Promieniowanie, bomba atomowa, Czarnobyl, Fukushima, skażenie – to pierwsze terminy, które przyjdą nam na myśl, gdy usłyszymy słowo „radioaktywność”. Temat ten wzbudza wiele emocji, głównie strach. Kiedy słyszymy, że znad Ukrainy nadciąga radioaktywna chmura, raczej temu nie dowierzamy, ale jakaś część w nas jest ostrożna i podpowiada: „Cholera, a jeżeli to prawda? Jeżeli zignoruję tę informację, tak samo jak zignorowałem doniesienia o pandemii koronawirusa? W sumie to nie mam żadnej możliwości, by sprawdzić czy to nie są bzdury, więc może lepiej dla bezpieczeństwa powiadomić bliskich?” W ten sposób rozchodzą się fake newsy z szybkością błyskawicy, a społeczeństwo zaczyna się bać. Ludzie zaczynają zadawać kolejne pytanie: „Jeżeli to prawda, to jak mam się chronić? Co mam zrobić, by być bezpiecznym?” Jest duże prawdopodobieństwo, że odpowiedzi będziesz szukał w Internecie. To dobrze. Ale też bardzo źle.
Dobrze, bo Internet to nieocenione źródło wiedzy, które zawiera odpowiedzi na wszystkie pytania dotyczące ochrony przed promieniowaniem jonizującym, czyli „radioaktywnością”. Bardzo źle, bo pośród wysepek autentycznej wiedzy jest wściekły ocean pseudonauki, fake newsów, teorii spiskowych, celowej dezinformacji i obiegowych opinii. Jak zatem oddzielić prawdę od fałszu? Gdzie znaleźć rzetelną wiedzę? Na początek polecam Państwową Agencję Atomistyki, Centralny Instytut Ochrony Pracy, Sanepid (na przykład strona gorzowskiej WSSE) oraz artykuły naukowe pochodzące z placówek badawczych i akademickich.
Powstaje jednak pewien problem – ta wiedza często podana jest w sposób hermetyczny i niedostępny. Zamiast rzetelnego wyjaśnienia czym jest promieniowanie jonizujące i życiowych porad, jak się przed nim chronić, otrzymujemy garść suchych faktów, wzorów i fragmentów ustawy o Prawie Atomowym. Profesjonalnych stron jest jak na lekarstwo, mamy natomiast potok forumowych specjalistów od wszystkiego, którzy twierdzą, że najlepszą obroną przed promieniowaniem jest spożywanie jodu. W ten mit prawdopodobnie wierzy większość z nas, jednak profilaktyczne picie płynu Lugola może doprowadzić do poważnych problemów z tarczycą (jod rzeczywiście może nas ochronić przed promieniowaniem jonizującym, ale tylko w jednym, bardzo konkretnym przypadku, a i tak ochrona jest bardzo wybiórcza i ograniczona tylko do rejonu naszej tarczycy – ale ten temat poruszę w innym artykule). Chcę podkreślić do bardzo wyraźnie – czerpanie wiedzy z Internetu może cię zabić.
Dlaczego zatem miałbyś wierzyć akurat mi? Skąd masz wiedzieć, że to nie jest kolejna strona z pseudonauką? Na początek opowiem trochę o sobie: pracuję ze źródłami radioaktywnymi od 2006 roku. Mam do czynienia z wysokoaktywnymi źródłami gamma, głównie z izotopem cezu-137 o aktywności 55 GBq, źródłami neutronów Am-Be o energii 4 MeV oraz z pulsacyjnymi generatorami neutronów o energii 15 MeV. W 2006 roku uczestniczyłem w kursie ochrony radiologicznej (Radiation Training Level 2 Category 2) w Houston, USA. W 2007 roku uzyskałem certyfikat nadzorcy ochrony radiologicznej (Radiation Protection Supervisor), wydany przez Szkocką Agencję Ochrony Środowiska (Scottish Environment Protection Agency). W 2012 roku ukończyłem kurs ochrony radiologicznej (Radiation Training for Well Logging Assistant) w Fort Worth, USA. 2014 roku przeszedłem miesięczny kurs na Inspektora Ochrony Radiologicznej i zdałem państwowy egzamin (jeden z najtrudniejszych w moim życiu) i uzyskałem uprawnienia inspektora (IOR-1). Na co dzień mam kontakt ze źródłami radioaktywnymi i muszę posiadać wiedzę, jak bezpiecznie się z nimi obchodzić. To właśnie dzięki tej wiedzy wiem, jak postępować w przypadku skażeń promieniotwórczych, jak je rozpoznawać i ich unikać.
Najpierw należy zacząć od podstaw teoretycznych. Przedstawię je w sposób maksymalnie skondensowany, przekazując tylko te informacje, które są absolutnie konieczne z punktu widzenia ochrony zdrowia. Ponadto, opisy niektórych zjawisk fizycznych będą podane w sposób uproszczony, tak aby mogły trafić do szerokiego grona odbiorców, dlatego proszę wszystkich fizyków i specjalistów o wzięcie na to poprawki.
Rodzaje promieniowania
Zacznijmy od samego terminu „promieniowanie”, które jest dość niefortunne, ponieważ mamy wiele rodzajów promieniowania. Słońce emituje promieniowanie świetlne, cieplne i ultrafioletowe. Kaloryfer emituje promieniowanie cieplne. Żarówka – cieplne i świetlne. Promieniowanie, o którym jest ten artykuł, nazywane jest jonizującym, ponieważ wywołuję jonizację ośrodka, czyli wybija elektrony z atomów. Substancje, które są źródłami promieniowanie jonizującego, nazywamy promieniotwórczymi lub radioaktywnymi.
Istnieje kilka rodzajów promieniowania jonizującego, ale tak naprawdę przeciętny człowiek ma do czynienia tylko z dwoma: rentgenowskim i gamma (których charakterystyka jest niemal identyczna, podobnie jak ochrona przed nimi). Należy jednak wspomnieć o każdym rodzaju.
Promieniowanie alfa to strumień cząstek alfa, czyli jąder helu, złożonych z dwóch neutronów i dwóch protonów.
Zasięg tego promieniowania w powietrzu to około 10 cm, a w tkance człowieka 0,1 mm (dla energii 10 MeV). To bardzo mały zasięg. Zwykła kartka papieru jest w stanie je zatrzymać, ale to nie oznacza, że promieniowanie alfa jest nieszkodliwa. Problemy zaczynają się, gdy substancja radioaktywna zostanie połknięta lub dostanie się do płuc – wtedy staje się śmiertelnie niebezpieczna (prawdopodobnie w ten sposób został otruty były agent FSB Aleksander Litwinienko). Jednakże ryzyko, że kiedykolwiek natrafisz na źródło promieniowania alfa zagrażające twojemu życiu jest minimalne (chyba, że połkniesz detektor dymu zawierający izotop ameryku-241. Dla bezpieczeństwa radzę nie połykać detektorów dymu 🙂
Promieniowanie beta to strumień elektronów lub pozytonów, pochodzących z jąder atomów.
Podobnie jak w przypadku promieniowania alfa, prawdopodobieństwo spotkania bety jest równie małe. Promieniowanie beta jest bardziej przenikalne niż alfa. Strumień o energii 10 MeV penetruje powietrze na odległość 4 metrów, dlatego musiałbyś być naprawdę blisko źródła, aby zrobić sobie krzywdę. Osłony pochłaniające promieniowanie beta wykonuje się z aluminium czy szkła organicznego. Warto nadmienić, że osłona z ołowiu nie jest tutaj najlepszym rozwiązaniem, ponieważ generuje promieniowanie wtórne, tzw. promieniowanie hamowania.
Promieniowanie neutronowe to strumień wolnych neutronów.
Promieniowanie to niemal w całości pochodzi z celowej działalności człowieka. Prawdopodobieństwo, że w swoim życiu trafisz na źródło promieniowania neutronowego jest praktycznie zerowe. Najlepszą osłoną jest substancja zawierająca dużą ilość wodoru, na przykład woda, a także polietylen i parafina.
Jednym zdaniem – powyższe typy promieniowania są na tyle egzotyczne, że nie będziemy się nimi zajmować. Co prawda w każdej chwili promieniowanie alfa i beta uderza w twoje ciało, ale są to wartości pomijalne. Praktycznie całość promieniowania z jakim codziennie się stykasz to:
Promieniowanie gamma – promieniowanie elektromagnetyczne o skrajnie wysokiej częstotliwości (powyżej 10 eksaherców) i energii kwantu większej niż 10 keV (ta definicja nie jest ścisła i jest różnie przedstawiana w literaturze).
Promieniowanie gamma może być nośnikiem bardzo dużych energii, jest ekstremalnie penetrujące i wszechobecne. W każdej sekundzie, w której czytasz ten tekst, bombarduje cię około pół miliona kwantów gamma pochodzących ze skał, gleby, czy nawet ścian twojego mieszkania. Do tego należy dodać 150 kwantów, które pochodzą wprost z przestrzeni kosmicznej, a także promieniowanie, które pochodzi z nas samych, głównie z rozpadu izotopu potasu-40 (około 4 tysięcy rozpadów na sekundę). Nie wliczam tutaj radioaktywnych izotopów, głównie radonu, wdychanych z powietrzem… Promieniowanie gamma jest tak powszechne, że graniczy z cudem znalezienie miejsca, w którym go nie ma. Zawodowo wykonuję pomiary promieniowania naturalnego pokładów skalnych w otworach wiertniczych i zaledwie kilka razy w życiu udało mi się trafić na czysty wapień, który wykazywał zerową aktywność (co nie znaczy, że promieniowania tam nie było – detektor gamma był po prostu za słaby, by je wykryć).
Jeżeli promieniowanie gamma nie brzmi znajomo, to na pewno kojarzysz promieniowanie X, czyli rentgenowskie, które ma taką samą naturę jak gamma. Główna różnica między nimi tkwi w miejscu ich powstawania – promieniowanie rentgenowskie powstaje poza jądrem atomu, na przykład podczas zderzenia rozpędzonego elektronu z materią, a gamma generowane jest przez samo jądro, na przykład podczas rozpadu promieniotwórczego. Ponieważ potrafimy przeprowadzać kontrolowane zderzenia elektronów z materią, jesteśmy też w stanie stworzyć generator promieniowania X, czyli aparat rentgenowski (budowa lampy rentgenowskiej jest tak naprawdę banalnie prosta).
Skoro promieniowanie jonizujące jest wszędzie i codziennie nas bombarduje, to w takim razie ile to jest dużo promieniowania? Jaki poziom jest normalny, a jaki niebezpieczny? Ile promieniowania otrzymuje statystyczny Polak w ciągu roku? Aby odpowiedzieć na to pytanie, musimy najpierw wiedzieć:
Jak mierzyć promieniowanie jonizujące?
Jednostek związanych z promieniowaniem jest tak dużo, że można napisać grubą książkę tylko na ten temat – bekerel, kiur, grej, siwert, rad, rem czy rentgen. Podobnie jest z rodzajami dawek promieniowania. W tym miejscu nie ma potrzeby tłumaczenia wszystkich pojęć i skoncentrujemy się tylko na najważniejszych, czyli na dawce skutecznej (efektywnej) wyrażonej w siwertach [Sv] oraz na mocy dawki skutecznej (efektywnej), wyrażonej w siwertach w określonej jednostce czasu. Ponieważ promieniowanie jonizujące występuje naturalnie i jest wszechobecne, zostało ono określane jest jako promieniowanie tła i przyjmuje różne wartości dla różnych części globu ziemskiego. Dla Polski promieniowanie tła wynosi 2,4 mSv/rok (milisiwerta na rok) Według Ustawy o Prawie Atomowym z dnia 11 września 2019 roku:
Dla osób z ogółu ludności dawka graniczna, wyrażona jako dawka skuteczna (efektywna), wynosi 1 mSv w ciągu roku kalendarzowego.
Czyli zwyczajny obywatel może otrzymać dodatkowo 1 mSv/rok. Czy to dużo? Nie, to bardzo mało, ta norma jest bardzo rygorystyczna. Możemy się teraz odpowiedzieć na kolejne pytanie:
Ile to jest dużo promieniowania?
W wielu krajach promieniowanie tła wynosi znacznie więcej niż w Polsce, nawet z uwzględnieniem dodatkowej dawki przewidzianej przez prawo. Dla przykładu dla niektórych regionów Finlandii, Brazylii i Chin wynosi 7 mSv/rok. Skrajnym przypadkiem jest irańskie miasto Ramsar, leżące nad Morzem Kaspijskim, gdzie promieniowanie tła sięga nawet 131 mSv/rok, czyli jest ponad siedemdziesiąt razy większe, niż polska norma. Wg Ustawy o Prawie Atomowym, normy dla pracowników narażonych na promieniowanie jonizujące:
Dla pracowników dawka graniczna, wyrażona jako dawka skuteczna (efektywna), wynosi 20 mSv w ciągu roku kalendarzowego
Sytuacją wyjątkową są sytuacje awaryjne i akcje ratownicze, gdzie:
W sytuacji narażenia wyjątkowego (…) należy dołożyć wszelkich starań, żeby osoba uczestnicząca w takich działaniach nie otrzymała dawki skutecznej przekraczającej 100 mSv. Osoba uczestnicząca w ratowaniu życia ludzkiego może otrzymać dawkę skuteczną przekraczającą 100 mSv, jednakże należy dołożyć wszelkich starań, żeby nie otrzymała dawki skutecznej przekraczającej 500 mSv.
Warto sobie zapamiętać te dwie wartości – 100 mSv i 500 mSv i należy je traktować jako granice bezpieczeństwa własnego. Jaka dawka skuteczna jest w stanie nas zabić? Przyjmuje się, że dawka między 3 a 5 Sv zabije połowę populacji narażoną na takie promieniowanie (śmierć nastąpiłaby w przeciągu miesiąca). 8 Sv uważana jest dawkę śmiertelną dla 100% populacji.
Podsumowanie dawek można znaleźć w poniższej tabeli:
W kolejnych częściach przyjrzymy się jak chronić się przed promieniowaniem jonizującym, jak je wykrywać i co robić w przypadku skażenia promieniotwórczego, wiatru znad Czarnobyla i wybuchu bomby atomowej.
Pamiętaj też, że zawsze możesz sprawdzić obecną sytuację radiacyjną w Polsce i Europie na naszej stronie.
