RTG záření v přírodě: Zdroje a účinky

Záření obecně je proces, při kterém se energie z nějakého zdroje šíří přímočaře prostorem. Má menší energii než ionizující záření a nemá schopnost uvolnit elektrony z atomů, takže nezpůsobuje ionizaci prostředí. Přirozeným a největším zdrojem neionizujícího záření je slunce.

Ionizující a neionizující záření

Ionizující záření je takové záření, které předáním své vlastní energie hmotě způsobí v této hmotě tvorbu iontových párů - ionizaci. Má tedy větší energii, než je minimální ionizační energie této hmoty. Mezi zdroje ionizujícího záření patří radioaktivní přeměny atomových jader nebo urychlené elektrony či ionty.

Ionizující záření může být korpuskulární (vyzařované hmotnými částicemi - α částicemi, neutrony, elektrony) a elektromagnetické (fotony - záření X či γ). Nabité částice tvoří podél své dráhy značné množství iontových párů, naopak nenabité částice mají schopnost ionizace atomů hmoty jen pomocí interakce s nabitými částicemi hmoty.

Dle vlastní intenzity ionizace se rozlišuje ionizující záření na:

• hustě ionizující (α, nº, p+)
• řídce ionizující (X, γ, β-, β+)

Zdroje ionizujícího záření

Zdroje ionizujícího záření dělíme na:

Čtěte také: Účinky UV záření

• přírodní
• umělé

Přírodní zdroj ionizujícího záření je takový, který se přirozeně vyskytuje v přírodě bez působení člověka a jeho činnosti. Patří sem radon (43 % z celkového ozáření obyvatelstva), kosmické záření (14 %) a příjem záření lidským organismem ingescí a inhalací (11 %). Záření vytvořené člověkem, jinak nazýváno umělé ionizující záření, je lékařské záření např. při terapii nádorových onemocnění (14 %). Zbytek tvoří globální energetika (1 %) a globální spad (1 %). To vše je doplněno haváriemi, které jsou spojeny s únikem záření (např. výbuch jaderné elektrárny v Černobylu).

Ve zdravotnictví se se zdroji ionizujícího záření setkávají obory radiologie (rentgenové záření X), nukleární medicína (γ záření, protonová emisní tomografie (PET) s emisí β+ (pozitronové zářiče)) a radioterapie (využívající záření γ s uzavřenými radionuklidovými zářiči / z lineárních urychlovačů jako zdroje elektronů β- / brzdné záření).

Účinky ionizujícího záření

Účinky ionizujícího záření rozlišujeme:

• deterministické (předpokládané)
• stochastické (pravděpodobnostní)

Deterministické účinky ionizujícího záření se projevují až při dosažení či překročení dávkového prahu, který je individuální dle charakteru dané tkáně. Nadměrná dávka tohoto záření se projevuje charakteristickými symptomy. Pro deterministické účinky jsou charakteristické časné projevy záření. Mezi důsledky poškození deterministickými účinky záření patří tzv. radiační poškození kůže, které je součástí nemoci z ozáření.

Stochastické účinky nemají jasně definovaný dávkový práh, k projevům poškození dochází lineárně při působení jakékoliv dávky. Jedná se tedy o jakousi zvyšující se pravděpodobnost vzniku poškození organismu. Stochastické účinky mají charakteristicky pozdní projevy. Důsledkem je vznik nádorového bujení (při poškození somatických buněk) či genetického poškození (při ozáření gametických neboli pohlavních buněk).

Čtěte také: Dopady ionizačního záření

Teorie účinku ionizujícího záření jsou:

• zásahová teorie
• radikálová teorie

Zásahová teorie (či teorie přímého účinku) nám říká, že při účinku ionizujícího záření na lidský organismus je důležitý mechanismus působení, tedy skutečnost, zda záření zasáhne přímo určitou cílovou strukturu, kde přímo v zasažených buňkách dojde k poškození DNA. Naproti tomu tzv. radikálová teorie vypovídá o ionizaci molekuly vody H₂O (radiolýze), kdy se uvolní iont H+ a volný škodlivý radikál OH-, který poškodí DNA chemicky.

Ochrana před ionizujícím zářením

Ochranné faktory před ionizujícím zářením jsou:

• čas - čím kratší bude expozice, tím menší bude dávka záření (lineárně)
• vzdálenost - obdržená dávka klesá s druhou mocninou vzdálenosti
• stínění - závisí na tloušťce a materiálu stínidla

Optimalizace radiační ochrany má za cíl snížení, nejlépe vyloučení, deterministických účinků ionizujícího záření za současného snížení pravděpodobnosti stochastických účinků záření.

Neionizující záření je druh elektromagnetického záření, které na rozdíl od ionizujícího záření ve hmotě nezpůsobí vznik iontových párů (ionizaci).

Čtěte také: Obnovitelné zdroje: Sluneční záření

Účinky neionizujícího záření dělíme na:

• tepelné
• netepelné neboli specifické

Tepelné účinky neionizujícího záření jsou vyvolané třením při pohybu jednotlivých atomů, molekul či celých buněk. Druhým typem jsou netepelné účinky ovlivňující přímo funkci buněk. Jedná se o účinky dvojího typu - měnící stav na membránách či metabolismus těchto buněk.

Radioaktivita a radionuklidy

Radioaktivita je jev, kdy se samovolně přeměňují atomová jádra jednoho prvku na jádra jiného prvku. Jednotkou aktivity je 1 přeměna za 1 sekundu. Čím větší je radioaktivita dané látky (vzorku) v Bq, tím více jader za sekundu se přeměňuje a tím větší záření látka do svého okolí vysílá. Poločas rozpadu je specifický pro každý izotop (atom jednoho prvku s různým počtem neutronů) a pohybuje se v rozmezí mikrosekund až po miliony let.

Historické případy a události spojené se zářením

Druhého prosince 2001 se tři Gruzínci z malého města Lia vydali autem do lesa, aby nasbírali dřevo. Později odpoledne pak narazili na podivný úkaz: Okolo dvou zvláštních objektů ve tvaru puku roztál do vzdálenosti jednoho metru sníh a ze země se v mrazu zvedala pára. Neopatrní muži se tak vystavili dávkám záření, které bez rychlé pomoci končí smrtí. Ony tajemné předměty nalezené v lese představovaly vysoce radioaktivní tablety, používané coby palivo v radioizotopových termoelektrických generátorech alias RTG.

Snad ještě bizarnější případ se odehrál roku 1987 v brazilském městě Goiânia. Tamní institut radioterapie se přestěhoval a v původní budově po něm zůstalo jedno ozařovací zařízení. Dvacet z 249 zasažených osob potřebovalo lékařskou péči a čtyři lidé včetně Marie nakonec ozáření podlehli. Kvůli kontaminaci se muselo srovnat se zemí několik domů, a z mnoha lokalit se sbírala i povrchová zemina.

Například v mexickém městě Ciudad Juárez zadělali roku 1984 na celokontinentální pohromu. Tamní soukromá léčebna si ilegálně koupila zařízení na radioterapii, nicméně nezaměstnávala nikoho, kdo by s ním uměl pracovat. Z celkové produkce se podařilo stáhnout 2 360 tun prutů a kontroloři následně museli navštívit přes 17 tisíc budov po celé Severní i Střední Americe, v jejichž zdech mohl radioaktivní kov skončit. Celkem 814 staveb se pak muselo zdemolovat.

Ukazuje to událost z ukrajinského Kramatorsku, k níž došlo v 80. letech. Vše začalo o dekádu dřív, když se v lomu Karansky ztratilo drobné měřicí zařízení obsahující kapsli s radioaktivním cesiem-137. Nájemníci tam žili od roku 1980, a přímo vedle zdi dokonce stávala dětská postýlka. Když se však do bytu nastěhovala nová rodina a jejich syn posléze také zemřel na rakovinu kostní dřeně, začalo vyšetřování a kapsle s cesiem se našla.

Rentgenové záření

Rentgenové záření (dříve paprsky X) je elektromagnetické záření, jehož vlnové délky leží v intervalu. Jako zdroj rentgenového záření se používá speciální trubice - rentgenka. Její základní části jsou katoda (obvykle žhavená), která emituje elektrony, a anoda zhotovená z wolframu. Mezi katodou a anodou je velký potenciálový rozdíl (10 kV až 400 kV), takže se emitované elektrony pohybují se značným zrychlením. Následně pak velkou rychlostí dopadají na plochu anody a z jejího povrchu je emitováno rentgenové záření. Prochází-li toto záření látkou, pohlcuje se a jeho energie se mění ve vnitřní energii látky.

Pohlcování záření značně závisí na protonovém čísle chemického prvku, kterým je látka tvořena. Vyšší protonové číslo prvku znamená vyšší pohltivost záření; toho se hojně využívá právě v lékařství. V lidském těle se pohlcuje záření 150krát více v kostech, složených z fosforečnanu vápenatého, než ve svalech, jejichž převažující složkou je voda.

Princip vyšetření pomocí rentgenu je zobrazen na obr. 193. Rentgenová výbojka obsahuje evakuovanou skleněnou trubici se svinutým wolframovým vláknem, které tvoří katodu (1) a slouží jako zdroj elektronů. Vzniklé elektrony se soustřeďují a urychlují se vysokým napětím (3) mezi cílovým terčíkem (anodou - 4) a katodou. Elektrony poté narážejí na wolframovou anodu, čímž vzniká rentgenové záření. Zbylá část kinetické energie elektronů se přemění na vnitřní energii anody; tím se anoda zahřívá. Aby se zabránilo jejímu přehřátí, otáčí motor (5) anodou s frekvencí. Než proniknou rentgenové paprsky, které vycházejí otvorem v krytu trubice, k tělu pacienta, procházejí několika clonami (6). Ty omezují velikost rentgenového pole podle rozměrů filmu (9), na který se zaznamenává výsledný obraz.

W.C. Röntgen objevil paprsky X 8. listopadu 1895. Svůj epochální objev si nedal patentovat a kategoricky odmítal všechny firemní nabídky k jeho komerčnímu využití. Zastával názor, že dílo vykonané na univerzitní půdě s pomocí veřejných prostředků by mělo sloužit zdarma úplně všem: proto dobrovolně odevzdal svůj vynález veškerému lidstvu. Zcela oprávněně se stal v roce 1901 prvním nositelem Nobelovy ceny za fyziku "za významný objev paprsků, které byly na jeho počest pojmenovány rentgenovými".

Příklady z praxe a dotazy

Některé dotazy a odpovědi týkající se radiace:

• Létání v těhotenství: Při krátkém letu v rámci Evropy je ozáření pro plod velmi nízké, není nutné se obávat zdravotních následků.
• Sběr hornin: Kontaktní hodnota 65 µSv/h neznamená automaticky nebezpečí. Důležitější je hodnota ve vzdálenosti přibližně 1 metr od vzorku - ta bývá zpravidla výrazně nižší a může být srovnatelná s běžným přírodním pozadím (0,1-0,3 µSv/h).
• Exkurze do firmy svařující nerez: Nebezpečí při využívání RTG záření hrozí pouze v případě, že se částí těla dostanete do svazku záření, to znamená mezi zdroj RTG a ozařovaný předmět.

Je důležité si uvědomit, že záření je všudypřítomné a pochází z půdy, hornin, jídla či budov, ale také z kosmu.

tags: #rtg #záření #v #přírodě #zdroje

Oblíbené příspěvky:

• Financování rozpočtové skladby
• Jak ekologicky slepit plast
• Zkušenosti s Ford Klatovy
• Přehled ekologie pro střední školy
• Jak nainstalovat sprchový kout?