Jonizējošais starojums — definīcija, veidi un veselības riski

Jonizējošais starojums — skaidrojums, veidi (gamma, rentgeni, alfa, beta, neitroni) un veselības riski. Uzzini iedarbības avotus, profilaksi un drošības pasākumus.

Jonizējošais starojums fizikā ir process, kurā kaut kas izstaro daļiņas vai viļņus, kas atomu mijiedarbības rezultātā var jonizēt atomu vai molekulu.

Jonizējošā starojuma stiprums ir atkarīgs no atsevišķu daļiņu vai viļņu enerģijas, nevis no daļiņu vai viļņu skaita.

Jonizējošais starojums var būt elektromagnētiskais starojums vai subatomārās daļiņas. Elektromagnētiskais:

• Gamma stari ir augstākās enerģijas elektromagnētiskie viļņi.
• Rentgena stari ir mazāk enerģētiski.
• Ultravioletais starojums jonizē tikai dažus materiālus.

Subatomāro daļiņu starojums ietver:

• Alfa daļiņu starojums, ko veido hēlija kodoli.
• Beta daļiņu starojums, ko veido enerģētiski elektroni vai pozitroni.
• Neitronu starojums, ko veido neitroni

Daļa starojuma var iziet cauri cilvēka ķermenim un citiem objektiem. Parasti, lietojot terminu "starojums", cilvēki runā tieši par potenciāli kaitīgiem jonizējošā starojuma veidiem. Ja kaut kas rada šāda veida starojumu, mēs varam teikt, ka tas ir radioaktīvs.

Apkārt mums visu laiku ir neliels starojuma daudzums, pie kura cilvēku organisms ir pieradis, taču lielāks starojuma daudzums var izraisīt saslimšanu vai nogalināt cilvēku. Dabisko jonizējošo starojumu rada dažu ķīmisko elementu, piemēram, urāna, radioaktīvā sabrukšana. Starojumu rada arī zvaigznes un citi objekti kosmosā. Skatīt kosmisko starojumu. Daži izotopi, kas ir radioaktīvi, ir radioaktīvi tikai daudz mazāk nekā vienu sekundi. Citi var palikt radioaktīvi tūkstošiem gadu.

Cilvēki un viss, kas dzīvo, dabiski izstaro radiāciju, jo iekšpusē ir kālijs un ogleklis-14.

Dažas iekārtas, kas rada starojumu, sauc par daļiņu paātrinātājiem. Zinātnieki izmanto šīs iekārtas, lai radītu starojumu un varētu to pētīt. Arī rentgena iekārtas rada starojumu, lai ārsti varētu redzēt cilvēka ķermeņa iekšpusi un palīdzēt cilvēkiem. Kodolieroči (atomieroči) izmanto kodolreakciju, lai radītu milzīgu enerģijas daudzumu siltuma, gaismas un starojuma veidā. Šo starojumu izplata putekļi, pelni un dūmi, kas rodas sprādziena rezultātā.

Kodolreaktori tiek izmantoti elektroenerģijas ražošanai. Tie rada lielu starojumu, taču reaktori ir rūpīgi būvēti, lai starojumu noturētu reaktora iekšienē. Tomēr daudzi cilvēki baidās, ka, ja reaktorā rastos problēmas, radioaktīvais materiāls varētu nokļūt vidē, kaitējot vai nogalinot daudzus dzīvniekus un cilvēkus. Turklāt reaktora daļas paliek radioaktīvas un var nogalināt cilvēkus simtiem vai tūkstošiem gadu, tāpēc cilvēki nav pārliecināti, kur veco reaktoru daļas varētu droši glabāt tālāk no cilvēkiem.

Kādi ir jonizējošā starojuma veidi un to īpašības?

Īsi sakot, jonizējošo starojumu var iedalīt divās galvenajās grupās:

• Elektromagnētiskais starojums: gamma stari un rentgena stari — tie ir fotoni bez masas, bet ar lielu enerģiju, kas spēj jonizēt atomus. Daļa ultravioletā starojuma arī var jonizēt dažas vielas, ja tam pietiek enerģijas.
• Daļiņu starojums: alfa, beta, neitroni, protoni u.c. Alfa daļiņas ir masīvas un īsi iekļūstošas (aptur papīrs vai ādas slānis), beta daļiņas iekļūst dziļāk, bet vieglākas, gamma stari un neitroni iekļūst visdziļāk un prasa blīvu aizsardzību (piem., svins, betons vai ūdens/neitronslāņi).

Avoti — kur rodas jonizējošais starojums?

• Dabiskie avoti: kosmiskais starojums, zemes garozā esošie radioaktīvie elementi (urāns, tori, radons), kā arī organismu iekšējie izotopi (kālijs, ogleklis-14).
• Mākslīgie avoti: medicīniskās pārbaudes (rentgens, datortomogrāfija), rūpnieciskie instrumenti, daļiņu paātrinātāji, kodolenerģijas ražošana, kodolieroči un radioaktīvie izotopi pētniecībā.

Mērvienības un kā to mēra

Dažādiem aspektiem mēra arī atšķirīgas lietas:

• Bekerelejs (Bq) — radioaktīvas vielas aktivitāte (sabrukšanas skaits sekundē).
• Grejs (Gy) — absorbētā deva (enerģija, kas absorbēta vienā ķermeņa kilogramā). 1 Gy = 1 J/kg.
• Žīverts (Sv) — efektīvā deva, kas ņem vērā biologisko efektu uz dažādiem audiem (lieto veselības risku novērtēšanai). Žīverst tiek izmantots, runājot par iedarbību uz cilvēku veselību.

Starojumu mērī ar dažādiem instrumentiem: Geigera–Mīlera skaitītājiem, scintilācijas detektoriem, dozimetriskajām ierīcēm (personālie dozimetriski spraudņi) un spektrālajiem analizatoriem. Radiācijas klātbūtne var tikt noteikta arī ar īpašām paraugu analīzēm.

Ietekme uz veselību

Jonizējošais starojums bojā audus, jo var izraisīt DNS bojājumus un šūnu nāvi. Sekas ir atkarīgas no devu lieluma, iedarbības laika un iedarbētā ķermeņa daļas. Galvenie riski:

• Īslaicīgas (akūtas) sekas: liela deva īsā laikā var izraisīt akūtu starojuma sindromu — slikta dūša, vemšana, galvassāpes, ādas apdegumi, asinību šūnu skaita samazināšanās un orgānu bojājumi. Tipiski simptomi var parādīties pie devām virs 1 Sv.
• Hroniskas un ilgtermiņa sekas: paaugstināts vēža risks, ģenētiski bojājumi, katarakta, reproduktīvas problēmas. Pat salīdzinoši mazas, ilgstošas devas var nedaudz palielināt ilgtermiņa vēža risku.

Par aptuveniem robežvērtībuem: vidējā dabiskā fona deva pasaulē ir apmēram 2–3 mSv gadā, CT izmeklējums var dot dažus līdz vairāku desmitu mSv, bet akūtas dzīvībai bīstamas sekas bieži ir pie devām virs 1 Sv; letālas devas (bez speciālas medicīniskas palīdzības) var sākties ap 4–6 Sv un vairāk. Šīs vērtības ir aptuvenas — faktiski ietekme atkarīga no daudziem faktoriem.

Pavecības jēdziens un izturība

Pusizmeža (halflife) — laiks, kurā radioaktīvas vielas aktivitāte samazinās uz pusi. Dažiem izotopiem tas var būt sekundes, citiem — gadi vai tūkstošiem gadu. Piemēram, daži izotopi sadalās ātri, bet citi saglabājas ilgi un radīs ilgstošu vides piesārņojumu, ja nonāk apkārtē.

Aizsardzība un drošība

Galvenie principi, lai samazinātu starojuma iedarbību:

• Laiks: samazināt laiku, ko pavadāt starojuma avota tuvumā.
• Attālums: palielināt attālumu no avota (starošanās intensitāte samazinās ar attāluma kvadrātu).
• Aizsardzība (shielding): izmantot atbilstošus materiālus — papīrs vai āda aptur alfa, vieglie metāli/plastmasa aptur beta, blīvi materiāli (svins, betons) slāpē gamma starojumu, bet neitroniem nepieciešami ūdens vai polietilēns (hidrogenēti materiāli) un speciāli neitronu moderatori.
• Personīgā aizsardzība: dozimetriskie ierīces, aizsargapģērbs, elpceļu aizsargi, jonizējošā materiāla piesārņojuma dekonotācija.
• Samazināšana un kontrole: ALARA princips — "tā zemu, cik racionāli sasniedzams" (As Low As Reasonably Achievable). Regulatori nosaka robežas profesijas darbiniekiem un sabiedrībai; piemēram, sabiedrības robežvērtība papildus dabiskajam fonam parasti ir apmēram 1 mSv/gadā, bet darbaspēka robežas ir ievērojami augstākas (tas ir regulējuma jautājums un var atšķirties pa valstīm).

Lietojumi

Jonizējošais starojums ir gan risks, gan noderīga tehnoloģija:

• Medicīna: diagnostiskie izmeklējumi (rentgens, CT), radioterapija vēža ārstēšanai.
• Rūpniecība un zinātne: materiālu testēšana, sterilizācija, izotopu izmantošana pētniecībā.
• Enerģija: kodolreaktori elektroenerģijas ražošanai.

Kā rīkoties avārijas gadījumā

Ja pastāv iespēja par radioaktīvu piesārņojumu vai izmešanu:

• ievērot oficiālas institūcijas norādījumus (evakuācija, slēgšana telpās);
• slēgt logus, apturēt ventilācijas sistēmas, pārvietoties uz iekšējām telpām;
• ja ir risks no radioaktīvā joda — lietot joda tabletes tikai pēc oficiālas rekomendācijas;
• izvairīties no piesārņotu pārtikas un ūdens lietošanas līdz oficiālām atzinībām.

Noslēgumā — jonizējošais starojums ir dabīgs un cilvēka radīts fenomens ar plašu pielietojumu, bet tam ir arī reāli veselības riski. Sapratne par starojuma veidiem, mērīšanu un aizsardzības principiem palīdz samazināt riskus un izmantot priekšrocības drošā veidā.

Jautājumi un atbildes

Jautājums: Kas ir jonizējošais starojums?

Q: Kā jonizējošā starojuma stiprums ir atkarīgs no?

J: Kādi ir daži elektromagnētiskā starojuma piemēri?

J: Kādi ir daži subatomāro daļiņu starojuma piemēri?

Vai liels jonizējošā starojuma daudzums var kaitēt cilvēkiem?

J: No kurienes nāk dabiskais jonizējošais starojums?

J: Cik ilgi daži izotopi ir radioaktīvi?

Meklēt pēc burta