Promieniowanie kojarzy się głównie z elektrowniami jądrowymi, awariami i zagrożeniem dla zdrowia. Tymczasem jest zjawiskiem całkowicie naturalnym. Dociera do nas z kosmosu, znajduje się w skałach, glebie, żywności, a nawet w naszym organizmie.
Żeby zrozumieć, kiedy promieniowanie jest niebezpieczne, trzeba najpierw wiedzieć, czym właściwie jest.
Skąd bierze się promieniowanie?
Źródłem promieniowania są niestabilne jądra atomowe. Jeżeli jądro zawiera zbyt dużo protonów lub neutronów, dąży do osiągnięcia bardziej stabilnego stanu. W tym celu emituje cząstki lub energię.
To właśnie nazywamy promieniotwórczością.
Najczęściej omawianymi rodzajami promieniowania jonizującego są promieniowanie:
- alfa (α),
- beta (β),
- gamma (γ).
Każde z nich ma inną naturę – różnią się budową, zdolnością do jonizacji oraz przenikliwością.
Jonizacja – dlaczego promieniowanie jest groźne?
Najważniejszym skutkiem działania promieniowania jest jonizacja.
Polega ona na wybijaniu elektronów z atomów lub cząsteczek. W wyniku tego powstają jony, czyli atomy lub cząsteczki posiadające ładunek elektryczny.
Jeżeli dochodzi do tego w żywych komórkach, mogą zostać uszkodzone:
- cząsteczki DNA,
- białka,
- błony komórkowe.
Większość takich uszkodzeń organizm potrafi naprawić. Problem pojawia się dopiero przy dużych dawkach promieniowania lub długotrwałej ekspozycji.
To właśnie zdolność do jonizacji, a nie sama promieniotwórczość, odpowiada za biologiczne skutki promieniowania.
Promieniowanie alfa – bardzo silne, ale tylko z bliska
Promieniowanie alfa to jądra helu zbudowane z dwóch protonów i dwóch neutronów.
Są ciężkie i stosunkowo wolne, dlatego bardzo intensywnie jonizują materię, ale jednocześnie szybko tracą energię.
W praktyce:
- w powietrzu pokonują zaledwie kilka centymetrów,
- zatrzymuje je kartka papieru,
- nie przenikają przez naskórek.
Nie oznacza to jednak, że są całkowicie bezpieczne.
Jeżeli emiter alfa dostanie się do organizmu wraz z powietrzem, wodą lub pożywieniem, promieniowanie będzie oddziaływało bezpośrednio na tkanki. Z tego powodu izotopy emitujące cząstki alfa należą do najgroźniejszych skażeń wewnętrznych.
Do niedawna, większość domowych czujników dymu zawierała śladową ilość radioaktywnego izotopu Ameryk-241. Emituje on promieniowanie alfa. Gdy dym dostawał się do urządzenia, przerywał strumień cząstek, co uruchamiało alarm. Obecnie, w Europie stosuje się układy optyczne (fotoelektryczne).
Promieniowanie beta – większy zasięg
Promieniowanie beta stanowią elektrony (beta minus) lub pozytony (beta plus) emitowane z jądra atomowego (co ciekawe, to jeden z niewielu procesów na Ziemi, w którym naturalnie powstaje antymateria).
Ich zdolność jonizacji jest mniejsza niż promieniowania alfa, ale znacznie większa jest ich przenikliwość.
Do osłony zwykle wystarcza:
- kilka milimetrów aluminium,
- tworzywa sztuczne,
- szkło.
Podobnie jak w przypadku promieniowania alfa, największe zagrożenie stanowi sytuacja, gdy źródło promieniowania znajduje się wewnątrz organizmu.
Przy narażeniu zewnętrznym na skórze mogą powstać oparzenia podobne do słonecznych.
Promieniowanie gamma – energia bez masy
Promieniowanie gamma nie jest strumieniem cząstek. To wysokoenergetyczne promieniowanie elektromagnetyczne, podobnie jak światło czy promieniowanie rentgenowskie, ale o znacznie większej energii.
Nie posiada ładunku elektrycznego ani masy spoczynkowej, dzięki czemu bardzo łatwo przenika przez materię.
Do jego osłabiania stosuje się materiały o dużej gęstości, takie jak:
- ołów,
- beton,
- stal,
- w niektórych zastosowaniach również uran zubożony.
W przeciwieństwie do promieniowania alfa i beta, promieniowanie gamma może stanowić zagrożenie nawet wtedy, gdy źródło znajduje się poza organizmem.
Promieniowanie gamma znajduje również wiele praktycznych zastosowań. Na przykład, jest powszechnie używane do sterylizacji narzędzi chirurgicznych oraz przedłużania trwałości jedzenia (np. przypraw czy truskawek). Zabija bakterie i wirusy, nie powodując, że produkt staje się promieniotwórczy.
Ekranowanie – dlaczego grubość osłony ma znaczenie?
Promieniowanie nie zatrzymuje się nagle na granicy osłony. Każda kolejna warstwa materiału pochłania część promieniowania, dlatego jego natężenie maleje wykładniczo wraz z grubością osłony.
Dlatego skuteczność ekranowania zależy od:
- rodzaju promieniowania,
- energii promieniowania,
- rodzaju materiału,
- grubości osłony.
Nie istnieje materiał, który całkowicie zatrzymuje każde promieniowanie. W praktyce dobiera się osłony tak, aby zmniejszyć dawkę do bezpiecznego poziomu.
Czy promieniowanie zawsze jest niebezpieczne?
Nie.
Każdy człowiek jest nieustannie narażony na naturalne promieniowanie pochodzące z:
- promieniowania kosmicznego,
- skał i gleby,
- radonu (średnio około połowa dawki naturalnego promieniowania pochodzi od radonu znajdującego się w budynkach),
- żywności,
- a nawet własnego organizmu, zawierającego między innymi promieniotwórczy potas-40.
O tym, czy promieniowanie stanowi zagrożenie, decydują przede wszystkim:
- dawka,
- czas narażenia,
- odległość od źródła,
- rodzaj promieniowania.
Podsumowanie
Promieniowanie nie jest jednorodnym zjawiskiem. Cząstki alfa, beta i promieniowanie gamma różnią się budową, przenikliwością i sposobem oddziaływania z materią. To właśnie dlatego do oceny zagrożenia nie wystarczy wiedzieć, że coś jest „promieniotwórcze” — równie ważne jest, jaki rodzaj promieniowania emituje źródło, jaka jest jego energia i w jaki sposób może oddziaływać z organizmem.
