RadionucliziNuclizii sunt atomii elementelor chimice caracterizate prin masa atomic A i numrul de ordine Z. Nucleul este format din Z protoni i (A-Z) neutroni. Numrul atomic Z indic sarcina sa, care este pozitiv i egal cu Z (e este sarcina electronic elementar) . Numrul de mas A este egal cu numrul de protoni i de neutroni din nucleu si indic aproximativ masa sa (Au). Constituentii nucleulu, neutronii si protonii, se numesc nucleoni . Pentru caracterizarea unui nucleu se va utiliza o notatie simbolic :

X - este simbolul chimic al elementului; A - este numrul de mas; Z - este numrul atomic .

.

RadionucliziIn functie de valorile pe care le pot lua numrul de mas i numrul atomic, nucleele se clasific in : izotopi i izobari. Izotopii sunt nuclee caracterizate prin acelai numr atomic Z i numere de mas diferite. Un exemplu il constituie izotopii hidrogenului , , , (hidrogen , deuteriu i tritiu) .

Izobarii sunt nuclee caracterizate prin acelasi numr de mas i avnd numere atomice diferite . Un exemplu il constituie nuclee : i . Modul simbolic de scriere se extinde i la nucleoni. Deci ,simbolic ,vom nota: protonul cu , nucleonul cu .

Nuclizii cu proprieti radioactive se numesc radionuclizi. Nuclizii unui element cu acelai Z sunt izotopi naturali sau artificiali. Se cunosc 1700 de nuclizi, din care 280 sunt stabili, iar restul sunt radioactivi. Radionuclizii, prin emisie de radiaii , , sau , se transform n ali nuclizi.

Dezintegrarea i fisiune spontan . Nucleele grele vor avea tendina de a elimina o parte din nucleoni, transformndu-se in nuclee cu energie de legtur pe un nucleu mai mare, deci mai stabil. Procesele prin care nucleele grele ii mresc energia de legatur pe nucleon sunt dezintegrarea i fisiunea nuclear .In dezintegrarea , nucleele grele expulzeaza un nucleu de: nucleele care emit particule , formeaz lanuri de nuclee a cror mas scade cu cte 4 uniti pn cnd ajung la un nucleu stabil de mas mult mai mic . In procesul de fisiune nuclear, nucleul se rupe n dou fragmente i civa neutroni. Fragmentele sunt nuclee de mas intermediar.In ambele procese se transfer energie cinetica particulelor in stare final . Aceasta se poate calcula in bilanul intre energiile totale ale nucleelor care se desfac i cele ale nucleelor produse prin dezintegrare sau fisiune . Exemplu numeric. Procesul de dezintegrare a nucleului de Po :

Dezintegrarea .Dezintegrarea . S-a observat ca sunt nuclee care emit spontan electroni Radiatia electronica a fost numita radiatie , iar pentru ca era formata din electroni negativi , radiatie - . Electronii emisi de nucleu sunt identici cu electronii atomici. Electronii nu intra in constructia nucleului, ci apar intr-un proces de transformare,numit dezintegrare - a nucleului.

Pentru conservarea sarcinii, nucleul derivat M, trebuie sa aiba un proton in plus. Numarul de masa al nucleelor N si M este acelasi, adica nucleele sunt izobare. S-a observat si procesul de emisie de pozitroni din nucleu (dezintegrare +) .Acesta corespunde procesului de transformare a protonilor in neutroni ce are loc in nucleu ,pentru a se atinge o configuratie mai stabila .

Aceeasi transformare nucleara se poate obtine si daca nucleul capteaza un electron de pe orbitele atomice :Procesul se numeste captura electronica .

Radiatii gamma Atunci cind nucleul sufera o transformare radioactiva care nu conduce la starea fundamentala a nucleului M, ci la o stare excitata, acesta se dezexcita prin emisia unui unui foton

FUZIUNEA NUCLEARProcesul nu are loc n mod spontan, n condiii naturale pe Pmnt, din cauza forelor mari de respingere electrostatic dintre nucleele ncrcate pozitiv.Procesele de fuziune nuclear sunt posibile la temperaturi foarte ridicate si sunt sursa energiei solare. Ele au putut fi reproduse si in bomba cu hidrogen, unde s-a realizat fuziunea nucleelor de deuteriu si tritiu la o temperatura foarte ridicata, obtinuta intr-un proces preliminar de fisiune

Contaminarea cu radionuclizi se datoreaz : radioactivitii naturale i efectului de impact al radiaiei cosmice, particulelor mprtiate n atmosfer din zonele de experimentare a armamentelor nucleare, evacurii i tratrii deeurilor radioactive, funcionrii atomocentralelor accidentelor de la atomocentraleOdat contaminat o zon sau un produs cu radionuclizi, efectele se transmit vecintilor dup modelul reaciilor nlnuite.Laptele, produsele lactate, cerealele i zarzavaturile devin cele mai importante captatoare de radionuclizi i deeuri radioactive

EFECTELE POULUARII RADIOACTIVE

RadionucliziEfectele nocive ale contaminrii se datoreaz radiaiilor de nalt energie i radioactivitii amplificate sau atenuate n raport cu natura receptorilor de radiaie.Radiaiile electromagnetice cu mai mic dect 250 (25nm) sunt radiaii de mare energie, a crei valoare se estimeaz cu relaia:n care:

28.635 este constanta din produsul hxcxNA ( h-constanta lui Plank, c-viteza luminii, NA- numrul lui Avogadro), iar lungimea de und a radiaiei n nm. Conform acestei relaii, radiaia roie cu lungimea de und =800nm are E1.200 kJ/mol, iar radiaia X , cu = 25 nm , va fi purttoarea unei energii E 4.786 kJ/mol. Pe msur ce se apropie de domeniul radiaiilor , energia se amplific enorm, ajungnd la valori mult mai mari dect ale radiaiilor a cror vitez (v=1,4.104 km/s) este inferioar vitezei luminii.

RadionucliziCaracteristicile activitii radionuclizilor Activitatea sursei (A), sau viteza de dezintegrare arat numrul de nuclee dezintegrate n unitatea de timp. Unitatea de msura n SI este Becquerel[Bq]=o dezintegrare /s, iar practic se folosete Curie[Ci] =3,7.1010 Bq. Activitatea integral sau Expunerea este produsul dintre activitatea A a sursei i timpul de contact (t) cu sursa. E=A x t [Bq.s] sau [Ci.h]

Activitatea specific (As) d numrul de dezintegrri /g de radionuclid (unitatea practic [Ci/g].Doza absorbit este parametrul esenial pentru aprecierea interaciei radionuclid-substan (Da), care arat cantitatea de energie transferat de radiaia ionizat unitii de mas de material iradiat. Unitatea n SI este Gray [Gy]=1J/kg. Submultiplii grayului sunt: mili- micro-Gray (Gy). n practic s-a folosit [rad]=10-2 J/kg Dou doze absorbite egale nu au aceleai efecte biologice. Astfel, un Gy de radiaie este mai periculos dect un Gy de radiatie (sarcin mai mic dar vitez superioar, 2.105km/s). 3. Puterea i debitul dozei sunt sinonime cu Da i arat energia absorbit uniform de masa iradiat ntr-o secund: unitatea n SI este [W/kg];I [rad/s].

RadionucliziDoza de ionizare (Di) reprezint doza de radiaie X sau a crei emisie corpuscular produce ntr-un kg de aer uscat 1 Coulomb (C) de ioni cu sarcini opuse. Unitatea in SI este [C/kg] i inafara SI Rntgenul [R]. Da i Di stau la baza aprecierii riscurilor pentru sntate, n ideea existenei unei relaii liniare doz-risc. Dup natura i energia vehiculat, radiaiile au efecte diferite. De aceea a aprut doza biologic (B), drept produsul dintre Da i efectivitatea biologic a radiaiei. Efectivitatea biologic () este raportul dintre doza radiaiei de referin i cea absorbit, care produce acelai efect biologic n esut n condiii identice: B= .Da

In SI se folosete echivalentul de doz (H) ca produs intre Da i factorul de calitate Q care depinde de modul de distribuire a energiei in esut. Are ca unitate de msur Sivert[Sv]; anterior s-a folosit rem(1 rem=0,01Sv)

H= Q.Da [Sv]unde:Q are valoarea 1 pentru radiaii X, i : 10 pentru p i n, i 20 pentru .

RadionucliziFactorul Q arat c un Gy de radiaie corespunde unui echivalent al dozei de 20 Sv, altfel spus 1Sv de radiaie produce aceleai efecte asupra organismului uman sau animal ca i 1Sv de radiaie X, i . Radiaiile acioneaz diferit asupra organelor interne. Pentru a le deosebi se folosete echivalentul efectiv al dozei ca sum a produselor dintre echivalentul dozei fiecrui organ iradiat i un factor de pondere asociat acelui organ(valori tabelate). Radionuclizi in alimente

Numrul radionuclizilor din alimente este n mare msur acelai cu cel din mediul exterior. Radionuclizii se deosebesc prin:Timp de njumtire (persisten)Mod de dezintegrare (emisie , sau ).Produsele dezintegrriiActivitate asupra componentelor din alimente i a consumatorilor

IZOTOPII STRONTIULUIn stare natural Sr nu este radioactiv i toxic, chiar i n cazul n care este administrat n doze mari pe perioade lungi, dar prezint o serie de izotopi, dintre care patru sunt stabili: Stroniu 84, Stroniu 86, Stroniu 87, Stroniu 88. Ceilali izotopi au perioade de njumtire variabile: Stroniu 82 25, 36 zileStroniu 83 1,35 zileStroniu 85 64,84 zileStroniu 85m 1,72 oreStroniu 87m 2,8 oreStroniu 89 50,52 zileStroniu 90 29,1 aniStroniu 91 9,5 oreStroniu 92 2,71 oreStroniu 93 7,4 minuteIzotopii radioactivi ai Strontiului sunt surs de radiaii .

STRONIUStroniu 90 (90Sr), este un subprodus al fisiunii nucleare, cu o perioad fizic de 29,1 ani, o perioad biologic de 50 de ani i se depune n oase n mod asemntor calciului. Mai poate fi gsit la nivelul cartilajelor, n glanda tiroid i limfonoduli.Importante cantiti de 90Sr au fost eliberate n mediu n timpul experienelor nucleare, acesta trecnd n cantiti ridicate n alimente.Principalul punct de ptrundere a 90Sr n plante este absorbia de la nivelul solului. Cantitatea 90Sr absorbit este maxim pentru solurile srace n calciu. Fertilizarea solului poate influena mai mult sau mai puin fixarea 90Sr de ctre plante.Din cantitatea total de 90Sr ingerat de vacile productoare de lapte, n lapte trece o proporie variabil, ntre 0,5 i 20%., care depinde foarte mult de nivelul productiv individual. Transferul cumulativ n urma unei emisii unice de 90Sr este terminat n proporie de 90% dup 9 ani pentru carne, pete i ou, 12 ani pentru produsele cerealiere, 14 ani pentru lapte, 32 ani pentru legume i 77 ani pentru fructe. 90Sr se gsete n ap, mai ales sub form ionizat. Factorul de concentraie (raportul concentraiilor cumulative sau n echilibru n anumite organisme i n ap) pentru diferite medii marine este de 100 pentru alge, 2-10 pentru crabi i homari, circa 1 n carnea petilor de ap srat i 5 pentru cei de ap dulce.

Ca i n cazul calciului, stroniul este fixat de pete prin absorbie direct din ap, acumularea depinznd de nivelul trofic. Factorul de concentraie pentru pete variaz invers proporional cu concentraia 90Sr n ap i este de aproximativ 100 ori mai mare n oase dect n carne. Transferul la om se efectueaz n principal prin consumul alimentelor contaminate, 90Sr coninut n apa de but contribuind cu aproximativ 5%, iar petele avnd un aport mai mic. La nou-nscui, concentraia iniial de 90Sr trebuie stabilit plecnd de la o relaie empiric, inndu-se cont de alimentaia mamei. Raportul concentraiilor Sr/Ca n oasele nou-nscutului este de 0,1-0,2 ori valoarea aceluiai raport din alimentaia mamei n cursul anului precedent naterii, fiind n medie de 0,15. Analiza unui numr mare de produse alimentare, indic o contaminare medie neglijabil a acestora. n Frana, expunerea medie a unui adult la radionuclizi, nu ridic probleme de sntate public.

CIRCUITUL STRONTIULUI IN NATURA

Tritiul (T sau 3H)Tritiul este izotopul radioactiv al hidrogenului cu t12,3 ani. Prin dezintegrare emite radiaii de energie medie.Se formeaz n atmosfer prin interactiunea radiaiilor cosmice cu O2, N2, i Ar. O parte rezult din activitile nucleare. n mediul inconjurtor, tritiul apare n apa tritiat (HTO),CH3T i n ali compui mai puin importani. Tritiul format n stratosfer ajunge cu precipitaiile pe sol i n apele de suprafa. Apa din sol este preluat de plante i animale i n final de om prin alimente. Transferul de tritiu la om se face prin inhalare, difuzie cutanat, alimente, buturi. HTO este complet absorbit pe cale digestiv i se repartizeaz rapid n ntregul organism. njumtirea tritiului n sisteme biologice variaz ntre 2, 4, i 18 zile dup cum acesta este repartizat n apa liber, apa legat fizic (adsorbit), sau chimic.Contribuia tritiului i a 14C la doza de expunere la radiaii a organismului uman este nesemnificativ n raport cu ceilali radionuclizi, n special 137Cs, 90Sr i mai puin 131I, i 40K.

Carbonul 14 (14C )Este radionuclid natural cu emisie si =5730 ani. Se formeaza prin actiunea neutronilor razelor cosmice asupra N2 din straturile superioare ale atmosferei. De aici, ajunge pe sol urmind ciclul carbonului in natura. O buna parte din concentratia 14CO2 din atmosfera provine din explozii nucleare si din alte activiti productive. Orice cretere a 14C in mediu atrage dup sine cresterea activitatii acestui radionuclid in alimente. Raportind la cantitatea de carbon organic ingerat zilnic de om,se deduce o perioada de stationare a 14C in organism de 53 de zile. Se admite ca 14C din organism se afla in echilibru stationar cu 14C din mediu.

40K are o abundenta de 0,012%. Organismul uman cu circa 1-2 g potasiu/kgcorp este depozitarul unor concentratii decelabile de 40K 137Cs este produs in reactiile de fisiune nucleara, fiind unul dintre nuclizii cei mai abundenti. Are t=30 de ani, se dezintegreaza prin emisie insotit i de raze cu energie moderat. Aceeai dezintegrare se observa i la 40K . 90Sr provine numai din fisiune nucleara, are o perioada de injumatatire de 29,1 ani. 137Cs si 90Sr sunt doi dintre cei mai periculoi radionuclizi deoarece sunt responsabili de inducerea leucemiei i a cancerului osos.In sistemele biologice 90Sr are o comportare similar calciului si de aceea diferentierea este dificila. Transferul la om are loc prin alimente. Fiind insotitor al calciului 90Sr apare mai abundent in lapte si produse lactate.13II este radionuclidul cel mai cunoscut dintre cei 24 izotopi ai iodului, se dezintegreaza prin emisie si provine din exploziile nucleare, din centralele atomoelectrice si din retratarea combustibilului nuclear. Desi este radionuclid cu activitate intensa, se foloseste ca Marker de diagnostic in medicina.