\\ \'.-"-/ Környezetvé
20lí.
környezetben végzi napi munkáját. Fejtse ki a radioaktiyitás alapfogalmait, mutas§a be a sugárzás élettani hatásait!
20. Ön §ugárye§zélye§
-
Radioaktivitás alapfogalmai Radioaktív sugárzás forrásai A nukleáris energia felhasználásának lehetőségei A radioaktív hulladékok
A radioaktivMs
a természetben elóforduló vagy mesterségesen elöállított izotópok mlajdonsága, anrely során az atommagok spontán áblakulása során új elemek jönnek létre, nagy energiájú sugárások mellett, Az atommagoí a nukleonok (protonok és neutronok) építikfel. Azt atomok jellemzőit maga az atommag szerkezete és ebből eredő tulajdonságai határozzák meg: arendszÁm (Z), amely azonos a protonok - illetve elektronok - számával, és a a tömeg§zám (A), amely azonos a protonok (Z) és neutronok (N) együttes számával.
-
Az azonos rendszámú de eltérő tömegszámú - tehát csupán az atommag neutronjainak számában különböző * atomok az izotópok. Az elemekben található természetes izotópok aránya állandó, Az azonos tömegszámú de eltérő rendszámú elemek azlzabarok ezek rendszerint valamilyen bomlási folyamatok eredményei. Az atomok akkor tekinthetóek stabilnak, ha a neutronok és neutronok számaközel. azon,o§. Amennyiben a két nukleon aránya jelentósen eltér egymástól, úgy az atommag nem tekinthetó stabilnak; kiilönbözőképpen stabilizálódnak. A stabi_ lizálódás alapvetóen háromféleképpen mehet végbe:
1.
Radioaktív bomlással, amelyekben az atomok
a
nukleonok átalakulásán.ak határára stabilizálódnak,
Alfa (c) bomlás Rendszerint nagy rendszámú elemek esetében megy végbe, ekkor az atommagból elektronburok nélküti héliumionok hasadnak ki. Ilyenkor a rendszám (Z=Z-2) és a tömegszánr (A:A-a) is megváltozik, rij elem keletke_ zik"
'!{n +
'|tru _+
Béta (F) bomlás
1u"
Olyan nukleonátalakulási folyamatok amelyek ,,melléktermékekénf'kiilönböző sugárások keletkeznek. P- bomlás Akkor következik be, ha a neutronok száma magasabb a protonokénál (no>p*); ilyenkor egy neutron hasadása történik 0,78
MeVl
no-)p-+B-+;
neutron -+ proton
+
elektron
+
antineutrinó
A protonok száma nő, ezért megváltozikazelem rendsáma egyel nö {Z:Z+l),új izobar keletkezik.
]H -} )n" +
P* bomlás
_!e
Akkor következikbe, ha a protonok száma magasabb a neutronokénál
történik
A protonok száma csökken,
p. -) proton -}
no + P+
neutron
(no
+ +
pozitron
ilyenkor egy proton átalakuIása
u neutrinó
ezért megváltozik az elemrendsám egyel csökken (Z=Z-1), új izobar keletkezik.
'js +
*le |Jc -+ Befogás A folyamat lényegébenfordított B* bomlás, az atommag - illetve annak egy protonja - befog egy elektrorrí, miközben egy neutron képzódik. A befogott elektron külső eiektronpályárőlpótlódik, röntgensugárzás melletí,
p*+e--+no+D + elektron -)
proton Mivel
a
iltutn +
2.
+
e- ->
neuffínó
(Z:Z-l),új
izobar keletkezik.
trXc,
Eltérő szerkezetű atommagok összeolvadásával, fúziójával, amelynek során a rendszerint kis méretű ererleti atomoknál stabilabb szerkezetú, nagyobb rendszámú elem képződik
]o + 'rti
!
neutron
protonok száma csökken, ezért megváltozik az elem rendszáma
----+
z
|He
+ jn +
2,4pJ
Egl eleklronvolt a: a: energia, melyre egl elektron szer! íesr, miközhen } volr potenciálki.ilönbség hatására feíglorsu!. [1 eti
:
t,ó02
x1 0-1''
J]
e-3.
Környezetvédelenr
A rendszerint nagy rendszámú, számos nukleont tarlalmazó atomok hasadásával, fissziójával, amel;nek során ki-
sebb rendszámú.-iényegesen stabiiabb atomok képződnek, miközben gyakran nukleonok kisugárzása is tÖrténik. Az utódatomok főbb jellemzői és viselkedése sokban hasonlít az cr-bomlás során keletkező részecskékére.
'{ru
-----+
't|su
n
!3K, +
2
Jn során a sugárzás Íbnásául amelynek íblyamat, A sugárzás anyagi rendszerekben lejátszódó, energiát szállító fizikai egY (mérhetetlenül kicsi) és energiájának tömegének saját szolgálórendszer energiát ad át a környezetének, miközben energiájává, és tömegévé anyagfajta rész.ét átalakítja a sugárzásnak megfelelő A klasszikus fizika hullámszeni és korpuszkuláris (részecske) sugarzást különböztet meg. A kvantumelmélet szerint azonban e kétfele sugárzás között nincs éles különbség, mindkét sugárzásnak van hullám és korpuszkulárisjellege. A sugárzások ftzikaí természete szerint áttalában a mechanikus és az elektromágneses sugárzásokat kÜlÖnbÖztethetik meg, A mechanikus sugárzáshoz tartoznak a hanghullárnok és a lökéshullámok, amelyek hordozói azonkőzegrészeiskéi, amelyben a huilamok terjednek, az elektromágne§es sugárzások kózé az elektromágneses hullámok teljes spektruma a raálohutlámoktól a láthatő fenyen keresáül az|JY-, mikrohullámú-, röntgen-, gamma- stb. sugárzást, arnelyek hordozója az elektromágneses tér. Á torpuszt
atommagb ő| sÁrmazó ún. magsugárzások és a röntgensugárzÁs abban különböznek a hÖ-, fénY- és egYéb sttgárzásoktól, lrogy a sugarást alkotó réJzecskéknekv, fotonoknak elegendő energiájuk van ahhoz, hogY ionizációt idézzenek elő a besu-gárzott'anyagban , akár közvetlenül., akár közvetve; ezek tehát ioniáló sugárzások, Eredettiket tekintve származhatnak természetes fonásokból, mint a világűr vagy afoldkéreg, illetve mesterséges forrásokból, berendezésekből, Az a.-sugárzás korpuszkuliiris nagy energiájú sugárzás. ethatolOkepessége kicsi, levegóben 4-8 cm, vízben 50-100 trrm, alumínium lemezben kb. 50 pn. Kinetikus energiája 4-9 MeV amely erősen fiigg a kibocsátó atom méretétŐl, csakúgY mint a sebessége, mivel a ,,hajtóereje" az utódatomok magiaiban található protonok kti{ittj erős taszítás, NagY energiája és erós pozitívlokése miatt a részecskékközelébe keríilő atomok elektronjait könnyen ionizálja. A p_ sugárzások a korpuszkuláris és energiasugárás jellemzőit egyszeíTe mutatják, Hatótávolságuk az a,részecskéktól nugyobÜ, levegőben neiany méter, vízben 1_5 mm, alumínium lemezben <S,mm, Kinetikus energiája 5-0,05 MeV, anrijellemzőitől. nef',,halioereié,, a nukleon|an megfigyelhető gyenge kölcsönhatások, ezÉrt nagyban frlgg az átalakulás e y-sugárzas tisáán elektromágneses jellemzőkkel rendelkezik, mivel az atoírmagot ért gerjesúés megszűnésétkÖvetóen azlnergiatobblet X =,20-30 pm sugárzás formájában távozik, Gyakori kísérdelensége az a, és főként a P, sugárzásoknak, ahoi a maradék_energia valamilyerr belső átalakulást követően így jelentkezik. Kinetikus energiája mivel tÖ,o"gg.Í nem rendelkezik, ninJs; áthatolóképessége ennek megfelelően nagyon nagy: levegőben néhánY százméter, szilárd közegben is több méter lehet a sugárzás energiaszintjétól fiiggóen. A neutronsu gárzás az a-sugárzáshoz hasonló, korpuszkuláris jellegii neutronforrások által kibocsátoft, különbÖzÖ fluxusú, magreaÉciók létrehozásrlra alkalmas, neutronokbó1 és az általa gerjesáett ionokból álló,sugiirzás, amelY a nag} rendizámi elemek maghasadási reakciói során keletkezik. A legismertebb neutronforrás az "'L) izotóP, bomlása során átlagosan 2-3 neutron,,keletkezik". a rádioattiv atommagok átalakulása véletlenszerű, az egyes atomok szintjén előre meg nem. határozható időben bekÖvetkező esemény. Nagy számú atomot : rrtalmaző halmaz esetén azonban matematikailag jól leírható összefiiggésekkel
Az
jellemezhető,
A radioaktív atomok halmazíra jellemző
értékaz aktivitás, amely az egységnyi idő
atomok száma. Jele: A, mértékegysége:Becquerel (Bq), vagy bomlás/s,
-
egY másodPerc
-
alatt elbomlott
A=4N=No-N
At
idótartamot, amely során azanyagban a radioaktív ato, nern bomlott afomok számafolyamatosan csökken. Az1-az^t A felezési idő az izolópra jellemzŐ, állandó érték, időnek nevezzúk. felezési (aktivitása) felére csökken a mok sáma Jele: T, rnértékegysége:valamely megfelelő időegység (másodperc, óra, nap, év, stb.)
Az el
N ! =
N0 2
(2i N0 Í1]'
amelv t idő elteltével -|i_
=
ít\T
= ^=*,l.rj
-
N= )o,
^=n
Az aktivitás egyenesen arányos a meglévő, el nem bomlott atomok számával ahol az arányossági tényező állandÓ" Ezt a bomlási sebisségre jellemző mennyiséget nevezzük a bomlási állandónak. Jele: I, nrértékegysége1/s.
A=fuN
* i.=1N
A bomlási állandó fordítottan arányos a felezési idővel
^ ln 2 l
--
TT
0.693
Környezetvédelem 2017,
Halmazállapota alapján
-
szí|Iárd,
folyékony, légnemű,
biológiai.
Aktivitása szerint
-
kis aktivitású közepes aktivitású nagy aktivitású
Dózisteljesítménye szerint kis aktivitású
_ -
közeBes áktiVitású nagy aktivitású
Az izotópok felezési ideje szerint
-
rövid élettartamú
közepes élettartamú hosszú élettartamú
(< 5.105 kBq/kg), (5.105- 5.108 kBq/kg), (> 5.108
kBq/kg).
(< 300 ttGy/h),
(300 - 104 pGy/h), (> 10a pGy/h).
(30 napnál rövidebb), (30 nap - 30 év), (30 évnélhosszabb).
Eredete szerint
-
atomenergia-termelésből, kutatóreaktorokból, ipari, mezőgazdasági, orvosi radioaktív izotópok akalmazásából, ízotőpgyártásból.
Az európai országok 1980, februrár 18-án fogadták el a radioaktív hultadékok elhelyezésére vonatkozó irányelveket, amelyek l999-ig érvényesek. Az Európai Közösség országai által termelt radioaktív hulladék mennyiségének érzékelésére a következő
adatokat érdemes ismerni:
hulladék: l0 millió m3, ebből radioaktív hulladék: 80.000 m3, ebből nagy aktivitású radioaktív hulladék mindösszesen: veszélyes
160 m3!
A nagy aktivitású hulladékok az atomerőmúvek elhasmált fritőelemeinek feldolgozásakor keletkeznek: ugyanis magát ahaszná|t fiitőelemet anemzetközi besorolás nem tekinti hulladéknak, hisz abban még számos hasznosítható anyagyan.
A nagy aktivitású hulladékok kezelésérespeciális technológiakat és létesítményeketfejlesztettek ki, mivel dózisteljesítményük, valamint a radioaktív bomlást kísérő hőfejlődés igen nagy. Ezeket az eljárásokat (például üvegbeágyazás) azokban az országokban akalmazzák, ahol a te§es nukleáris ciklus az urándúsítástól a fritőelemek újrafeldolgozásáig megvalósul. A kiégett erőművi fiítőelemek és az azok feldolgozásakor keletkező nagy aktivitású hulladékok tarolásakor
hosszú ideig még mesterséges hűtésről, szellőzésről és felügyeletről kell gondoskodni, mielótt végleges elhelyezésre kerülnek, Nagy aktivitás ú hulladékoíazEurópai Unió területén mindössze Belgium, Franciaország és Anglia tárol. A kis és közepes aktivitású hulladékok a gyűjtését,csoportosításáí, osztályozását követően meghatározzák az esetleges további felhasználás módjait, majd ennek megfelelően csomagolják és szállítják az átrneneti tárolókba, vagy térfogatcsökkentő eljárásokat követően sugármentesítik (dekontaminálják). A további kezelés a veszélyes hulladékok kezelési technológiájával többé-kevésbé egyező módszereket tartalmaz: általában megszi|árditás és vízoldhatatlan formára hozásavalamilyen inaktív hordozóba, például betonba valő ágyazást követően kerülnek végleges elhelyezésre. Az egyik legfontosabb gyakorlati elv, hogy radioaktív hulladékok kizárőIag szilárd halmazál|apotban és minél kisebb térfogatban kerülhetnek végleges elhelyezésre. A kis és közepes aktivitású radioaktív hulladékok végleges elhelyezéséreszámos megoldást dolgoztak ki. A taroló létesítményeket köznapi nyelven atomtemetőknek nevezik. A Nemzetközi Atomenergia ügynökségajánlása szerint a tudomány mai ismerete szerint a legbiztonságosabb végleges tárolási mód a megfelelő geológiai kömyezetbe (ftildrétegek, kőzetek) történő elhelyezés. Az atomtemetők mind a szárazfoldőn, mind a tengerfenéken kialakíthatók. A radioaktív hulladékokat a környezet minden behatásától el kell szigetelni oly módon, hogy a szigetelés hatásossága addig ferurmaradjon, amíg az izotópok koncentrációja elhanyagolhatóan kicsivé nem válik. Ezt azídőt ma 600 évre becsülik. Minthogy a szigetelőanyagok (beton, acél) csak 80-100 évig képesek védeni a hulladékokat, ezért a további védelmet a geológiai környezetnek kell biáosítania. Az atomtemetők szárazftldi elhelyezésének három alapvető tajtáját alka|mazzák: a felszíni illetve felszínközeli, a felszín alatti és a mély geológiai elhelyezést.
L]
,-.,_) Kömyezetvédelem 2013.
A radioaktivitás méréséreaz egységnyi idő alatt bekövetkező atommag-bomlrások sámát alkalmazzák:' Si mértékegységea Becquerel (Bq), ahol 1Bq : l Úomiás/sec. Ritkábban alkalmazott CGS mértékegysége a Curie (Ci), amely 3,7,10|0 Bq aktivitiással
e
gyenértékri.
A radioaktív sugá.rzások mértékéta dózis határozzameg, amely valamilyen hatást kiváltó energia (sugárzás) mennyiség. A sugárvédelem alapvető dózismennyisége az elnyelt dózis (D), azaz egységny tömegben elnyelt energia. SI mértékegysége a Gray (Gy), amely az a sugárdózis, amelyet I kg anyag elnyel ha vele állandó intenzitású sugárzás útján I J ni-*§at mrUnk (1J/kg).Néha még hasznáItCGS mértékegységeRad, ami 10-2 Gy-nek felel meg.
D=
az elnyelt energia dózisa tömeg
!I ltg]
Az éló szervezetekben tétrejött sugárhatás nemcsak azelnyelt dózissal, hanem a sugárzásjellegével is arányos. Az cra no_sugárzás hatásara a sílr(iionizáció miatt a biológiai hatás nagyobb, mint az azonos dózisú RTG- vagy y-sugárzás.
és
Az egyónériék dózis súgárzás minőségét is figyelembe veszi, amely azelnyelrt, nem ionizáló sugárzás dózisának és a
sugárzásra jellemző minőségitényezőz (Wp) szorzata. Mértékegysége a Sievert (Sv), amely az e7nyelt dózis egységének mógfelelően szintén J/kg. A sugárbetegség 1-2 Sv elnyelt dózisnáI alakul ki a szeryeze! korától, fejlettségi fokától, stb, fiiggően. Az ionizálő sugárzásokra néha még alkalmazott mértékegységa Rem (Röntgen equipment man) ,amely az ionizáló sugárzas elnyelt dózisa ami akkora ionizáló hatástfejt ki, mint 1 Röntgen sugárzás.
A halmozódó (sztochasáikus) biológiai hatások valószínúségénekbejsléséreszolgál az effektív dózis, amely az egyet, értékdózis és az élő szöveJek érzékenységétkifejezó szöveti tényező' (W1) szorzata,
A lekötött egyenérték dózis fogalmat a
szeryezetbe jutott radioaktív anyagok sugarzásából származő tartósan elnyelt energia kifejezésérealkalmazzák egy adott időszakra v. felnőtteknél 50 éwe, gyermekeknél 70 évre. Ugyanilyen megfontolásból alkalmazzák a lekötött effektív dózis fogalmat is.
Egy adott sugarfonásból (p1. atomerőmúből) szárrnazőan a sugárzásnak kitett csoportok v. népesség sugárterhelésének kifejezésére alkalmazzák a kollektív egyenérték dózis és a kollektív effektív dózis fogalmakat, amelyek az adott csoportot alkotó személyek átlagának és az érintett személyek számánakszorzata, egysége a személy-sievert.
A félhalálos dózis
(LD59) art az elnye|t energiamennyiséget fejezi ki, amellyel egy besugárzott csoport fele meghatárofajoknál ez az értékeltérő, embemél LD5976g : 3,5 Gy, Az értékjelentősen ftigg a zott időn belül elpusztul, Különbözó megfelelő betegellátás biztosításától és színvonalától. sugárérzékenység másik jellemzője a halálos dózis, amely az ionv;áló sugarzásnak az a dőzisa, amely a hatásnak kitett szervezetet elpusztítja. Jele: LD (Leüílis Dózis).
A
A radioaktív sugárzások hatásai Fizikai hatások
-
ionizáló hatás
Az a és B sugárzások ionpárok sorozatáthozzák létre, amelyek viszonylag könnyen képesek a kömyezetükben található anyagokkal kémiai reakcióba lépni. A sugarzások kémiai és biológiai hatásai ezen jel|emző A y-
ionizálő hatása minimális, lumineszcencia Bizonyos anyagok (ZnS) fiileg korpuszkuláris hatásra könnyen gerjesztődnek , és az igy keletkezett energiát fény formajaban 1u^no, uug} eter
hőhatás
A sugárzások elnyelődése során az energiájuk hőenergiává (infravörös sugárzás) lassul.
kémiaihatások A legtöbb sugárzás
erősen oxidatív hatású, mivel kémiai átalakulásokhoz életben számos helyen találkoáatunk ilyen hatással, ilyen például:
3Oz HzO a víz fotokémiai bomlása ,,hagyományos" fényképezés AgBr az ózon kialakulása
sug,
)
ZOs
sug,
)
H2+O'
sug,
)
elegendő energiát hordoz. A hétköarapi
Ag
2 rénye:ő, amellyel az elnyelt dózis értékétmegszorozva az eglenértékű dózis
X
értél<e meglcapható. Értéke és y-sugár'"as esetén I; ]0; n0-sugórzás esetén 2,5-]0,5 energiaszinttől ftiggően; részecslresugárzás) esetén töltéssel rendelkező (és minden más eg|szeresen ftsugárns a-sugárzás (és minden más eg)szeresen töltéssel rendelkező részecskesugárzas) esetén 20. Angol nyelvterületen Qualtty Factor (QF) képessége határozza meg: ivarmirig,lek és a vörös csontvelő 0,2; tiidő ' A súlyzótényező értékét(szövetek érzékenységét)alapvetően a sejtek osztódási és glomor/bélrends,.er 0,] 2;; csontfelszín és bőr 0,01; egléb(pajzsmirig/, rryelőcső, máj, szív, idegrendszer) 0,05. J kemulumineszcencia: a gerjesztéssel azonos időben, azonos hullámhosszon kepernyők) foszforeszcencia: ajólal a gerjesztést követően, azonos hullámhosszon (sötétben világító bevonatok, -fluőrcszcencia: a gerjesztéssel glakorlatilag azonos időben, de eltérő hullánhosszon (pen:papír btztonsági jelei, fénycsövek bevonata)
I
Kömyezelvédelem
Biológiai hatások Főleg a kémiai hatása érvényesül, vagyis az éIő szervezet optimális működéséhez szükséges kémiai kötések ger-
jesáés batására történő felbomlása éslvagy átalakulása során. Legielentósebb hatásként az örökitő
anyag térszerkezetónek torzulása említhető meg, amely a sejtműködések részleges vagy teljes leállásához vezetnek. Másik jelentősebb hatás a sejtekben található vizbőlképződő szabad gyökök és azezekhatásáraképződő erélyes oxidálószerek miatt bekövetkező pH-változások, fehérjék (enzimek) denaturációja, sejtmembránok fokozott mértékű károsodása,
A sugárterhetés (sugárexpozíció) az ionizálő sugárzás azon mennyisége, amely az éIő szervezetet éri. A sugárexpozíció lehet állapot, amellmek egy élőlény mindenkor ki van téve (természetes vagy háttérsugárzás), de lehet folyamat is (mesterséges sugárzás), A természetes sugárexpozíció összetevői:
a) b) c)
terresztrális sugárzás (szabadban tartózkodás: kb. 570 pSv/év, lakásban tartózkodás: kb. 430 pSv/év; kozmikus sugárzás (tengerszinten kb. ll00 pSv/év); radioaktív anyagok ínkorporációja inhalálással v. táplálkozás során (kb. 300 pSv /év). A mesterséges sugárexpozíció összetevői, amelyek hozzáadódnak a természetes sugárzás hoz: a) a gyógyításban használt ionizáló sugarzások és radioaktív anyagok hatása (kb. 500 pSv /év); b) foglalkozásuk során ionizáló sugárzásnak v. radioaktivitásnak kitett személyek (kb. 500 pSv /év); c) atomipari kutatások (kb. l0 pSv /év); d) ipari atomlétesítmények balesetei (?); e) atomfegyver-kataszhófak (?).
A
sugiárterhelés két típusát ki,ilönböztetjiik meg: külső sugárterhelós , vagyis a sugárterhelés külső forrásból, illetve a belső sugárterhelés, amikor a sugárzástkibocsátó anyag bekerül a szBwezetbe, ott beépül szervbe végilíávozlWlebomlik5. A radioaktív izotópok a szervezetbe kerülhetnek, egyrészt belégzés(inhaláció), lenyeléssel (ingesáió) vagy pedig közvetlenül a véráramba nyílt seben keresztiil. A szervezetbe bekerülve, megkezdődik a beépülés, izotópra jellemző, szelektív folyamat során. Kritikus szervrrek nevezziik art a szervet, amelybe egy adott radioaktív izntóp a legrragyobb valószínűséggel beépül. 90Sr mivel Sugárterhelésnél legveszétyesebbek azokazizotópok, amelyek kritikus szerve a csontszövet; embernél például a csak lassan iirül ki. Az élelmiszerek megállapított maximális sugárterhelési szintje: 1 L étel < 350 Bq, l kg étel < 600 Bq.
sugérzás hatásának kitett anyag nemkívánatos e|változása. A sugarzás és az anyagkölcsönhatása következtében megváltoáatnak az anyag makroszkopikus tulajdonságai (pl. mechanikai szilárdsága, kémiai szerkezeíe, halmazállapota). A sugárzás az anyagban megváltoáathatja az atomok elektronszetkezetét és kémiai kötését. A különböző típusúsugarzás primer hatása az élő szervezetre úgy mutatkozik meg, hogy a sejtek funkcióképességéhez szükséges molekulák (fehérjék,nurleinsavak) kémiai kötései fel bomlanak, de végső fokon akár az egész szervezet is alkotóelemeire (H, C, O) bomolhat (,,elszenesedik"). Az egyes biológiai rendszerek -a során makroszkopikusan megfigyelhető változások ezérta szervek, ill. sejtek károsodása, majd elhalása, mutációk és rák keletkezése a sugárdőzístól, a sugiirzás típusától (ennek relatív biológiai hatásától) és a rendszerek szerkezetétől fiiggően.
A sugárártal om a
A sugársérülés olyan sugárárlalom, amely klinikai
ttinetekben nyilvánul meg; a sugárzások kémiai és biológiai hatásán alapul. Közvetlen nagy dózisú, a bőrt ért sugárás esetén sugárégésről, a test egészét érő sugárzás esetén sugarbetegségről be-
széliink. Az emberi szervezetet érő sugiirkárosodásnak kétirányu hatása lehet: egyrészt a sugárterhelést elszenvedett személy károsodása (szomatikus hatás), másrészt az utódokon jelentkező - genetikai - haás. A radioaktivitás legjellemzőbb biológiai hatása a fehérjékés az örökíóarryagtérsznrkezetének átrendeződése. A valóságban nem maga a sugárzás váltja ki a szervezst karosodasát, hanem a sugárás haására- föként vízrrrolekulákból - képződött reakcióképes szabad gyökök és ionok; ezek ugyanis meg tudnak váItoztaftiolyan biológiailag fontos molekulákat, mint a nukleinsavak és az enzimek , Így a sugérzás mutagén6 , teratogéí és karcinogén8 hatásáért elsősorban a sejtben levő DNS krárosodása a felelős. A sejtek mindenkori érzékenységeváltoző, de általánosságban elmondható, hogy a fejődő, illefue az osúódó sejtek, az ilyenjellegű sejteket tartalmaző szövetek lényegesen érzékenyebbek a kevésbéfejlett, vagy specializált sejteknél. Különösen érzékenyeka bőr (hám), a vér és vérképznszövetek, valamint az ivarmirigyek sejtjei. Ennek eredménye korlátoódhat a testi sejtekre, amikor pontmutációk jelennek meg. Ekkor a károsodás mértékétőlfiiggően a sejt anyagcseréje megváltozik a szervezetben az anyagasere megváltozása fog problémát okozri. Ekkor beszéltink a személyen jelentkező szomatikus hatísról, mivel csak a sugárzást elszenvedett egyeden jelentkezik. Ha a sugárzís karosító hatása az ivarsejtek örökíóanyagara is kiterjed, akkor a kiilönböző genetikai mutációk jelenhetnek meg, a karosodás mértékétőlfiiggően jelentkezhet az utódokon is. Ekkor az utódon jelentkező genetikai hatásról beszélünk; életkortól fiiggően ez jelentkezhet flatal (korai karosodas), vagy idősebb korban (kései karosodas). a DNS molekulák károsodnak
folyamatjellemző adata biológtaíelezési idő, amely alatt a szerve,ztbe jutottveglületÍele kiürüI A DNS változrisával járó mutációt okozófizikai, kémiai, vagl biológtai hatások ' A seitek, szöyetek, szervek rendellenes.fe.ilődését eredményező fizikai, Mmiai, wg biológiai hatások 8 A sejtek ross:indulatú hákos) elvdlto:ásáért felelős j:ikai, kémiai, vagl biológiai hatások, s
6
Kömyezetvédelem
20/5.
Nagy sugárdózisg
a kÖzPonti idegrendszerben' LD jelentkezik, a vérképzőrendszerben, az emé,sztőtendszerben, Haüísa mar néhany nap után Rem-nél fordulnak elŐ' 50-100 200 toroo yan. Az első haláloások 400-500 értéke700 Rem körüli, míg a LD 50 értékeerősen változó érepartoáoiiártJ*.t. A kiilönböző szervezetek LD 50 Rem_ig pedig kiilönbö ,o őeieNirvérképi Az egyszere elszenveernbrióké. az és nugobb, mint a csírasejteké dbzisa tékeket mutat. A felnőtt állatok letális újjá, épül "rtor^, nem soha mértékben dózis uiorogiJffi;;i"dú nugyobb, aszőwezetteljes
dÁ
dett nagyobb
Kis sugárdózis
(karcinogén hatás)' fehérvérűség' uán jelentkezik: hajhullás, látasi zavarok, rák csontve_ Haása lehe! hogy csak évek, évtizedek sejtjei az ivarsejtek, a fehérvérsejtekés a slnrvezntl;;t kább ryd.lyet életkor_csökkener. n, e-u"riés állati rosszindua Yagy károsodások' genetikai .". arr-iit urJt hefie: ilyenekpél'dául a lő. Egyes kismértékíísugaradagok hatásai (hatásmentesen elviselhetŐ) 50 zoo n lJret. Úas fonások izerint a dóziskorlát daganatok. uaximaíis egyéni suea*dag;
y
latu
esetén, Á§u uíukorrag; 50 mSv az érintettmunkások
"-:- -;i;ő mértékétől fiiggáen 'A' susaradag
_ -
kiitö"íthetji,ik el a sugarbetegség fokozatait:
foku - enyhe úgarbetegség (100-200
fuélet)
(200- 300 R/élO masodfoku to"ep,Ítyo, sugarbetegség -
R/élet) harmadfokú - súlyos sugárbetegség (300-500 R/élet) negyedfoku -renákivul iúlyos zugarbetegség P600
Néhány jeltemző károsodás Avérképzéskifejezettensugárérzékeny(meg-s{inhet).Dózistól.fiiggően,regenerációsfolyamat.10-14napmúlvamegkezrákos szÖvetburjanzása indul nup .nnlva kezdőj'Ú *.q. Á PajzsmirigYLen dődhet. A lép összezsrg"ffiik, úijrrp'ilr."s-o folyamatosan sugározva kÓp* tőt á!e*r"t o.." tőp", Ú*uúi a szlvetJt toLe"a"agyűoaua meg, A lúdőből u.uaiouraiu nikus sugá,rfertőzést okoz, íúdőrak. A H"*"r 10_20 éven belül rakot
cézium és ruténium
a nőknél - a tejmirigyekben felhalmoádó rnelle1GYomorb4 bélbe kerülve "Úso.ban o anetyrei, J;;;ű; aa.."rar9 *ajű e; 1u.":éb:} jelentősen károsodhatnak" nemző_ is ivarmirigyek "r.""ű. u.ue."j;t okoáatja. az rosszullétet, hanyást, Yagy ateljes emésztő.ro az érett ondósejtek kevésbé csírasej,-i".."r.r. ..gÚ,init, (fontos Űonban,hogY képtelenség következik #,;;;i " herék Így a torzszúlÖttek *rro[rrrg"-grrt, ,o"3ioroá* az tirt*Ítiaeii anyagok. megvá|tozásával érzékenyek). A petefészek tömege csökken, " vérkéP a sugarerzékenYsége jöhetnek vi|ágra,akaí több neóedéken r"r.rztii ir.Ícsoitok'rendkívtili
magyarázhatő.
szorzet kihullása, A bőíön ok; io,tt elvá|toÁsok gyulladás, pigmentació,
A halak sugárterheléser;rrál*
aszer-
tl|ry|t, ir"Ö'J-EÁu.ionális fejlődési szakaszban, rÖntgenbesugárzásután' jelentkezik, a fejlő{és vontatott' a szem karoaszívműködés ,"i?lán"r.^ pigrnentúiany egyedeksorrin
vek differenciálódása korlát őzoft, Á;"*""k ttnui"áie,n "200 Rad mar halálos' a felnőttaá a rendsodik. (A pontyok LD-a például 2000_6000 our*ttu*l éizékenyek a zugárterhelésre' amint van még sooó-t-ooó űa is. Legkevésbz re azonban csak steriliáiJrr"ár"r az ámlősok kozül kerÜlnek ki' NÖvénYekre állatfajok reginkább
éfiék;r;;;ü" 1sooooltoooód*"ü " elhalás, hozamcsökkenés, ,vri.".Jirr"iar: specifikus ntivekódésgátlás, Az élővilágban viz9n-/as^ ritkán elŐforduló radioaktív ,"Úotiri.tet. Csendes ökoszisxémáka gyakorolt hatása,a típlálekláncÜ* srirt k; f;U.bb tratóaiettralmozódni. ÍgY a ura.o*,riatoani; a iap'ekr,encban a foj}ar"toi
kívül magas LD 50
izotópok képer.t * radioaktív részecskék előszeretettel . J*wiaer.il.ruilá[án is kimutathaó, áivel a*Sr óceani atomfegyver_kísérletek hatása a teljes zuznótelePbe bejutott, A a iáúp iaro részébÁma.adt, tundra a halmozódnak "ezérttél"o ougy mennyiségű izotópot u:r.^:k fel, Az Őslakosság tula lakos_ amúka rénszarvasok legfontosabb télitáp|álékaí,
,§ö*]jllálffi.;jü
aurxu, il_F;,i;rpfui;:;,:.l":,:_:r:x:^::#:í,^kimutatható nyomóan rénszarvashussal táplálkozik. övi zóna lakóié, terhelése, amely 50_100x nag}obb, mint a mérsékelt
:#Tlá'#iá;;;;J""ló
d;;is at;
ÚC
a szén-dioxidból, 'r_ ?níh!,\ mennyiségri radioaktív A kíilönfele eredménye: civiiizacio azonban"a ;;;;;jffi, ,.bblet természetes hát_ 67,6Yo *iáráJ"t :*"réka a népesség sugiárterhelé séhez: az atomcsend de nőtt, ame|y az itomli,e,Ét"t hatásara sugárterhelés, orvosi ailandOan csökken, 30,7oÁ 9,Y.,u-
o"1.í
;;i;g*Á:
"ran "Ő.i-Jrv áiá.r.r* csapadék (fall-out), zfui eredetű,
0,1 57o
0,5oÁ háúartísi (színes TV), 0,450^ foglalko-
atomipar
8
háttér l orvosi
tr
fall-out
Elháztartási Elfoglakozási tripari
,
naglon küIönb^azőeh Mivel az irodalomban szreplő adalok 30,év z izotópjai közepes felezési idejűek, kb,
'i'rzeűk
azolrat mint irá,qÉfiél@l{eílrell fig,rlembe
vemi
Környezetvédelem 20l6
A Nemzetközi Sugárvédelmi Bizottság (International Commission on Radiological Protection) által ajánlott dózis kor-
Iátozási rendszer azionízáIó sugárzás okozta sugárterheléstelőidéző forrásoktól és tevékenységektőIszármazó dózisok meghatározott keretek közé szoritása érdekében. Magában foglalja a sugiirterhelésseljáró tevékenység indokoltságának megállapítását, a sugárvédelem optimálását, és az egyének által kapott évi dózisegyenértékek korlátozását. A sugárterheléssel járó eljárás indokoltságát az előnyök és hátrányok figyelembevételével kell megállapítani annak érdekében, hogy a tevékenység bevezetésétől a társadalomranézve összességébentiszta haszon származzék. A sugárvédelem optimálása azt jelenti, hogy a sugárterheléssel járó tevékenységet úgy kell végrehajtani, hogy eközben a kapott sugáfterhelés olyan alacsony szintű legyen, amilyen csak ésszerűen elérhető a gazdaságossági és társadalmi tényezők figyelembevételével. A dóziskorlátozás pedig arthivatoít szolgálni, hogy a társadalom számára hasztos, de sugárterheléssel járó tevékenységek során egyetlen személy se kapjon nagyobb sugárterhelést, mint amekkora megfelel az elvileg elviselhető kockázatotjelentő évi dózis korlátnak, A foglalkozások körében sugárhatásnak kitett személyek effektív dózisegyenérték-korlátjajelenleg 50 mSv, az egyes szervekre és szövetek re vonatkozó dózisegyenérték-korlát pedig 500 mSv, kivéve a szemlencsét, amelyre a vonatkozó korlát 150 mSv. A népesség tagjaka vonatkozó évi effektív dózisegyenértékkorlát 5 mSv, az egyes szervekre és szövetekre vonatkoző évi dőzisegyenérték-korlát pedig 50 mSv. Ha a népesség ugyanazon egyedei hosszú időn keresztül (éveken át) az évi dózis korláttal megegyező, vagy azt megközelítő sugárterhelést kapnak, intézkedéseketkell foganatosítani, hogy az életíikfolyamán kapott sugárterhelés ne haladja meg az 1 mSv évi átlag effektív dózisegyenértéket. Sugárveszélyes munkakörben dolgozó felnőttek elsődleges (a természetes sugárzáson felüli) éves effektív dózisegyenérték korlátja 50 mSv/óv, A radioaktivitással foglalkoző 16-18 év közötti tanulóknak a képzéssorán csak 5 mSv/év a korlát, a sugárzások elleni védekezéshez, gyakran kell alkalmazni valamilyen kiegészítő, vagy műszaki sugárzásvédelmi eljárást. Itt is, mint a környezetvédelem egyéb területén a preventív jellegű passzív védelem a legfontosabb, amelyet az indoklásl] , az optimálás|' , és a korlátozásl3 elve ltatároz meg, A radioaktív sugítrzás elleni védekezés legfontosabb módszerei: A betső sugárterhelés elteni védekezésmódszere a radioaktív izotópoknak az emberi szervezetbe való jutásának megakadáIyozása. Legismertebb módszere a pajzsmirigy a jóddal telítése, amely megakadályozza a belső sugrterhelést okoző ízotőpok fe lhalmozó dását. A küIső sugúruíselleni védekezésnek három általiános formája létezjk, amelyeket a gyakorlatban együttesen alkalmaznak. Az idővédelem a sugárzásí térben való tartózkodás korLátozása; abból a szempontból, hogy minél rövidebb ideig tartózkodik valaki a sugárzási térben, annál kisebb a dózisterhelése. A távolságvédelem a sugárforrásoktól való távolság előírás4 ame|y azon a jelenségen alapul, hogy a sugárzások - mint a hullámjelenségek általában - a távolsággal arányosan négyzetesen csökkenla; vagyis az ember és a sugárforrás közti távolságot2,3,4-szeresére növelve a dózisteljesítmény(lD)2:Il4, (|B)z:tD, illetve (1/4)2:l/I6-ára csökken. A távclságvédelmet szolgálják az izotőptechrtikában alkalmazott manipulátorok, táyfogók, hisz a sugárforrástkézzel megfogni szigoruan tilos. A sugárzáselnyelő védőfalak alkalmazása a sugárforrás és a védendő hely közé megfelelő anyagú és megfelelően méretezett sugarzáselnyelő anyagból készült falat helyeznek. - A ktilső cr-sugárzás ellen lényegében nem kell védekeznünk, - B-sugárzás ellen áItalábanalumíniumot szoktak akalmazni. - Röntgen- és y-sugarzás ellen ólmot, wolframot vagy wánt alkalmamak. - Neutronsugárzás ellen hidrogénttartalmazó anyagok (víz és paraf,rn) alkalmazása terjedt el. - Nagy aktivitás gamma-sugárzó izotőpok esetében több méter vastag yinéteget, betont, ólmot szoktak alkalmazni. Az épitőanyagok közül sugárvédelem céljából a tömörtéglát, bárium-szulfátot vagy vastartalmú ásványt, vagy akár acélsörétet tartalmaző nehézbetont lehet felhasználni.
A határértékek megállapítása önmagában még nem elegendő
Az
1996, évi CXVI. törvény meghatározása szerint radioaktív hutladék a további felhasmálásra nem kerülő olyan radioaktív anyag, amely sugárvédelmi jellemzők alaplánnem kezelhető közönséges hulladékként.
A radioaktív anyagok alkalmazása során radioaktív hulladékok keletkeznek, amelyeket kezeléséhezmeg kell határozni
a sugárzási aktivitását; a kezelés és ártalmatlanítása csak ennek ismeretében történhet. A csoportosítás a }rÍSZ 14344ll1989 szabvány alapján többféle szempont szerint történhet halmazál|apota, aktivitása, dózisteljesítménye, felezési ideje és eredete alapján.
ll Sugdrveszélyes tevéknységet akkor szabadvégezni, ha nem áll rendelkezésre hasonló eredményt adó, nem sugámeszéIyes módszer. ]2
13
la
SugárveszéIys teúkenység végzese esetén a sugórterhelés a lehető legkisebb leglen. Sugárveszélyes munkakörben egletlen személynélsem léphetfel naglobb kocluint, mint amit a társadalom elviselhetőnek ítél. Á sugárzas intenzitása vákuumban a távolság négzetével fordítottan, árnyekoló anyag alkalmazasaval pedig az anyag vastagsógával exponenciálisan csök*en,
