Dîda Maria Alexandra -Efectele radiaţiilor radioactive asupra mediului

Dîda Maria Alexandra

„Viata pe Pamant s-a dezvoltat in prezenta radiatiilor

de fundal. Nu este nimic nou, inventat de om.”

Eric J. Hall1

Radiţia este energia care calatoreste prin spaţiu. Razele solarelui sunt una dintre cele mai

cunoscute forme de radiaţie. Ele ne furnizează lumina, caldura.

Radioactivitatea (lat. radius = rază, radiație) este un fenomen rezultat din dezintegrarea

radioactivă a atomilor sau, mai bine zis, a nucleelor acestora, este procesul prin care nucleul unui atom se

transformă spontan în altă specie de nucleu atomic. O specie de atomi - un izotop - care pot suferi

dezintegrare radioactivă se numește izotop radioactiv. Radioactivitatea depinde fundamental de numărul

de neutroni din nucleu, izotopii aceluiași element chimic comportându-se în general foarte diferit.

Transformarea este însoțită de obicei de expulzarea unor particule subatomice având viteză foarte mare,

precum și emiterea unor unde electromagnetice cu lungime de undă foarte mică. Radioactivitatea este un

fenomen exoterm (produce eliberarea energiei către mediu).

RADIOACTIVITATEA NATURALĂ

Fenomenul radioactivității a fost descoperit în 1896 de fizicianul Henri Becquerel la elementul

uraniu, ca urmare a dezvoltării generale a fizicii și ca o consecință directă a descoperirii de către

Roentgen, în 1895 a razelor X. Becquerel a observat că uraniul emite raze invizibile, cu proprietăți

asemănătoare razelor X. Ceva mai târziu s-a descoperit că și thoriul emite asemenea radiații și de

asemenea faptul că razele γ sunt cele mai asemănătoare cu razele X, atât prin duritatea lor, adică puterea

lor de penetrare, cât și prin viteza lor.

1 profesor de radiologie Universitatea Columbi

Dîda Maria Alexandra -Efectele radiaţiilor radioactive asupra mediului

RADIOACTIVITATEA ARTIFICIALĂ

Experiențele de bombardare cu raze α au dus în 1934 la o nouă descoperire de importanță

primordială. Este vorba de radioactivitatea artificială descoperită de soții Frederic și Irene Joliot-Curie,

ginere și fiică ai descoperitorului poloniului și radiului. În 1934 aceștia au supus unui bombardament cu

raze α niște foițe de aluminiu. Au observat faptul că în timpul bombardamentului, aluminiul emitea

neutroni. Când bombardamentul înceta, foițele de aluminiu încetau și ele să mai emită neutroni, însă

foițele de aluminiu continuau să emită o radiație asemănătoare cu razele β.

După multe cercetări, soții Joliot-Curie au lămurit ce se întâmpla: sub acțiunea razelor α, nucleul

de aluminiu se transmuta într-un nucleu de fosfor radioactiv care nu exista în natură.

În același mod, prin transmutarea elementului magneziu și bor soții Joliot-Curie au obținut un

radiosiliciu și respectiv un radioazot. Descoperirea posibilității de a crea pe cale artificială izotopi

radioactivi ai celor mai felurite elemente au avut un răsunet deopotrivă de mare ca și descoperirea

radioactivității naturale cu 36 de ani în urmă. Punând această idee în practică, fizicianul Ernico Fermi a

bombardat vreo 60 de elemente diferite și 40 dintre ele a dat naștere la izotopi radioactivi artificiali, cu

timpi de înjumătățire cuprinși între câteva secunde și câteva zile.

RADIAŢIILE EMISE

Există două tipuri de „radiații” emise cu ocazia dezintegrării radioactive:

Particule subatomice. Acestea au parimit inițial nume de raze deoarece natura lor nu era

cunoscută la început.

o nuclee de heliu (He2+) de mare viteză, numite și raze α,

o electroni , numiți și raze β,

o pozitroni , numiți și raze β+,

o neutroni

Unde electromagnetice de mare energie (frecvență mare sau, echivalent, lungime de undă mică),

numite radiații (raze) gamma.

Toate aceste „radiații” au proprietatea de-a ioniza gazele prin care trec, făcându-le astfel conductoare

electrice. Din acest motiv, aceste „radiații” se numesc radiații ionizante.

MĂSURAREA RADIOACTIVITĂŢII

Dîda Maria Alexandra -Efectele radiaţiilor radioactive asupra mediului

Radioactivitatea se măsoară prin numărul de dezintegrări produse într-o secundă. Unitatea de

măsură este unitatea becquerel (bq) prin care se

exprimă cantitatea de radiații pe secundă.

TIPURI DE RADIAŢII

Radiaţiile β – sunt constituite din electroni

(particule elementare cu sarcună electrică) cu

viteze mari, proveniţi din nuclee instabile.

Particulele β au o putere mai mare de pentrare

decât particulele α putând fi stopate de o folie de

aluminiu.

Radiaţiile γ – sunt radiaţii

electromagnetice, monocromatice (fotoni) emise

de nucleele excitate. Capacitatea de penetrare a

acestor radiaţii este mult mai mare decât a radiaţiilor α şi β, pentru stoparea acestora fiind necesar un

perete de beton, din plumb sau o cantitate mare de apă.

Neutronii – sunt particule lipsite de sarcină electrică, eliberate prin reacţii nucleare, inclusive prin

fisiune. Neutronii au o putere de penetrare dependentă de energia lor. O protecţie eficientă împotriva

neutronilor se poate realiza prin pereţii de beton sau cantităţi mari de apă.

Razele X – sunt dadiaţii emise în urma unor tranziţii energetice ale atomilor şi au energii mult mai

joase decât radiaţiile γ, având o putere mare de penetrareau o largă utilizare în domeniul medical fiind

obţinute prin bombardarea unei ţinte metalice cu electroni.

Radiatiile X (Roentgen) au o mare putere de patrundere si proprietatea de a fi absorbite de

tesuturile moi, oasele capului, metalele grele si plumbul. Roentgen a iradiat mana sotiei sale, obtinand

prima fotografie in care apareau oasele mainii si verigheta sotiei.

Radiatiile X sau R–ntgen - nu sunt incarcate cu electricitate, sunt neutre din punct de vedere electric, cu o

seria de caracteristici:

- sunt radiaţii corpusculare alcătuite din particule, fotoni nucleari moi si duri care formează

radiaţia moale şi dura nucleară;

- au o mare putere de patrundere, străbate straturi groase de corpuri opace pentru lumină obisnuita:

hârtie,carton,trec prin plăci de aluminiu şi fier,nu sunt deviate de câmpul electric şi magnetic, se

propaga cu viteza luminii.

α

β

β

α

α

α

α

α

β

β

α

β

β

α

uraniu-238 4,47 mld. ani

toriu-234 24,1 zile

protactiniu-234m 1,17 min.

uraniu-234 245.000 ani

toriu-230 8.000 ani

radiu-226 1.600 ani

radon-222 3.823 zile

poloniu-218 3,05 min.

plumb-214 26,8 min.

bismut-214 19,7 min.

poloniu-214 0,000164 sec.

plumb-210 22,3 ani

bismut-210 5,01 zile

poloniu-210 138,4 zile

plumb-206 stabil

Dîda Maria Alexandra -Efectele radiaţiilor radioactive asupra mediului

Radiaţiile cosmice – sunt particule enegetice care în atmosferă suferă intereacţiuni

complexe şi sunt absorbite in mod gradat, astfel încât doza înmagazinată scade pe măsură ce se

apropie de sol (la altitudinea de 300 m este aproape de de 3 ori mai mare decât la nivelul mării)

Radiatiile herţiene cunoscute si sub denumirea de unde radio, se propaga in linie dreapta si

cu viteza finita, avand proprietatea de a se reflecta atunci cand intalnesc obiecte sau obstacole in

calea lor. Datorita acestei proprietatii, undele radio sunt utilizate in detectarea si determinarea

pozitiei unui obiect sau avion aflat in zbor, prin emisia unor unde radio, reflectarea lor de catre

obiect si receptionarea lor de la obiectul detectat.

Radiatiile hertiene se produc prin saltul electronilor pe orbite mai apropiate intre ele, cele care au

un nivel energetic foarte scazut.

Radiatiile

hertiene sunt

absorbite de

catre pamant, cele

care au lungimi de

unda cuprinse

intre 1 centimetru si

30 metri, trec prin

atmosfera Pamantului numita fereastra radio. Radiatiile hertiene care au lungimea de unda mai

mare de 30 metri, sufera reflexia pe ionosfera. Datorita reflexiei acestor radiatii emise din spatiul

cosmic, acestea nu pot fi in intregime studiate de la suprafata Pamantului.

Atomii dintr-o substanta radioactiva se dezintegraza alea-toriu dar cu o rata carac-teristica. Durata,

numarul de pasi ceruti si tipul radiatiilor rezultate sunt bine cunoscute. Timpul de injumatatire este timpul

necesar pentru juma-tate din atomii substantei radioac-tive de a se dezintegra.

Timpul de injumatatire poate varia de la o milionime de secunda pana la milioane de ani in functie

de elementul ales.

COSMICE GAMA RAZE XULTRA-

VIOLETELUMINA VIZIBILĂ

INFRA-ROŞII

MICRO-UNDE RADIO

SPECTRUL ENERGETICFRECVENŢE

JOASEFRECVENŢE ÎNALTE

Dîda Maria Alexandra -Efectele radiaţiilor radioactive asupra mediului

UNITATEA DE MASURĂ

Sievert este o unitate de măsură derivată a sistemului SI, folosită în măsurarea diferitelor doze

echivalente de radiații absorbite. Sievertul este utilizat pentru evaluarea cantitativă a impactului biologic,

ce rezultă prin expunerea organismeloor vii la radiații ionizante (ionizatoare). Doza echivalentă de

radiații la care este expus un organism viu se determină, evaluându-se cantitatea de energie pe unitatea de

masă corporală, corelată cu un un factor relativizant (de "corecție"), care ține cont de periculozitatea

relativă a felului de radiații respective.

Sievertul este folosit și în calculele necesare la analizarea și aprecierea factorului de risc al

diverselor iradieri.

DOZA EFECTIVĂ

Doza efectivă de radiatii (E), absorbită de către o persoană se obţine în medie peste toate

ţesuturile iradiate cu factorii de ponderare adăugarea de până la 1:

Tipul de ţesut WT

(Fiecare

)

WT

(De

grup)

Măduvei osoase , colon , pulmonar , de stomac , de sân , ţesuturile 0.12 0.72

Dîda Maria Alexandra -Efectele radiaţiilor radioactive asupra mediului

rămase

Gonade 0.08 0.08

Vezica urinara , esofag , ficat , tiroida 0.04 0.16

Os de suprafaţă, creier , glande salivare , piele 0.01 0.04

total 1.00

.

Pentru alte organisme, factorii de ponderare au fost definite, în raport cu efectul asupra oamenilor:

Organism Greutatea relativă

Virusi , bacterii , protozoare 0.03 - 0.0003

Insecte 0.1 - 0.002

Moluşte 0.06 - 0.006

Plante 2 - 0.02

Peşte 0.75 - 0.03

Amfibieni 0.4 - 0.14

Reptile 1 la 0.075

Păsări 0.6 - 0.15

Dîda Maria Alexandra -Efectele radiaţiilor radioactive asupra mediului

EXEMPLE DOZEI

EXEMPLE DOZĂ UNICĂ

Radiografie dentară: 0.005 - 0.03 mSv

Mamografia : o singură expunere, echipament medie: 2 mSv

Masa de bariu : aproximativ 2.5 mSv

Comisia Internaţională de Protecţie Radiologică a recomandat limita de voluntari pentru salvarea

vieţii sau prevenirea leziuni grave: 1 Sv = 1000 mSv

Doze letale în timpul accidentului Goiania : 4.5-6 Sv = 4500 - 6000 mSv

Non-fatale doze în timpul accidentului Goiania : 0-7 Sv = 0-7000 mSv

Mediu individual de doza de radiatie de fond: 0,23 μSv / h (0.00023 mSv / h); 0.17 μSv / h pentru

australieni, 0.34 μSv / h pentru americani Dozele orare sunt 1.6 μSv / h (14 mSv / an), în oraşul

Fukushima şi 0.062 μSv / h (0,54 mSv / an), în Tokyo ca din 25 mai 2011.

Cel mai înalt nivel în timpul perioadei raportate accident Fukushima :. 433 Sv / h pentru gaz / abur

în interiorul izolare primar din reactor o unitate de pe 19 august, 2011 (notaţi citirea nu este micro

sau Milli Sv, dar Sv / h)

Rata cea mai mare doză măsurată în Finlanda în timpul catastrofei de la Cernobîl : 5 μSv / h

Dîda Maria Alexandra -Efectele radiaţiilor radioactive asupra mediului

Măsurătorile luate după accident Fukushima : mai mare de 10 Sv / h pentru arborele de ventilaţie

dintre reactoare I şi II (Echipament de ocazie ar putea citi numai până la 10 Sv/h)

EXEMPLE DE DOZE ANUALE

Doza maximă acceptabilă pentru publicul de la orice om a făcut instalaţia: 1 mSv / an

Doza de la care locuieşte în apropierea unei centrale nucleare: 0.0001-0.01 mSv / an

Doza de viaţă în apropierea unei cărbune staţie de alimentare cu combustibil lichid: 0,0003 mSv /

an

Doza de radiaţii cosmice (din cer), la nivelul mării: 0,24 mSv / an

Doza de radiaţii terestru (de la sol): 0,28 mSv / an

Doza de radiaţii natural în corpul uman: 0,40 mSv / an

Doza din surse atmosferice (cea mai mare parte radon): 2 mSv / an

Total de doza de radiatie medie pentru americani: 6,2 mSv / an

Doza de radiaţie de fond în părţi din Iran, India si Europa: 50 mSv / an

Doza de la fumat 30 de ţigări pe zi: 60-80 mSv / an

LIMITA DOZEI EXEMPLE

Criteriul de relocare, după dezastrul de la Cernobîl : 350 mSv / Durata de viaţă

În majoritatea ţărilor, doza curentă maximă admisă pentru lucrătorii de radiatii este de 20 mSv pe

an în medie pe cinci ani, cu un maxim de 50 mSv într-un an. Acest lucru este de peste şi a

expunerii de fundal de mai sus, şi exclude expunerea în scopuri medicale. Valoarea provine de la

Comisia Internaţională pentru Protecţia Radiologică ( ICRP ), şi este ocupat cu cerinţa de a

menţine expunerea cât mai scăzute rezonabil posibil ( ALARA )-luând în considerare factorii

sociali şi economice.

Limita de doza aplicată a lucrătorilor în caz de urgenţă Fukushima :. 250 mSv

. Ce cantitate de radiatii ionizante prezinta pericol?

10.000 mSv (10 Sv) pe durata scurta asupra intregului corp ar cauza stari de voma si scaderea

brusca a celu-lelor albe din sange si moartea in cateva saptamani; intre 2 si 10 Sv pe durata scurta

ar cauza boli de iradiere cu posibilitatea crescuta ca doza ar putea fi fatala;

Dîda Maria Alexandra -Efectele radiaţiilor radioactive asupra mediului

1.000 mSv (1 Sv) pe o durata scurta este chiar deasupra limitei de a cauza boli de iradiere imediate

la o persoana cu un fizic mediu, dar cu siguranta nu ar provoca moartea; daca o doza mai mare de

1.000 mSv actioneaza o perioada mai lunga de timp, nu exista posibilitatea unor probleme

medicale imediate, dar creeaza cu certitudine posibilitatea aparitiei cancerului in anii care vor

urma;

peste 100 mSv probabilitatea aparitiei cancerului (in contrast cu severitatea bolilor de iradiere)

creste direct proportional cu doza;

50 mSv este limita minima la care exista dovezi ca produce cancer la adulti, este de asemenea cea

mai mare doza permisa prin lege intr-un an de expunere la locul de munca;

20 mSv/an timp de 5 ani reprezinta limita angajatilor la radiologie, industria nucleara, extractia

uraniului;

10 mSv/an reprezinta doza maxima la care este supus un miner din minele de uraniu din Australia;

3 mSv/an este doza tipica (mai mare decat cea de fundal) naturala la care este expusa populatia in

America de Nord, inclusiv o medie de 2 mSv/an datorita radonului din aer;

2 mSv/an reprezinta radiatia de fundal din surse naturale. Aceasta este aproape de doza minima la care

este expus orice om, oriunde pe planeta;

0,3-0,6 mSv/an este intervalul tipic al dozelor de la surse artificiale, cum ar fi cele medicale;

0,05 mSv/an este o fractiune mica a radiatiei de fundal care este tinta pentru nivelul maxim de

radiatie la gardul unei centrale nucleare (doza reala este mult mai mica).

Iradierea este actiunea de expunere la radiatii a unui corp, iar interactiunea dintre radiatie si

substanta provoaca, în general, transformari în acel corp.

Transformarile din organismele vii sunt cunoscute sub numele de "efecte la iradiere". Daca sursa de

radiatii este exterioara corpului iradiat se foloseste termenul de "iradiere externa", daca sursa de radiatii

este încorporata sau distribuita în masa corpului, se foloseste termenul de "iradiere interna".

Dupa natura surselor de radiatii, aflate în mediul înconjurator independent de vointa omului, sau

"realizate" de "om", distingem iradierea naturala si artificiala sau antropica.

Iradierea organismului datorata surselor naturale de radiatii se numeste iradiere naturala. Obs.

Populatia umana, ca de altfel toata biosfera, a fost si continua sa fie expusa inevitabil la doze mici de

radiatii ionizante provenind din surse naturale.

Accidentul de la Fukushima

Dîda Maria Alexandra -Efectele radiaţiilor radioactive asupra mediului

Accidentul de la Fukushima a fost clasat, de catre autoritatile japoneze, la nivelul 7, nivel

maxim, pe scara dezastrelor nucleare, la fel ca si catastrofa de la Cernobil din 1986.

Autoritatile au stabilit ca numarul de iod radioactiv care este eliberat de reactoarele de la

Fukushima Daiichi este de cel putin 15 ori mai mare decat cel considerat suficient pentru ca accidentul sa

fie clasat ca fiind de nivel 7 (din 7) pe scara internationala privind dezastrele nucleare. Cu toate acestea,

nivelul de iod radioactiv reprezinta doar 10% din cantitatea de iod radioactiv eliberată la Cernobâl.

Cesium 137, o alta substanta radioactiva eliberata la Fukushima, este insa mai periculoasa pentru

ca are o durata de viata de 30 de ani. Cantitatea de Cesium 137 este insa de sapte ori mai mică decât cea

eliberata la Cernobâl, potrivit agenţiei.

Un accident de nivelul 5 reprezinta un eveniment care a dus la eliberarea de substante radioactive,

dar si la moartea unor persoane in urma radiatiilor, dupa avarierea unui reactor nuclear.

Un accident de nivelul 7 reprezinta insa o scurgere majora de substante radioactive, cu efecte

asupra sanatatii oamenilor si asupra mediului, care necesita masuri planificate extinse.

Dîda Maria Alexandra -Efectele radiaţiilor radioactive asupra mediului

Seismul cu magnitudinea de 9 grade care a avut loc in Japonia pe 11 martie a fost urmat de un

tsunami care a lasat sute de mii de oameni fara locuinte.

Biografie

1. http://ro.wikipedia.org

2. http://referat.clopotel.ro/Efectul_radiatiilor_asupra_organismelor_vii-10798.html

3. Uranium Information Center Ltd.,Radiation and Life,Eric J Hall, profesor Universitatea Columbia