-
Koliko gama zrake štetno djeluju na čovjeka? (AndroVuljanić, iz Karlovca, andro.vuljanic@ka.tel.hr)
- Dragi Andro,
Već nekoliko godina nakon otkrića X-zraka od strane W. C. Roendgena 1895,
uočeno je da X-zračenje može biti opasno za zdravlje. Tijekom 20. stoljeća
pokazano je da su sve vrste ionizirajućih zračenja štetna za organizam, ali
u različitoj mjeri.
Ionizirajuca zračenja koja razlikujemo od ostalih vrsta zračenja
(mikrovalovi, radiovalovi,...) po tome jer prijenosom svoje energije na
materiju dolazi do ionizacije atoma, možemo svrstati u nekoliko grupa. To su:
1. Fotoni odnosno elektromagnetsko zračenje dovoljno visoke energije da
dovede do ionizacije atoma. Po svom nastanku razlikujemo dvije vrste
elektromagnetskog ionizirajućeg zračenja i to: X i gama zrake.
Prvo su otkrivene Roendgenske ili X-zrake koje nastaju usporavanjem brzih
elektrona u materijalu (zakočno zračenje ili bremmstrahlung) ili emisijom
pobudjenih atoma (karakteristične x-zrake). X-zrake imaju u pravilu manju
energiju od gama zraka iako su takodjer fotoni elektromagnetskog zračenja.
Kako gama zrake nastaju emisijom pobudjene atomske jezgre njihova je
energija u pravilu veća od x-zraka. Gama zrake emitiraju razni radioaktivni
izotopi nastali iz prirodnih radioaktivnih nizova ili proizvodnjom umjetnih
radioaktivnih izotopa u akceleratorima ili reaktorima.
Prolaskom X ili gama zraka kroz tvar dolazi do tri vrste medjudjelovanja
(Fotoelektrični efekt, Comptonov efekt i tvorba para elektron, pozitron),
pri čemu je uvijek konačni produkt niz brzih elektrona koji gube energiju
ionizacijom. Ipak zbog slabog medjujelovanja s tvari, x i gama zrake
relativno lako prolaze kroz materijal sa malim specificnim gubitkom energije.
2. Elektroni ili beta čestice nastaju ili kao produkt raspada radioaktivnog
(nestabilnog) izotopa ili ubrzavanjem elektrona prolaskom kroz veliku
razliku potencijala (kao u TV ekranu ili akceleratoru). Njihova energija
pri tom ovisi o njihovoj brzini. (1 eV jednak je ubrzavanju elektrona kroz
potencijalnu razliku od 1 V). Usporavaju se ionizacijom.
3. Alfa čestice i protoni koji su takodjer nastali kao produkt raspada
nestabilnih jezgri izotopa ili pak u akceleratorima, takodjer gube energiju
ionizacijom na putu svog usporavanja u tvari. No kako je njihova energija
vrlo visoka (reda veličine MeV) na svom relativno kratkom putu predaju
veliku količinu energije što znači da imaju veliki specificni gubitak
energije.
4. Neutroni koji se proizvode u reaktorima i radioaktivnim izotopima
(procesom fisije) bitno drugacije medjudjeluju sa materijom jer ne nose
naboj. Neutroni moraju stoga doći u doseg nuklearnih sila koji je mnogo
manji od dosega elektromagnetskih sila. Pri tom se dešavaju nuklearne
reakcije koje kao produkte mogu emitirati neutrone (elasticni i
neelastični sudari), nabijene čestice ili gama zrake. Gubitak energije
neutrona u mnogome ovisi o atomskim jezgrama materijala kroz koji neutron
prolazi.
Biološki efekti
Za živi organizam su najopasnija zračenja koja imaju veliki specifični
gubitak energije sto znači da preda veliku količinu energije na malom
dijelu tvari.
Stetnost zračenja na organizam ovisi direktno o količini energije koja je
prenesena na organizam.
Pri tom su vjerojatno najopasniji radioaktivni izotopi koji emitiraju alfa
zrake, a uneseni su u organizam. Naime alfa zrake (obično MeVskih energija)
svu svoju energiju ostave unutar desetak mikrona u tvari (npr jedna
stanica) i pri tom npr. poremetiti genetsku strukturu te stanice te
proizvesti mutaciju. No, kako se alfa čestice vrlo lako zaustavljaju, lako
se i zaštititi od njih jer i kod otvorenih izvora budu zaustavljeni u
potpunosti u nekoliko cm zraka.
Gama zrake daleko lakse prolaze kroz tvar sto ujedno znači da su manje
opasne za organizam od drugih vrsta ionizirajuceg zračenja. Specificna
ionizacija je tako mnogo manja. U dozimetriji - znanstvenoj disciplini koja
se bavi proučavanjima stetnosti ionizirajucih zračenja na organizam,
definirani su takozvani faktori kvalitete koji se definiraju za različita
vrsta zračenja. Ovdje se moze reci da taj faktor priblizno iznosi 1 za
elektrone, gama i x zrake, 3 za spore neutrone, a 10 za brze neutrone i
protone. To su samo orjentacioni faktori razlicite biološke aktivnosti
zračenja.
No ipak treba napomenuti da su gama zrake kao i sve vrste ionizirajućih
zračenja štetne za organizam onoliko koliko je on njima izložen.
Biološki efekti svih vrsta ionizirajuceg zračenja mogu se podijeliti na
somatske efekte kod većih doza zračenja (opekotine, smanjenje eritrocita i
leukocita što uzrokuje slabiju otpornost i krvarenja, upale rožnice,
sterilnost, itd.), te genetske efekte koji se javljaju u ovisnosti o
primljenoj dozi. Oni mogu uzrokovati promjene na kromosomima te pojave
zloćudnih tumora, odnosno efekte na potomcima (malformacije i sl.)...
dr. Milko Jakšić,
Institut Ruđer Bošković, Zagreb
|