Czy promieniowanie jest niebezpieczne? Jak chronić się przed promieniowaniem jonizującym? Jak zamienić swoją komórkę na dozymetr? Odpowiedzi w tym artykule!
W poprzedniej części zajmowaliśmy się podstawowymi rodzajami promieniowania jonizującego, omówiliśmy pojęcie dawki skutecznej i jednostki, w której jest ona wyrażona – siwertów. Określiliśmy również wartość promieniowania tła dla Polski (2,4 mSv/rok) normy dla ogółu społeczeństwa (1 mSv/rok), wartość maksymalnej mocy dawki efektywnej, jaką może otrzymać pracownik narażony na promieniowanie jonizujące (20 mSv/rok), oraz graniczne wartość dawki w przypadku awarii (100 mSv) i akcji ratunkowej, gdzie zagrożone jest życie ludzkie (500 mSv).
Pora odpowiedzieć sobie na kolejne pytanie:
Czy promieniowanie rzeczywiście jest tak niebezpieczne?
Tak, promieniowanie jonizujące jest niebezpieczne. Temat jest jednak znacznie bardziej złożony, niż prosta odpowiedź tak albo nie. Z poprzedniego artykułu pamiętamy, że promieniowanie gamma jest wszechobecne i może wynosić nawet 131 mSv/rok (bez szkody dla zdrowia ludzkiego). Skoro tak, czy to oznacza, że mogę bez szwanku narazić się na dawkę 131 mSv, bo ludzie w Iranie tak żyją i mają się dobrze? Nie. Kluczowym czynnikiem tutaj jest czas – im dawka jest dłużej rozłożona w czasie, tym lepiej. Najlepiej opisać to na przykładzie, który trafi do nas wszystkich – wyobraź sobie, że masz dziesięć litrów wódki. Jeżeli ktoś kazałby ci wypić ją w ciągu jednego dnia, skończyłoby się to twoim zgonem. Jeżeli miałbyś na to tydzień, sprawa mogłaby się skończyć jak nie śmiercią, to co najmniej ciężkim zatruciem (choć pewnie są tacy zawodnicy, którzy wyjdą bez szwanku z takiego wyzwania…). Jeżeli jednak dawkę dziesięciu litrów rozłożymy równomiernie na cały rok, okaże się, że nie wywrze to większego wrażenia na naszym zdrowiu (wychodzi mały kieliszek dziennie). Bardzo podobnie jest z promieniowaniem jonizującym. Wynika to z faktu, że w toku ewolucji organizm ludzki wytworzył mechanizmy adaptacyjne, dzięki którym możemy bezpiecznie żyć w radioaktywnym środowisku, jakim jest Ziemia. Oczywiście, w pewnych zakresach. Dla przypomnienia, dawka śmiertelna, która spowoduje śmierć połowy populacji (LD-50) wynosi między 3 a 5 Sv. Dawka 8 Sv zabije 100% populacji, choć śmierć będzie odłożona w czasie i zajmie kilka tygodni.
W jaki sposób promieniowanie jonizujące uszkadza organizm ludzki? Można wyróżnić dwa główne mechanizmy – kwant gamma może bezpośrednio uderzyć w fragment DNA, powodując różnego rodzaju uszkodzenia – zerwanie pojedynczej bądź podwójnej nici, uszkodzenie zasad azotowych itp. Prowadzić to może do mutacji komórki i w konsekwencji do zmian nowotworowych. Drugi mechanizm to radioliza wody, czyli uderzenie kwantu gamma w cząsteczkę wody i powstanie wolnego rodnika, czyli agresywnej chemicznie cząsteczki zawierającej niesparowany elektron. Należy podkreślić, że zarówno zrywanie nici DNA, jak i tworzenie się wolnych rodników zachodzi również bez udziału promieniowania i organizm ma swoje mechanizmy radzenia sobie z tymi uszkodzeniami. Dzięki tym mechanizmom jesteśmy w stanie, do pewnego stopnia, radzić sobie ze skutkami promieniowania jonizującego.
Istnieje dużo dowodów na to, że ekspozycja na małe dawki promieniowania może być korzystna dla zdrowia (bardzo dobry artykuł na ten temat dostępny jest na stronie Narodowego Centrum Badań Jądrowych (zobacz tutaj). Z drugiej strony nie możemy zapominać o występowaniu skutków stochastycznych, dla których nie ma dawki progowej. Innymi słowy – każda dawka może być niebezpieczna, a wynika to ze zwykłej statystyki. To trochę jak z graniem w totka – trafienie szóstki zdarza się niezwykle rzadko i grając często, zwiększasz swoje szanse, co nie oznacza, że nie trafisz szóstki, jak zagrasz tylko raz w życiu.
Czy człowiek jest w stanie poczuć promieniowanie?
Zacznę prowokacyjnie – tak, można poczuć promieniowanie, jako oparzenie skóry. Jednak w momencie, kiedy poczujesz promieniowanie, możesz być niemal pewien, że umrzesz, choć nie od razu (dawka efektywna, przy której występuje rumień na skórze, to około 3 Sv). Poza przypadkiem ekstremalnie dużych dawek, organizm człowiek nie jest w stanie wykryć promieniowania. Promieniowanie jonizujące jest niewidoczne, niesłyszalne i nie ma zapachu. Może cię zabijać przez wiele godzin, a ty nie będziesz nawet tego świadom. To jeden z głównych powodów, dlaczego jest tak niebezpieczne.
Skoro promieniowanie jest niewidoczne i potencjalnie niebezpieczne, kolejne pytanie zabrzmi:
Jak bezpiecznie obchodzić się z promieniowaniem?
Odpowiedź brzmi: zmniejsz ekspozycję do rozsądnego minimum. To uniwersalna zasada, która może być zastosowana do każdego czynnika ryzyka. W języku angielskim brzmi ona:
As Low As Reasonably Achievable
Czyli w skrócie ALARA. Zasada ta też jest znana jako ALARP – As Low As Reasonably Practicable, czyli tak mało, jak to praktycznie możliwe. Słowo klucz to: rozsądne (albo praktyczne).
Czy technik wykonujący zdjęcie rentgenowskie zmniejszy otrzymaną dawkę skuteczną poprzez ubranie ołowianego skafandra? Zmniejszy. Czy jest to praktyczne? Nie.
Zasada ta może być stosowana do każdego czynnika ryzyka. Czy w dobie pandemii, noszenie pełnej maski gazowej z pochłaniaczem węglowym zmniejszy ryzyko zachorowania podczas zakupów? Zmniejszy. Czy jest praktyczne? Nie.
Definicja, co to znaczy rozsądne lub praktyczne, może przysparzać pewnych problemów. Wśród osób zajmujących się zawodowo promieniowaniem, praktyczne i rozsądne zdefiniowane jest wieloma procedurami i i instrukcjami postępowania. Dla ogółu społeczeństwa takich procedur nie ma, dlatego musisz polegać na własnym, zdrowym rozsądku. Dla pewności trzymaj się od promieniowania tak daleko jak to możliwe, a kiedy nie będzie to możliwe, kiedy będziesz w sytuacji bezpośredniego narażenia na promieniowanie jonizujące, pamiętaj o trzech czynnikach, od których zależy otrzymana dawka:
Czas–Dystans–Osłona
Ogranicz czas ekspozycji, zwiększ dystans od źródła promieniowania, zwiększ osłonę pochłaniającą promieniowanie. Ta zasada może być stosowana do każdego czynnika ryzyka – promieniowania, czynników biologicznych i chemicznych, jadowitych węży, czy wściekłych żon/mężów – zmniejsz czas, zwiększ dystans, chroń siebie.
Czas
Tutaj nie ma wielkiej filozofii – im krótszy czas ekspozycji, tym lepiej dla Ciebie. Otrzymana dawka zależy w sposób liniowy od czasu ekspozycji. Warto jednak pamiętać, że efekty biologiczne nie rozkładają się liniowo – lepiej jest przyjąć 100 mSv w dziesięciu osobnych dawkach, niż w jednej skumulowanej. Najlepsza jest tutaj analogia z opalaniem się, czyli wystawianiem na promieniowanie ultrafioletowe. Jest różnica, gdy spędzasz na słońcu godzinę dziennie przez dziesięć dni, niż dziesięć godzin w ciągu jednego dnia. Jak już wspomniałem, organizm ma swoje mechanizmy obronne i jest w stanie radzić sobie z małymi dawkami promieniowania.
Dystans
Otrzymana dawka promieniowania jest odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości. Oznacza to, że jeżeli metr od źródła otrzymujesz dawkę 1 Sv, to dwa metry od źródła otrzymasz 1/4 Sv, a w odległości czterech metrów 1/16 Sv. Każdy kolejny centymetr może dosłownie uratować ci życie. Trzymaj się z daleka od potencjalnych skażeń. Nie tylko promieniotwórczych.
Osłona
Zasada budowania osłon jest prosta – im gęstszy materiał, tym lepiej (należy pamiętać, że ta zasada nie ma zastosowania do promieniowania beta, w przypadku którego należy stosować lekkie materiały, takie jak aluminium czy szkło organiczne). Promieniowanie gamma jest ekstremalnie penetrujące, co oznacza, że bardzo trudno się przed nim chronić. W warunkach domowych nie jest możliwe zbudowanie stroju, który umożliwiłby nam skuteczną ochronę przed gammą, dlatego zmuszeni jesteśmy do chronienia się w naszych mieszkaniach. Czy materiały używane w budownictwie to dobra osłona przed promieniowaniem? Dość dobra – beton o gęstości 2,3 g/cm3 o grubości 30 cm, dziesięciokrotnie osłabia promieniowanie gamma (o energii 1 MeV, dla 2 MeV potrzeba już 38 cm). Warstwa 50 cm osłabia promieniowanie stukrotnie. To przyzwoity wynik. Dom stanowi podstawową ochronę w przypadku zagrożeń radiologicznych, przy czym należy pamiętać, że okna nie stanowią bariery dla promieniowania gamma. Z tego względu lepszą ochroną jest piwnica, najlepiej pozbawiona okien, położona najgłębiej jak to możliwe. Temat piwnic i schronów podziemnych poruszymy przy innej okazji
Czas, dystans i osłona to podstawy ochrony przed promieniowaniem jonizującym. Skoro wiemy, jak się chronić, pora na kolejne pytanie:
Skąd mam wiedzieć, jakie jest zagrożenie?
W normalnych warunkach, przy sprawnie działającej cywilizacji (zapewniony dostęp do prądu), bieżącą sytuację radiologiczną można sprawdzić na stronie Polskiej Agencji Atomistyki, bądź w naszym serwisie. W przypadku czarnego scenariusza, w którym Polska ulega wielkoobszarowemu skażeniu promieniotwórczemu, a system energetyczny ulega załamaniu, musisz polegać na sobie. Istnieje duże prawdopodobieństwo, że służy państwowe rozpoczną informowanie społeczeństwa za pomocą dostępnych środków, czyli w tym wypadku fal radiowych (na standardowym wyposażeniu powinieneś mieć radioodbiornik zasilany na baterie lub na korbkę). Jeżeli jednak ten kanał komunikacji nie będzie dostępny, wtedy musisz radzić sobie sam. Jak? W najlepszym wariancie posiadasz urządzenie do pomiaru poziomu promieniotwórczości, czyli radiometr lub dozymetr (istnieje różnica między nimi), czyli na przykład osławiony w popkulturze licznik Geigera (istnieją znacznie lepsze radiometry).
Jeżeli jednak nie posiadasz takiego urządzenia, w sytuacjach awaryjnych możesz użyć swojej komórki. Nie jest to metoda w żaden sposób certyfikowana, a sam pomiar jest obarczony błędem, jednak dzięki tej metodzie jesteś w stanie w przybliżeniu stwierdzić, czy promieniowanie jest w normie, czy właśnie nastąpiła katastrofa nuklearna, a ty musisz schować się w piwnicy. Mechanizm pomiaru jest następujący – matryca aparatu fotograficznego (CMOS) jest czuła na uderzenia wolnych elektronów. Ponieważ uderzenia kwantu gamma w materię powoduje powstanie wolnych elektronów, te mogą być wykrywane przez matrycę. Jeżeli matryca jest zasłonięta przed światłem widzialnym, można korelować ilość wykrytych elektronów z mocą dawki. Pełny opis zjawiska można znaleźć tutaj.
Na rynku jest kilka aplikacji, które umożliwiają taki pomiar. Wśród darmowych aplikacji na Androida należy wspomnieć o GammaPix Lite, z płatnych – Radioactivity Counter (koszt $4,5).
Wykres dla godzinnego pomiaru za pomocą aplikacji Radioactivity Counter. Rzeczywista wartość mierzona wynosiła 0.12 μG/h
Radioactivity Counter podaje wartość dawki w grejach na godzinę – dla promieniowania gamma jeden grej równa się jednemu siwertowi, więc możemy traktować wskazania aplikacji tak, jakby podawała wartość w milisiwertach na godzinę.
Poniżej można zobaczyć jak wygląda ekstremalnie duże promieniowanie (10 siwertów na godzinę) nagrane telefonem komórkowym, podczas testowania aplikacji Radioactivity Counter:
Jeżeli nie jesteś jeszcze przekonany, czy ta aplikacja naprawdę działa – tutaj znajdziesz wideorecenzję.
Nie należy traktować tych aplikacji jako amatorskich dozymetrów, a raczej jako awaryjny sposób pomiaru, czy aby na pewno nie zaczęła się właśnie katastrofa nuklearna. W takim razie nasuwa się pytanie:
Czy warto kupić dozymetr (radiometr)?
Jeżeli zadalibyście to pytanie dowolnemu inspektorowi ochrony radiologicznej, istnieje duże prawdopodobieństwo, że zabiłby was śmiechem, a następnie popukałby się w czoło. Trochę rozumiem takie zachowanie, ale z drugiej strony czy nie tak samo zareagowałby wirusolog, gdybyś kilka miesięcy temu zapytał go, czy warto robić zapasy maseczek FFP2? Nikt się nie spodziewał wybuchu globalnej epidemii i mało kto był na nią przygotowany, łącznie ze służbami państwowymi. Po co robić zapasy żywności czy środków odkażających, przecież prawdopodobieństwo pandemii jest minimalne… Czy nie tak samo jest w przypadku skażenia promieniotwórczego?
Wracając do pytania – dozymetr nie jest artykułem pierwszej potrzeby, jest relatywnie drogi, a za ułamek tej ceny można kupić aplikację na telefon, która będzie wystarczająco dokładna, by ostrzec nas przed niebezpieczeństwem. Jeżeli jednak masz nadmiar gotówki, warto zaopatrzyć się w radiometr/dozymetr. Jaka jest różnica między nimi? Radiometr to urządzenie służące do pomiaru dawki promieniowania (przestrzennego równoważnika dawki), a dozymetr do pomiaru mocy dawki, czyli dawki wyrażonej w czasie. Tradycyjne dozymetry (czasem nazywane pasywnymi) nie wyświetlają żadnych informacji, a dane są odczytywane przez wyspecjalizowanego pracownika. Jednak współczesne, elektroniczne dozymetry osobiste realizują funkcję radiometru i dozymetru, a także podają kumulatywną wartość otrzymanej dawki czy ostrzegają o przekroczeniu danego poziomu promieniowania. Przykład osobistego dozymetru (który niejedno przeszedł) poniżej:
Nowoczesny dozymetr elektroniczny RADOS RAD-50S
Pasywny dozymetr termoluminescencyjny. Odczyt dawki odbywa się w laboratorium, po określonym czasie użytkowania.
Jak wygląda dokładna procedura postępowania na wypadek skażenia promieniotwórczego? O tym w kolejnej części.
Dziękujemy że z nami jesteś!
Jeżeli prezentowane przez nas treści są dla ciebie interesujące, chcesz być na bieżąco z naszymi publikacjami, masz ciekawe pytanie lub temat który cię nurtuje, dołącz do naszej społeczności na Facebooku!