Radiacija

1936 metų balandžio menesį Hamburge buvo atidengtas obeliskas.Ant jo postamento buvo iškalta:”Skirta visų tautų rentgenologams ir radiologams,gydytojams,fizikams,chemikams,laborantams ir medicinos seserims,paaukojusiems gyvybę kovoje su artimųjų ligomis”.Taip buvo įamžintas 169 žmonių atminimas.Jie nežinojo neseniai atrastų spindulių klastos,dirbo be apsaugos priemonių.Slapta šių spindulių žala kaupėsi diena po dienos.Po 10-15 metų beveik visi entuziastai mirė nuo piktybinių auglių,daugeliui rentgenologų buvo amputuoti pirštai ar plaštakos.Toks buvo pirmasis signalas apie radioktyvumo biologinį poveikį.

Kitas įvykis,bylojantis apie baisią radioktyvumo jėgą-Hirosimos ir Nagaskio bombardavimas.Šiurpu dvelkia liudininko,Hirosomos fotoreporterio HH.Hiosio paskojimas: ”Gyvieji atrodė baisiau už mirusius žmones-išvarvėjusiomos akimis šliaužė gatvėmis,iš atminties ieškodami upės numalšinti baisų troškolį,atvėsinti degantį kūną.Jie labiau panašėjo ne į žmones,o į beviltiškai ropojančius kokonus.Duobkasiai susirgdavo nuo lavonų skleidžiamos radiacijos,šių kaulai net švytėjo nuo radioktyvaus fosforo.Organizmas prarado bet kokį atsparumą-nuo paprasčiausio blusos įkandimo atsiverdavo ilgai negyjanti,puliuojanti žaizda.Ir tik mirtis išgelbėdavo nelaiminguosius nuo nepakeliamų kančių”.

Tad nejaugi tie nematomi spinduliai neša vien pražutį ? Kas jie draugai ar priešai ?

Pasulio erdvė yra nuolatos skvarboma spindulių,gimstančių žvaigždžių gelmėse.Ten vvykstančios termabranduolinės reakcijos yra lydimos didžiulių spindulinės energjos išsiveržimo.Tūkstantmečius žmonės gyveno žemėje nė neįtardami,jog jie kiekvieną akimirką yra skvarbomi įvairiausių dalelių–nuo nepagaunamo neutrino iki sunkiųjų atomų branduolių skeveldrų.Negana to,daugelis tyrinėtojų mano,kad gyvybės atsirdimui evoliucijai Žemėje lemtingos įtakos turėjo gamtinis radioktyvumas.Jie tteigė,jog prieš milijardą metų,kai susidarė molekulės,būtinos gyvybei atsirasti,radioktyvumo lygis buvo daug didesnis.Milžiniškos energijos kvantai skaidė anglevandenių molekules į laisvuosius radikalus.Šiems jungiantis tarpusavyje su kitais elementais susikūrė daugybė įvairių tipų polimerų.Tai buvo būtina sąlyga gyvoms būtybėms atsirasti.Branduolinis radioktyvumas taip pat keitė pirmykščių organizmų makromolekulių struktūrą,lėmė naujų rušių atsiradimą.Dėl branduolių skilimo radioktyvumo lygis pagaliau nusistovėjo.Matyt,dėl to šiuo metu nė vienas organizmas neturi specialių organų,reaguojančių į radioktyvųjį spinduliavimą.Į šviesą,garsą,temperatūrą reaguoja jautrūs receptoriai –akys ,ausys,oda.Radioktyvumui tokių receptorių neturime,ilgai žmogus nė neįtarė gyvenąs radioktyvioje aplinkoje.Tik prieš 90 metų žmonija sužinojo apie medžiagas spontaniškai skleidžiančias spindulius.Parodoksalu,bet svarbiausias XX a. atradimas,suteikęs galingą impulsą būsimai mokslo ir technikos revoliucjai,buvo sutiktas visiškai abėjingai.Tuo metu visus atradimus stelbė plačiai išreklamuoti rentgeno spinduliai.Laikraščiai rašė,kad naujaisiais spinduliais galima fotografuoti mirusiųjų sielas.Niu Džersio vvalstijoje buvo pasiūlytas įstatymo projetas,draudžiantis naudoti rentgeno spindulius teatro žiuronuose;apsukrūs vertelgos siūlė apatinius baltinius,nepraleidžiančius rentgeno spindulių,skrybėles,saugančias nuo minčių skaitymo.Londono laikraštis “Pall Mall Gazete” rekomendavo civilizuotoms šalims susivienyti ir sudeginti (?!) visus rentgeno spindulius,apratūrą paskandinti,išradėjus nubausti mirties bausme.Tačiau mokslininkai nepabūgo ir puolė ieškoti kiekvienas savo spindulių.Kilusi “spindulių ieškojimo karštligė” vertė skeptiškai žvelgti į bet kokį pranešimą apie naują spinduliavomo rūšį.Tik Marija ir Pjeras Kiuri išjudino radioktyvumo tyrimus.Ketvirtojo dešimtmečio viduryje buvo sukaupta daug duomenų ne tik apie įvairių Žemės plutos elementų,bet ir aapie oro,vandens radioktyvumą.Išaiškėjo,kad žmogus taip pat yra radioktyvus.

Branduolinį spinduliavimą (jonizoujančiąją radiaciją) galima skirstyti į dvi grupes:elektromagnetinį (rantgeno ir gama spinduliai ) ir dalelių (alfa,beta,neutronai,deutronai,pi-mezonai ir kt.).Spinduliavomo poveikio matas tarptautinėje vienetų sistemoje yra grėjus (L.Grėjus-žyduliavimo dozė,kai 1kg medžiagos sugeria 1 J spinduliavimo energijos.Tačiau praktikoje naudojami dydžiai radas arba rentgenas 100 kartų mažesni už grėjų.

Mus nuolat supantis natūralus radiacijos fonas (0,1-,12 rentgeno per metus)

Šaltinis Vidutinė dozė,

10 rentgeno

per metus

Natūralus reakcijos fonas 100

Medicinos tyrimai 100

Branduolinio ginklo bandimai 2,5

Televizija(4valandos per dieną) 1

Kelionė lėktuvu(2000 km) 0,5

Šiluminės elektrinės (1 GW)

20km atstumu 0,6-6

Atomonės elektrinės (1 GW)

20 km atstumu 0,01-0,1

skirstomas į išorinį (antriniai kosminiai spinduliai bei radionuklidai,pasiskirstę Žemės plutoje) ir vidinį (švitinimas organizme esančiais radioizotopais).Žemės magnetinis laukas –galingas bei patikimas skydas,saugantis mūsų planetą nuo žudančios kosminės radiacijos.Tačiau dalis kosminių dalelių vis dėl to prasiskverbia į atmosferą,skaldo oro atomus,tad atsiranda daugybė naujų dalelių (tarp jų neutronų),sudarančių antrinį kosminį spinduliavimą.Neutronai, reaguodami su neutronais,sukuria naujus radioaktyvius izotopus,jų poveikis tiesiog proporcingas atstumui nuo Žemės paviršiaus.Kylant aukštyn radioktyvumas pastebimai didėja.Lygumų gyventojai gauna du kartus mažesnę spindulių dozę negu kalniečiai (gal tai viena jų ilgaamžiškumo priežasčių?).Aviatorius,skrendantis 10 km aukštyje,švitinamas 10 kartų stipriau,negu jūreivis jūroje.

Įvairiose pasaulio dalyse gamtinių radionuklidų pasiskirstymas labai nevienodas.Brazilijos kurorto Guarapario pliaže vidutinė spinduliavimo dozė net šimtą kartų viršija natūralųjį ffoną.Tačiau tai nė kiek nebaugina nei vietinių gyventojų,nei turistų.TSRS mažiausias natūralios radiacijos lygis yra Sevostopolyje-0,045,didžiausias Taškente-0,14,Vilniuje-0,1 rentgeno per metus.Ežerų ir upių vandenys kur kas mažiau radioaktyvūs,negu jūrų ir vandenų.Svarbu žmogaus sveikatai yra laikas,praleistas uždarose patalpose.Tarkim,radioktyvaus aerozolio radono kiekis patalpose,kur oras kondicionuojamas,yra net 400 kartų mažesnis negu blogai vėdinamuose pusrūsiuose.Švedijoje atlikti tyrimai parodė,kad mediniuose namuose radiacijos lygis yra per pus mažesnis už natūralųjį foną,o betoniniuos enamuose 1,7 karto didesnis.

Vidiniai spinduliavimo šaltiniai į žmogaus organizmą patenka per kvėpavimo bei virškinimo takus maždaug taip: radioaktyvūs elementai iš uolienų patenka į dirvožemį,paskui į augalus,iš jų pereina į gyvulių raumenis ir galiausiai kaupiasi žmoguje.Žmogaus vidinį radioaktyvumą labiausiai didina gamtinis nuklidas kalis-40. Jo yra paprastame kalyje,be kurio organizmas negali normalai vystytis.Ypač daug kalio žirniuose,pupose,pupelėse,jūrų gyvūnuose.Radioaktyvusis kalis daugiausia kaupiasi galvos smegenyse,raumenyse,o uranas bei radis –kauluose.Daugiausia urano bei radžio yra kerpėse,samanose,mažiau –jūros moliuskuose,midijose,vandenyno lašišose.Radioaktyvusis švinas bei polonis patenka į plaučius rūkant.Tabako lapai nokdami labai aktyviai sugeria šiuos nuklidus.Surūkius per dieną 20 cigarečių,plaučiuose susikaupia 10 kartų daugiau švino ir polonio negu nerūkančio žmogaus.

Be natūralios radiacijos,atsirado ir žmogaus sukurti šaltiniai.Daugelį nustebino mokslinio komiteto,įkurto prie SNO,paskelbti duomenys.Pasirodo,didžiausią spindulių dozę gyventojai gauna medicinos tyrimų metu.Išsivysčiusiose šalyse ”peršviečiant” rentgeno spinduliais per metus piliečiai gauna nuo 0,1 iki 5 rentgenų.Taigi gydytojai rentgenologai ššventai privalo laikytis priesakos“NEPAKENK”! Dar vienas silpno spinduliavimo šaltinis mūsų kasdieniniame gyvenime-spalvotos keramikos ir majolikos dirbiniai.Jų sudėtyje yra itin atsparių karščiui urano junginių.Liečiant keraminį indą 90 min.per dieną,rankos bus apšvitinamos 100 kartų viršijančią foninę beta spindulių dozę.Paprasto televizoriaus ekrano spinduliavimas–0,001 rentgeno per valandą.Spalvotų televizorių anodinė įtampa yra kur kas didesnė,jų radioaktyvumas-iki 0,15 rentgenų per valandą.Tačiau realiai žiūrovai per metus papildomai apšvitinami tik 1% foninės radiacijos,nes redioktyvumas labai mažėja didėjant atstumui nuo ekrano.

Įdomi papildomos radiacijos problema kilo JAV ir VFR,sukūrus naują medžiagą dirbtiniams dantims gaminti.Joje buvo urano ir cezio junginių,kurie sukelia fluorescentinį porceliano dantų švytėjimą.Dėl to įsistačiusių dantis dantenos gana intensyviai švitinamos.Kiekvieno žmogaus organizme yra radioizotopų,skleidžiančių gamos spindulius,kurie veikia ir jo kaimynus.Žmogus minioje yra papildomai švitinams kitų žmonių 0,01 milirentgeno per valandą.

Vien dėl natūraliojo radiacijos fono 1% vaikų gimsta su paveldėtomis ligomis : anemija,šizofrenija,albinizmu ir kt.Bet koks fono didėjimas pagausina šių ligų.1954-1955 m. iš įvairių pasaulio šalių ėmė plūsti pranešimai,kad atmosferoje aptikta stronsio-90,kurio anksčiau ten niekada nebuvo.Tai buvo Ramiojo vandenyno salelėje susprogdintos vandenilės bombos pasekmės.Nauji,neįprasti nuklidai buvo aptinkami atmosferoje,dirvoje,maisto produktuose.Sprogus atominei ar vandenilinei bombai,atsiranda galingas srautas didelės energijos neutronų.Jiems veikiant,bombos apvalkalo,dirvos,uolienų,vandens dalelių susidaro radioaktyvių medžiagų elementai.Dėl didžiulės sprogimo temperatūros (apie 3mln. C ) visi radionuklidai yra dujų būvyje.Vėliau,staigiai atšalę,jie

kondensuojasi į aerozolio daleles. Nešami oro srovių,radionuklidai per mėnesį tolygiai pasiskirsto apie Žemės rutulį,nusėda Žemės ir vandenynų paviršiuje.Tiesa,per tą laiką daugelis trumpaamžių radionuklidų praktiškai suyra,tačiau stroncis-90,rubidis-87, ilgai lieka radioaktyvūs.Kiekvienas jų turi savų ypatumų.Stroncis-90 yra cheminis kalcio analogas.Augalai šaknimis godžiai siurbia iš dirvos kalcio druskas,kartu su jomis patenka ir stroncis-90.Po to jis nukeliauja į gyvulių pieną.Jau 1964 m. Anglijoje atlikti tyrimai parodė,kad 1-2 metų vaikų graiučiuos stroncio buvo 4-5 kartus daugiau negu suaugusių.Radioaktyvaus cezio cheminės savybės panašios į kalio,todėl jis kaupiasi mminkštuose audiniuose : raumenyse,smegenyse,kepenyse.Į organizmą patenka su mėsa,daržovėmis,žuvimi,duona. Jodas-131 labai aktyviai įsijungia į medžiagų apykaitą ir susikaupia skydliaukėje.Kiti radionuklidai praktškai nepatenka į vidaus organus.

Baisiausia,kad radioaktyvumas veikia iš pasalų .Branduolinės reakcijos nematome,negirdime,nejaučiame.Žmogus gali gauti mirtiną dozę ir nieko apie tai nežinoti.Kita klasta–tolimos pasekmės.Jei spindulių dozė mažesnė už mirtiną,liga lyg ir praeina.Tačiau ne be pėdsakų : sutrumpėja gyvenimas,mažėja atsparumas infekcijoms,padidėja tikimybė susirgti vėžiu.Apšvitinimas “kaupiasi” audiniuose,kaulų smegenyse ir ilgus metus veikia aplinkines ląsteles.Taigi kiekviena nauja spindulių porcija gali tapti lemtinga.Elektroninis mikroskopas rodo,kad ssmarkiai apšvitinta ląstelė atrodo lyg būtų užmušta aukšta temperatūra ar nuodais.Ji suskystėja arba sutankėja.Ypač ląstelė jautri radiacijai tada,kai dalyjasi. Radioaktyviosios dalelės keičia DNR molekulės struktūrą,genetinį kodą,sukelia vystimosi anomalijas,išsigimimus.Motinos apšvitinimas labiau veikia būsimus vaikus negu tėvo.Tačiau tėvas labiau atsako už ganetinius aanūkų bei pronūkių genus .

Tarp gyvių žmogaus jautrumas radiacijai yra vidutiniškas : mirtina dozė jam–apie 700 rentgenų.Gyvatės išlaiko iki 2000 rentgenų,o jūros kaiulytės tik 200.Stipriai apšvitintas žmogus patiria euforiją,kuri palaipsniui pereina į apatiją,galvos skausmus,pykinimą,vėmimą (vadinamosios “rentgeno pagirios”).Po kelių parų sveikata lyg ir pagerėja. Dėja,tai tik slaptasis spindulinės ligos periodas.Po tariamo pagerėjimo sutrinka pagrindiniai gyvybiniai procesai : išdžiūsta,subliūkšta oda, kuokštais krenta plaukai,kraujyje visiškai išnyksta limfocitai,kitų baltųjų karaujo kūnelių taip sumažėja,kad organizmas praranda apsaugines savybes,išsiskiria toksinai,nuodijantys audinius.Mirties priežastis–kraujo užkrėtimas,žarnyno veiklos sutrikimas.Iš visų dalelių pavojingiausi,be abejo,yra neutronai.Neutronai apšvitintame organizme beveik visada atsiras pyktybinių auglių,išsivystys spindulinė katarakta.

O kokią įtaką biosferos radioaktyviam užterštumui turi atominės energetikos plėtojimas?Žinia,visa šiuolaikinės visuomenės veikla,jos gerovė yra glaudžiai susijusios.Tradicinio kuro ištekliai katastrofiškai mažėja,o branduolinio kuro kiekiai praktiškai begaliniai.20g pprisodrintoje urano tabletėje glūdi tiek pat energijos,kiek vienoje tonoje naftos.Todėl nekyla kalusimas statyti ar nestatyti atomines elektrines (AE ).Tačiau iškilo naujų socialinių-psichologinių problemų.Dėl informacijos stokos žmonėms prasidėjo “atominės bombos sindromas”.Ši “liga” yra psichologinė : katastrofiški atominės bombos sprogimo padariniai siejami su atomine pramone.Kaip yra iš tikrųjų?

AE kuras-radioaktyvusis uranas arba plutonis : skylant šių elementų branduoliams,ne tik išsiskiria daug mums reikalingos energijos,bet ir susikuria daugiau kaip šimtas radioaktyvių madžiagų,išspinduliuojama neutronų,atsiranda antrinė radiacija reaktoriaus apvalkale bei aušinimo skysčiuose.Kieti skilimo produktai (cezis,stroncis) llieka darbiniuose urano strypuose.Taigi aplinka yra teršiama labiausiai dujiniais ar šiaip lakiais irimo produktais,patenkančiais į atmosferą.Tačiau jų keliamas pavojus nedidelis-didžiuma šių elementų inertiški,nedalyvauja medžiagų apykaitoja ir nesikaupia audiniuose.Be ankščiau aptartų,didesnį pavojų kelia radioaktyvusis tritis bei jodas. Tritis turi visas paprasto vandenilio chemines savybes,lengvai sudaro tričio vandenį,niekuo nesiskiriantį nuo įprasto.Todėl išvalyti iš vandens ir išmetamųjų dujų tritį beveik neįmanoma.Tačiau gyventojų apšvitinimas tričiu dėl AE tesudarys 1% natūraliojo spinduliavimo fono.Jodo patenka į aplinką labai mažai:jis efektyviai sugaudomas,o 150 m. aukščio AE kaminai didelę jo dalį išsklaido atmosferoje.Projektuojant AE pirmiausia buvo pagalvota apie potencialų radionuklidų patekimo į aplinką pavojų.Pamokė karti cheminių gamyklų bei šiluminių ES statybų patirtis.Dėl jų gamta iki šiol kenčia nuo išmestų azoto ir sieros junginių,išleistų į vandenis skystų atliekų.Plėtojant atominę energetiką,šie kenksmingi procesai bus sustabdyti.

Be abejo , daug dėmesio skiriama AE saugumui–70% reaktoriaus vertės sudaro išlaidos žmonių apsaugai bei vidaus ir išorinės apsaugos įrangai. Jei Cheopsas prieš 5000 metų būtų pastatęs ne piramides,o dvidešimt AE,per tą laiką būtų įvykusi tik viena didelė avarija.Žinoma,dėl įmanomos dviversijos ar personalo atlaidumo avarijos galimybė visada egzistuoja.Taip,dėje,atsitiko Černobylyje.Avarijos metu į aplinką išmetama trečdalis visų susikaupusių reaktoriaus aktyviojoje zonoje radioaktyvių medžiagų.Vaizdumo dėlei palyginkime pasekmes dėl AE avarijos ir antžemonio vienos megatonos atominės bombos sprogimo. Pradiniu mmomentu po bombos sprogimo radioaktyvumas bus apie 1000 kartų didesnis.Tačiau liekamasis radioaktyvumas įvykus AE avarijai,po metų bus 10 kartų,po penkerių-100 didesnis negu po sprogimo.Be to,sprogus bombai radioaktyviosios medžiagos pakils keletą kilometrų ir pasklis dideliais atstumais.Suirus AE,radionuklidai pakils tik keliasdešimt metrų.Taigi bombos sprogimą palies didelė teritorija,užterštumas iš pradžių bus didelis,tačiau trumpalaikis.Ištikus avarijai AE,užteršiama palyginus nedidelė teritorija,tačiau radiacija ilgai išlieka.

Tačiau radiacija neša ne vien sielvartą ir nelaimes. Šiuo metu “nematomieji spinduliai” plačiai taikomi medicinoje,žemės ūkyje,maisto ir mikro biologijos pramonėje,archeologijoje.

Nedidelėmis dozėmis apšvitinus augalų sėklas,jos sparčiau sudygsta,augalai greičiau auga,yra produktyvesni. Padidinus radiacijos dozę,augimą galima slopinti.Šis efektas yra naudingas,kai reikia ilgai išlaikyti daržovių maistines savybes.Padidinus dozes iki 1-2 mln. rentgenų,užmušami praktiškai visi mikrobai ir sporos.Taip apdorotą mėsą,žuvį,paukštieną galima ilgai laikyti.Didelės radiacijos dozės naudojamos žemės ūkio kenkėjams sterilizuoti.

Labai svarbus yra archeologijai yra įvairių biologinių objektų amžiaus nustatymas pagal radioaktyvių elementų skilimo greitį.Ypač plačiai radiacija taikoma medicinoje.Jodas–131 naudojamas kraujotakos sistemos sutrikimų,skydliaukės,kepenų,inkstų ligoms diagnozuoti. Piktybinių auglių audiniuose medžiagų apykaita vyksta daug intensyviau negu sveikuose.Dėl to auglio audiniai kur kas daugiau sugeria fosforo.Tad suleidus ligoniui radioaktyvaus fosforo,po kelių valandų radiometru galima iš jo sankaupų aptikti auglius.Radioterapija grindžiama tuo,kad piktybinio auglio audiniuose ląstelės dalyjasi daug intensyviau negu sveikose,tad jų jautrumas radiacijai daug didesnis,negu sveikų ląstelių.Audinių neatitikimų rreakcija-pati sudėtingiausia klūtis,persodinant organus.Tačiau didelės radiacijos dozės slopina normalius imuniteto mechanizmus.Todėl prieš transplantacijos operaciją apšvitinus organizmą,sėkmingai buvo persodinti oda,kaulai,sąnariai,inkstai.

Radiacijos problema egzistuoja.Jos stimuliuojantis ar slopinantis poveikis tolesniam gamtos vystimuisi,prektinis taikymas-svarbūs ir viliojantys uždaviniai,laukiantys jaunų,drąsių fizikų,matematikų,radiobiologų,pasiruošusių pažaboti grėsmingą “nematomų spindulių” energiją.