Radiocontaminare

1. RADIOACTIVITATEA

1.1. Concepte şi mărimi

Materia se compune din elemente, iar elementele se compun din atomi. Atomii conţin un nucleu şi un număr oarecare de electroni care au sarcină electrică negativă. Nucleul conţine protoni, cu sarcina electrică pozitivă, şi neutroni, fără sarcină electrică. Numărul protonilor este egal cu numărul electronilor şi este numit număr atomic (de exemplu oxigenul are numărul atomic 8). Masa atomului este practic concentrată în nucleu, numărul de protoni plus neutroni din acesta se numeşte număr de masă. În aceste condiţii, speciile de atomi sunt diferenţiate după numărul atomic şi numărul de masă, sau mai simplu, după numele elementului şi numărul de masă. Astfel caracterizaţi, atomii se numesc nuclizi. De exemplu, Carbonul-12 este un nuclid cu 6 protoni şi 6 neutroni, Plumbul-208 este un nuclid cu 82 protoni şi 126 neutroni.

Nuclizii unui element care au numere diferite de neutroni se numesc izotopi (deci izotopul nu este un sinonim al nuclidului). Hidrogenul, de exemplu, are 3 izotopi: hidrogen-1, hidrogen-2 (numit şi deuteriu) şi hidrogen-3 (numit şi tritiu). Nuclizii pot fi stabili sau instabili. Din cei circa 1700 nuclizi cunoscuţi, aproximativ 280 sunt stabili, restul se transformă în mod spontan in nuclizii altui element iar în timpul transformării emit radiaţie. Aceasta proprietate se numeşte radioactivitate, transformarea se numeşte dezintegrare, iar nuclidul spunem că este un radionuclid. De exemplu, Carbonul-14 este un radionuclid care se dezintegrează în Azot-14, care este stabil, iar Bariul-140 se dezintegrează in radionuclidul Lantan-140 iar acesta, la rândul sau, în nuclidul stabil Ceriu-140. Radiaţiile emise de radionuclizi sunt: particule α, particule β şi fotoni γ. Un alt tip de radiaţie este radiaţia X, care se produce in urma bombardări cu electroni a unei ţinte metalice aflate în vid. Radiatule X au proprietăţi similare cu radiaţiile Υ.

Tot în categoria radiaţiilor mai pot fi înscrise radiaţiile cu neutroni. Neutronii sunt eliberaţi de nuclizi de obicei în urma bombardării cu particule α sau β.

Energia cu care sunt emise radiaţiile se măsoară in electronivolţi (eV) şi reprezintă energia câştigată de un electron când străbate o diferenţă de potenţial de un volt. Un multiplu al acestei unităţi de măsură este milion-electron-voltul (MeV): l MeV=106 eV.

Activitatea unei cantităţi de radionuclid (rata de producere a dezintegrărilor naturale) se măsoară in becquerel (Bq). Un becquerel este egal cu o dezintegrare într-o secundă. În mod normal se utilizează MBq (megabecquerelul), care este egal cu un milion de becquereli. Timpul necesar ca activitatea unui radionuclid să scadă la jumătate prin dezintegrare se numeşte timp de înjumătăţire şi are simbolul T1/2. Radiaţiile sunt detectate şi măsurate de: filmele fotografice, substanţele termoluminiscente, contorii Geiger şi detectoarele cu scintilaţie. Măsurătorile făcute se pot interpreta in termenii dozei de radiaţie absorbita de organism sau de o anumită parte a corpului. Doza absorbită se măsoară în gray (Gy) şi reprezintă energia cedată de radiaţie unităţii de masă a substanţei prin care trece (de exemplu ţesutul). Un gray corespunde unui joule pe kilogram. Frecvent, se folosesc submultipli ai grayului, cum este μGy, care reprezintă a milioana parte dintr-un Gy. Dozele absorbite egale nu au efecte biologice egale. Astfel, un gray de radiaţie α intr-un ţesut este mai periculos decât un gray de radiaţie β, care are o sarcină electrică mai mică şi se deplasează mai rapid. Din acest motiv s-a introdus o altă unitate de măsura: sievert (Sv), care este egală cu doza absorbită înmulţită cu un factor care ţine seama de modul în care o anumită radiaţie îşi distribuie energia în ţesut. Această mărime se numeşte echivalentul dozei. Pentru particulele β, fotonii γ şi radiaţiile X, factorul este egal cu unitatea. Pentru particulele α factorul este 20, deci 1 Gy de radiaţie α corespunde unui echivalent al dozei de 20 Sv; 1 Sv de radiaţie α produce aceleaşi efecte asupra organismului uman sau animal ca 1 Sv radiaţie β, γ sau X.

Pe de altă parte, în organism, acelaşi tip de radiaţie are implicaţii diferite in funcţie de organul atacat. Astfel, o iradiere cu particule a plămânului este mult mai gravă decât iradierea cu aceleaşi particule a oaselor. Pentru a tine seama de acest atac diferit se utilizează pentru organism aşa-numitul echivalent al dozei efectiv. Echivalentul dozei efectiv se calculează ca sumă a produselor dintre echivalentul dozei fiecărui organ din corp şi un factor de pondere asociat acelui organ. Factorii de pondere pentru om sunt prezentaţi în tabelul de mai jos.