Cuprins

1. Scurt Istoric

1.1 Istoria consumului de energie

1.2 Inceputul erei atomice

1.3 Descoperirea radioactivitatii

1.4. Ce inseamna radioactivitatea

2.Radiatia de origine naturala

2.1. Radiatia cosmica

2.2. Radiatia terestra

2.3. Radiatii elecromagnetice

3.Radiatia artificiala

4.Dezintegrarea nucleelor

5.Efectele biologice ale radiaţiilor - radioprotecţia

6. Sistemul National de Supraveghere a Radioactivitătii Mediului (SNSRM)

7. concluzii

8. .Bibliografie

Poluarea radioactiva si masuri de protectie

1.Scurt Istoric

Henri Antoine Becqurel, savant fizician francez, s-a nascut in anul 1852, intr-o familie de

fizicieni cunoscuti. Preocupat foarte mult de probleme de fizica, in special de problema

fluorescentei, Becquerel a acordat un deosebit interes descoperirii de catre Roentgen a radiatiilor

X, fapt care l-a condus in cele din urma la descoperirea fenomenului radioactivitatii. Importanta

acestei descoperiri este relevata de cuvintele marelui savant Albert Einstein : “Fenomenul

radioactivitatii este forta cea mai revolutionara a progresului tehnic, de la descoperirea focului de

catre omul preistoric si pana astazi”.

1.1. Istoria consumului de energie

Unica sursa de energie care a alimentat civilizatia noastra pana in acest secol a fost energia

solara , inmagazinata sub forma de energie chimica , prin procesul de fotosinteza , in surse

regenerative (lemnul, apele , vintul) sau in combustibili fosili (carbune , petrol , gaze) a caror

constanta de formare este de ordinul milioanelor de ani.

Am putea spune , fara sa gresim prea mult , ca , sub aspect energetic am fost “sclavii Soarelui” si

nu este de mirare ca popoarele din antichitate au facut din Soare unul dintre principalii zei ai

religiilor primitive . 

Una dintre problemele principale, de a carei solutionare depinde dezvoltarea civilizatiei noastre ,

problema care a revenit pe I plan al preocuparilor din ultimii ani , este asigurarea cu energia

necesara dezvoltarii activitatilor de baza care conditioneaza evolutia progresiva a nivelului de trai

al populatiei globului terestru. Cntitatea de energie consumata de omenire a crescut , din epoca

primitiva pana acum , de 2,5 milioane de ori .Este evident ca o astfel de crestere , nu poate fi nu

poate sa nu conduca la o problema a energiei necesare pentru dezvoltarea viitoare a omeniri .

1.2. Inceputul erei atomice

Dupa cum am spus pana nu demult am fost “sclavii soarelui” ,dar primul pas catre

dezrobirea fost facut de fizicianul Becqerel pe 26 feb. 1898 cand acesta a lasat cateva placi

fotografice ferite de lumina , in apropierea unui minereu de uraniu . developandu-le le

descopera innegrite, ca si cand ar fi fost expuse la lumina De aici, el a tras concluzia ca

minereul de uraniu emite radiatii necunoscute. De aceea fizicienii francezi Marie Curie si

Pierre Curie si-au dedicat multi ani cercetarii radiatiilor radioactive . Impreuna, acesti 3

cercetatori au primit premiul Nobel pentru fizica in 1903. Identificarea si cercetarea acestor

radiatii incepe sa-i pasioneze pe cercetatori.

Asa ca la inceputul secolului nostru Ruthefort si elevii lui , Chadwick, Cockfroft si Walton au

investigat proprietatile nucleelor cu ajutorul unor particule accelerate artificial la energii cinetice

mai mari decat cele ale radiatiilor, emise de substante radioactive. 

Fuziunea sta la baza obtinerii energiei nucleare. Acest proces consta in absorbirea unui

neutron de catre un nucleu atomic de dimensiuni mari cum este cel de uraniu, care va deveni

astfel instabil. El se va sparge in mai multe fragmente, cu degajare mare de energie termica, ceea

ce accelareza puternic fragmentele rezultate, care ating viteze foarte mari. Datorita vitezei lor

mari, aceste fragmente, in urma fisiunii pot patrunde, la randul lor in alti atomi, unde provoaca

alte fisiuni.

1.3. Descoperirea radioactivitatii

Becquerel, in timpul cercetarilor sale gaseste niste probe de mineral fluorescent(pehblenda)

asezat pe placi fotografice, dar care nu fusesera expuse inca la soare. Din curiozitate , el cere ca

acestea sa fie developate si descopera ca mineralul innegrise si de data aceasta placa fotografica.

Deci , pehblenda emitea radiatii fara ca ea sa fie expusa la lumina soarelui. Repetand experienta,

faptul s-a confirmat : pehblenda emitea in mod natural radiatii invizbile, care impresioneaza placa

fotografica intocmai ca radiatiile X ; cercetarile ulterioare au arata insa ca ele erau de alta natura,

provenind chiar din nucleele unor atomi ai minereului. Becquerel descoperise radioactivitatea.

Aceasta descoperire, datorita unei intamplari s-a dovedit mai tarziu a avea o importanta

covarsitoare, constituind punctul de plecare pentru o serie de cercetari teoretice si realizari

practice care au dus la rezolvarea importantei probleme a eliberarii energiei enorme continute in

nucleele atomilor.

Pehblenda fiind un material constituit dintr-un amestec complex de saruri, se punea problema

separarii elementului radioactiv. Curand dupa descoperirea lui Becqurel, doi chimisti francezi,

Marie si Pierre Curie, au meritul de a fi separat pentru prima data componentii determinanti ai

radioactivitatii pehblendei. Studiind impreuna obtinerea de uraniu pur din minereuri, sotii Curie

descopera doua noi elemente radioactive, si anume poloniul si radiul. Au urmat patru ani de

munca intensa, in conditii improprii si daunatoare sanatatii lor, in urma carora, prelucrand tone de

minereu au obtinut primul decigarm de radiu pur. In anul 1903 li s-a decernat sotilor Curie

premiul Nobel pentru fzica.

Sotii Curie precum si fizicianul Ernest Rutheford si francezul Paul-Ulrich Willard au analizat mai

profound natura acestor radiatii si au ajuns la rezultate foarte interesante, care au reprezentat un

pas enorm in lupta pentru cunoasterea constitutiei atomului.

Marie si Pierre Curie sunt un exemplu de oameni de stiinta care cu abnegatie au pus toata stiinta

si munca lor in slujba progresului omenirii. Perfect constient de pericolul ce l-ar fi reprezentat

folosirea radioactivitatii in detrimentul comunitatii, Pierre Curie socotea cu optimism ca : “Noile

descoperiri vor aduce omenirii mai mult bine decat rau”, fiind ferm convins ca aceasta nu

depinde decat de oameni si de modul in care vor fi utilizate toate aceste descoperiri.

Experienta facuta de Rutheford prin care obtinuse prima transmutatie artificiala a fost atat de

senzationala incat multi fizicieni din toate tarile s-au preocupat de aceasta problema, folosind

particulele alfa ca proiectile, cu care bombardau atomii diverselor elemente chimice. Urmarind

mai departe aceste experiente, doi fizicieni francezi, Frederic Joliot-Curie si sotia sa Irene studiau

efectul particulelor alfa emise de poloniul radioactiv asupra unor elemente chimice. Ei pastrau

intr-un vas de aluminiu, sarea de poloniu pe care o foloseau. Se stie ca aluminiul retine cu

usurinta particulele alfa, totusi au observat ca in afara vasului existau radiatii care influentau

aparatele de masura pe care le foloseau. Analizand radiatiile acestea, sotii Joliot-Curie au

constatat ca ele sunt compuse din neutroni si pozitroni(electroni pozitivi). In cazul in care din

cutia de aluminiu se scotea sarea de poloniu, desi sursa de radiatii alfa, emisia de neutroni inceta,

cutia de aluminiu emitea in continuare pozitroni. Studierea fenomenului a aratat ca prin

bombardarea nucleului de aluminiu cu particule alfa, acesta absoarbe doi protoni si doi neutroni,

un neutron fiind expulzat. Se formeaza un nucleu al carui element care are deci doi protoni si un

neutron mai mult decat cel al aluminiului : un nucleu de fosfor cu masa 30 si sarcina 15. Energia

acestui nucleu fiind prea mare, el este instabil si emite particule pozitive, trecand cu timpul in

elementul siliciu radioactiv cu masa 30 si sarcina 14.

Dupa obtinerea de catre Joliot-Curie a primului element radioactiv artificial, siliciul 30, ceea ce a

constituit descoperirea radioactivitatii artificiale, a urmat prepararea de catre diversi cercetatori a

unei serii intregi de radioizotopi artificiali, astazi fiind cunoscuti radioizotopi aproape ai tuturor

elementelor chimice.

O particularitate a nucleelor unor izotopi radioactivi artificiali o constituie un fenomen care a

parut curios la inceput. In loc sa se observe o emisie gama la unele nuclee cu exces de energie, se

observa o emisie de electroni insotita de o radiatie roentgen. Fenomenul a fost cercetat si explicat

prin aceea ca, la unele nuclee mai grele ce se formeaza, energia excedentara, in loc sa fie emisa

ca radiatii gama, este transmisa unui electron din primul strat, ce este proiectat in afara atomului.

In urma acestui fapt, straturile de electroni se rearanjeaza, dand nastere radiatiei roengen.

Fenomenul este cunoscut su denumirea de conversie interna.

1.4. Ce inseamna radioactivitatea

Anumiti nuclizi sunt stabili, dar multi nu. Stabilitatea unui nucleu este data de numerele de

neutroni si de protoni, de configuratia lor, precum si de fortele pe care le exercita unii asupra

altora. Un nuclid instabil se transforma in mod spontan in nuclidul unui alt element si, facand

aceasta, emite radiatii. Aceasta proprietate se numeste radioactivitate, transformarea se cheama

dezintegrare, iar nuclidul se numeste radionuclid. De exemplu, carbonul-14 este un radionuclid

care se dezintegreaza in azot-14, un nuclid stabil. Plumbul-210 este un radionuclid care se

dezintegreaza prin seria prezentata in figura 1, ultimul produs de dezintegrare fiind un izotop

stabil al plumbului. Dintre cei aproximativ 1700 nuclizi cunoscuti, circa 280 sunt stabili.

Radiatiile emise in mod obisnuit de radionuclizi sunt: particule alfa, particule beta si fotoni

gamma. O particula alfa consta din doi protoni si doi neutroni legati impreuna; ea este astfel grea

si are o sarcina egala cu doua sarcini elementare. Radiatia gamma reprezinta o cantitate discreta

de energie fara masa sau sarcina, care se propaga ca o unda.In mod obisnuit energia cu care sunt

emise radiatiile se exprima in unitatea numita electron-volt, cu simbolul eV: aceasta este

echivalenta cu energia castigata de un electron care strabate o diferenta de potential de un volt.

De exemplu, energia unei particule alfa emise de polonium-210 este de circa 5,3 MeV.In natura

exista cateva elemente radioactive, cele mai cunoscute fiind uraniul si toriul. Alte cateva

elemente au izotopi radioactivi care se gasesc in natura, cei mai stabili fiind carbonul-14 si

potasiul-40. In ultimele decenii s-au produs cu mijloace artificiale cateva sute de izotopi

radioactivi ai elementelor naturale, inclusiv cei bine cunoscuti ca strontiul-90, cesiu-137 si iod-

131. S-au produs, de asemenea, si cateva elemente radioactive, de exemplu, prometiu si plutoniu,

dar cel din urma apare sub forma de urme si in minereurile de uraniu.

Activitatea unei cantitati de radionuclid este data de rata cu care se produc dezintegrari spontane.

Activitatea se exprima printr-o unitate numita becquerel (Bq). Un becqurel este egal cu o

dezintegrare a unui radionuclid intr-o secunda. In trecut activitatea se exprima cu unitatea numita

curie (Ci), totusi folosita si astazi, mai rar. relatiile dintre aceste doua unitati sunt prezentate in

anexa 1.Timpul necesar ca activitatea unui radionuclid sa scada la jumatate, prin dezintegrare, se

numeste timp de injumatatire, symbol Tf. Fiecare radionuclid are un timp de injumatatire unic si

nealterabil : pentru carbon-14 el este de 5730 de ani; pentru bariu-140 de 12,8 zile; pentru lantan-

140 de 40,3 ore; pentru plutoniu-239 de 24131 ani; pentru uranium-238 de 4,47 .109 ani. Valorile

timpilor de injumatatire ai diferitilor radionuclizi variaza intre fractiuni de secunda si milioane de

ani. In timpi succesiv egali cu timpul de injumatatire, activitatea unui radionuclid se reduce prin

dezintegrare la 1/2, 1/4, 1/8, 1/16 s.a.m.d. din valoarea initiala, astfel ca este posibil sa prevedem

activitatea care va fi ramas la orice moment de timp ulterior. Pe masura ce cantitatea de

radionuclid descreste, radiatia emisa descreste in mod proportional. Un nuclid stabil se poate

considera a fi un radionuclid cu un timp de injumatatire infinit. Exista multe tipuri de radiatii

ionizante, dar doua sunt mai importante: radiatiile X si neutronii. Radiatiile X sunt produse, in

mod obisnuit, prin bombardare cu electroni a unei tinte metalice intr-un tub vidat. Ele au

proprietati similare cu cele ale radiatiilor gamma, dar de obicei au energie mai mica: o instalatie

obisnuita de radiatii X dintr-un spital emite radiatii X cu energii pana la 0,15 MeV. Neutronii pot

fi eliberati de diferiti nuclizi in mai multe moduri. Daca, de exemplu, se bombardeaza beriliu-9

cu particule alfa de 5,3 MeV, emise de poloniul-210, se formeaza un nuclid de carbon-12 si se

emit neutroni cu energia medie de 4,2 MeV. Totusi, cea mai puternica sursa de neutroni este

reactorul nuclear. Radiatiile gamma si X sunt de aceeasi natura ca si lumina vizibila; astfel, ele se

deplaseaza tot timpul cu viteza luminii. Desi viteza initiala a unei particule depinde de energia si

de masa particulei, nu poate depasi viteza luminii.Radiatiile X sunt de natura electromagnetica,

deosebindu-se de lumina prin lungimea de unda mai mica.Radiatiile electromagnetice sunt

produse prin oscilatia sau acceleratia unei sarcini electrice.Undele electromagnetice au atat

componente electrice cat si magnetice. Gama radiatiilor electromagnetice este foarte larga: unde

cu frecventa foarte inalta si lungime mica sau frecventa foarte joasa si lungime mare.Lumina

vizibila constituie numai o parte din spectrul undelor electromagnetice. In ordine

descrescatoare de frecventa, spectrul undelor electromagnetice se compune din: radiatii gama,

radiatii X, radiatii ultraviolete, lumina vizibila, radiatii infrarosii, microunde si unde radio.

Undele electromagnetice nu au nevoie de mediu pentru a se transmite. Astfel, lumina si undele

radio pot circula in spatial interplanetar si interstelar, la soare si stele, pana la Pamant. Indiferent

de frecventa si lungimea de unda, undele electromagnetice au o viteza de 299.792km/s in vid.

Lungimea si frecventa undeleor electromagnetice sunt importante in determinarea efectului

termic, al vizibilitatii, al penetrarii si a altor caracteristici. Radiatiile X sunt radiatii

electromagnetice penetrante, cu lungime de unda mai scurta decat a luminii si rezulta prin

bombardarea unei tinte de tungsten cu electroni cu viteza mare. Au fost descoperite intamplator

in anul 1895 de fizicianul german Wilhem Conrad Roentgen, in timp ce facea experimente de

descarcari electrice in tuburi vidate, respectiv el a observat ca din locul unde razele catodice

cadeau pe sticla tubului razbeau in exterior raze cu insusiri deosebite; aceste raze strabateau

corpurile, impresionau placutele fotografice, etc. El le-a numit raze X deoarece natura lor era

necunoscuta. Ulterior au fost numite raze (radiatii) Roentgen, in cinstea fizicianului care le-a

descoperit.

Natura radiatiilor X

Radiatiile X sunt radiatii electromagnetice cu o putere de penetrare indirect proportionala cu

lungimea de unda. Cu cat lungimea de unda este mai mica, cu atat puterea de penetrare este mai

mare. Razele mai lungi, apropiate de banda razelor ultraviolete sunt cunoscute sub denumirea de

radiatii moi. Razele mai scurte , apropiate de radiatiile gama, se numesc raze x dure.

Radiatiile X se produc cand electronii cu viteza mare lovesc un obiect material. O mare parte din

energia electronilor se transforma in caldura iar restul se transforma in raze x, producand

modificari in atomii tintei, ca rezultat al impactului.

Radiatia emisa nu este monocromatica ci este compusa dintr-o gama larga de lungimi de unda.

Primul tub care a produs raze X a fost conceput de fizicianul William Crookes. Cu un tub de

sticla partial vidat, continand doi electrozi prin care trece curent electric. Ca rezultat al ionizarii,

ionii pozitivi lovesc catodul si provoaca iesirea electronilor din catod. Acesti electroni, sub forma

unui fascicul de raze catodice, bombardeaza peretii de sticla ai tubului si rezulta razele X. Acest

tub produce numai raze X moi, cu energie scazuta.

Un tub catodic imbunatatit, prin introducerea unui catod curbat pentru focalizarea fasciculului de

electroni pe o tinta din metal greu, numita anod, produce raze X mai dure, cu lungimi de unda

mai scurte si energie mai mare. Razele X produse, depind de presiunea gazului din tub.

Urmatoarea imbunatatire a fost realizata de William David Coolidge in 1913 prin inventarea

tubului de raze X cu catod incalzit. Tubul este vacuumat iar catodul emite electroni prin incalzire

cu un curent electric auxiliar. Cauza emiterii electronilor nu este bombardarea cu ioni, ca in

cazurile precedente. Accelerarea procesului de emitere a electronilor se face prin aplicarea unui

current electric de inalta tensiune, prin tub. Cu cat creste voltajul, scade lungimea de unda a

radiatiei.

Fizicianul american Arthur Holly Compton (1892 – 1962), laureat al Premiului Nobel, prin

studiile sale a descoperit asa numitul effect Compton in anul 1922. Teoria sa demonstreaza ca

lungimile de unda ale radiatiilor X si gama cresc atunci cand fotonii care le formeaza se

ciocnesc de electroni. Fenomenul demonstreaza si natura corpusculara a razelor X.

Proprietatile radiatiilor X

Radiatiille X impresioneaza solutia fotografica, ca si lumina. Absorbtia radiatiilor depinde de

densitatea si de greutatea atomica. Cu cat greutatea atomica este mai mica, materialul este mai

usor patruns de razele X. Cand corpul uman este expus la radiatiii X, oasele, cu greutate atomica

mai mare decat carnea, absorb in mai mare masura radiatiile si

apar umbre mai pronuntate pe film. Radiatiile cu neutroni se folosesc in anumite tipuri de

radioagrafii, cu rezultate total opuse: partile intunecate de pe film sunt cele mai usoare.

Radiatiile X provoaca fluorescenta anumitor materiale, cum ar fi platinocianidul de bariu si

sulfura de zinc. Daca filmul fotografic este inlocuit cu un ecran tratat cu un asemenea material,

structura obiectelor opace poate fi observata direct. Aceasta tehnica se numeste fluoroscopie.

Alta caracteristica importanta este puterea de ionizare, care depinde de lungimea de unda.

Capacitatea razelor X monocromatice de a ioniza, este direct proportionala cu energia lor.

Aceasta proprietate ne ofera o metoda de masurare a energiei razelor X. Cand razele X trec

printr-o camera de ionizare, se produce un curent electric proportional cu energia fasciculului

incidental. De asemenea, datorita capacitatii de ionizare, razele X pot fi vazute intr-un nor. Alte

proprietati: difractia, efectul fotoelectric, efectul Compton si altele.

Aplicatiile radiatiilor X

Principalele utilizari: cercetari stiintifice, industrie, medicina.

Studiul radiatiilor X a jucat un rol vital in fizica, in special in dezvoltarea mecanicii cuantice. Ca

mijloc de cercetare, radiatiile X au permis fizicienilor sa confirme experimental teoria

cristalografiei. Folosind metoda difractiei, substantele cristaline pot fi identificate si structura lor

determinate. Metoda poate fi aplicata si la pulberi, care nu au structura cristalina, dar o structura

moleculara regulata. Prin aceste mijloace se pot identifica compusi chimici si se poate stabili

marimea particulelor ultramicroscopice. Prin spectroscopie cu raxe X se pot identifica elementele

chimice si izotopii lor. In afara de aplicatiile din fizica, chimie, mineralogie, metalurgie si

biologie, razele X se utilizeaza si in industrie, pentru testarea nedestructiva a unor aliaje

metalice. Pentru asemenea radiografii se utilizeaza Cobalt 60 si Caesium 137.

De asemenea prin radiatii X se testeaza anumite faze de productie si se elimina defectele.

Razele X ultramoi se folosesc in determinarea autenticitatii unor lucrari de arta sau la restaurarea

unor picturi. In medicina, radiografele sau fluoroscoapele sunt mijloace de diagnosticare. In

radiotarapie se utilizeaza in tratamentul cancerului. Aparatul computerizat, tomograful axial

(scanner CAT sau CT) a fost inventat in 1972 de inginerul eletronist Godfrey Hounsfield si a

fost pus in aplicare pe scara larga dupa anul 1979.

2. Radioactivitatea naturala

Asa cum s-a aratat, procesul de dezintegrare radioactiva a fost pus in evidenta mai intai la

elementele naturale radioactive.

Radioactivitatea naturala a fost definitiv stabilita la toate elementele care au Z>83. Acestea

apartin unei serii de elemente radioactive care formeaza o familie radioactiva. Una dintre aceste

serii este aceea a uraniului in care capul seriei este 238U.

O alta serie radioactiva naturala este aceea a toriului, care are capul sriei 238Th(1.39*1010ani) si

este cunoscuta ca satisfacand o relatie de tip 4n. Produsul final satbil este 208Pb.

O a-3-a serie are ca element initial parinte 238U(7.1*108ani)si, dupa o serie de transmutatii

successive ca in cazurile precedente, se determina cu izotopul stabil al plumbului 207Pb. Aceasta

serie satiface relatia 4n+3.

In cadrul celor trei serii radioactive exista asemanari interesante. Fiecare are cate un descendent,

gazul radioactiv(emanatia) :radon, thoron,actinon. Descendentii gazosi radioactivi au permis

stabilirea celorlalti membrii ai seriei.

O data cu perfectionarea mijloacelor de detectie a radiatiilor, s-au gasit si alte radioactivitati

naturale, fara sa mai apara insa ultimele serii ca in cazurile anterioare.

In ultima alternativa, elementele radioactive naturale formeaza o singura transmutatie prin care

izotopul radioactiv se dezactiveaza la un nucleu instabil.

Printre izotopii radioactivi ai elementelor care se gasesc in natura amintim :40K(0.012% ; 1.2*109, beta ; CE)87Rb(27.8%; 6.2*1010ani; beta)147Sm(15.1%; 1.3*1011ani;alfa)115In(95.8%; 6.0*1014ani; beta)190Pt(0.012% ;1012ani; alfa)

In paranteza s-a notat abundenta in %(continutul de izotop in element al sau), timpul si

emisia(captura electronica,K).

Numarul elementelor radioactive naturale este mult mai mare, insa descoperirea lor este

lenta datorita aparaturii de detectie cu capacitati reduse.

2.1. Radiatia cosmica

Radiatiile de origine cosmica, venite din galaxia noastra ( si de la Soare, mai ales in timpul

eruptiilor solare) sau din afara ei, sunt relativ constante cantitativ. Numarul particulelor cosmice

care intra in atmosfera Pamantului este afectat de campul magnetic al acestuia, dar si de

atmosfera terestra. Radiatia cosmica, in interactiune cu atmosfera, produce o radiatie cosmica

secundara, precum si un numar mare de radionuclizi – numiti si cosmogeni, dintre care cu

importanta mare pentru expunerea populatiei la radiatii, sunt: carbon-14, hidrogen-3, beriliu-7 si

sodiu-22.Radiatia cosmica depinde putin de latitudine, este totusi mai crescuta la cei doi poli, dar

are o dependenta importanta de altitudine, ajungand la 3000 m, de aproximativ trei ori mai mare

decat la nivelul marii. Valoarea medie a dozei efective datorata radiatiei cosmice, estimata pentru

majoritatea populatiei tarii noastre, este de 280 Sv pe an.

Datorita puterii mari de penetrare a radiatiei cosmice prin cladirile obisnuite, nu se poate face

mare lucru pentru micsorarea contributiei acesteia la doza de expunere a omului.Personalul

navigant si calatorii, care participa la zborul cu avionul, primesc o doza de expunere suplimentara

de peste 10 ori mai mare, datorita altitudinii.

 2.2 Radiatia terestra

 Materialele din care este constituita scoarta Pamantului contin substante radioactive. Se

considera ca energia rezultata din aceasta radioactivitate naturala, din adancul Pamantului,

contribuie la miscarile scoartei terestre.Radiatia de origine terestra este data de radionuclizii

prezenti in scoarta Pamantului, fie de la formarea acestuia si sunt cunoscuti sub numele de

radionuclizi primordiali, precum: potasiu-40, uraniu-238, uraniu-235, thoriu-232, fie aparuti prin

dezintegrarea ultimilor trei, numiti radionuclizi secundari; timpul de injumatatire (durata de viata

fizica) al radionuclizilor naturali se situeaza intre 10-7 secunde pentru plumb-212 si 10 18 ani

pentru bismut-209.Potasiu-40 este cel mai important radionuclid natural, cu cca 120 parti per

milion (ppm) din elementul natural stabil, adica 0,0118 % din elementul potasiu si care, prin

radiatiile beta si gama emise, este responsabil de o mare parte din doza de expunere la radiatia

naturala a omului.Uraniul este dispersat in apa, sol si in unele roci la concentratii mici. Acolo

unde atinge 1500 ppm (1,5g/kg) intr-un zacamant, devine economic de exploatat si folosit pentru

energetica nucleara. Cei trei radionuclizi naturali, uraniu-238, uraniu-235 si thoriu-232,

reprezinta capetele a trei serii radioactive naturale, cu cca 35 radionuclizi secundari, ajungand in

final prin dezintegrari succesive la elementele stabile plumb-206, plumb-207 si plumb-208.

Prinre radionuclizii secundari cu importanta radiobiologica mare pentru organismele vii sunt:

radiu-226, radiu-228, plumb-210, poloniu-210 cu Tf mare, dar si radon-222 si radon-220, sub

forma de gaze, cu Tf de numai cateva zile. Radonul-222 si radonul-220, cu descendentii lor,

ajungand cu usurinta in atmosfera, sunt inhalati de om si , datorita radiatiilor alfa emise,

actioneaza la nivelul structurilor fine ale alveolelor pulmonare, cu efecte nedorite, evidentiate mai

ales la mineri.Radiatiile gamma, emise de radionuclizii existenti in sol, in aer, in apa, in vegetatie

sau in materialele din care sunt construite locuintele, iradiaza intregul organism al omului. Dozele

sunt dependente, ca ordin de marime, de geologia tinutului, de structura cladirilor, dar si de

timpul de stationare a omului in locuinta sau in aer liber. Suma expunerilor gamma, din locuinta

si din afara ei, pentru fractiunea de timp petrecut in locuinta de 80%, conduce la o doza efectiva

de 460 . Sv pe an in cazul Romaniei.In prezent materialele de constructie sunt analizate de

specialistii in igiena radiatiilor, fiind interzise de catre Ministerul Sanatatii cele cu radioactivitate

naturala crescuta. Exista totusi constructii in mediul rural, mai ales in apropierea zonelor de

exploatare uranifera, cu continut radioactiv natural crescut, care conduce la marirea dozei de

expunere la radiatii naturale. Daca la doza totala de 522 Sv se mai adauga doza de 10-15 Sv, data

de urmarile accidentului de la Cernobal la 10 ani dupa producere, atunci se poate considera ca

populatia Romaniei primeste o doza anuala, data de radiatiile din surse artificiale, de cca 537 Sv,

rotunjit 540 Sv, cu fluctuatii pentru diverse zone ale tarii.

      Radonul este un gaz natural radioactiv care provine de la uraniul care este raspandit in crusta

pamantului. Este emis de sol si roci la suprafata pamantului si dispersat in atmosfera daca nu intra

in interiorul cladirilor, caz in care concentratiile pot creste. Dezintegrarea radonului duce la

formarea altor atomi radioactivi care, o data inhalati, se pot fixa in plamani si iradia tesuturile.

Doza globala anuala medie este de 1,3mSv dar, in zone cu concentratii mari de radon, dozele pot

fi de cateva ori mai mari. 

      Alimentatia. Atata timp cat materialele radioactive exista oriunde in natura, este inevitabil ca

acestea sa nu se ragaseasca si in apa si mancare, ducand la o doza globala medie anuala de

0,23mSv. Potasiul-40 in particular constitue o sursa majora in iradierea interna dar mai exista si

altele. Potasiul-40 variaza in corp in functie de masa musculara, fiind de doua ori mai mult in

corpul unui barbat tanar fata de o femeie in varsta. Unele alimente, de exemplu nucile braziliene

si stridiile concentraza materiale radioactive de asa maniera incat consumatorii de cantitati

importante pot primi doze semnificativ peste media obisnuita.

      Industiile ne-nucleare pot tehnologic concentra materiale natural radioactive. Un exemplu il

constitue prelucrarea minereurilor continand materiale radioactive pe langa elementul pentru care

sunt extrase. De exemplu, minereul de fosfor contine radiu, care se regaseste in concentratii mari

in steril. Un alt exemplu de industrie ne-nucleara este generarea de electricitate de catre centralele

electrice pe carbune care au ca rezultat nedorit si neintentionat eliberarea de materiale natural

radioactive din carbune. Acestea ajung in aer si transferate catre populatie prin intermediul

alimentelor. Doza globala medie anuala este totusi mica, sub 0,001mSv.

2.3 Radiatii electromagnetice

După proprietâţile pe care le au radiaţiile emise de substanţele naturale ,sunt de trei tipuri :

alfa,beta, şi gama, denumite altfel dupa primele trei litere din alfabetul grec.

a) Radiaţia alfa are putere de pătrundere foarte mică ,fiind formată din particule cu sarcină

pozitivă şi masă ;experienţele efectuate de Rutherford au arătat că particulele alfa sunt nuclee de

heliu.Radiaţiile alfa sunt formate din grupuri de particule cu energii bine determinate .

b) Radiaţia beta are putere de pătrundere mai mare decât radiaţiile alfa. El sunt formate din

electroni sau pozitroni . Radiaţiile beta sunt emise cu toate energiile posibile cuprinse într-un

interval larg ; zicem că spectrul energetic al radiaţiilor beta este un spectru continuu. Radiaţiile

beta au un spectru discret nu sunt emise de nucleu ci provin din învelişul de electroni care

înconjoară nucleul.

c)Radiaţia gama are cea mai mare putere de pătrundere şi nu este deviată de câmpuri

electrice sau magnetice.Această radiaţie este de natură electromagnetică şi are lungimea de undă

foarte mică.De regulă ,radiaţia gama însoţeşte radiaţia alfa şi beta.

Radioactivitatea naturală se întâlneşte mai ales la elementele de la sfârşitul tabloului

periodic.Există doar câteva elemente cu masă atomică mijlocie care emit

radiaţii(40K ,82Rb ,152Sm ,176Lu ,187Re ) ;toate acestea emit radiaţii beta , excepţie făcând

samariul care emite radiaţii alfa.

Radiaţiile electromagnetice interacţionează cu substanţa pierzând energia prin

numeroase procese. Dintre toate acestea doar trei sunt mai importante din punctul de vedere al

pierderii de energie de către un fascicol. Aceste procese sunt :efectul fotoelectric ,efectul

Compton şi procesul formării de perechi.

Reactorul nuclear este instalaţia complexă în care se realizează reacţia de fisiune în lanţ

controlată . El este alcătuit din :zona activă, protecţie biologică ,schimbătorul de căldură ,

aparatura de măsură şi control.

Zona activă este partea pincipală a reactorului în care se realizează reacţia de fisiune în

lanţ şi există dispozitivele de bază ce permit controlul şi reglarea acesteia.

Protecţia biologică reprezintă ansamblul de mijloace utilizate pentru reducerea până la

nivel nepericulos a radiaţiilor emise în zona activă de materialele structurale şi agentul de răcire ,

de către însuşi materialul fisionabil, care prin puternica iradiere din zona activă pot deveni şi ele

radioactive şi mai ales de produsele de fisiune , care sunt puternic radioactive , cât şi de reducerea

numărului de neutroni ce se “scurg “în afara zonei active. În realizarea acestei protecţii se au în

vedere următoarele aspecte :

protecţia directă a personalului împotriva radiaţiilor emise de reactor şi împotriva izotopilor

radioactivi ce se formează în el ;

protecţia împotriva infectării atmosferei şi a terenurilor înconjurătoare cu substanţe radioactive ;

protecţia faţă de radioactvitatea „deşeurilor” rezultate , tratarea şi depozitarea acestora .

Această protecţie se realizează prin înconjurarea

zonei active cu un perete gros de beton greu şi oţel sau fontă .

Schimbătorul de căldură realizează preluarea căldurii degajate în zona activă şi transferarea ei în

exteriorul reactorului.

Sistemul de reglaj şi control are mai multe destinaţii . Sistemul de reglaj trebuie să

asigure modalitatea de pornire şi oprire a reactorului şi să stabilească nivelul de putere calorică

dorit . Sistemul de control are menirea de a măsura în permanenţă nivelul reacţiei de fisiune şi a

declanşa oprirea reactorului în caz de avarie precum ţi de a măsura şi avertiza la creşterea

nivelului de radiaţii în diferite puncte din jurul reactorului , a sistemului de răcire , a

schimbătorului de căldură etc , în vederea menţinerii în limittele admise.

3. Radioactivitatea artificiala

Pana in 1934 numai elementele radioactive naturale erau cunoscute, insa in anul 1934, Irene si

Frederic Joliot au aratat ca aluminiul si magneziul pot deveni radioactive daca sunt bombardate

cu particule alfa de la poloniu. Dupa aceasta descoperire, a radioactivitatii induse pe o cale

artificiala, s-a pus problema utilizarii unor resurse de particule alfa mai energice tinand seama de

bariera de potential a nucleelor. Astfel s-au construit acceleratoarele. Dupa descoperirea

neutronului, s-a stabilit eficacitatea deosebita a acestuia(in special a neutronului lent) de a

produce izotopi radioactivi, respectiv radioactiviatatea artificiala. Neutronul prezinta avantajul ca

nu are sarcina, deci poate sa patrunda cu usurinta in nucleul tinta. O data cu folosirea surselor de

neutroni ca particule bombardante, numarul izotopilor radioactivi obtinuti pe cale artificiala a

crescut enorm(la 36)

Actualmente, radioactivaitatea artificiala, respectiv izotopii radioactivi sunt produsi prin

bombardarea cu particule cu sarcina, obtinute cu ajutorul acceleratoarelor la energii convenabile,

sau cu neutroni, de cele mai multe ori in reactorul nuclear. Acesta din urma este sursa principala

de izotopi radioactivi. I ambele cazuri, izotopul radioactiv este produs printr-o reactie nucleara.

Radiaţia artificiala este folosita in multe ramuri ale activităţii omeneşti. De exemplu, în

industrie este folosita pentru controlul proceselor şi a calităţii produselor, iar in scop de studiu,

este folosita in institute de cercetare şi învăţământ superior.

4. Dezintegrarea nucleelor

Dupa ce Becquerel face observatia ca sarurile de uraniu emit o radiatie invizibila care

trece prin hartie, lemn, sticla etc., iar mai apoi innegreste hartia fotografica, urmeaza descoperirea

radioactivitatii, sotii Curie observand o comportare similara la saruri ale toriului. Ei separa radiul

din U3O8. Proprietatile radiatiilor emise sunt studiate de Rutheford, Curie, Bragg, iar mai tarziu,

prin separari chimice, se stabileste si comportarea izotopilor rezultati. Astfel s-a ajuns la

definitivarea unei teorii privind radioactivitatea unor izotopi ai uraniului si toriului, ai

descendentilor acestora, care de asemenea sunt produse radioactive, adica emit si ele radiatii, fie

ele de natura corpusculara(alfa, beta), fie de natura electromagnetica(gama). Totodata Soddy

emite legea de deplasare prin care se prevede descendentul rezultat in urma emisiei unei radiatii

nucleare.

Studiile respective au relevat ca radiatia emisa are ca origine nucleul atomului si ca in urma

dezactivarii, nucleul isi schimba continutul energetic trecand de pe un nivel energetic superior pe

altul inferior.

Ca o concluzie a celor enuntate se poate spune ca, prin dezintegrare, nucleul initila va trece in alt

nucleu(adica emite radiatii corpusculare) sau daca trece in izometrul sau se va afla pe un nivel

energetic inferior.

Procesul prin care se face aceasta dezactivare se numeste dezintegrare radioactiva,

radioactivitatea fiind proprietatea unor nuclee de a emite radiatii nucleare.

Felul in care are loc acesta dezintegrare variaza de la un izotop la altul. Astfel s-a observat ca unii

izotopi proaspat separati pe cale chimica se dezintegreaza foarte repede(234Pa), iar dupa cca. 10

minute nu se mai poate decela radioactivitate, in timp ce 238U, cu o viteza de dezintegrare mult

mai mica, practic isi mentine greutatea.

Studierea fenomenului in sine a dus la concluzia ca procesul de dezintegrare se supune calculului

probabilitatilor.

Fiecare nucleu are o viata a sa si deci o probabilitate de a se dezintegra. Aceasta probabilitate nu

depinde de modul in care a aparut nucleul si nici nu poate fi influentata in prezent de orice mijloc

s-ar folosi(presiune, temperatura, reactiv chimic etc). Singurul factor care-l influenteaza este

timpul. Se poate astfel atribui o constanta de dezintegrare care indica numarul de nuclee

dezintegrate in unitatea de timp.

Fisiunea nucleară

În mod natural uraniul conţine 0,71 % uraniu 235, restul fiind uraniu 238. O masă de

uraniu natural, oricât de mare, nu poate susţine o reacţie în lanţ din cauza faptului că numai

uraniul 235 froduce uşor fisiunea. Probabilitatea ca un neutron cu o energie de aproximativ 1

MeV să producă fisiune este scăzută, dar probabilitatea poate fi crescută de sute de ori când

neutronul este încetinit printr-o serie de coliziuni elastice cu nuclee uşoare ca hidrogen deuteriu

sau carbon.

În decembrie 1942 fizicianul italian Enrico Fermi a reuşit să producă prima reacţie

nucleară în lanţ la Universitatea din Chicago. Acest lucru a fost reuşit printr-o combinaţie de

uraniu natural şi grafit natural, acesta având rolul de a încetini neutronii.

Energia nucleară se poate obţine prin fuziunea a doi nuclei uşori în unul mai greu. Energia

dată de stele şi de soare provine din reacţii nucleare de fuziune din interiorul lor. În prezenţa unei

presiuni enorme şi a unei temperaturi de peste 15 milioane ° C ce este în stele, nucleul de

hidrogen se combină ca în ecuaţia de mai jos, dând naştere la majoritatea energiei degajată de

soare.

Fuziunea Nucleară

Fuziunea nucleară a fost realizată pentru prima dată prin anii 1930 prin bombardarea unei ţinte

contţinând deuteriu, izotopul hidrogenului cu masa 2, cu deuteroni într-un ciclotron. Pentru a

ccelera raza de deuteroni este necesară folosirea unei imense cantităţi de energie, marea

majoritate transformându-se în căldură. Din această cauză fuziunea nu este o cale eficientă de a

produce energie. În anii 1950 prima demonstraţie la scară largă a eliberării unei cantităţi mari de

energie în urma fiziunii, necontrolată a fost făcută cu ajutorul armelor termonucleare în SUA,

URSS, Marea Britanie şi Franţa. Această experienţă a fost foarte scurtă şi nu aputut fi folosită la

producerea de energie electrică.

În cadrul fisiunii, neutronul, care nu are sarcină electrică poate interacţiona uşor cu

nucleul, în cazul fuziunii, nucleele au amândouă sarcină pozitivă şi în mod natural nu pot

interacţiona pentru că se resping conform legii lui Coulomb, lucru care trebuie contacarat. Acest

lucru se poate face când temperatura gazului este suficient de mare 50-100 milioane ° C.

Într-un gaz de hidrogen greu izotopii deuteriu şi tritiu la aşa temperaturi are loc fuziunea

nucleară, eliberându-se aproximativ 17,6 MeV pe element de fuziune.

Energia apare la început ca energie cinetică a lui heliu 4, dar este transformată repede în

căldură. Dacă densitatea de gaz este sufucientă, la aceste temperaturi trebuie să fie de 10-5 atm,

aproape vid, energia nucleului de heliu 4 poate fi transferată gazului de hidrogen, menţinându-se

temperatura înaltă şi realizându-se o reacţie în lanţ.

Problema de bază în atingerea fuziunii nucleare este căldura gazului şi existenţa unei

cantităţi suficiente de nuclee pentru un timp îndelungat pentru a permite eliberarea unei energii

suficiente pentru a încălzi gazul. O altă problemă este captarea energiei şi convertirea în energie

electrică. La o temperatură de 100.000 ° C toţi atomii de hidrogen sunt ionizaţi, gazul fiind

compus din nuclee încărcate pozitiv şi electroni liberi încărcaţi negativ, stare numită plasmă.

Plasma caldă pentru fuziune nu se poate obţine din materiale obişnuite. Plasma s-ar răci

foarte repede, şi pereţii vasului ar fi distruşi de căldură. Dar plasma poate fi controlată cu ajotorul

magneţiilor urmând liniile de câmp magnetic stând departe de pereţi.

În 1980 a fost realizat un astfel de dispozitiv, în timpul fuziunii temperatura fiind de 3 ori

mai mare ca a soarelui.

O altă cale posibilă de urmat este de a produce fiziune din deuteriu şi tritiu pus într-o sferă

mică de sticlă care să fie bombardată din mai multe locuri cu ul laser pulsând sau cu raze ionice

grele. Acest procedeu produce o implozie a sferei de sticlă, păroducăndu-se o reacţie

termonucleară care aprinde carburantul.

Progresul în fuziunea nucleară este promiţător dar înfăptuirea de sisteme practice de

creare stabile de reactie de fuziune care să producă mai multă energie decât consumă va mai lua

ceva decenii pentru realizare. Activitatea de experimentare este scumpă. Totuşi unele progrese

sau obţinut în 1991 când o cantitate importantă de energie (1,7 milioane W) a fost produsă cu

ajutorul reacţie de fuziune controlată în Laboratoarele JET din Finlanda. În 1993 cercetătorii de la

Universitatea din Princeton au obţinut 5.6 milioane W. În ambele cazuri s-a consumat mai multă

energie decât s-a creat.

Dacă reacţia de fuziune devine practică oferă o serie de avantaje: o sursă de deuteriu

aproape infinită din oceane, imposibilitatea de a produce accidente din cauza cantităţii mici de

carburant, reziduriile nucleare sunt mai puţin radioactive şi mai simplu de manipulat.

Reactorul Nuclear

Transmutatiile radioactive naturale precum si reactii nucleare produse artificial, prin reactii de

fisiune nucleara au ca rezultat, degajarea unor mari cantitati de energie pe unitatea de masa a

substantei cu care reactioneaza.

Posibilitatea utilizarii energiei nucleare s-a realizat o data cu descoperirea fisiunii nucleare

si procedeul obtinerii reactiei in lant. Fisiunea se face prin absorţia unui neutron de un nucleu

greu de uraniu 235, în urma reacţiei rezultând cesiu 140, rubidiu 93, 3 neutroni şi 200 MeV sau

7.7x10-12 calorii. În cadrul unei reacţii de fisiune nucleară este eliberată o cantitate de energie de

10 milioane de ori mai mare decât în cazul unei reacţii chimice obişnuite. Energia eliberată de

cantitatea de 1 Kg de uraniu 235 este de 18.7 milioane Kwh de căldură. Neutronii eliberaţi în

urma reacţiei reacţionează cu alte nuclee de uraniu, în urma reacţiei neutronii înmulţindu-se. În

urma acestui proces se formează o reacţie susţinută sau o reacţie în lanţ care duce la o eliberarea

continuă de energie.

Reactia nucleara continua si reglabila se realizeaza in reactori nucleari (pilele atomice). In

reactoare se utilizeaza uraniu 23592U. Conditia necesara pentru decurgerea reactiei nucleare in lant

este masa suficienta de uraniu din reactor.

Neutronii care se formeaza in procesul reactiei nucleare, pot iesi prin suprafata uraniului afara si

participa la dezvoltarea reactiei in lant.

Pentru ca fractiunea de acesti neutroni sa fie mica, in comparatie cu volumul lui, trebuie ca masa

uraniului din reactor sa fie suficient de mare si sa depaseasca o anumita masa critica. Pe de alta

parte, pentru ca reactia sa nu decurga prea violent, trebuie reglat numarul de neutroni,

nepermitandu-i s“ creasca prea mult. Aceasta se realizeaza printr-o absorbtie a neutronilor termici

excedentari cu ajutorul unor elemente ca borul (B) si cadmiul (Cd).

Un reactor nuclear este

alcatuit din:

- spatiul in care sunt asezate blocurile de uraniu (23592U) si de moderatori (de obicei, grafit) A;

- reflectorul de neutroni care au parasit spatiul in care se desfasoar“ reactia B;

- strat de protectie care protejeaza spatiul inconjurator de actiunea radiatiilor emise in timpul

desfasurarii reactiei nucleare C;

- bare de cadmiu (Cd) sau bor (B) D si E care sunt introduse in volumul A si incetinesc reactia de

fisiune nucleara. Introducerea barelor se face in mod automat, imediat ce puterea reactiei nucleare

depaseste o anumita limita. Apa este folosita pentru racirea blocurilor de uraniu, iar aburul

rezultat din fierberea apei pune in miscare turbina unui generator electric care produce energie

electrica.

Aceasta ar fi un aspect al obtinerii energiei in reactoarele nucleare, dar cel mai trist aspect il

constituie problema deseurilor nucleare radioactive si stocarea lor.

Intrebuintari ale energiei nucleare

In 1990 existau 435 de centrale nucleare operationale acoperind 1% din necesarul energetic

mondial.

Intr-un reactor nuclear se obtine caldura prin dezintegrarea atomilor radioactivi de uraniu-235.

Aceasta este folosita pentru a produce abur care pune in miscare rotorul turbinelor, generand

electricitate.U-235 este un izotop relativ rar al uraniului, reprezentand doar 7% din cantitatea

totala de uraniu disponibil. Restul este izotopul U-238. Un izotop este o forma a unui element

identica chimic cu alti izotopi, dar cu masa atomica diferita. La fel ca si combustibilii fosili, U-

235 nu va dura o vesnicie. Exista un anumit tip de reactor, numit reactor de “crestere”, care

transforma U-238 intr-un alt element radioactiv, plutoniu-239. Pu-239 poate fi utilizat pentru a

genera caldura. Pana acum doar sase tari au construit astfel de centrale experimentale. Dintre

acestea, reactorul nuclear Phenix are cel mai mare succes. Daca acest tip de reactoarear deveni

uzuale, rezervele mondiale de uraniu ar ajunge mii de ani.

Avantajele si dezavantajele energiei nucleare

Energia nucleara prezinta numeroase avantaje. Este economica: o tona de U-235 produce mai

multaa energie decat 12 milioane de barili de petrol. Eate curata in timpul folosirii si nu polueaza

atmosfera. Din pacate exista si cateva dezavantaje. Centralele nucleare sunt foarte scumpe.

Produc deseuri radioactive care trebuie sa fie depozitate sute de ani inainte de a deveni

inofensive. Un accident nuclear, ca cel produs in1986 la centrala nucleara de la Cernobal, in

Ucraina, poate polua zone intinse si poate produce imbolnavirea sau chiar moartea a sute de

persoane. Cercetarile se indreapa catre descoperirea de noi surse inepuizabile de energie. Unele

dintre ele sunt deja utilizate.

Energia eoliana (a vantului) afost folosita de sute de ani la propulsia corabiilor si la actionarea

morilor de vant. Turbinele eoliene moderne au fost construite sa poata genera electricitate.

Doar in california se gasesc 15000 de asemenea turbine. Oamenii de stiinta din SUA au calculat

ca intreaga cantitate de energie ar putea fi generata de vant. Energia solara este data de caldura

soarelui. Captatoarele solare sub forma unor panouri pot acoperi necesarul energetic al unei case.

Celulele de combustie, realizate din siliciu, sunt utilizate pentru producerea energiei in spatiul

cosmic.Descoperirea radioactivităţii artificiale şi apoi aceea a fisiunii uraniuli, în deceniul al

patrulea al acestui secol, au dat un puternic imbold cercetărilor de fizică nucleară. Pentru marele

public, energia nucleară a ieşit însă din anonimat abia după aruncarea celor două bombe atomice

în 1945 asupra Japoniei.

Constuirea reactorilor nucleari şi posibilitatea de a utiliza aceste instalaţii pentru a produce

energie electrică în cantitate mare, au transferat apoi problema cercetării radiaţiilor, şi odată cu

aceasta şi problema protecţie contra radiaţiilor, în plin domeniu industria şi economic.

Creşterea necontenită a numărului de reactori nucleari şi a puterii acestora necesită aplicarea unor

măsuri de securitate pentru a evita eventualele accidente şi consecinţele lor ca de exemplu cel de

la Windscale, Anglia în octombrie 1957 când au fost eliminate în mod accidental în atmosferă

importante substanţe radioactive care au produs contaminarea solului, a producţiei agricole şi a

apei potabile din întreaga regiune.Prin poluare, sau contaminare, radioactiva, se înţelege prezenţa

nedorită sau accidentală, a materialelor radioactive, în interiorul sau la suprafaţa unor factori de

mediu (cum sunt apa, aerul, alimentele) sau în organisme vii situaţie în care se depăşeşte

conţinutul radioactiv natural propriu al produsului respectiv.

Una din principalele surse de poluare radioactivă a globului pământesc îşi avea provenienţa în

exploziile nucleare din atmosferă.Studii recente au arătat că datorită tuturor cauzelor de poluare

radioactivă, doza de radiaţii pe cap de locuitor a crescut în ultimii 20 de ani de 5 până la 10 ori.

Iradierea îndelungată, chiar cu doze mici, poate produce leucopenii, la malformaţii congenitale,

pe când iradierea cu doze mari duce la accentuarea leucopeniei, la eriteme, la hemoragii interne,

căderea părului, sterilitatea completă iar în cazurile extreme produce moartea.

Printre principalele surse de poluare radioactivă se numără:

a) Utilizarea practică în industrie, medicină, cercetare a diferitelor surse de radiaţii

nucleare, care, ca materiale radioactive, se pot răspândi necontrolate în mediu

b) Exploatări miniere radioactive, la extragere, prelucrare primară, transport şi depozitare,

pot contamina aerul, prin gaze şi aerosoli, precum şi apa prin procesul de spălare

c) Metalurgia uraniului sau a altor metale radioactive şi fabricarea combustibilului nuclear,

care prin prelucrări mecanice, fizice, chimice, poate cuprinde în cadrul procesului

tehnologic şi produşi reziduali gazoşi, lichizi sau soliziŞ stocarea, transportul eventual

evacuarea lor pot determina contaminarea mediului

d) Instalaţiile de rafinare şi de retratare a combustibilului nuclear

e) Reactorii nucleari experimentali sau de cercetare, în care se pot produce industrial noi

materiale radioactive

f) Centralele nuclearoelectrice care poluează mai puţin în cursul exploatării lor corecte, dar

mult mai accentuat în cazul unui accident nuclear

g) Exploziile nucleare experimentale, efectuate îndeosebi în aer sau în apă şi subteran, pot

contamina vecinătatea poligonului cât şi întregul glob, prin depunerea prafului şi

aerosolilor radioactivi, generaţi de către ciuperca exploziei

h) Accidentele în transportul aerian, maritim, feroviar sau rutier a celor mai felurite

materiale radioactive.

Principalele elemente ce contribuie la poluarea radioactivă sunt clasificate şi după gradul de

radioactivitate după cum urmează:

a) Grupa de radiotoxicitate foarte mare: 90Sr, 226Ra, 210Po, 239Pu

b) Grupa de radiotoxicitate mare: 45Ca, 89Sr, 140Ba, 131I, U natural

c) Grupa de radiotoxicitate medie: 24Na, 32P, 60Co, 82Br, 204 Tl, 22Na, 42K, 55Fe

d) Grupa de radiotoxicitate mică: 3H, 14C, 51Cr, 201Tl

Clasificarea

efectelor

biologice

Efectele

somatice bine

conturate

Precoce Eritem, leucopenie, epilaţie

Întârziată Cancer de piele, osteosarcom

Efectele

somatice

stochastice

Precoce Tulburări neuro-vegetative

Întârziată Leucemie, cancer tiroidian

Efecte genetice

Prima generaţie Malformaţii ereditare şi congenitale; reducerea

natalităţii

Generaţiile

următoare

Malformaţii recesive, diminuarea capacităţii

imunobiologice

Dublarea necesităţilor de energie electrică, la fiecare 12-13 ani, a făcut să crească brusc interesul

pentru reactorii nucleari, impunând dezvoltarea centralelor nuclearoelectrice, creştere

competitivităţii energiei electrice de origine nucleară şi ridicarea continuă a performanţelor atinse

de reactorii acestor centrale, ca temperatura şi presiunea agentului transportor de căldură, a

puterii instalate pe unitatea de masă a zonei active a reactorului. Însă fără măsuri de

radioprotecţie corespunzătoare, reactorii nucleari pot produce şi:

a) contaminarea parţială a mediului ambiant şi anume

- a atmosferei, prin produsele de fisiune volatile ca 131I, 133Xe

- a apei folosită ca agent de răcire

- a solului din vecinătatea care se contaminează cu produse de fisiune

b) o mare cantitate de deşeuri radioactive, a căror evacuare pune probleme grele

pentru a evita contaminarea mediului în care se face evacuarea.

Această sursă de energie - energia nucleară – a fost adusă la cunoştinţă omenirii prin forţa

distructivă şi va fi multă vreme privită cu teamă şi suspiciune, întâmpinând destule obstacole în

drumul dezvoltării ei în scopuri paşnice. De aceea se impune familiarizarea maselor largi cu

probleme nucleare, întrucât aplicaţiile paşnice ale energiei nucleare se dovedesc esenţiale pentru

progresele şi evoluţia societăţii umane.

5. Efectele biologice ale radiaţiilor - radioprotecţia

Fără radiaţii nu am fi fost şi nu am putea fi, dar cu prea multe radiaţii nu putem trăi”

Activitatea vitală a tuturor sistemelor organizate biologic şi în special a omului, se desfăşoară

într-un univers supus acţiunii unei multiple şi variate game de radiaţii, de la cele sesizabile direct

cu simţurile noastre, până la cele sesizabile doar prin intermediul unei aparaturi, uneori foarte

complicate.

Mediul înconjurător conţine surse naturale de radiaţii, existente de miliarde de ani pe planeta

Pământ încă de la formarea acestuia, însoţind apariţia şi evoluţia vieţuitoarelor, inclusiv a omului.

Prin activitatea sa economică şi socială de-a lungul timpului, omul a modificat şi modifică sursele

naturale de radiaţii, creând astfel o radioactivitate naturală suplimentară.

Radiaţiile sunt de origine şi natură foarte variate, clasificându-le astfel:

radiaţii electromagnetice, X sau de înaltă frecvenţă, având aceiaşi natură ca lumina

radiaţii corpusculare încărcate electric: , , ioni acceleraţi

radiaţii corpusculare neutre electric: neutroni.

Radiaţiile nucleare pot acţiona asupra organismului în trei moduri: acţiune directă, acţiune

indirectă şi acţiune la distanţă.

Prin acţiune directă sunt lezate macromoleculele de mare importanţă, chiar vitală

(proteine, acizi nucleici) care suferă transformări datorită ionizării sau excitării directe.

Acţiunea indirectă este datorată elementelor care apar în urma proceselor radiochimice.

Mediul principal în care se desfăşoară procesele biologice fiind apa, efectele apar datorită

ionizării acesteia (apar ioni sau radicali) care acţionează ca agenţi oxidanţi şi reducători asupra

unor componente esenţiale celulare, perturbând funcţionarea normală a acestora.

Efectele biologice care apar în urma iradierii, sunt dependente de: doza de radiaţii şi debitul

dozei. Efectele biologice ale radiaţiilor pot fi grupate astfel:

Efecte somatice – care apar la nivelul celulelor somatice şi acţionează asupra fiziologiei

individului expus, provocând distrugeri care duc fie la moartea rapidă, fie la reducerea

semnificativă a speranţei medii de viaţă. Leziunile somatice apar în timpul vieţii individului

iradiat şi pot fi imediate sau tardive – efectele somatice imediate sau pe termen scurt, se

manifestă la câteva zile , săptămâni sau luni de la iradiere. Aceste efecte sunt de regulă

nestochastice (nealeatorii) adică se produc la toţi indivizii expuşi la o doză superioară dozei de

prag.

Efectele somatice tardive sunt cele care apar după o perioadă mai lungă de timp, de ordinul

anilor, numită perioadă de latenţă şi se manifestă în special sub formă de leucemie sau

cancer.Aceste efecte sunt de natură stochastică (întâmplătoare) în sensul că este imposibil de

evidenţiat o relaţie cauzală directă – probabilitatea producerii unui efect este proporţională cu

doza de iradiere.

Efecte genetice – care apar în celulele germinale sexuale din testicule sau ovare – aceste mutaţii

letale sau subletale la descendenţi se datorează unor efecte imediate ale radiaţiilor cum ar fi:

alterarea cromozomilor (translocaţii, apariţia de extrafragmente) ruperea unor segmente de

cromatină, alterarea chimică a codului genetic, fie prin acţiunea radicalilor liberi asupra bazelor

azotate ale acizilor nucleici, fie prin ruperea lanţului aceloraşi acizi. Gravitatea efectelor

mutagene apare prin transmiterea la descendenţi a unor translocaţii cromozomiale, efect biologic,

care apare şi la doze mai mici.

Dozele de radiaţii care pot produce apariţia unui minim de mutaţii într-o generaţie de indivizi,

într-un ecosistem, dacă sunt menţinute în permanenţă pot conduce la adevărate catastrofe

ecologice în generaţiile următoare.

Dozimetrie si radioprotectie

Dozimetria – reprezintă totalitatea metodelor de determinare cantitativă a dozelor de radiaţii în

regiunile în care există sau se presupune că există un câmp de radiaţii, cu scopul de a lua măsuri

adecvate pentru protecţia personalului ce îşi desfăşoară activitatea în acea zonă.

Radioprotecţia = totalitatea metodelor şi mijloacelor de reducere a efectelor nocive ale radiaţiilor.

Sursele de iradiere pot fi:

surse externe – aflate în afara organismului

surse interne – aflate în interiorul organismului.

Protecţia împotriva efectelor nocive ale radiaţiilor, produse de sursele externe, poare fi:

protecţie fizică – realizată prin mijloace de reducere a dozei de expunere, ca: distanţa,

ecranarea, timpul de expunere;

protecţie chimică – prin folosirea unor substanţe chimice (cistamina, gamofos, etc.), care se

administrează înainte sau după iradierea persoanei;

protecţie biochimică – realizată prin folosirea unor preparate sau macromolecule biologice

(sânge, plasmă, etc.) care administrate imediat după iradiere, ajută la refacerea celulară;

protecţie biologică – se realizează prin transplantul de celule viabile în măduvă

(hematoformatoare).

Reducerea gradului de contaminare radioactivă se poate realiza prin:

decontaminare – îndepărtarea izotopilor radioactivi din tubul digestiv (cu alginat de sodiu,

fosfat de aluminiu, etc.) şi din arborele traheobronşic (prin spălări cu ser fiziologic;

decorporare – eliminarea izotopilor radioactivi fixaţi în diferite organe (cu sare de Zn sau Ca a

acidului dietilen – triamino – pentaacetic);

diluţie izotopică – administrarea iodurii de potasiu împotriva Iodului – 131, consumarea unor

cantităţi mari de apă pentru reducerea fixării tritiului în organism, etc.

Măsurile de radioprotecţie, pot fi grupate în:

măsuri preventive;

măsuri de supraveghere;

măsuri de limitare şi lichidare.

Efectul nociv al radiaţiilor asupra materiei vii este datorat proprietăţii de a ioniza mediul prin

care trec, ionizarea fiind modul dominant de pierdere a energiei de către radiaţii când traversează

mediul material.

Materia vie este caracterizată prin existenţa unor molecule deosebit de mari ale căror proprietăţi

şi funcţionalitate biochimică pot fi ireversibil perturbate. Astfel, un act de ionizare, de trecere a

unui electron pe un alt nivel în acest ansamblu, sau de smulgere a lui, provoacă mari schimbări în

caracteristicile moleculei respective, schimbări care acumulate la nivelul celulei se pot traduce

prin grave dereglări ale metabolismului, culminând cu moartea celulei sau cu erori de structură şi

funcţionare a aparatului genetic celular, de tip cancerigen sau mutagen.

Mărimi şi unităţi legate de efectul biologic al radiaţiilor

Doza de iradiere – este cantitatea de energie cedată unităţii de masă D = dW/dm;

D SI = 1Grey = 1Gy = 1J/kg; D tot = 1rad (rad-ul) = 10-2J/kg; (rad = Radiation Absorbed Doze = doză de radiaţii absorbită) ; 1 rad = 10-2Gy Expunerea (dQ/dm) – sarcina electrică totală a ionilor de un semn produsă în urma iradierii în unitatea de masă. Unitatea de măsură este röntgen-ul R.Echivalentul de doză H = Q.D, unde Q este factorul de calitate al radiaţiei

H SI 1Sv (Sievert); H tot = 1Rem; (rem = Röntgen Equivalent Man = röntgenu echivalent

pentru om); 1 rem = 10-2Sv. Mărimile dozimetrice menţionate se referă la un timp de expunere

oarecare. Dacă se raportează efectul la unitatea de timp se definesc:

Debitul dozei = dS/dt; SI = J/kg.s

Debitul echivalentului de doză h = dH/dt h SI = 1Sv/s

Doza permisă pentru o persoană în funcţie de vârstă, se calculează cu formula:

Dmax = 5(N – 18)rem, unde N – numărul de ani ai persoanei.

Metodele de protecţie contra radiaţiilor se împart în:

Metode active – când sursa radioactivă este înconjurată cu ecrane absorbante, care reduc mult

intensitatea radiaţiilor emergente, deci asigură securitatea celor ce se află la limita exterioară a

ecranelor.

Metode pasive – când se iau măsuri de genul:

persoanelor li se fixează durate limitate de lucru în spaţiul respectiv

li se dau alimente, medicamente antidot, mijloace de protecţie individuală, etc.

Din cercetări medicale rezultă ca:

doza minimă de iradiere globală a întregului organism este sub 20 Rem

între 75 – 150 Rem apare boala actinică, cu riscul cazurilor mortale la doză superioară

peste 700rem au efect letal.

Datorită efectului cumulativ al iradierii, normele prevăd că o persoană care la o singură iradiere a

acumulat toată doza permisă, să zicem într-un an, nu mai are voie să suporte altă iradiere în acel

an. Iradierea accidentală cumulată maximă admisă este de 25Rem. Datorită efectelor genetice,

pentru femeile gravide, dozele admise sunt mai mici faţă d cele arătate mai sus. Deoarece nu

toate părţile organismului sunt la fel de rezistente la iradiere, s-au stabilit doze maxime pentru

diferite organe şi părţi ale organismului, precum şi cazul în care radiaţia nu atinge întregul

organism, ci doar porţiuni din el.

pentru organe izolate, exceptând cristalinul şi gonadele, doza este de 15Rem/an

pentru oase, tiroidă, pielea întregului organism, cu excepţia extremităţilor, doza

este de 30Rem/an

pentru mâini, antebraţe, picioare şi glezne doza este de 75Rem/an.

Sunt cazuri când unele elemente radioactive pot ajunge să fie integrate de oameni prin apa de

băut sau alimente, sau inhalate odată cu aerul. Elementul radioactiv poate intra în circuitul

metabolic şi în aceste cazuri însăşi sursa radioactivă se află în organism şi singura protecţie

posibilă este folosirea de substanţe care elimină şi insolubilizează elementul respectiv. Poate

apărea situaţia ca un element radioactiv, cu toate că este cantitativ sub limita admisă pentru

întregul organism, concentraţia sa într-un anume organ să fie suficient de ridicată pentru ca doza

de radiaţie permisă pentru organul respectiv să fie depăşită. Astfel de organe care concentrează

preferenţial un anume element se numesc organe critice, ca de exemplu: glanda tiroidă pentru

iod, sau sistemul osos pentru stronţiu, care este omolog clinic pentru calciu. Pentru a exclude

astfel de cazuri, normele de protecţie admit concentraţia limită ale acestor substanţe în apă şi aer.

În tabelul de mai jos, redăm expunerea normală a omului la radiaţii nucleare, astfel încât să vă

puteţi calcula fiecare doza naturală:

Cauza DetaliuEchivalent

dozăExplicaţie

I. Punct

geografic

Nivelul mării (se adaugă la fiecare 150m

în plus în altitudine)28 mrem/an

Radiaţii

cosmice

Zona

Calcaroasă

Sedimentară

Granitică

50 mrem/an

30 mrem/an

12 0mrem/an

Radiaţii

terestre

Casă din:

Lemn

Cărămidă

Granit

1 mrem/an

20 mrem/an

20 mrem/an

Radiaţiile

materialelo

r

II. Carne, legume 20 mrem/an Radiaţiile

Alimentaţiaalimentelor 14

6Ca, 4019K

III. Mod de

viaţă

O călătorie cu avionul

Televizorul

Examen radiologic

4 mrem/an

3 mrem/an

35 mrem/an

Radiaţii

cosmice

În funcţie de valoarea dozei biologice a radiaţiilor, apar efectele:

Valoarea

(1Sv = 100rem)Efectele

0 – 0,25 Sv Lipsa oricărei tulburări aparente

0,25 – 0,5 Sv Apar schimbări sanguine, ochi injectaţi

0,5 – 1 SvOboseală, ameţeală, cataractă, schimbări sanguine,

opacizarea cristalinului, apariţia aluniţelor

1 – 2 SvAmeţeli, oboseală, reducerea numărului de globule roşii,

scăderea rezistenţei la infecţii

2 – 4 SvAceleaşi tulburări ca mai sus însoţite de câteva decese între 2

– 6 săptămâni de la iradiere

4 – 6 Sv 50% decese, în intervalul de 30 zile de la iradiere

Peste 6 Sv 100% decese, în mai puţin de 15 zile de la iradiere

Se ştie de mai mulţi ani că doze mari de radiaţii ionizante, mult mai mari decât radiaţiile de

fundal pot cauza cancer şi leucemie la mai mulţi ani de la expunere. Se presupune, datorită

experimentelor pe plante şi animale, că radiaţiile ionizante pot provoca mutaţii genetice care

afectează generaţiile descendente, cu toate că nu există dovezi în legătură cu radiaţii care

provoacă mutaţii la om. La nivele foarte mari de radiaţii, ele pot provoca stări de disconfort şi

moartea la săptămâni de la expunere.

Nivelul efectelor cauzate de radiaţii depind de mai mulţi factori: doza, frecvenţa dozării, tipul

radiaţiei, organul expus, vârsta şi sănătatea. De exemplu, embrionul uman este deosebit de

sensibil la radiaţii.

Dar care sunt şansele de apariţie al cancerului de la doze mici de iradiere? „Teoria” cu cea mai

largă răspândire este că orice doză de iradiere cât de mică presupune riscuri asupra sănătăţii

omului. Cu toate acestea, nu există dovezi ştiinţifice în legătură cu riscul dozelor sub 50 mSv pe o

durată scurtă de aproximativ 100 mSv pe an, cercetările arată că efectele benefice sunt la fel de

posibile ca şi cele adverse.

Doze mari, acumulate de radiaţii pot produce cancer, care ar fi observat peste câţiva (până la 20)

ani de la expunere. Acest decalaj face imposibil de precizat cu certitudine care din mulţimea de

posibili agenţi au cauzat cancerul respectiv. În ţările occidentale aproximativ un sfert din

populaţie moare datorită cancerului, având fumatul, factorii dietetici, genetici şi puternica

expunere la lumina solară ca principale cauze. Radiaţiile sunt un factor cancerigen slab, dar la

expuneri îndelungate cu siguranţă cresc riscurile asupra sănătăţii.

Organismul are mecanisme de apărare împotriva pagubelor produse de radiaţii, la fel şi împotriva

altor factori cancerigeni. Aceştia pot fi stimulaţi prin expuneri la doze mici de radiaţii sau

dimpotrivă la doze foarte mari.

Pe de altă parte, doze mari de radiaţii direcţionate spre o tumoare sunt folosite în terapii de

iradiere împotriva celulelor canceroase şi prin urmare, deseori se salvează vieţi omeneşti. Adesea

se foloseşte împreună cu chimioterapia şi operaţia. Doze mult mai mari sunt folosite pentru

înlăturarea bacteriilor dăunătoare din mâncăruri, pentru sterilizarea pansamentelor şi a altor

echipamente medicale.

Zeci de mii de oameni din ţările dezvoltate lucrează în medii în care pot fi expuşi la doze mari de

radiaţii (mai mari decât nivelul radiaţiilor de fundal). Prin urmare ei poartă ecusoane care

monitorizează nivelul radiaţiilor la care sunt expuşi. Fişele medicale ale acestor categorii de

angajaţi arată că ei au o rată mai mică de mortalitate datorită cancerului sau altor cauze decât

restul populaţiei şi în unele cazuri, rate mai mici decât angajaţii care lucrează în medii similare

fără a fi expuşi la radiaţii. Ce cantitate de radiaţii ionizante prezintă pericol?

10.000 mSv (10 Sv) pe durată scurtă asupra întregului corp ar cauza stări de vomă şi

scăderea bruscă a celu-lelor albe din sânge şi moartea în câteva săptămâni; între 2 şi 10 Sv

pe durată scurtă ar cauza boli de iradiere cu posibilitatea crescută că doza ar putea fi

fatală;

1.000 mSv (1 Sv) pe o durată scurtă este chiar deasupra limitei de a cauza boli de iradiere

imediate la o persoană cu un fizic mediu, dar cu siguranţă nu ar provoca moartea; dacă o

doză mai mare de 1.000 mSv acţionează o perioadă mai lungă de timp, nu există

posibilitatea unor probleme medicale imediate, dar creează cu certitudine posibilitatea

apariţiei cancerului în anii care vor urma;

peste 100 mSv probabilitatea apariţiei cancerului (în contrast cu severitatea bolilor de

iradiere) creşte direct proporţional cu doza;

50 mSv este limita minimă la care există dovezi că produce cancer la adulţi, este de

asemenea cea mai mare doză permisă prin lege într-un an de expunere la locul de muncă;

20 mSv/an timp de 5 ani reprezintă limita angajaţilor la radiologie, industria nucleară,

extracţia uraniului;

10 mSv/an reprezintă doza maximă la care este supus un miner din minele de uraniu din

Australia;

3 mSv/an este doza tipică (mai mare decât cea de fundal) naturală la care este expusă

populaţia în America de Nord, inclusiv o medie de 2 mSv/an datorită radonului din aer;

2 mSv/an reprezintă radiaţia de fundal din surse naturale. Aceasta este aproape de doza minimă

la care este expus orice om, oriunde pe planetă;

0,3-0,6 mSv/an este intervalul tipic al dozelor de la surse artificiale, cum ar fi cele

medicale;

0,05 mSv/an este o fracţiune mică a radiaţiei de fundal care este ţinta pentru nivelul

maxim de radiaţie la gardul unei centrale nucleare (doza reală este mult mai mică).

Radiaţiile de fundal care apar în mod natural sunt principala sursă de expunere pentru cei mai mulţi

oameni. Nivelele osci-lează între 1,5 şi 3,5 mSv/an, dar poate depăşi 50 mSv/an. Cel mai mare

nivel de expunere la radiaţii de fundal care a afectat un număr mare de oameni a avut loc în

Kerala şi statul Madras (India) unde, aproximativ 140.000 oameni au fost expuşi la o doză de

peste 15 mSv/an de radiaţii γ pe lângă o cantitate similară datorită radonului. Nivele comparabile

s-au măsurat în Brazilia şi Sudan cu o expunere medie de până la 40 mSv/an. În mai multe locuri

din India, Iran şi Europa nivelul radiaţiilor de fundal depăşeşte 50 mSv, până la 260 mSv (în

Ramsar, în Iran). Dozele acumulate de-a lungul vieţii datorate radiaţiilor de fundal ajung la mii de

mSv. Cu toate acestea, nu există dovezi că ar exista probleme de sănătate datorate nivelului

ridicat de radiaţii.

Radiaţiile ionizante sunt generate de industrie şi de medicină. Cea mai cunoscută sursă de

radiaţii sunt aparatele de radio-grafie, folosite în medicină. Radiaţiile din surse naturale

INDIA

EUROPA

contribuie cu aproximativ 88% din doza anuală asupra oamenilor, pe când procedurile medicale

cu 12%. Efectele radiaţiilor naturale nu diferă de cele artificiale.Pentru că expunerea la un nivel

ridicat de radiaţii ionizante produce un anumit risc, ar trebui să încercăm să le evităm în întregime

Chiar dacă am vrea, acest lucru este imposibil. Radiaţiile au fost întotdeauna prezente în mediul

şi în corpul nostru. Cu toate acestea, putem şi ar trebui să minimalizăm doza de expunere care nu

ne este necesară.

Radiaţiile sunt foarte uşor de detectat. Există o varietate de instrumente simple, sensibile,

capabile să detecteze mici cantităţi de radiaţii naturale sau artificiale. Există patru căi prin care

oamenii se pot proteja de sursele cunoscute de radiaţii.

1. limitarea duratei expunerii: pentru oamenii care sunt expuşi la radiaţii pe lângă cele de

fundal datorită naturii muncii lor, doza este micşorată şi riscul îmbolnăvirii în principiu

eliminat prin limitarea duratei expunerii;

2. distanţa: la fel cum căldura unui foc este mai mică cu creşterea distanţei, şi intensitatea

radiaţiilor descreşte direct proporţional cu distanţa de la sursă;

3. bariere: barierele de plumb, beton sau apă oferă o protecţie bună împotriva radiaţiilor

penetrante cum ar fi radiaţiile γ. Prin urmare, materialele radioactive sunt adesea

depozitate sau mânuite în apă sau cu ajutorul roboţilor în camere construite din beton gros

sau cu pereţi îmbrăcaţi în plumb;

4. depozitare: materialele radioactive sunt izolate şi ţinute în afara mediului. Izotopii

radioactivi (de ex. cei pentru medicină) sunt eliminaţi în încăperi închise, în timp ce

reactoarele nucleare funcţionează într-un sistem cu bariere multiple care împiedică scurgerile

de material radioactiv. Camerele au o presiune atmosferică scăzută, astfel încât orice scurgere ar avea

loc nu ar ieşi din încăpere.

Standardele de protecţie împotriva radiaţiilor sunt bazate pe mentalitatea con-servativă că riscul

este direct proporţional cu doza, chiar şi la nivele mici, cu toate că nu există dovezi despre

riscurile la nivele mici. Această presupunere, numită „ipoteză liniară nelimitată” (linear no

threshold hypothesis) este recomandată ca protecţie împotriva radiaţiilor, propusă pentru

stabilirea nivelelor admise de expunere la radiaţii a peroanelor. Această teorie presupune că

jumătate dintr-o doză mare (unde efectele au fost observate) va cauza efecte de două ori mai mici.

Aceasta duce în eroare dacă este aplicată unui număr mare de oameni expuşi unei doze mari de

radiaţii ar putea duce la măsuri inadecvate împotriva iradierii.

Cele mai multe dovezi care au condus la standardele de azi provin de la supravieţuitorii bombei atomice din

1945 care au fost expuşi la doze foarte mari pe o durată scurtă de timp. Pentru stabilirea riscului estimativ, s-a

presupus că organismul uman poate vindeca efectele expunerii la doze mici, dar pentru nivele mici de iradiere,

gradul de protecţie este indiscutabil conservativ.

Cele mai multe ţări au propriul sistem de protecţie radiologică care deseori se bazează pe recomandările

comisiei internaţionale cu privire la protecţia radiologică (ICRP). Cele trei capitole din recomandările ICRP

sunt:

• justificarea: nici o activitate nu trebuie adoptată decât dacă produce un beneficiu pozitiv;

• optimizarea: toate expunerile trebuie menţinute la un nivel cât mai mic, acceptabil;

• limitarea: expunerea indivizilor nu trebuie să depăşească limitele recomand

Protecţia împotriva radiaţiilor este bazată pe recomandările ICRP atât pentru categoriile ocupaţionale şi cele publice. Expunerea maximă nu trebuie să depăşească 1 mSv/an, în medie, timp de 5 ani.

Doza totala de expunere In prezent, estimarile arata ca populatia Romaniei primeste o doza efectiva totala de cca 2,8 mSv (2807 Sv) pe an.Repartizarea procentuala a dozei de expunere, in Romania, arata astfel: expunerea la radiatia naturala, din care 80,9%

- radiatia data de radon, thoron si descendentii lor 46,3%

- radiatia gamma terestra de la alti radionuclizi naturali 16,4%

- radiatia cosmica 10,0%

- radiatia interna de potasiu-40, radiu-226 si alti radionuclizi 8,20%

expunerea la radiatii din surse artificiale, din care 19,1%

- radiatii utilizate in medicina 17,8%

- radiatii din depuneri atmosferice date de testele nucleare 0,35%

- deversari radioactive din industria nucleara 0,04%

- expunerea profesionala 0,04%

- radiatii de la alte surse radioactive 0,35%

- radiatii date de contaminarea post-Cernobal 0,52%

Metabolizarea radinoclizilor de catre om

Caile de patrundere a radionuclizilor in organismul uman sunt:

respiratorie, prin inhalarea aerosolilor incarcati radioactiv dintr-o atmosfera contaminata;

digestiva, prin ingerarea de apa si alimente contaminate radioactiv;

cutanata, prin pielea intacta sau cu rani si arsuri.Radionuclizii patrund in om mai ales prin primele doua cai, iar in functie de compozitia lor chimica sunt metabolizati mai mult sau mai putin. Astfel, radionuclizii din compusi insolubili stationeaza in organism, la nivelul tractului gastro-intestinal, o perioada de timp corespunzatoare tranzitului, dupa care sunt eliminati. Radionuclizii, cu continut radioactiv mare, prezinta un risc crescut pentru organism, prin radiatiile emise, chiar daca stationeaza un timp scurt.Radionuclizii patrunsi in organism, in functie de modul cum sunt metabolizati sunt impartiti astfel:-transferabili – radionuclizi in combinatii solubile in mediu biologic, difuzeaza cu usurinta in organism, astfel sunt: hidrogen-3, carbon-14, sodiu-22, radiu-226, cesiu-134, strontiu-89, strontiu-90, iod-131 etc.-netransferabili – radionuclizi in combinatii insolubile la orice pH din mediu biologic, practic difuzeaza putin sau de loc in organism, chiar daca au trecut de bariera intestinala. Este cazul plutoniului si al altor radionuclizi care au ca organ critic ficatul, unde stationeaza foarte putin dupa care sunt eliminati prin urina;-uraniul, care constituie un caz particular. In mediu biologic, in functie de forma chimica in care se afla la patrunderea in organism, se comporta fie precum elementul calciu, fie este eliminat repede din organism.Radionuclizii ajunsi in sange trec apoi in tesuturi, unde sunt fixati sau sunt eliminati, mai ales prin urina. In functie de activitatea metabolica a tesutului, radionuclizii sunt reantrenati in sange si sunt fixati din nou sau eliminati. In timp ce strontiul radioactiv, odata fixat in sistemul osos, este metabolizat putin, alta este situatia cesiului radioactiv, care fiind fixat mai ales in organe moi si in sistemul muscular, este metabolizat intens, ceea ce duce la eliminarea lui destul de rapida din organism.

Toxicitatea radionuclizilor Toxicitatea radionuclizilor patrunsi in organismul uman depinde de:

tipul radionuclidului si energia radiatiilor emise;

forma chimica ( compusi solubili sau insolubili) a nuclidului;

timpii de injumatatire ai radionuclidului- fizica, biologica si efectiva.Datorita acestor caracteristici, radionuclizii naturali si artificiali sunt clasati in patru grupe

de toxicitate:1. grupa 1 – radiotoxicitae foarte mare (o parte din descendentii radionuclizilor naturali,

printre care: radiu-226, radiu-228, plumb-210, precum si radionuclizii artificiali plutoniu-239,

plutoniu-240, plutoniu-241);

2. grupa a-2-a – radiotoxicitate mare ( iod-131, cesiu-137, strontiu-89);

3. grupa a-3-a – radiotoxicitate medie ( carbon-14, fier-59, fosfor-32, radon-220, radon-

222);

4. grupa a-4-a – radiotoxiciate mica (hidrogen-3, tecnetiu-99, thoriu natural, uraniu natural);

Radionuclizii din grupele 1 si 2, in general radionuclizi naturali si produsi de fisiune, sunt

considerati printre cei care prezinta un risc radiobiologic mai mare pentru om. O serie de

radionuclizi, artificiali sau naturali, scapati de sub controlul omului in mediu, sunt metabolizati si

transferati prin lanturi trofice similar cu elemente chimice din structuta materiei vii.Radionuclizii,

prezenti in depunerile atmosferice, sunt rapid regasiti in apa, organismele vegetale si animale,

deci si in alimente, de unde pot ajunge cu usurinta la om; in schimb, radionuclizii ajunsi in sol

sunt putin metabolizati de plante, astfel ca si organismele animale se vor gasi in cantitati reduse.

Efectele radiatiilor asupra materiei vii

Compozitia materiei vii difera la plante fata de organismele animale, difera de la un organ la altul, ceea ce face ca radiatiile sa produca o multitudine de efecte, care , de multe ori, sunt greu de explicat. In functie de tipul si energia radiatiei, se poate spune, in general, ca radiatiile alfa sunt oprite de stratul superficial al pielii, radiatiile beta pot traversa mai multi centimetrii de tesut moale, iar radiatiile gamma, cosmice si neutronii interactioneaza sau trec cu usurinta prin organism, putand traversa si blindaje de plumb.In cazul contaminarii interne cu radionuclizi emitatori de radiatii alfa, sunt produse leziuni celulare grave, ca si in cazul neutronilor, evidentiate destul de usor la nivelul acizilor nucleici.In principal, efectul radiatiilor ionizante asupra omului se datoreaza inducerii unor radicali liberi si ioni cu reactivitate chimica mare si toxicitate, aparuti, mai ales, in interactiunea radiatiilor cu apa din organism.

Efectele biologice la iradiere sunt multiple. La doze mici de radiatii, specifice fondului natural, organismele reactioneaza in limitele fiziologice normale, o stimulare temporara a metabolismului. Dozele mari de radiatii, cu mult peste fondul natural, duc la distrugerea unor constituenti celulari, in special acizii nucleici, iar in final celula, tesutul, sau chiar organismul moare.Nu toate organismele sunt afectate la fel. Cele mai inevoluate specii, cum ar fi bacteriile, rezista doze de iradiere de ordinul miilor de Gray, pe cand organismele cu sange cald mor la 5-Gy.Efectele biologice ale radiatiilor ionizante pot fi grupate in efecte imediate, intarziate si ereditare.Efectele imediate apar in mod deosebit la doze mari de expunere si la nivelul unor organe sau al tesuturilor cu rata mare de multiplicare ( maduva rosie). Iradierile unice, la nivelul intregului organism, cu doze de peste 1 Gy, pot induce aparitia bolii de iradiere care tratata precoce, poate duce la insanatosirea bolnavului. La doze de 5- 6 Gy, considerate doze letale, cu tot tratamentul aplicat, moartea survine in 50% din cazuri. La doze mai mari de 10 Gy moartea survine in cateva zile sau chiar mai repede.Aceeasi doza sau mai mare, primita local de o parte a organismului, poate fi suportata, dar cu alte efecte imediate, cum ar fi eritemul, adica inrosirea pielii. Doze locale mari si unice pot produce necroza partii respective.Iradierea la nivelul organelor genitale cu doze de 5-6 Gy induce sterilitate permanenta, iar la doze mai mici, sterilitate temporara.Efectele tardive apar dupa perioade mari de timp de la iradiere si se manifesta sub forma de boli maligne precum cancerul. Insa nu toate persoanele expuse la radiatii fac cancer, dar gradul de risc este mare.Studiile epidemiologice au dovedit aceste efecte tardive ale radiatiilor nu numai la supravietuitorii bombardamentelor din Japonia ci si la persoanele expuse profesional, din care mai ales la minerii din minele uranifere si la populatia locala afectata de testele nucleare din insulele Marshall.Alte efecte intarziate, induse de expuneri de peste 10 Gy, sunt opacifierea cristalinului si radiodermita cronica.

Efect Conditie

 

Imediate

 

Moarte Doze si debite de doze

foarte mari asupra celei

mai mari parti ale

corpului.

Eritem Doze mari la suprafata

pielii.

Sterilitate Doze mari asupra

testiculelor si ovarelor.

 

 

 

 

Intarziate

Boli maligne (cancer,

leucemie)

Orice doza sau debit al

dozei. Probabilitatea

depinde de doza.

Se manifesta peste ani.

Modificari nemaligne

(cataracta, eritem)

Doza foarte mare.

Diferite perioade de

manifestare.

Tulburari de dezvoltare Iradierea embrionului.

Se manifesta dupa

nastere.

Efecte ereditare

(malformatii, cancer)

Orice doza sau debit al

dozei.

Probabilitatea depinde de

doza.

Se manifesta la

descendenti.

Tabelul nr.1 : Principalele efecte daunatoare ale radiatiilor si conditii de aparitie.

Doza totala (Gy) Efectele iradierii

1000

100

Moarte la cateva minut de la expunere

Moartea la cateva ore de la expunere

10

7

2

1

 

1

Moarte la cateva zile de la expunere

90% mortalitate in saptamanile urmatoare expunerii

10 % mortalitate in lunile urmatoare expunerii

Fara mortalitate, dar crestere semnificatva a cazurilor de

cancer

Sterilitate temporara la femei si barbati

 Efectul radiatiilor asupra substantei. Conceptul de doza

        Deplasarea unei particule incarcate, intr-un mediu, produce o ionizare dependenta de tipul

si energia particulei. Se introduce, in acest sens, notiunea de “ doza absorbita “ (D), notiune care

reprezinta cantitatea de energie cedata de radiatie / Kg. materie.

            Unitatea de masura se numeste “ gray “ (Gy).

                                                      1 Gy = 1 j / 1 Kg

             Efectul biologic diferind puternic de la un tip la altul de radiatie, s-a introdus notiunea de

“echivalentul dozei “  sau  “doza echivalenta“ ( H )

                                                           H = F x D

 unde “ F “ este un factor de pondere a radiatiilor, cu urmatoarele valori orientative :

                                 

F Tip  radiatie

1 Gamma

3 Neutroni rapizi

10 Neutroni lenti

20 Alfa

Unitatea de masura se numeste “ Seavert “ ( Sv ).

                                                    1 Sv = 1 j / 1 Kg  corp

 Se tolereaza, de asemenea, “ rem “- ul  ( röentgen equivalent man ).

                                                    1 rem = 1 /100 Sv

 Este de evidentiat faptul ca aparatele de masura cu citire instantanee indica, de fapt, “debitul

dozei“, adica variatia in timp “ dD / dt “. Doza precum si echivalentul biologic sunt marimi

cumulative in timp si pot fi usor rescrise sub forma:

 

                                                    D = (dD / dt) x t

                                                    H = F (dD / dt) x t

 

unde debitul este o marime proportionala cu fluxul de particole incident. Se evidentiaza, in acest

fel, proportionalitatea efectelor biologice cu timpul de expunere.

            Efectul concret este dependent de complexitatea organismului. Pentru exemplificare se

dau, mai jos, dozele considerate letale pentru diverse organisme: spori 10 kGy; maci 200 Gy;

vertebrate inferioare 10 ÷ 15 Gy; mamifere 6 -10 Gy.

            Iradierile ritmice, cu pauze de refacere, sunt mai usor tolerate. Mai jos se exemplifica,

pentru cateva valori ale activitatii, doza incasata la diferite distante.

 Pentru Co60 se calculeaza debitul dozei efective in aer (fara atenuare) la distantele 1m si 6m:

 

Activitatea (mCi) Activitatea (Bq) Debitul dozei

efective

la 1m (mSv/h)

Debitul dozei

efective

La 6m (mSv/h)

10 0.37 0,13 0,004

100 3,7 1,3 0,04

1000 37 13 0,4

 

Pentru personal expus profesional se admite o doza efective de 20mSv pe an. Pentru public,

limita acceptata a dozei efective este de 1mSv pe an, ceea ce conduce la 0,025mSv pe saptamana

Asupra omului acţionează radiaţii ionizante provenite, în mod natural, din mediul

înconjurător - iradierea naturală, sau ca rezultat al folosirii substanţelor radioactive în diferite.

Mediul ambiant conţine, sub formă de impurităţi, cantităţi mici de substanţe radioactive ce emit

raze ionizante (fondul natural radioactiv). Principalele surse de radiaţii naturale sunt: radiaţiile

cosmice, radioactivitatea solului, apei, aerului, produselor alimentare etc.

Radiaţiile cosmice sunt de origine solară mai mare la altitudine şi mai scăzută la suprafaţa

pământului, fiind absorbite de atmosferă.

Radioactivitatea naturală a aerului, apei şi produselor alimentare se datoreşte migraţiei

substanţelor radioactive din sol. Elementele radioactive principale din aer sunt radonul şi toronul,

care provin din dezintegrarea radiului şi toriului din sol.

Radioactivitatea naturală a apei, de asemenea, provine din sol şi este mai mare la

profunzime decât la suprafaţă. Elementele radioactive mai frecvent întâlnite sunt: radiul, uraniul,

radonul. Substanţele radioactive din sol şi apă sunt absorbite de plante, apoi nimeresc în

organismele animale, exercitând astfel influenţă radioactivă asupra produselor alimentare.

Iradierea naturală din mediul ambiant oscilează în jurul valorii de 100 mrad (lmGy) anual

Folosirea energiei nucleare, în diferite scopuri, a determinat contaminarea radioactivă a mediului

înconjurător, care în unele cazuri atinge parametri nocivi pentru sănătate.

6. Sistemul National de Supraveghere a Radioactivitătii Mediului (SNSRM) face parte din

Sistemul Integrat de Supraveghere a Poluării Mediului pe teritoriul Romaniei, din cadrul

Ministerului Mediului si Dezvoltarii Durabile. SNSRM constituie o componentă specializată a

Sistemului National de Radioprotectie, care realizează supravegherea si controlul respectării

prevederilor legale privind radioprotectia mediului si asigură indeplinirea responsabilitătilor

MMDD privind detectarea, avertizarea si alarmarea factorilor de decizie in cazul unor

evenimente cu impact radiologic asupra mediului si sănătătii populatiei.SNSRM a cuprins un

număr de 37 de statii din cadrul APM-lor, coordonarea stiintifică, tehnică, metodologică fiind

asigurată de Laboratorul National de Referintă pentru Radioactivitatea Mediului.In anul

2007,reteaua de monitorizare a radioactivitatii a fost extinsa cu statii automate ,care asigura

supravegherea mediului 24 de ore din 24.

Statiile de radioactivitatea mediului efectuează in prezent măsurători de radioactivitate

beta globală pentru toti factorii de mediu, calcule de concentratii ale izotopilor naturali radon si

toron cat si supravegherea dozelor gamma absorbite din aer.Un instrument tipic pentru detectarea

radiatiilor este tubul Geiger-Muller. Este un tub de sticlă sau de metal care contine gaz la

presiune joasă si doi electrozi. La trecerea prin tub a radiatiei ionizate, gazul din acesta se

ionizează, provocand o descărcare intre cei doi electrozi – un puls electric.

Programul National de monitorizare a radioactivitatii mediului

Programul National de monitorizare a radioactivitatii mediului are ca scop supravegherea

calitatii mediului din punct de vedere a radioactivitatii pe întreg teritoriul tarii;

statiile de monitorizare a radioactivitatii din aer si apa, care sunt amplasate pe teritoriul

municipiului Giurgiu fac parte din acest program.

Obiectivele acestui program la nivel local sunt:

• detectarea rapida a oricaror cresteri cu semnificatie radiologica ale nivelelor de

radioactivitate a mediului;

• notificarea rapida a factorilor de decizie în situatie de urgenta radiologica si sustinerea cu

date din teren a deciziilor de implementare a masurilor de protectie în timp real;

• urmarirea continua a nivelelor de radioactivitate naturala, importante în evaluarea

consecintelor unei situatii de urgenta radiologica;

• furnizarea de informatii catre public.

7. Concluzii

Radiatiile din surse naturale contribuie cu aproximativ 88% din doza anuală asupra

oamenilor, pe cand procedurile medicale cu 12%. Efectele radiatiilor naturale nu diferă de cele

artificiale.

Standardele de protectie impotriva radiatiilor sunt bazate pe mentalitatea că riscul este direct

proportional cu doza, chiar si la nivele mici, cu toate că nu există dovezi despre riscurile la nivele

mici.

Această presupunere, numită „ipoteză liniară nelimitată” (linear no-threshold hypothesis) este

recomandată ca protectie impotriva radiatiilor, propusă pentru stabilirea nivelelor admise de

expunere la radiatii a persoanelor.

Nivelul mediu anual al radioactivitătii factorilor de mediu este in continuă scădere fată de nivelul

din perioada accidentului de la Cernobal. Se observă o continua diminuare a amplitudinii

maximului anual a contaminării radioactive,

principala sursă de contaminare artificială fiind reprezentată de procesele de resuspensie de pe

sol.

Procesul prin care se face această dezactivare se numeste dezintegrare radioactivă,

radioactivitatea fiind proprietatea unor nuclee de a emite radiatii nucleare.

Efectele ale radiatiilor ionizante asupra unui sistem biologic includ modificările caracterizate

printr-o relatie de cauzalitate directă determinată intre doză si efectcare pot să apară in urma

iradierii locale sau generale a sistemului biologic.

Nivelul efectelor cauzate de radiatii depind de mai multi factori: doza, frecventa dozării, tipul

radiatiei, organul expus, varsta si sănătatea.

BIBLIOGRAFIE:

1. Marcu, GH., - Elemente radioactive. Poluarea mediului si riscurile iradierii, Editura Tehnica,

Bucuresti, 1996.

2. Ciplea L.I., Ciplea Al., - Poluarea mediului ambiant, Editura Tehnica, Bucuresti, 1978.

3. Gaspar E., Serban D., - Elemente de radioprotectie, Editura Tehnica, Bucuresti.

4. Cartas V., - Curs de fizica nucleara, “Universitatea Dunarea de Jos”, 2004..Fizică atomică şi

nucleară

5. ”Editura tehnică Bucureşti 1981

6. Radi Sanielevici Alexandru - Radioactivitatea, editura Tehnică – Bucureşti

7. Microsoft Encarta Encicopedia Reference Library 2003