Prečo je rádioaktivita nebezpečná?

 

            Pomerne často môžeme počuť o rôznych nebezpečenstvách, ktoré nám hrozia. Jedným z nich je nebezpečenstvo vysokej rádioaktivity. Predovšetkým pri uvádzaní jadrových elektrární do prevádzky sa zdôrazňuje vplyv tohto rizika. Vieme však, prečo je rádioaktivita  nebezpečná? Odkiaľ sa berie, a čo to vlastne je? A či sa s ňou dá žiť?

            Pod pojmom rádioaktívne žiarenie obyčajne rozumieme tok častíc s veľkou energiou, ktoré vznikajú pri premenách jadier atómov. Pritom rozlišujeme tri druhy rádioaktívneho žiarenia. Žiarenie alfa predstavuje prúd kladne nabitých jadier hélia , žiarenie beta sú vlastne záporne nabité elektróny e unikajúce z jadra, a žiarenie gama sú zase fotóny s veľkou energiou. Pri samovoľných premenách nestabilných jadier hovoríme o prirodzenej rádioaktivite. Hoci je známych asi 1200 nestabilných jadier, len málo z nich sa vyskytuje voľne v prírode.  Ak sú zmeny jadra vyvolané (obyčajne bombardovaním jadra inými časticami), ide o umelú rádioaktivitu.         

Samovoľná premena nestabilných jadier na stabilné vyžiarením elementárnych častíc je štatistický jav. To znamená, že každé jadro sa rozpadne v inom časovom okamihu, a nemožno určiť kedy. Pri veľkom počte jadier však vieme, koľko sa ich priemerne za daný čas rozpadne. Niektoré rádioaktívne prvky sa rozpadajú veľmi rýchlo (napríklad polónium za menej ako milióntinu sekundy), iné zase veľmi pomaly (urán  za miliardy rokov). Rýchlosť rozpadu jadier, a tým aj intenzitu rádioaktívneho žiarenia nie je možné ovplyvniť zmenou vonkajších parametrov, ako je teplota, tlak,.... Rádioaktívne žiarenie sa ale dá vhodnou prekážkou čiastočne odtieniť.

Azda najčastejším nedorozumením spojeným s rádioaktivitou je to, že rádioaktivitu chápeme ako pomerne nový jav, ktorý súvisí s činnosťou ľudí. Rádioaktivita však bola na Zemi už dávno predtým, ako sa tu objavili ľudia. A samozrejme aj počas celého ich vývoja. Je súčasťou nášho okolia rovnako ako Slnko či dážď. Rádioaktívny rozpad uránu tak intenzívne zohrieva vnútro našej Zeme, že toto je až roztavené. Horúce liečivé pramene, gejzíry, ale aj hélium, ktorým bývajú plnené balóny na pútiach, sú priamym dôsledkom rádioaktívnych rozpadov vo vnútri Zeme.

            Aj v súčasnosti má väčšina rádioaktivity, asi 75%, prirodzený pôvod. Vplyv tejto rádioaktivity na nás môžeme obmedziť len čiastočne, a to hlavne výberom prostredia, v ktorom sa pohybujeme. Priemerne 23% ročnej dávky rádioaktívneho žiarenia získajú ľudia v lekárskom prostredí pri röntgenovaní či liečbe. Veľkosť tejto dávky prirodzene závisí od konkrétneho jedinca, a s pokrokom vo vývoji lekárskych prístrojov má tendenciu klesať. Asi 2% celkovej rádioaktivity okolia pripadá na rádioaktívny spád v dôsledku testov jadrových zbraní. Nakoľko sa v poslednej dobe obmedzilo ich nebezpečné testovanie, aj táto hodnota sa postupne znižuje. Činnosť jadrových elektrární prispieva takmer zanedbateľnými 0,002%. Samozrejme len za predpokladu, že jadrová elektráreň pracuje bez porúch. Pri haváriách podobných tej v Černobyle sa však do okolia dostáva obrovské množstvo rádioaktívnych prvkov, ktoré môžu ľudí vážne ohroziť.

            Časť prirodzeného žiarenia prichádza z pôdy, tehál, betónu a podobne. Zistilo sa napríklad, že budovy zhotovené z betónu a hliníka majú takmer štyrikrát vyššiu radiáciu ako budovy z dreva. Okrem toho aj ten najčistejší vzduch, ktorý dýchame, je čiastočne rádioaktívny. Jednak kvôli radónu, ktorý sa uvoľňuje zo Zeme pri rádioaktívnej premene uránu, ale aj kvôli kozmickému žiareniu, ktoré neprestajne bombarduje našu planétu. Na úrovni hladiny mora ochranný obal atmosféry znižuje vplyv kozmického žiarenia a tým aj rádioaktivitu vzduchu. V nadmorskej výške 1600 m je táto rádioaktivita dvojnásobná voči úrovni vo výške hladiny mora. Preto sú ľudia pri letoch v lietadlách vystavení zvýšenej rádioaktivite. Pri diaľkových letoch (napr. do USA a späť) cestujúci získajú takú dávku radiácie ako pri röntgene hrudníka.

            Veľmi nebezpečné sú aj tie rádioaktívne prvky, čo sa môžu zabudovať do živých organizmov. Najznámejšie je asi stroncium , ktoré je chemicky podobné vápniku . Rádioaktívnym spádom sa dostáva na trávu, po jej spasení kravou sa dostáva do mlieka, a napokon do človeka. Hlavne u detí môže spôsobiť rakovinu kosti alebo leukémiu.

            A prečo je rádioaktívne žiarenie zdraviu nebezpečné? Je to preto, lebo pozdĺž svojej trajektórie ionizuje atómy. (Ionizácia je jav, pri ktorom je z atómu neutrálnych molekúl odtrhnutý elektrón.) Jediná alfa častica dokáže napríklad ionizovať viac ako 1000 atómov. Vo vnútri živých buniek môže ionizácia spôsobiť rozbitie molekúl, a tým usmrtiť bunku, alebo ovplyvniť jej schopnosť reprodukcie. Rozsah poškodenia buniek závisí od druhu rádioaktívneho žiarenia. Pri bombardovaní buniek fotónmi gama žiarenia alebo beta časticami s veľkou energiou žiarenie preniká hlbšie, ale jednotlivé bunky sú poškodené zriedkavo. Naopak pri alfa žiarení je energia žiarenia absorbovaná v mnohých, blízko seba sa nachádzajúcich zrážkach. Preto alfa žiarenie výraznejšie poškodzuje bunky, má však malú prenikavosť. Nebezpečenstvo rádioaktivity zvyšuje aj fakt, že je neviditeľná a tak ju nedokážeme vnímať.

            Ak poškodenie bunky nebolo príliš intenzívne, tak bunka dokáže opraviť väčšinu poškodených miest. Bunka môže prežiť dokonca aj smrteľnú dávku rádioaktívneho žiarenia, ak ju žiarenie zasiahlo počas dlhšieho časového intervalu, a bunka má dostatok času na zotavenie. Poškodené či usmrtené bunky, s výnimkou nervových, môžu byť nahradené novými. Ak bunka prežije s poškodenou DNA molekulou, tak sa pri reprodukcii bunky prenáša aj mutovaná DNA. Hoci zmeny DNA môžu niekedy zlepšiť činnosť bunky, väčšinou znamenajú zhoršenie činnosti bunky. Nezriedka vedú k vzniku nádorových ochorení.

            Na meranie vplyvu rádioaktivity sa používa jednotka absorbovanej dávky žiarenia gray. Dávka žiarenia 1 gray znamená, že každý kilogram látky prijal pri ožiarení energiu 1 joule. Keďže rôzne druhy rádioaktívneho žiarenia majú na živé organizmy rôzny vplyv, zavádza sa jednotka ekvivalentnej dávky žiarenia sievert. Tá je rovná súčinu absorbovanej dávky žiarenia a koeficientu relatívnej biologickej účinnosti žiarenia. Napríklad pre alfa žiarenie, ktoré je omnoho nebezpečnejšie ako gama žiarenie je tento koeficient rovný 10. Pre beta či gama žiarenie je koeficient rovný 1 až 1,7. V literatúre sa môžete ešte stretnúť so staršími jednotkami 1 rad = 0,01 gray a 1 rem = 0,01 sievert.

            Pretože rádioaktívne žiarenie môže spôsobiť poškodenie organizmov, určuje sa maximálna povolená hodnota ožiarenia. Pre obyvateľstvo je súčet dovolených efektívnych dávok (nad úrovňou rádioaktivity prirodzeného pôvodu) 1 milisievert (mSv) za rok, pre ľudí pracujúcich s rádioaktívnym žiarením je to maximálne 100 mSv za päť rokov. Dávka ožiarenia rádioaktivitou prirodzeného pôvodu pritom asi 2 mSv za rok. Poznamenajme, že hodnoty dovolených dávok sa boli v minulosti omnoho väčšie, ale postupne sa sprísňovali. Je  totiž problematické určiť hodnoty, ktoré sú ozaj nebezpečné, lebo niektoré ochorenia ako leukémia či rakovina sa môžu prejaviť až po desaťročiach, a niektoré genetické zmeny sa dokonca prejavia až v ďalších generáciách. Dávka žiarenia nižšia ako 250 mSv nespôsobuje bezprostredné ochorenie. Dávka nad 1000 mSv vyvoláva chorobu z ožiarenia. Pri dávke 5000 mSv je úmrtnosť asi 50%, pri dávke 8000 mSv je úmrtnosť takmer stopercentná.

            Vidíme teda, že hoci je rádioaktivita už dlho súčasťou nášho života, treba byť pri nej veľmi opatrný. Ale pokiaľ v aj budúcnosti zabezpečíme nízke hodnoty rádioaktívneho žiarenia, nemusíme sa jej obávať.

 

Spracoval: Pavol Kubinec

Použitá literatúra:

1. P. G. Hewitt, Conceptual Physics, Harper Collins Publishers, 1989, San Francisco, str. 608-611

2. V. J. Ostdiek, D. J. Bord, Inquiry Into Physics, West Publishing Company, St. Paul 1999, str. 494-495

3. G. L. Buckwalter, D. M. Riban, College Physics, McGraw-Hill Book Company, New York 1987, str. 802-806

4. O. Lepil a kol.: Fyzikálne základy techniky, SPN Bratislava 1978, str.254-255

5. V Šindelář, L Smrž: Nová sústava jednotiek, SPN Praha, 1989, str. 423-424

6. Vyhláška 184/1997 Sb. Státního úřadu pro jadernou bezpečnost ze dne 24. července 1997 o požadavcích na zajištění radiační ochrany Státní úřad pro jadernou bezpečnost, Česká republika

 

Späť na hlavnú stránku

(c) 2002 Pavol Kubinec