• 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