4_Promieniowanie jonizujące i jego wpływ na organizmy
advertisement
Promieniowanie jonizujące i jego wpływ na organizmy Mateusz Malec, Arkadiusz Maziakowski, Gabriela Graboń Politechnika Wrocławska 1. Promieniowanie oraz zjawisko jonizacji. Promieniowanie jonizujące a niejonizujące Promieniowanie jest zjawiskiem występującym powszechnie we wszechświecie i można je zdefiniować na wiele sposobów: jako strumień cząstek lub fal wysyłanych przez ciało, bądź jako sposób przekazywania energii między ciałami. Taka wymiana energii, aby zajść nie potrzebuje pośrednictwa ośrodka ani tym bardziej fizycznego kontaktu dwóch ciał. Dzięki czemu promieniowanie może być wysyłane na ogromne odległości w każdych warunkach, tak jak ma to miejsce w przypadku Słońca, które przesyła na Ziemię energię na drodze promieniowania. Promieniowanie posiada szereg cech charakterystycznych, które umożliwiają jego podział na promieniowanie korpuskularne i falowe, które dzieli się na jonizujące i niejonizujące. Promieniowanie jonizujące to takie, które wywołuje jonizację ośrodka materialnego, a ściślej mówiąc jonizację atomów z których jest zbudowany. Czym zatem jest zjawisko jonizacji? Jonizacja to, jak nazwa może wskazywać, proces przekształcenia atomu w jon. Jon to atom naładowany - obdarzony ładunkiem elektrycznym dodatnim lub ujemnym. Jednakże jonizacja poprzez promieniowanie powoduje powstawanie tylko dodatnio naładowanych jonów, ponieważ „wyrwa” elektron z zewnętrznej powłoki danego atomu. Pozbawienie atom elektronu wymaga pewnej minimalnej ilości energii. To ona właśnie jest granicą pomiędzy promieniowaniem jonizującym i niejonizującym. Tylko promieniowanie powyżej pewnej energii jest zdolne pozbawić atom elektronu i zjonizować, w innym wypadku mowa o promieniowaniu niejonizującym. Warto w tym miejscu wspomnieć, że od promieniowania falowego wszystkie rodzaje promieniowania korpuskularnego (cząsteczkowego) posiadają energie zdolną do jonizacji [1]. 2. Promieniowanie jonizujące Promieniowanie jonizujące jest to promieniowanie o energii, która wywołuje zjawisko jonizacji. Skutkiem takiego promieniowania jest jonizacja ośrodka materialnego. Jonizacja jest to zjawisko fizyczne polegające na oderwaniu się przynajmniej jednego elektronu lub cząsteczki od atomu, w wyniku czego powstają swobodne elektrony i dodatnie jony [2]. Promieniowanie jonizujące jest niezwykle istotne w technikach jądrowych, a bez zastosowania odpowiednich zabezpieczeń może być groźne dla organizmów żywych. Naturalnym źródłem tego promieniowania jest kosmos (np. Słońce oraz Ziemia). W naszym otoczeniu istnieją pierwiastki promieniotwórcze, których izotopy samorzutnie rozpadają się emitując przy tym promieniowanie jonizujące. Sztucznym źródłem promieniowania jonizującego są izotopy powstające w procesach rozpadów promieniotwórczych zainicjowanych przez człowieka [2]. Promieniowanie jonizujące może dwojako oddziaływać na materię: pośrednio lub bezpośrednio. Promieniowanie bezpośrednie polega na oddziaływaniu strumienia cząstek posiadających ładunek elektryczny, jonizujących głównie przez oddziaływania kulombowskie. Takim rodzajem promieniowania jest promieniowanie alfa (α) lub beta (β). Promieniowanie jonizujące pośrednie to promieniowanie obiektów nie posiadających ładunku elektrycznego. Jego źródłem są takie zjawiska jak rozpraszanie comptonowskie, efekt fotoelektryczny, kreacja par elektron-pozyton. Przykładami takiego promieniowania jest promieniowanie elektromagnetyczne oraz promieniowanie neutronowe. Jedną z wielkości opisujących promieniowanie jest częstotliwość. Jej wielkość pozwala dokonać podziału promieniowania na jonizujące i niejonizujące. Zakresy różnych rodzajów promieniowania przedstawia poniższy rysunek [3]. Rys. 1. Zakresy promieniowania jonizującego i niejonizującego [3] Promieniowanie ultrafioletowe jest to promieniowanie elektromagnetyczne odkryte przez J. Ritter’a i W.H. Wollaston’a w 1801 roku. Długość fali promieniowania UV zawiera się w przedziale od 10 do 400 nm, a do jego detekcji wykorzystuje się fotoogniwa, fotopowielacze i przetworniki promieniowania. Promieniowanie to nie wywołuje wrażeń wzrokowych u człowieka. Obszar promieniowania UV dzieli się na 4 zakresy [4]: • Zakres A, długość fali od 315 do 400 nm, • Zakres B, od 280 do 315 nm, • Zakres C, od 200 do 280 nm, • Zakres D (nadfiolet próżniowy) 10 – 200 nm. Najsilniejszym naturalnym źródłem promieniowania ultrafioletowego jest Słońce. Nieznaczna część z tego promieniowania dociera do powierzchni Ziemi (przed promieniowaniem UV pochodzącym ze Słońca chroni nas atmosfera, zawarty w niej ozon silnie pochłania ten rodzaj promieniowania). Emisję promieniowania UV zaobserwować można również w ciałach ogrzanych do temperatury około 3000 K. Promieniowanie UV emitowane jest również przez sztuczne źródła takie jak lampy wyładowcze [4]. Promieniowanie nadfioletowe wykorzystywane jest m.in. w badaniach nieniszczących, technice oświetleniowej, sterylizacji pomieszczeń, analizie luminescencyjnej, badaniach mikroskopowych tkanek i komórek, kryminalistyce, przemyśle do przyśpieszania procesów polimeryzacji tworzyw sztucznych, a także muzealnictwie [4]. Promieniowanie UV charakteryzuje się dużą energią fotonów (zwłaszcza zakresu B i C), dlatego wpływa ono na właściwości fizyczne i chemiczne organizmów żywych. 2 Wywołuje fotoluminescencję, zjawisko fotoelektryczne, wyzwala produkcję pigmentu, wpływa na przemianę ergosterolu w witaminę D2, wpływa na utlenianie, redukcję i polimeryzację. Promieniowanie z zakresu C działa mutagennie i bakteriobójczo, zaburza przemianę materii w komórce i może doprowadzić do jej zniszczenia [4]. Innym rodzajem promieniowania jonizującego jest promieniowanie rentgenowskie, zwane też promieniowaniem „X”, odkryte przez Wilhelma Röntgena w 1895 r. Jego odkrycie nastąpiło wskutek obserwacji promieniowania katodowego, czyli strumienia elektronów, kiedy to zauważono, że wyładowaniu elektrycznemu towarzyszy promieniowanie, które może być pochłaniane przez materię [5]. Później promieniowanie to zaobserwowano także w kosmosie, nie dociera ono jednak do Ziemi, gdyż jest pochłaniane przez jej atmosferę [6]. Elektrony przyspieszane w polu elektrycznym rzędu kilkudziesięciu tysięcy volt są wyhamowywane na anodzie wskutek pola elektrycznego wytwarzanego przez atomy materiału budującego anodę, czemu towarzyszy zmniejszenie energii cząstki poprzez emisję fotonów (promieniowanie hamowania). Oprócz promieniowania hamowania zaobserwowano także drugi typ promieniowania – promieniowanie charakterystyczne. Powstaje ono wskutek jonizacji oraz wzbudzenia atomów budujących anodę poprzez zderzenia z elektronami. Rys. 2. Schemat lampy rentgenowskiej [7] Wyrywanie elektronów z powłok atomów powoduje, iż elektrony znajdujące się na bliższych jądru powłokach przeskakują na powłoki dalsze, charakteryzujące się niższymi energiami, obniżenie energii elektronów zachodzi także poprzez emisje fotonów [5]. Zasadę działania lampy rentgenowskiej przedstawiono na rys. 2 Rys. 3. Zakres promieniowania rentgenowskiego oraz promieniowania gamma [8] Promieniowanie rentgenowskie dzieli się na promieniowanie twarde o długości fali 5 pm do 100 pm oraz na promieniowanie miękkie o długości fali od 0,1 nm do 10 nm [6]. Promieniowanie twarde ze względu na dużo mniejszą długość fali niż promieniowanie miękkie, jest znacznie bardziej przenikliwe, a co za tym idzie, stanowi większe zagrożenie dla zdrowia i życia, dlatego też do jego zatrzymania trzeba stosować bardzo grube materiały np. 3 płyty ołowiane. Ze względu na znaczą przenikliwość promieniowania, jest ono wykorzystywane w medycynie podczas prześwietleń lub rentgenowskiej tomografii komputerowej. Promieniowanie rentgenowskie przenika przez wszystkie organy, a ulega jedynie pewnemu osłabieniu w zależności od tkanki, przez którą przenika. Różny stopień pochłaniania promieniowania rentgenowskiego przez materiały wykorzystywany jest także do określania jakości ich wykonania, badania składu chemicznego substancji czy też do zawartości zanieczyszczeń. Innym zastosowaniem jest przedłużanie okresu przydatności do spożycia artykułów spożywczych [6]. Promieniowaniem jonizującym o podobnych cechach jak promieniowanie rentgenowskie jest promieniowanie gamma o długości fali mniejszej od 5 pm. Promieniowanie gamma oddziałuje z materią na kilka sposobów. Najczęściej występującym zjawiskiem, w którym promieniowanie gamma traci swoją energię jest zjawisko Comptona, gdzie padająca fala rozpraszana jest na elektronach o energii dużo niższej niż energia padającego fotonu. Innym powszechnym zjawiskiem jest efekt fotoelektryczny, gdzie padające na dany materiał fotony, wybijają elektrony z powłok atomowych lub powodują ich przejście na wyższy poziom energetyczny. Oderwanie elektronu od jądra powoduje jonizację atomu. Innym sposobem przekazywania energii przez promieniowanie gamma jest wzbudzenie jądra atomu, które następnie może ulec rozpadowi lub wyemitować falę elektromagnetyczną. Foton może także utracić swoją energię, ulegając zanikowi, w wyniku czego powstaję para: cząstki-elektronu i antycząstki-pozytonu [8]. Ze względu na własności tego promieniowania jest ono wykorzystywane w podobny sposób jak promieniowanie rentgenowskie do badania własności materiałów, w przemyśle spożywczym czy medycynie. 3. Sposoby opisu promieniowania Zjawisko promieniowania jonizującego tak jak inne zjawiska fizyczne może zostać scharakteryzowane na podstawie analizy odpowiednich wielkości. Jednostki stosowane do opisu obiektów promieniotwórczych oraz związanego z nimi promieniowania radioaktywnego stosowane są w dziale fizyki technicznej - dozymetrii, dlatego wielkości te zostały określone jako dozymetryczne. W celu wyznaczenia wpływu promieniowania jonizującego na organizmy wyznaczenie wielkości dozymetrycznych jest konieczne. Parametrem związanym bezpośrednio ze źródłem promieniowania jest jego aktywność (A). Wielkość ta określa ilość rozpadów promieniotwórczych mających miejsce w źródle promieniowania w jednostce czasu. Jednostką aktywności w układzie SI jest bekerel (Bq), przy czym 1Bq odpowiada jednemu rozpadowi zachodzącymi w czasie 1s. Kolejną wielkością dozymetryczną jest dawka ekspozycyjna (X), określająca wpływ promieniowania radioaktywnego na otoczenie w którym źródło promieniowania się znajduje. Parametr ten jest wyznaczany przez sumę wszystkich jednoimiennych ładunków wytworzonych na skutek promieniowania jonizującego w jednostkowej objętości powietrza, odniesioną do masy tego powietrza. W układzie SI przyjętą jednostką jest kulomb/kilogram (C/kg) [9]. Dawka ekspozycyjna w dozymetrii jest rzadko stosowana, ponieważ nie jest parametrem określającym wpływ promieniowania materiału radioaktywnego na organizmy. W tym celu należy posłużyć się dawką pochłoniętą (D), która jest scharakteryzowana jako energia przekazana danej materii przez promieniowanie jonizujące, odniesiona do masy tej materii. Jednostką dawki pochłoniętej jest grej (Gy), zdefiniowany jako: 1Gy=1J/1kg. Ważnym czynnikiem podczas wyznaczania wpływu promieniowania jonizującego na organizmy jest czas, w którym zostały one poddane napromieniowaniu. W celu uwzględnienia tego parametru należy określić moc dawki, która jest zdefiniowana jako przyrost dawki w jednostce czasu. Jednostka opisująca moc dawki jest zależna od rodzaju 4 dawki, której moc wyznaczamy. W przypadku mocy dawki ekspozycyjnej (Ẋ) jest to C/(kg·s) (czyli A/kg), natomiast moc dawki pochłoniętej (Ḋ) opisana jest przez Gy/s [9]. Przy dokładnym wyznaczaniu dawek należy również określić rodzaj tkanki, która została napromieniowana oraz rodzaj i energię promieniowania jonizującego. Dawkę pochłoniętą w tkance lub narządzie ważoną dla rodzaju i energii promieniowania nazywamy dawką równoważną (HT). Jednostką dawki równoważnej jest siwert (Sv), wyrażony jako 1Sv=1J/1kg. Wielkością używaną w celu określenia dawek granicznych w prawie atomowym jest dawka skuteczna (efektywna, E), zdefiniowana jako suma ważonych równoważnych dawek od wewnętrznego i zewnętrznego napromienienia tkanek i narządów. Jej jednostką jest również siwert [10]. Dodatkowym pojęciem stosowanym do opisania napromienienia wewnętrznego po wchłonięciu długożyciowego izotopu jest dawka obciążająca. Wartości dawek obciążających w zależności od wchłoniętego izotopu, drogi skażenia oraz ilości przyjętej substancji znajdują się w Rozporządzeniu Rady Ministrów z dnia 18 stycznia 2005r. w sprawie dawek granicznych promieniowania jonizującego [10]. Polskie prawo jednoznacznie określa dawki graniczne promieniowania jonizującego w zależności od podziału na ogół ludności lub pracowników narażonych na działanie promieniowania. Graniczna dawka skuteczna dla ogółu ludności wynosi 1 mSv w ciągu roku kalendarzowego uwzględniając graniczną dawkę równoważną określoną dla soczewek oczu wynoszącą 15 mSv oraz dla powierzchni skóry równej 50 mSv (wartość średnia dla 1 cm2 powierzchni napromieniowanej skóry) [11]. Graniczna dawka skuteczna dla pracowników wynosi 20 mSv w ciągu roku kalendarzowego z zastrzeżeniem równoważnej dawki granicznej określonej dla soczewek oczu - 150 mSv, skóry - 500 mSv oraz dłoni, przedramion, stóp i podudzi również 500 mSv. Jednocześnie w celu dopasowania sposobu oceny zagrożenia wprowadzono podział na dwie kategorie pracowników [11]. Kategoria A obejmuje pracowników, których dawka skuteczna może przekroczyć 6 mSv lub będą narażeni na dawkę równoważną przekraczającą dla soczewek oczu 45 mSv, dla skóry, dłoni, przedramion i stóp - 150 mSv. Pracownicy zakwalifikowani do kategorii A podlegają systematycznym pomiarom dawek indywidualnych. Jeżeli istnieje zagrożenie skażenia wewnętrznego wtedy pracownik dodatkowo zostaje poddany pomiarom skażeń wewnętrznych [10]. Pracownicy zaliczani do kategorii B mogą być narażeni na dawkę skuteczną przekraczającą 1mSv w ciągu roku kalendarzowego lub dawka równoważna dla soczewek oczu może przekraczać 15 mSv, a dla skóry, dłoni, przedramion, stóp oraz podudzi - 50 mSv. Ocenę narażenia pracownika kategorii B prowadzi się na podstawie pomiarów dozymetrycznych środowiska pracy [10]. 4. Skutki promieniowania Z jednej strony, odkrycie promieniowania jonizującego dało człowiekowi wiele nowych, pozytywnych możliwości, z drugiej strony, obarczyło go ogromną odpowiedzialnością za wykorzystanie tegoż zjawiska. Poznanie natury i konsekwencji promieniowania, umożliwiło zwiększenie bezpieczeństwa i ograniczenie negatywnych skutków biologicznych. Najważniejszymi czynnikami determinującymi zagrożenie pochodzące od promieniowania jonizującego są [12]: • Moc dawki promieniowania, która określa ilość energii pochłoniętej w jednostce masy ciała w określonym czasie. Oznacza to, iż skutki zależą nie tylko od aktywności źródła, lecz w dużej mierze od czasu ekspozycji i wielkości (masy) organizmu. 5 • • • • Rodzaj promieniowania i jego przenikliwość. Promieniowanie alfa (cząstka alfa, jądro atomu helu „2+”) ze względu na obecność dwóch protonów jest najsilniej jonizujące, lecz jest jednocześnie cięższe i mniej przenikliwe niż promieniowanie beta (elektron „-” lub pozyton „+”). Najbardziej przenikliwe jest promieniowanie gamma, które jest falą elektromagnetyczną. Rodzaj tkanki i sposób absorpcji. Ciężko jest rozpatrywać, które promieniowanie jest bardziej szkodliwe, gdyż wszystko zależy od miejsca, które jest narażone. Cząstki alfa wywołają groźniejsze skutki, ale tylko w momencie, gdy ich źródło dostanie się do organizmu z pokarmem lub powietrzem. Ze względu na ich wielkość, nie przedostają się one przez skórę, tak jak ma to miejsce w przypadku cząstek beta, czy fali gamma, która dociera nawet do szpiku kostnego. Frakcjonowanie dawki. Dawki przyjmowane z odpowiednimi odstępami czasowymi są bardziej tolerowane, gdyż organizm posiada niezbędny czas na naprawę uszkodzeń. Bardzo ważny jest również rodzaj źródła, a ściślej jego czas połowicznego rozpadu. Nie tylko wysoka aktywność źródła jest groźna, lecz pochłoniecie przez organizm radioizotopu o długim okresie półrozpadu, może powodować jego napromieniowywanie przez całe życie. Kolejnym aspektem, który wpływa na ocenę zagrożenia wynikającego z jonizacji, jest wrażliwość na promieniowanie poszczególnych narządów człowieka. Cząstki promieniotwórcze zagrażające ludzkim narządom dostają się do organizmu głównie drogą pokarmową lub oddechową, dlatego oprócz ich fizycznych właściwości takich jak aktywność czy czas połowicznego rozpadu, ważne jest miejsce w którym mogą się odłożyć oraz czas cyrkulacji w organizmie. Najbardziej wrażliwe są tkanki, których komórki ulegają częstszym podziałom. Zgodnie z prawem Bergonie i Tribondeau „Promienioczułość komórek ssaków jest proporcjonalna do szybkości podziałów komórkowych i odwrotnie proporcjonalna do stopnia ich zróżnicowania (dojrzałości)” wiemy, że najbardziej czułe są komórki płciowe, szpik kostny, tkanka limfatyczna, komórki nabłonka i jelit czy węzły chłonne. Tkanki wykształconych narządów takich jak nerki i wątroba są średnio wrażliwe, natomiast najmniej radio-czułe są tkanki łączne, mięśniowe, nerwowe i inne narządy miąższowe. Pewne pierwiastki mają szczególnie niebezpieczny wpływ na konkretny narząd, gdyż ze względu na swoje biochemiczne właściwości odkładają się lub zastępują niepromieniotwórcze pierwiastki. Dla przykładu jod odkłada się w tarczycy; stront, uran i pluton w kościach; ruten głównie w płucach; tellur w jądrach i nerkach, a bar w płucach i kościach. Stront jest szczególnie groźny, gdyż zastępując wapń w kościach bombarduje szpik kostny cząstkami beta. Należy mieć również świadomość, iż stopień uszkodzenia zależy od fazy cyklu komórkowego. Najgroźniejszy wpływ promieniowanie ma na fazy mitozy i syntezy DNA, ponieważ zahamowanie tych procesów powoduje nieodwracalne aberracje chromosomalne [13]. Ogólny schemat zdarzeń i konsekwencji promieniowania na komórki pokazano na rys. 4. Relacja dawka - efekt jest bardzo złożona. Należy pamiętać, iż ważnym aspektem odpornościowym jest wiek, płeć oraz stan kondycyjny człowieka, gdyż wpływa to bezpośrednio na pracę ludzkiego układu hormonalnego, regulującego m.in. metabolizm. Trwają spekulację nad teorią hormezy radiacyjnej, według której niskie dawki promieniowania pobudzają enzymy naprawcze organizmu. 6 W dozymetrii stosuje się również pojęcie narządu krytycznego, czyli takiego, który jako pierwszy doznaje określonych niepożądanych skutków. Stężenie krytyczne, jakie może przyjąć narząd krytyczny służy do określania limitów dopuszczalnych dawek w ochronie radiologicznej. Rys. 4 Sekwencja zdarzeń i możliwe skutki [14] Skutki napromieniania możemy podzielić na skutki stochastyczne i skutki deterministyczne. Do skutków stochastycznych zaliczamy choroby nowotworowe, oraz zmiany dziedziczne u potomstwa. Skutek stochastyczny określany jest na zasadzie prawdopodobieństwa i nie ma ustalonego progu. Szansa wystąpienia skutku wzrasta wraz ze wzrostem dawki. Skutki deterministyczne występują w przypadku otrzymania dużych dawek promieniowania i powodują zazwyczaj stałe lub przejściowe uszkodzenie tkanek. W przypadku bardzo dużych dawek może dojść nawet do choroby popromiennej, która w efekcie może doprowadzić nawet do śmierci. Takie skutki pojawiają się przy dawkach przekraczających 0,5 Gy (wartość może być dużo mniejsza, w zależności od organu narażonego na promieniowanie). Skutki niestochastyczne można klinicznie obserwować od etapu, gdy organizm już nie jest w stanie kompensować strat, związanych ze zniszczeniem komórek na sposób promieniowania Tabela 1. Wartość dawki progowej dla wybranych rodzajów deterministycznych skutków działania promieniowania jonizującego 7 Tkanka/następstwo Jądra Niepłodność czasowa Niepłodność trwałą Jajniki Niepłodność Soczewka oka Wykrywalne zmętnienie Upośledzenie widzenia Szpik kostny Upośledzenie hematopoezy Skóra Rumień, suche złuszczenie naskórka Sączące złuszczenie naskórka Martwica naskórka i skóry właściwej Całe ciało Ostra choroba popromienna-zgon Dawka progowa, Sv 0,15 3,5-6,0 2,5-6,0 0,5-2,0 5,0 5,0 3,0-5,0 20 50 1,0 Możemy chronić się przed promieniowaniem jonizującym stosując trzy proste zasady. Skrócić do minimum czas ekspozycji, zwiększyć odległość od źródła a także zastosować odpowiednie osłony. Te trzy zasady opisane są w punkcie 5. Jeśli chodzi jednak o ograniczenie skutków promieniowania wymienimy kilka innych. Blokada tarczycy. Wiele osób słyszało o płynie Lugola, który był stosowany po awarii w Czarnobylu. Dostarczenie do organizmu jodu i jodku potasu miało na celu ograniczenie wchłaniania przez organizm radioaktywnego jodu, który znajduje się w opadach promieniotwórczych. Nadmiar jodu w organizmie, powstrzymuje go przed wchłanianiem radioaktywnych izotopów jodu. Chelatory. W przypadku skażeń zewnętrznych plutonem zaleca się miejscowe stosowanie chelatora - kwasu dietylenotriaminopentaoctowego (DTPA). Podawanie aerozolu DTPA zaleca się także w przypadku podejrzenia o wdychanie plutonu w celu zmniejszenia depozytów płucnych. DTPA używany był z powodzeniem także jako chelator zwiększający wydalanie plutonu z moczem w przypadkach skażeń wewnętrznych. Błękit Turnabulla, zwany także błękitem pruskim (FeK[Fe(CN)6] heksacyjanożelazian(II) potasu żelaza (III), żelazocyjanek potasowo-żelazowy) Stosujemy w sytuacjach, gdy organizm skażony jest cezem promieniotwórczym. Błękit pruski dostarczony do organizmy wiąże cez i jest szybko wydalany. Kolejnym sposobem ograniczenia skutków promieniowania jest odpowiednia opieka zdrowotna. Statystycznie podstawowa opieka zdrowotna zwiększa już dwukrotnie szansę przeżycia, natomiast intensywna opieka zdrowotna aż trzykrotnie. Żeby ograniczyć skutki promieniowania istotna może być także transfuzja krwi lub przeszczep szpiku kostnego. 5. Sposoby ochrony przed promieniowaniem jonizującym Metody ochrony przed promieniowaniem jonizującym różnią się w zależności od rodzaju promieniowania oraz źródła. Istnieją jednak pewne podstawowe zasady dotyczące wszystkich rodzajów źródeł oraz rodzajów promieniowania zarówno w przemyśle jak i medycynie. Bez względu na to czy źródło jest otwarte czy zamknięte i czy emituje 8 promieniowanie alfa, beta, gamma czy neutronowe należy stosować zasady wymienione w dalszej części. Rys. 5. Podstawowe metody ochrony przed promieniowaniem jonizującym [4] Podstawową zasadą jest ALARA (ang. As Low As Reasonably Achievable) oznacza, że wszystkie działania mają na celu ograniczenie kontaktu z materiałami promieniotwórczymi na tyle, na ile tylko jest racjonalnie osiągalne. Wymóg optymalizacji ochrony radiologicznej wynika z faktu, iż w zakresie małych dawek należy oczekiwać prostej proporcjonalności między ryzykiem następstw stochastycznych a dawka zbiorową, natomiast nie jest możliwe całkowite ich uniknięcie. Bez względu na to, z jakim promieniowaniem mamy do czynienia, zawsze jego moc maleje wraz z kwadratem odległości. Zatem zachowanie odpowiednio dużej odległości jest bardzo dobrym sposobem ochrony przed promieniowaniem. Kolejną metodą ograniczenia otrzymanej dawki promieniowania jest możliwie krótki czas przebywania w pobliżu materiału promieniotwórczego. Rys. 6. Przykładowe osłony przed promieniowaniem typu alfa, beta, gamma i neutronami [4] Jednak nie zawsze stosowanie wyżej wymienionych zasad okazuje się być wystarczające, dlatego do ochrony przed promieniowaniem jonizującym używa się osłon. Osłony charakteryzują się odpowiednią grubością. Są wykonane z materiału dobranego pod 9 kątem rodzaju promieniowania, przed działaniem którego mają chronić. Dodatkowo brane jest pod uwagę natężenie promieniowania i jego energia. Prawidłowe dobranie osłon wymaga poznania mechanizmów oddziaływania promieniowania jonizującego z materią a każdy rodzaj promieniowania wymaga dobrania najbardziej efektywnej osłony. W przypadku promieniowania alfa (α) wystarczy kilka kartek papieru, a przypadku beta (β) stosunkowo cienka płyta aluminiowa. Promieniowanie to bardzo łatwo zatrzymać. Inna sytuacja dotyczy promieniowania gamma (γ). Jest ono bardzo przenikliwe, dlatego też do jego zatrzymania używa się osłon ołowiowych. Osłony ołowiowe nadają się zarówno do zatrzymywania promieniowania gamma, alfa oraz beta. Jednak nie można stosować ich do zatrzymywania neutronów, ponieważ neutron zderzający się z ciężkim jądrem osłony powoduje powstanie izotopów promieniotwórczych. Dlatego też do zatrzymania promieniowania neutronowego wykorzystuje się bloki wodne, betonowe lub parafinę. Neutrony zatrzymywane są na lekkich jądrach wodoru. W efekcie powstaje promieniowanie gamma, które trzeba zatrzymać dodatkowymi osłonami. Można wyróżnić kilka rodzajów osłon chroniących przed szkodliwym promieniowaniem: stała osłona, którą może to być ściana między dwoma pomieszczeniami, ruchoma osłona czyli przede wszystkim pojemniki do przechowywania lub transportu źródeł. Osłony osobiste - fartuchy wykonane z gumy ołowianej, czyli z gumy zawierającej związki ołowiu, okulary ochronne, rękawice gumowe – chroniące przed bezpośrednim kontaktem z substancją promieniotwórczą, specjalna odzież osobista. Rys. 7. Podstawowe metody ochrony przed promieniowaniem jonizującym [4] Kolejnym ważnym elementem ochrony przed promieniowaniem jonizującym w przypadku wykorzystanie źródeł w medycynie czy przemyśle jest zadbanie o ich szczelność. Promieniowanie alfa oraz beta jest słabo przenikliwe jednak w przypadku przedostania się do przewodu pokarmowego bądź dróg oddechowych może wywołać bardzo poważne uszkodzenia. Dlatego też należy zadbać o to, aby wykorzystywane źródła były źródłami zamkniętymi. 10 BIBLIOGRAFIA [1] M. Kirejczyk, „Promieniowanie jonizujące i jego oddziaływanie na organizmy,” w NCBJ, Otwock-Świerk, 2015. [2] http:// www.mg.gov.pl/ Bezpieczenstwo+gospodarcze/ Energetyka+jadrowa/ Gospodarowanie+odpadami/ Skladowisko+odpadow+promieniotworczych+LILW/ Baza+wiedzy/ Promieniowanie+jonizuj%C4%85ce, 27.07.2015. [3] M. Burski, Czy powinniśmy się obawiać telefonii komórkowej, artykuł internetowy z dnia , 27.07.2015 . [4] Internetowa Encyklopedia PWN, encyklopedia.pwn.pl. [5] Promieniowanie rentgenowskie, http://www.if.pw.edu.pl/ ~pluta/pl/dyd/mfj/ wyklad/ w2/ segment7/main.htm, 30.07.2015 r.. [6] Promienie X, http://www.kopernik.org.pl/bazawiedzy/artykuly/empromieniexpromienie-x/, 30.07.2015 r. . [7] R. Zakład Radiologii Lekarskiej i Diagnostyki Obrazowej, http:// 4wsk.pl/pl/ radiologia/radiologia.html, 30.07.2015 r.. [8] m. i. F. A. Sala, Dozymetria i ochrona przed promieniowaniem jonizującym: aspekty fizyczne, techniczne, prawne i społeczne, http:// www.if.pw.edu.pl /~sala/papers/Dozymetria.pdf, Politechnika Warszawska, Wydział Fizyki, z dnia 30.07.2015 r.. [9] Dr inż. Andrzej Bluszcz, Dozymetria i wielkości dozymetryczne, http://www.carbon14.pl/~andrzej/Dozymetria/Wyklad01.pdf. [10] Ustawa z dnia 29 listopada 2000r. Prawo atomowe (tekst jednolity Dz. U. 2014 poz. 1512). [11] Rozporządzenie Rady Ministrów z dnia 18 stycznia 2005r. w sprawie dawek granicznych promieniowania jonizującego. [12] p. W. Walkowiak, „Radioizotopy i ochrona radiologiczna,” w wykłady dla studentów, Politechnika Wrocławska, 2015. [13] „fizyka.ukm.pl,” [Online]. Available: ]http://dydaktyka.fizyka.umk.pl/PDF/MSC/Materialy/Liceumwyr1/inne/promieniotworczosc.doc. [14] „Działanie promieniowania jonizującego na organizmy. Ryzyko związane z promieniowaniem,” Narodowe Centrum Badań Jądrowych, [Online]. Available: http://ncbj.edu.pl/zasoby/wyklady/ld_stud_podypl/04_Dzialanie.pdf. 11
