Rodzaje skażeń promieniotwórczych, przyczyny, konsekwencje

1778
Sherman Hoover
Rodzaje skażeń promieniotwórczych, przyczyny, konsekwencje

Plik skażenie radioaktywne Definiuje się go jako inkorporację niepożądanych pierwiastków promieniotwórczych do środowiska. Może to być naturalne (radioizotopy obecne w środowisku) lub sztuczne (pierwiastki promieniotwórcze wytwarzane przez ludzi).

Jedną z przyczyn skażenia radioaktywnego są próby jądrowe przeprowadzane do celów wojskowych. Mogą one generować radioaktywne deszcze, które przemieszczają się w powietrzu przez kilka kilometrów.

Eksplozja jądrowa. Źródło: Zdjęcie dzięki uprzejmości National Nuclear Security Administration / Nevada Site Office [domena publiczna]

Wypadki w elektrowniach jądrowych to kolejna z głównych przyczyn skażenia radioaktywnego. Niektóre źródła skażenia to kopalnie uranu, działalność medyczna i produkcja radonu..

Ten rodzaj zanieczyszczenia środowiska ma poważne konsekwencje dla środowiska i ludzi. Ma to wpływ na łańcuchy troficzne ekosystemów, a ludzie mogą mieć poważne problemy zdrowotne, które powodują ich śmierć.

Głównym rozwiązaniem w przypadku skażenia radioaktywnego jest zapobieganie; Muszą istnieć protokoły bezpieczeństwa dotyczące postępowania z odpadami promieniotwórczymi i ich przechowywania, a także niezbędnego sprzętu.

Wśród miejsc z dużymi problemami skażenia radioaktywnego mamy Hiroszimę i Nagasaki (1945), Fukushimę (2011) i Czarnobyl na Ukrainie (1986). We wszystkich przypadkach skutki dla zdrowia narażonych osób były poważne i spowodowały wiele zgonów.

Indeks artykułów

  • 1 Rodzaje promieniowania
    • 1.1 Promieniowanie alfa
    • 1.2 Promieniowanie beta
    • 1.3 Promieniowanie gamma
  • 2 Rodzaje skażeń radioaktywnych
    • 2.1 Naturalne
    • 2.2 Sztuczne
  • 3 Przyczyny
    • 3.1 Testy jądrowe
    • 3.2 Generatory energii jądrowej (reaktory jądrowe)
    • 3.3 Wypadki radiologiczne
    • 3.4 Wydobywanie uranu
    • 3.5 Działalność medyczna
    • 3.6 Materiały promieniotwórcze w przyrodzie
  • 4 Konsekwencje
    • 4.1 O środowisku
    • 4.2 O ludziach
  • 5 Zapobieganie
    • 5.1 Odpady radioaktywne
    • 5.2 Elektrownie jądrowe
    • 5.3 Ochrona personelu pracującego z elementami promieniotwórczymi
  • 6 Leczenie
  • 7 Przykłady miejsc skażonych radioaktywnością
    • 7,1 Hiroszima i Nagasaki (Japonia)
    • 7,2 Czarnobyl (Ukraina)
    • 7,3 Fukushima Daiichi (Japonia)
  • 8 Odniesienia

Rodzaje promieniowania

Promieniotwórczość to zjawisko, w wyniku którego niektóre ciała emitują energię w postaci cząstek (promieniowanie korpuskularne) lub fal elektromagnetycznych. Jest to wytwarzane przez tak zwane radioizotopy.

Radioizotopy to atomy tego samego pierwiastka, które mają niestabilne jądro i mają tendencję do rozpadu, aż do osiągnięcia stabilnej struktury. Kiedy się rozpadają, atomy emitują energię i cząsteczki, które są radioaktywne.

Promieniowanie radioaktywne jest również nazywane jonizującym, ponieważ może powodować jonizację (utratę elektronów) atomów i cząsteczek. Te promieniowanie może mieć trzy typy:

Promieniowanie alfa

Cząsteczki są emitowane z zjonizowanych jąder helu, które mogą podróżować na bardzo krótkie odległości. Zdolność penetracji tych cząstek jest niewielka, więc można je zatrzymać za pomocą kartki papieru.

Promieniowanie beta

W wyniku rozpadu protonów i neutronów emitowane są elektrony o dużej energii. Ten rodzaj promieniowania może przebywać kilka metrów i może zostać zatrzymany przez płyty szklane, aluminiowe lub drewniane..

Promieniowanie gamma

Jest to rodzaj promieniowania elektromagnetycznego o dużej energii, które pochodzi z jądra atomowego. Jądro przechodzi ze stanu wzbudzonego do stanu o niższej energii i zostaje uwolnione promieniowanie elektromagnetyczne.

Promieniowanie gamma ma dużą moc przenikania i może przemieszczać się na setki metrów. Aby to zatrzymać, wymagane są płyty z kilku centymetrów ołowiu lub do 1 metra betonu.

Rodzaje skażeń radioaktywnych

Skażenie radioaktywne można zdefiniować jako inkorporację niepożądanych pierwiastków promieniotwórczych do środowiska. Radioizotopy mogą być obecne w wodzie, powietrzu, lądzie lub organizmach żywych.

W zależności od pochodzenia radioaktywności, skażenie radioaktywne jest dwojakiego rodzaju:

naturalny

Ten rodzaj skażenia pochodzi z pierwiastków promieniotwórczych występujących w przyrodzie. Naturalna radioaktywność pochodzi z promieni kosmicznych lub skorupy ziemskiej.

Promieniowanie kosmiczne składa się z wysokoenergetycznych cząstek pochodzących z kosmosu. Cząsteczki te powstają podczas eksplozji supernowych w gwiazdach i na Słońcu..

Kiedy pierwiastki radioaktywne docierają do Ziemi, są odchylane przez pole elektromagnetyczne planety. Jednak na biegunach ochrona nie jest zbyt skuteczna i mogą dostać się do atmosfery..

Innym źródłem naturalnej radioaktywności są radioizotopy obecne w skorupie ziemskiej. Te pierwiastki radioaktywne są odpowiedzialne za utrzymanie wewnętrznego ciepła planety.

Głównymi pierwiastkami promieniotwórczymi w płaszczu Ziemi są uran, tor i potas. Ziemia straciła pierwiastki z krótkimi okresami radioaktywności, ale inne żyją miliardy lat. Wśród tych ostatnich wyróżnia się uran235, uran238, tor232 i potas40.

Uran235, uran238 i tor232 tworzą trzy radioaktywne jądra obecne w pyle, z którego pochodzą gwiazdy. Rozpadające się grupy radioaktywne dają początek innym pierwiastkom o krótszych okresach półtrwania.

Od rozpadu uranu238 rad powstaje iz tego radonu (gazowego pierwiastka promieniotwórczego). Radon jest głównym źródłem naturalnego skażenia radioaktywnego.

Sztuczny

Zanieczyszczenie to jest spowodowane działalnością człowieka, taką jak medycyna, górnictwo, przemysł, testy jądrowe i wytwarzanie energii..

W 1895 roku niemiecki fizyk Roëntgen przypadkowo odkrył sztuczne promieniowanie. Naukowiec odkrył, że promienie rentgenowskie były falami elektromagnetycznymi, które powstały w wyniku zderzenia elektronów wewnątrz lampy próżniowej..

Sztuczne izotopy promieniotwórcze powstają w laboratorium w wyniku reakcji jądrowych. W 1919 roku z wodoru wyprodukowano pierwszy sztuczny izotop promieniotwórczy.

Sztuczne izotopy promieniotwórcze są wytwarzane w wyniku bombardowania neutronami różnych atomów. Te, penetrując jądra, zdestabilizują je i naładują energią..

Sztuczna radioaktywność ma liczne zastosowania w różnych dziedzinach, takich jak medycyna, działalność przemysłowa i wojskowa. W wielu przypadkach te radioaktywne pierwiastki są omyłkowo uwalniane do środowiska, powodując poważne problemy z zanieczyszczeniem..

Przyczyny

Skażenie radioaktywne może pochodzić z różnych źródeł, na ogół z powodu niewłaściwego obchodzenia się z pierwiastkami promieniotwórczymi. Poniżej wymieniono niektóre z najczęstszych przyczyn.

Testy jądrowe

Elektrownia jądrowa w Pensylwanii w Stanach Zjednoczonych. Źródło: patrz strona autora [domena publiczna] Centra Kontroli Chorób i Prewencji Zdrowia Publicznego

Odnosi się do detonacji różnych eksperymentalnych broni jądrowych, głównie w celu opracowania broni wojskowej. Wybuchy jądrowe miały też na celu kopanie studni, wydobywanie paliwa czy budowę infrastruktury.

Testy jądrowe mogą być przeprowadzane w atmosferze (w atmosferze ziemskiej), stratosferze (poza atmosferą planety), pod wodą i pod ziemią. Te atmosferyczne są najbardziej zanieczyszczające, ponieważ wytwarzają duże ilości radioaktywnego deszczu, który jest rozproszony na kilka kilometrów.

Cząsteczki radioaktywne mogą skazić źródła wody i dostać się do ziemi. Ta radioaktywność może osiągnąć różne poziomy troficzne poprzez łańcuchy pokarmowe i wpłynąć na uprawy, a tym samym dotrzeć do ludzi.

Jedną z głównych form pośredniego skażenia radioaktywnego jest mleko, dlatego może mieć wpływ na dzieci..

Od 1945 roku na całym świecie przeprowadzono około 2000 testów jądrowych. W konkretnym przypadku Ameryki Południowej opad radioaktywny dotknął głównie Peru i Chile.

Generatory energii jądrowej (reaktory jądrowe)

Wiele krajów wykorzystuje obecnie reaktory jądrowe jako źródło energii. Reaktory te wytwarzają kontrolowane reakcje łańcucha jądrowego, zwykle poprzez rozszczepienie jądrowe (pęknięcie jądra atomowego).

Zanieczyszczenie występuje głównie na skutek wycieku pierwiastków promieniotwórczych z elektrowni jądrowych. Od połowy lat czterdziestych XX wieku istniały problemy środowiskowe związane z elektrowniami jądrowymi..

W przypadku wycieków w reaktorach jądrowych zanieczyszczenia te mogą przemieszczać się w powietrzu setki kilometrów, powodując skażenie wody, ziemi i źródeł żywności, które dotknęły pobliskie społeczności..

Wypadki radiologiczne

Zwykle występują one w związku z działalnością przemysłową, z powodu niewłaściwego obchodzenia się z pierwiastkami promieniotwórczymi. W niektórych przypadkach operatorzy nie obsługują odpowiednio sprzętu i mogą powstawać wycieki do środowiska..

Promieniowanie jonizujące może być generowane, powodując szkody dla pracowników przemysłowych, sprzętu lub uwalniane do atmosfery.

Wydobywanie uranu

Uran to pierwiastek występujący w naturalnych złożach na różnych obszarach planety. Materiał ten jest szeroko stosowany jako surowiec do produkcji energii w elektrowniach jądrowych..

Podczas eksploatacji tych złóż uranu powstają pozostałości promieniotwórcze. Powstające odpady są uwalniane na powierzchnię, gdzie gromadzą się i mogą być rozproszone przez wiatr lub deszcz..

Wytworzone odpady wytwarzają duże ilości promieniowania gamma, które jest bardzo szkodliwe dla istot żywych. Podobnie wytwarzane są wysokie poziomy radonu i zanieczyszczenie źródeł wody w poziomie lustra wód gruntowych może nastąpić w wyniku ługowania..

Radon jest głównym źródłem skażenia pracowników tych kopalń. Ten radioaktywny gaz może być łatwo wdychany i wnikać do dróg oddechowych, powodując raka płuc..

Działalność medyczna

W różnych zastosowaniach medycyny nuklearnej wytwarzane są izotopy promieniotwórcze, które następnie należy wyrzucić. Materiały laboratoryjne i ścieki są na ogół zanieczyszczone pierwiastkami promieniotwórczymi.

Podobnie sprzęt do radioterapii może generować skażenie radioaktywne zarówno dla operatorów, jak i pacjentów.

Materiały radioaktywne w przyrodzie

Materiały radioaktywne w przyrodzie (NORM) można zwykle znaleźć w środowisku. Na ogół nie powodują skażenia radioaktywnego, ale różne działania ludzkie mają tendencję do ich koncentracji i stają się problemem.

Niektóre źródła koncentracji materiałów NORM to spalanie węgla mineralnego, paliw ropopochodnych oraz produkcja nawozów..

Gromadzenie się potasu może wystąpić na obszarach spalania śmieci i różnych odpadów stałych.40 i radon226. Na obszarach, gdzie głównym paliwem jest węgiel drzewny, obecne są również te radioizotopy..

Fosforyt używany jako nawóz zawiera duże ilości uranu i toru, podczas gdy radon i ołów gromadzą się w przemyśle naftowym..

Konsekwencje

O środowisku

Źródła wody mogą być skażone izotopami promieniotwórczymi, wpływając na różne ekosystemy wodne. Podobnie, te zanieczyszczone wody są konsumowane przez różne organizmy, na które mają wpływ.

Kiedy dochodzi do zanieczyszczenia gleby, zubożają, tracą żyzność i nie mogą być wykorzystywane w działalności rolniczej. Ponadto skażenie radioaktywne wpływa na łańcuchy pokarmowe w ekosystemach.

W ten sposób rośliny są zanieczyszczone radioizotopami przez glebę, które przechodzą na roślinożerców. Zwierzęta te mogą ulec mutacji lub umrzeć w wyniku radioaktywności.

Na drapieżniki wpływa ograniczona dostępność pożywienia lub skażenie przez zjadanie zwierząt obciążonych radioizotopami.

O ludziach

Promieniowanie jonizujące może spowodować śmiertelne szkody dla ludzi. Dzieje się tak, ponieważ izotopy radioaktywne uszkadzają strukturę DNA tworzącego komórki..

Radioliza (rozkład przez promieniowanie) zachodzi w komórkach zarówno DNA, jak i zawartej w nich wody. Powoduje to śmierć komórki lub wystąpienie mutacji..

Mutacje mogą powodować różne nieprawidłowości genetyczne, które mogą prowadzić do dziedzicznych wad lub chorób. Jedną z najczęstszych chorób jest rak, zwłaszcza tarczycy, ponieważ wiąże jod.

Podobnie może mieć wpływ na szpik kostny, co powoduje różne rodzaje anemii, a nawet białaczkę. Można również osłabić układ odpornościowy, czyniąc go bardziej wrażliwym na infekcje bakteryjne i wirusowe..

Wśród innych konsekwencji jest bezpłodność i wady rozwojowe płodów matek poddanych promieniotwórczości. Dzieci mogą mieć problemy z nauką i wzrostem, a także małe mózgi.

Czasami uszkodzenie może powodować śmierć komórki, wpływając na tkanki i narządy. Jeśli dojdzie do uszkodzenia ważnych narządów, może dojść do śmierci.

Zapobieganie

Skażenie radioaktywne jest bardzo trudne do opanowania, gdy już się pojawi. Dlatego wysiłki powinny skupiać się na zapobieganiu.

Odpady radioaktywne

Magazynowanie odpadów radioaktywnych. Źródło: D5481026 [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)]

Gospodarka odpadami promieniotwórczymi jest jedną z głównych form zapobiegania. Muszą one być rozmieszczone zgodnie z przepisami bezpieczeństwa, aby uniknąć skażenia osób, które się nimi zajmują..

Odpady radioaktywne należy oddzielić od innych materiałów i postarać się zmniejszyć ich objętość, aby łatwiej było się nimi manipulować. W niektórych przypadkach odpady te są przetwarzane w celu przekształcenia ich w łatwiejsze do manipulowania formy stałe..

Następnie odpady radioaktywne należy umieścić w odpowiednich pojemnikach, aby uniknąć skażenia środowiska..

Kontenery są przechowywane w odizolowanych miejscach z protokołami bezpieczeństwa lub mogą być również zakopane głęboko w morzu.

Elektrownie jądrowe

Jednym z głównych źródeł skażenia radioaktywnego są elektrownie jądrowe. Dlatego zaleca się, aby były one budowane w odległości co najmniej 300 km od ośrodków miejskich..

Ważne jest również, aby pracownicy elektrowni jądrowej byli odpowiednio przeszkoleni w zakresie obsługi sprzętu i unikania wypadków. Podobnie, zaleca się, aby ludność w pobliżu tych obiektów była świadoma możliwych zagrożeń i sposobów postępowania w przypadku awarii jądrowej..

Ochrona personelu pracującego z pierwiastkami promieniotwórczymi

Najbardziej skuteczną ochroną przed skażeniem radioaktywnym jest przeszkolenie personelu i zapewnienie mu odpowiedniej ochrony. Powinno być możliwe skrócenie czasu narażenia ludzi na promieniowanie.

Obiekty muszą być odpowiednio skonstruowane, unikając porów i szczelin, w których mogą gromadzić się radioizotopy. Muszą istnieć dobre systemy wentylacyjne z filtrami, które zapobiegają przedostawaniu się odpadów do środowiska..

Pracownicy muszą mieć odpowiednią ochronę, taką jak ekrany i odzież ochronna. Ponadto odzież i używany sprzęt powinny być okresowo odkażane..

Leczenie

Istnieje kilka kroków, które można podjąć, aby złagodzić objawy skażenia radioaktywnego. Należą do nich transfuzje krwi, wzmocnienie układu odpornościowego lub przeszczep szpiku kostnego..

Jednak te zabiegi są paliatywne, ponieważ bardzo trudno jest usunąć radioaktywność z ludzkiego ciała. Jednak obecnie przeprowadza się terapię cząsteczkami chelatującymi, które mogą izolować radioizotopy w organizmie..

Chelatory (nietoksyczne cząsteczki) wiążą się z radioaktywnymi izotopami, tworząc stabilne kompleksy, które można usunąć z organizmu. Zsyntetyzowano chelatory, które są w stanie wyeliminować do 80% zanieczyszczeń.

Przykłady miejsc skażonych radioaktywnością

Ponieważ energia jądrowa była wykorzystywana w różnych działaniach człowieka, miały miejsce różne wypadki spowodowane radioaktywnością. Aby poszkodowani mogli poznać ich dotkliwość, ustalono skalę wypadków jądrowych.

Międzynarodowa Skala Wypadków Jądrowych (INES) została zaproponowana przez Międzynarodową Organizację Energii Atomowej w 1990 roku. INES ma skalę od 1 do 7, gdzie 7 oznacza poważny wypadek..

Przykłady poważniejszych skażeń radioaktywnych są wymienione poniżej.

Hiroszima i Nagasaki (Japonia)

Bomby atomowe zaczęto opracowywać w latach czterdziestych XX wieku na podstawie badań Alberta Einsteina. Ta broń jądrowa była używana przez Stany Zjednoczone podczas II wojny światowej.

6 sierpnia 1945 r. Nad Hiroszimą wybuchła bomba wzbogacona uranem. Spowodowało to falę ciepła o temperaturze około 300 000 ° C i duży wyrzut promieniowania gamma..

Następnie nastąpił radioaktywny deszcz, który został rozprowadzony przez wiatr, zabierając skażenie dalej. Około 100 000 ludzi zginęło w wyniku eksplozji, a kolejne 10 000 zmarło na skutek radioaktywności w następnych latach..

9 sierpnia 1945 roku w mieście Nagasaki wybuchła druga bomba atomowa. Ta druga bomba była wzbogacona plutonem i była potężniejsza niż ta z Hiroszimy..

W obu miastach osoby, które przeżyły eksplozję, miały liczne problemy zdrowotne. Zatem ryzyko raka w populacji wzrosło o 44% między 1958 a 1998 rokiem.

Obecnie nadal istnieją konsekwencje radioaktywnego skażenia tych bomb. Uważa się, że żyje ponad 100 000 osób dotkniętych promieniowaniem, w tym osoby w łonie matki.

W tej populacji występują wysokie wskaźniki białaczki, mięsaków, raków i jaskry. Grupa dzieci poddanych napromieniowaniu w łonie matki wykazała aberracje chromosomowe.

Czarnobyl (Ukraina)

Uważana jest za jedną z najpoważniejszych katastrof jądrowych w historii. Stało się to 26 kwietnia 1986 roku w elektrowni atomowej i ma 7 poziom w INES.

Pracownicy przeprowadzali test symulujący zanik zasilania i przegrzanie jednego z reaktorów. Spowodowało to eksplozję wodoru wewnątrz reaktora i ponad 200 ton materiału radioaktywnego zostało wyrzuconych do atmosfery..

Podczas eksplozji zginęło ponad 30 osób, a radioaktywny opad rozprzestrzenił się na kilka kilometrów wokół. Uważa się, że w wyniku radioaktywności zginęło ponad 100 000 osób.

Zapadalność na różne rodzaje raka wzrosła o 40% na dotkniętych chorobą obszarach Białorusi i Ukrainy. Jednym z najczęstszych rodzajów raka jest rak tarczycy oraz białaczka.

Zaobserwowano również stany związane z układem oddechowym i pokarmowym w wyniku narażenia na radioaktywność. W przypadku dzieci, które były w łonie matki, ponad 40% miało niedobory odporności.

Wystąpiły również nieprawidłowości genetyczne, nasilenie chorób układu rozrodczego i moczowego, a także przedwczesne starzenie się..

Fukushima Daiichi (Japonia)

Elektrownia jądrowa Fukushima, Japonia. Źródło: Digital Globe [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]

Wypadek ten był wynikiem trzęsienia ziemi o sile 9, które nawiedziło Japonię 11 marca 2011 r. Następnie doszło do tsunami, które spowodowało dezaktywację systemów chłodzenia i energii elektrycznej trzech reaktorów w elektrowni jądrowej Fukushima..

W reaktorach doszło do kilku eksplozji i pożarów, co spowodowało wycieki promieniowania. Wypadek ten został początkowo sklasyfikowany jako poziom 4, ale ze względu na jego konsekwencje został później podniesiony do poziomu 7.

Większość skażeń radioaktywnych dostała się do wody, głównie do morza. Obecnie w zakładzie znajdują się duże zbiorniki magazynowe na zanieczyszczoną wodę..

Te zanieczyszczone wody są uważane za zagrożenie dla ekosystemów Oceanu Spokojnego. Jednym z najbardziej problematycznych izotopów promieniotwórczych jest cez, który łatwo porusza się w wodzie i może gromadzić się u bezkręgowców..

Eksplozja nie spowodowała bezpośrednich zgonów spowodowanych promieniowaniem, a poziomy narażenia na promieniowanie były niższe niż w Czarnobylu. Jednak niektórzy pracownicy mieli zmiany DNA kilka dni po wypadku.

Podobnie, zmiany genetyczne wykryto w niektórych populacjach zwierząt poddanych promieniowaniu.

Bibliografia

  1. Greenpeace International (2006) Katastrofa w Czarnobylu, konsekwencje dla zdrowia ludzkiego. Streszczenie dla kierownictwa. 20 s.
  2. Hazra G (2018) Zanieczyszczenie radioaktywne: przegląd. Holistyczne podejście do środowiska 8: 48-65.
  3. Pérez B (2015) Badanie skażenia środowiska naturalnego przez naturalne pierwiastki promieniotwórcze. Praca dyplomowa kwalifikująca do uzyskania tytułu licencjata z fizyki. Wydział Nauki i Inżynierii, Pontificia Universidad Católica del Perú. Lima Peru. 80 stron
  4. Osores J (2008) Środowiskowe skażenie radioaktywne w neotropikach. Biologist 6: 155–165.
  5. Siegel i Bryan (2003) Geochemia środowiska skażeń radioaktywnych. Sandia National Laboratories, Albuquerque, USA. 115 s.
  6. Ulrich K (2015) Skutki Fukushimy, upadek przemysłu jądrowego przybiera na sile. Raport Greenpeace. 21 s.

Jeszcze bez komentarzy