne czy pierwiastki występujące w glebie.

Napromieniowanie ze źródeł naturalnych - 2,4 mSv
1. Promieniowanie kosmiczne -0,4mSv
2. Promieniowanie z gleby - 0,4 mSv
3. Pierwiastki radioaktywne wchłaniane lub wdychane - 1,6 mSv
Napromieniowanie ze źródeł sztucznych - 1,1 mSv
4. Napromieniowanie pochodzenia medycznego - 1 mSv
5. Działalność przemysłowa - 0,1 mSv

Napromieniowanie pochodzenia medycznego stanowi przeciętną dawkę około 1 mSv bardzo nierównomiernie rozłożoną w populacji. Promieniowanie to pochodzi przede wszystkim z prześwietleń rentgenowskich, czy radioterapii.

Działalność przemysłowa odpowiada przeciętnej dawce około 0,1 mSv, w tym jedynie 0,02 mSv przypada na energię jądrową.

Promieniowanie kosmiczne, jak sama nazwa wskazuje, dochodzi do Ziemi z przestrzeni kosmicznej. Większą jego część stanowi promieniowanie emitowane na Słońcu w drodze przemian jądrowych. Dawka tego promieniowania zmienia się wraz z wysokością, na której się znajdujemy.

Pierwiastki radioaktywne zawarte w glebie, głównie uran, tor i potas dają przeciętnie napromienienie dawką 0,4 mSv rocznie, i jest ona bardzo zróżnicowana w zależności od rodzaju gleby.

Pierwiastki radioaktywne wchłaniane podczas oddychania lub z pokarmem, takie jak radon-222, który jest naturalnym gazem pochodzącym z rozpadu uranu zawartego w glebie i głównym źródłem naturalnego napromieniania, czy potas w żywności, który częściowo zatrzymywany jest w naszym organizmie, powodują napromienienie dawką około 1,6 mSv rocznie.

WPŁYW

a) Wpływ na człowieka
U podstaw szkodliwego biologicznego działania promieniowania na organizmy leżą procesy jonizacji cząsteczek organizmu wywoływane przez promieniowanie. W wyniku tych procesów w tkankach tworzą się pary jonów stanowiących wysokie aktywne chemicznie rodniki oraz następuje uszkodzenie struktury dużych cząstek przez ich rozrywanie lub zlepianie. Prowadzi to do zakłócenia przemian biochemicznych, warunkujących prawidłowe funkcjonowanie organizmu i do zmian strukturalnych komórek. Niektóre zakłócenia mogą być skorygowane dzięki autoregulacyjnym właściwościom organizmu, jeśli ich rozmiary nie są zbyt wielkie. Inne zmiany, nieodwracalne, prowadza do zwyrodnienia lub obumarcia komórek. Czułość tkanki ludzkiej na promieniowanie jonizujące zmienia się w szerokich granicach. Najczulsze są organy krwiotwórcze i tkanki rozrodcze, najmniej czułymi są mózg i mięśnie. Jeśli ułożyć tkanki według zmniejszającej się czułości, to otrzymamy kolejno następujący szereg: tkanka limfatyczna- nabłonek jąder, szpik kostny, nabłonek żołądkowo- jelitowy, jajniki, skóra, tkanka łączna, kości, wątroba, trzustka, nerki, nerwy, mózg i mięśnie.

Uszkodzenia popromienne, ze względu na rodzaj ich następstw dzielimy na uszkodzenia somatyczne tj. wpływające na procesy odpowiedzialne za utrzymanie organizmu przy życiu oraz genetyczne tj. naruszające zdolność organizmu do prawidłowego przekazywania cech swemu potomstwu.

Typowym skutkiem poważnych uszkodzeń somatycznych jest ostra choroba popromienna. Składają się na nią m.in. mdłości, bóle i zawroty głowy, ogólne osłabienia, zmiany we krwi, a następnie biegunki, czasami krwawe z powodu owrzodzeń jelit, skłonności do krwawych wybroczyn w tkankach, niedokrwistość, wrzodziejące zapalenie gardła, obniżenie odporności organizmu i wypadanie włosów. W zależności od stopnia uszkodzeń choroba popromienna może zakończyć się śmiercią lub przejść w fazę przewlekłą ze stopniowym wyniszczeniem organizmu zakończonym najczęściej białaczką lub anemią aplastyczną i ostatecznie spóźnioną śmiercią. W wypadku mniejszych uszkodzeń jest szansa na powrót do zdrowia. Możemy pomóc organizmowi poprzez przeszczep szpiku kostnego.

Jednakże nawet po bardzo słabych objawach choroby popromiennej mogą po wielu latach wystąpić tzw. skutki późne. Są to:
- przedwczesne starzenie
- skrócenie życia
- niedokrwistość
- białaczka
- nowotwory
- zaćma

Uszkodzenia genetyczne polegają na zmianie struktury chromosomów wchodzących w skład komórek rozrodczych. Ich następstwem są mutację przejawiające się w zmianie dziedziczonych przez potomstwo cech ustroju. Uszkodzenia chromosomów, a właściwie zmiany w składających się na nie genach, są kopiowane przez następne generację komórek.
Zmieniony nieprawidłowy kod genetyczny może być tak samo stabilny i czynny jak jego poprawny odpowiednik. Powoduje to różnego rodzaju wady dziedziczne potomstwa w kolejnych pokoleniach.

b) Wpływ na komórki żywe
Wpływ promieniowania jonizującego na organizmy żywe jest w naturalny sposób związany z oddziaływaniem tego promieniowania na komórki. Ma on charakter statyczny: ten sam rodzaj promieniowania i taka sama dawka w komórce za każdym razem wywołać inną reakcję lub też brak jakiejkolwiek reakcji. Jednakże im więcej promieniowania dotrze do komórki, tym prawdopodobieństwo pojawienia się efektu promieniowania wzrasta(hipoteza liniowa).

Jeśli promieniowanie dotrze do cząsteczek istotnych z punktu widzenia funkcji życiowych, jak np. cząsteczki DNA uszkodzenie komórki będzie z reguły większe niż w przypadku, gdy będzie oddziaływało z mniej istotnymi cząsteczkami, jak np. cząsteczki wody. Najbardziej podatne na wpływ promieniowania są te komórki, które się szybko rozmnażają. Komórki mają pewną zdolność regeneracji uszkodzeń, którą nabyły poprzez wieki obcowania z tłem naturalnego promieniowania. Jednakże, jeśli komórka podzieli się zanim zdoła zregenerować swe uszkodzenia popromienne, nowe komórki mogą nie być identycznymi kopiami komórki wyjściowej.

Dzięki możliwości regeneracji uszkodzonych komórek, nie możemy stwierdzić wpływu dawek porównywalnych z tłem na pojedynczego osobnika. Wpływ ten możemy ewentualnie stwierdzić dla całych ekspozycji.

W kontakcie żywej komórki z promieniowaniem jonizującym możemy mieć do czynienia z czterema różnymi efektami:
1. Zniszczenie komórki jest tak duże, że nie będzie ona w stanie pełnić swych dotychczasowych funkcji i umrze
2. Komórka, –choć żywa- traci swą zdolność do reprodukcji
3. Kod DNA zostanie uszkodzony w ten sposób, że powstające kopie komórek będą się różnić od komórki pierwotnej
4. Promieniowanie może nie mieć wpływu na komórkę
Efekty zdrowotne po napromieniowaniu u człowieka

ZASTOSOWANIE

Pomimo wielu negatywnych skutków, jakie wymieniłam w mojej pracy promieniowanie posiada także wiele pozytywnych zastosowań. Nie chce ich wszystkich dokładnie opisywać, gdyż jest to temat bardzo szeroki.

Bardzo ważne miejsce w dzisiejszym świecie zajmuje zastosowanie promieniowania jonizującego w medycynie. Większość z nas poznała już jego je, chociażby podczas prześwietleń aparaturą rentgenowską(np. złamanej ręki).

Zasada jej działania jest bardzo prosta i polega na tym, że wiązka promieni X przenikając przez badany narząd ulega osłabieniu, ponieważ część promieni zostaje pochłonięta przez tkankę. Narządy zbudowane z tkanek o różnej gęstości, w różnym stopniu pochłaniają wiązkę promieniowania. Niejednorodnie osłabiona wiązka promieni X trafia na kliszę fotograficzną i powoduje jej zaciemnienie proporcjonalnie do stopnia osłabienia. W ten sposób na kliszy fotograficznej uzyskujemy obraz badanego narządu. Jednym z ważniejszych osiągnięć techniki rentgenowskiej jest tomografia komputerowa. Sterowany komputerem proces wykonywania kolejnych zdjęć badanego narządu w różnych płaszczyznach i pod różnym kątem pozwala uzyskiwać warstwowy obraz, przedstawiający bardzo dokładne nawet niewielkie zmiany chorobowe. Innym ważnym zastosowaniem promieniowania w medycynie jest radioterapia. Stosuje się ją w przypadku nowotworów szczególnie czerniaka (nowotwór skóry).

Szczególnie popularną technologią stało się napromieniowanie żywności. Stosuje się ją by móc dłużej przechowywać żywność. Na podstawie badań okazało się, że żywność utrwalana radiacyjnie nie jest toksyczna ani też radioaktywna, jednak podobnie jak i inne procesy utrwalające radiacja powoduje pewne zmiany chemiczne w żywności. Ich rodzaj i zasięg zależą od chemicznego składu produktu, dawki promieniowania, temperatury oraz dostępu światła i tlenu podczas napromieniania. Pod wpływem promieniowania jonizującego tworzą się między innymi wolne rodniki i zmniejsza się o 20-60% zawartość witamin A, B1,C i E. Trzeba jednak pamiętać, że podobne zmiany zachodzą w żywności pod wpływem termicznej obróbki lub długotrwałego jej przechowywania.

Zakres dawek dla różnych zastosowań napromieniowania produktów rolno – spożywczych

Poza tym utrwalana radiacyjnie żywność może być napromieniana w trwałym opakowaniu, co skutecznie zapobiega jej wtórnemu skażeniu. Zastosowanie odpowiednich opakowań pozwala napromieniać żywność w różnych warunkach, między innymi w atmosferze beztlenowej, w próżni i niskiej temperaturze. Dobierając odpowiednio warunki w jakich dokonuje się proces napromieniania można np. zmniejszyć straty witaminn lub uniknąć niekorzystnych zmian smakowych w produktach o dużej zawartości tłuszczów. Do napromieniania żywności wykorzystuje się promieniowanie g, przyspieszone elektrony, a niekiedy promieniowanie X. Stosując dawki promieniowania do 1kGy można opóźnić dojrzewanie lub zahamować kiełkowanie w produktach pochodzenia roślinnego, zwalczać szkodniki oraz pasożyty. Napromienianie żywności dawkami do 10kGy inaktywuje bakterie, pleśnie, drożdże i mikroflorę patogenną, co sprawia, że wydłuża się okres jej trwałości i zmniejsza liczba zatruć pokarmowych. Dawki w przedziale 10-50kGy stosowane są do sterylizacji produktów żywnościowych.
Techniki radiacyjne stosowane są w różnych gałęziach przemysłu. Wykorzystuje się je do sterylizacji sprzętu medycznego, modyfikacji polimerów, materiałów oraz przyrządów półprzewodnikowych, do barwienia tkanin, szkła i sztucznych, a nawet naturalnych kamieni. Na świecie ilość produktów wytwarzanych lub modyfikowanych radiacyjnie sięga milionów ton rocznie i ciągle wzrasta.

Zasada stosowania technik radiacyjnych polega na napromieniowaniu materiałów i gotowych wyrobów za pomocą wiązki elektronów lub promieniowania gamma. Przykładem wykorzystania technik radiacyjnych są termokurczliwe rurki i taśmy, które doskonale sprawdzają się jako izolacja elektryczna.

Znajdują one zastosowanie wszędzie tam, gdzie trzeba wykonać trwałe i szczelne połączenia elementów.

Techniki radiacyjne stosuje się w technologii oczyszczania gazów odlotowych z instalacji spalających m. in. węgiel. Napromieniowanie gazów wiązką elektronów powoduje zredukowanie emisji dwutlenku siarki o 95%, a tlenków azotu o 80%.

Oprócz tego promieniowanie stosuje się w tzw. aparaturze radiomerycznej, którą stanowią różnego rodzaju mierniki, czujniki, detektory i regulatory. W przemyśle metalurgicznym i chemicznym wykorzystuje się grubościomierze. Natomiast mierniki poziomu materiałów ciekłych i sypkich, gęstościomierze umożliwiające zdalną kontrolę i automatyczną regulację procesów technologicznych / np. bezkontaktowy pomiar stężenia kwasu siarkowego / znalazły zastosowanie również w wielu innych gałęziach przemysłu. Jedną z ważniejszych metod wykorzystujących promieniowanie jonizujące - a stosowanych w przemyśle - jest tzw. analiza aktywacyjna, czyli jądrowa analiza składu materiałów. Za pomomocą tej metody można określić lub wykryć zanieczyszczenia, określić ilościową zawartość metali ciężkich w odpadach, azotu w ziarnach, nawozach sztucznych itd. Jej zaletą jest możliwość oznaczania jednocześnie wielu pierwiastków.

Zastosowanie izotopów promieniotwórczych

Oprócz tego promieniotwórczość znajduje wiele innych zastosowań, których nie sposób wymienić w tak krótkim referacie.

SYTUACJA RADIACYJNA

Ogólną sytuację radiacyjną w środowisku charakteryzują obecnie następujące wielkości podstawowe:
· - poziom promieniowania gamma, obrazujący narażenie zewnętrzne ludzi od
· naturalnych i sztucznych źródeł promieniowania jonizującego, istniejących w
· środowisku lub wprowadzonych sztucznie przez człowieka;
· - stężenia naturalnych i sztucznych izotopów promieniotwórczych w komponentach
· środowiska, a w konsekwencji w artykułach spożywczych, obrazujące narażenie
· wewnętrzne ludzi w wyniku wchłonięcia izotopów drogą pokarmową.
a) Poziom promieniowania gamma
Średnia wartość mocy dawki ziemskiego tła promieniowania gamma w 1996 r. wynosiła dla Polski 47,4 nGy/h. Dla poszczególnych punktów pomiarowych waha się w granicach od 18,8 do 86,0 nGy/h. Podobne wartości rejestrowano w latach 1990 -1995 (tabela 1) i w okresie przed katastrofą w Czarnobylu. Wyższe wartości mocy dawki występują głównie w południowych regionach kraju. Jest to związane z lokalnymi warunkami geologicznymi tych regionów.

b) Atmosfera
Wyniki pomiarów wskazują, że o nie wykazującym istotnych zmian, poziomie radioaktywności powietrza w latach 1990-1996 decydowały głównie izotopy pochodzenia naturalnego, a radioaktywność powietrza pochodząca od sztucznych izotopów spowodowana była głównie obecnością izotopu Cs-137. Poziom promieniowania tego izotopu był o kilka rzędów wielkości niższy niż od izotopów naturalnych. Dane pomiarowe dotyczące opadu całkowitego wskazują, że radioaktywność opadu całkowitego w Polsce w 1996 r. była podobna do wartości z roku 1985 oraz z lat 1990-1995.

c) Gleba
Radioaktywność gleby powodowana obecnością naturalnych i sztucznych izotopów promieniotwórczych wyznaczana jest na podstawie pomiarów zawartości poszczególnych izotopów promieniotwórczych w próbkach nieużytkowanej gleby, pobranych z warstwy powierzchniowej 10-centymetrowej. Na podstawie wyników pomiarów (tabela 2), prowadzonych systematycznie od momentu katastrofy w Czarnobylu, można sformułować następujące wnioski:
· - Następuje powolny spadek zawartości w glebach sztucznego izotopu Cs-137,
· pochodzącego przede wszystkim z okresu katastrofy w Czarnobylu. Jest to
· głównie skutek stopniowego rozpadu tego izotopu, przy tym jego aktualna
· zawartość w glebie jest od 10 do 100 razy mniejsza niż zawartość naturalnego
· izotopu K-40. Stężenia izotopu Cs-137 rejestrowane w glebie przed katastrofą
· zawierały się w granicach 0,2-0,99 kBq/m2;
· - W wielu regionach kraju zawartość w glebach sztucznego izotopu Cs-134 znajduje
· się obecnie na poziomie śladowym;
· - Różnice stężeń izotopu Cs-137 w glebach poszczególnych rejonów kraju
· spowodowane zostały lokalnymi opadami deszczu, jakie miały miejsce w czasie
· katastrofy elektrowni jądrowej w Czarnobylu.

d) Wody powierzchniowe
Oceny radioaktywności wód powierzchniowych były prowadzone w ramach Państwowego Monitoringu Środowiska na podstawie pomiarów zawartości Cs-137 oraz Ra-226 i K-40 w próbach wody pobieranych dwa razy w roku z głównych rzek i ich dorzeczy (Wisła i Odra), wybranych 6 jezior oraz 10 rzek Przymorza (raz w roku). Analiza wyników pomiarów wskazuje, że radioaktywność wód powierzchniowych w Polsce w 1996 r. kształtowała się na poziomie lat 1990-1995. W tabeli 3 przedstawiono wyniki badań wykonanych w 1996 r. Generalnie wyższa radioaktywność wód powierzchniowych obserwowana jest w południowej części kraju. Jest to wynikiem przestrzennego zróżnicowania poziomów skażeń promieniotwórczych po katastrofie w Czarnobylu, a także odprowadzania do rzek wód kopalnianych o zwiększonych zawartościach naturalnych izotopów radu.

e) Wnioski
Sytuacja radiologiczna Polski determinowana jest przede wszystkim przez poziom naturalnego promieniowania jonizującego, związanego z rozpadem pierwiastków promieniotwórczych naturalnie występujących w przyrodzie. Naturalny poziom promieniowania, zróżnicowany w różnych regionach kraju, podwyższony jest lokalnie poprzez wprowadzanie dodatkowo do środowiska, w wyniku działalności człowieka, naturalnych i sztucznie wytworzonych substancji promieniotwórczych.

Od 1986 r. w którym nastąpiła katastrofa w elektrowni atomowej w Czarnobylu notuje się w Polsce stopniowy spadek poziomu skażeń promieniotwórczych. W 1996 r. rejestrowana moc dawki promieniowania gamma oraz poziom skażenia powietrza, opadu całkowitego i wód powierzchniowych odpowiadały sytuacji sprzed 1985 r. Jedynie skażenia promieniotwórcze gleb przede wszystkim izotopami cezu pozostawały wyższe niż obserwowane w 1985r.

Ocenia się że średni roczny efektywny równoważnik dawki otrzymany przez mieszkańca Polski, w wyniku spożycia radionuklidów w żywności, wynosił w 1986 r. 95,0 m Sv i ulegał systematycznemu obniżaniu do poziomu 14,0 mSv w 1996r.

To wszystko co mogłam opowiedzieć w swoim krótkim referacie. Mam nadzieję, że będzie interesującą lekturą.