Tag: promieniotwórczość

Promieniowanie. Część 1: Wstęp

Mirosław Dworniczak7 komentarzy

Promieniowanie to słowo, które u wielu ludzi zapala czerwoną migającą lampkę. Pojawiają się zaraz obrazy Hiroszimy, Czarnobyla czy Fukushimy. Do pewnego stopnia można to zrozumieć. To nie są żadne toksyczne śmierdzące opary, które można wyczuć. Promieniowania niestety nie widać i człowiek zmysłami nie jest w stanie go wyczuć. Właśnie dlatego warto chyba co nieco dowiedzieć się o tym, czym jest promieniowanie, gdzie może występować i jak się przed nim chronić w sytuacjach, w których może nam ono zagrażać.

Zacznijmy od podstaw. Promieniowanie to strumień cząstek albo fal. Jesteśmy cały czas zanurzeni w promieniowaniu, choćby tym cieplnym, emitowanym przez każde ciało fizyczne o temperaturze wyższej niż 0 K. Na całe szczęście większość promieniowania, które dociera do nas, jest promieniowaniem niejonizującym, a więc takim, które w normalnych warunkach nie jest jakoś znacząco szkodliwe dla organizmu człowieka. Zupełnie inaczej ma się rzecz z promieniowaniem jonizującym i właśnie o nim będę pisał.

Rodzaje promieniowania jonizującego

Promieniowanie jonizujące, jak sama nazwa wskazuje, to takie promieniowanie, które powoduje jonizację materii. O co chodzi? Otóż, jeśli promieniowanie ma dużą energię, potrafi wybić elektrony z atomów, co z kolei wywołuje w komórkach kaskadę zdarzeń wpływających negatywnie na organizm ludzki. Mówiąc popularnie, potrafi ono naprawdę zdemolować organizm.

W wersji najprostszej promieniowanie jonizujące dzieli się na trzy rodzaje, nazwane od pierwszych liter alfabetu greckiego. Omówię je po kolei.

Pierwszym jest promieniowanie alfa (α), będące po prostu jądrami helu, składającymi się z dwóch protonów i dwóch neutronów. Każda cząstka tego promieniowania ma ładunek +2. Emitowane jest ono z niektórych atomów promieniotwórczych, takich jak uran-238, rad-223 czy pluton-238. Niesie ono bardzo dużą energię, a więc może wywołać wiele szkód. Na szczęście jego zasięg jest niewielki, a do tego jest ono blokowane nawet przez cienki arkusz papieru. Uwaga: to promieniowanie jest bardzo niebezpieczne w przypadku, gdy substancja promieniotwórcza dostanie się do płuc. W takiej sytuacji delikatne tkanki są bezpośrednio narażone na promieniowanie alfa.

Drugim jest promieniowanie beta (β), czasami nazywane przenikliwym promieniowaniem beta. Jest to strumień elektronów albo antyelektronów (pozytonów). Ma znacznie większy zasięg niż promieniowanie alfa, ale jest bez problemu zatrzymywane nawet przez cienką folię aluminiową lub kilkumilimetrową warstwę plastiku czy też szkła.

Powyższe rodzaje promieniowania nazywamy korpuskularnymi (cząsteczkowym). Inaczej rzecz się ma z trzecim rodzajem, a mianowicie promieniowaniem gamma (γ). Jest to wysokoenergetyczne promieniowanie elektromagnetyczne (czyli w zasadzie podobne do światła widzialnego czy fal radiowych), które z łatwością przenika przez wiele materiałów. Zatrzymuje je warstwa ołowiu o grubości kilku centymetrów albo betonu o grubości kilku metrów. Jest ono bardziej energetycznie niż znane wszystkim promieniowanie rentgenowskie, a więc bardzo niebezpieczne. Z drugiej strony mamy do pewnego stopnia szczęście, ponieważ izotopy emitujące promieniowanie gamma mają zwykle znacznie krótsze czasy półrozpadu (będzie o nim następny odcinek), a więc szybciej przestają być niebezpieczne.

Co zatrzyma promieniowanie?

źródło: Wikimedia, licencja: GNU 1.2

Jeśli izotop emituje promieniowanie alfa lub beta, w rezultacie przemiany powstaje zupełnie nowy izotop innego pierwiastka. Jeśli jednak mowa o izotopie emitującym promieniowanie gamma, mamy do czynienia z jednym i tym samym pierwiastkiem. Zmianie ulega tylko jego stan energetyczny.

Czy promieniowanie zawsze jest niebezpieczne?

To bardzo trudne pytanie. Przede wszystkim trzeba sobie uświadomić, cały czas przenika nas promieniowanie, a więc nasze organizmy są do pewnego stopnia przyzwyczajone do niego. Gdy formowała się Ziemia, trafiały tutaj pierwiastki promieniotwórcze, takie jak np. uran-238. Jest on wszędzie, a ponieważ promieniuje bardzo, bardzo powoli, jesteśmy na niego skazani przez najbliższe miliardy lat. Trzeba też zdawać sobie sprawę, że Ziemia cały czas jest bombardowana wysokoenergetycznymi cząstkami z przestrzeni kosmicznej. Do pewnego stopnia jest ono pochłaniane przez atmosferę ziemską. Tu jednak w wyniku procesów jądrowych powstają także cały czas izotopy promieniotwórcze. Klasycznym przykładem jest tutaj promieniotwórczy izotop węgla, a mianowicie węgiel-14. Powstaje on w górnych warstwach atmosfery w wyniku pochłonięcia neutronu przez izotop 14N, po czym ulega utlenieniu do dwutlenku węgla. Rozprzestrzeniając się w atmosferze, wchodzi on do klasycznego cyklu węglowego, a więc także wbudowuje się w nasz organizm. Izotop 14C jest promieniotwórczy, a rozpadając się, emituje promieniowanie beta (elektrony), przekształcając się z powrotem w izotop 14N – cykl się zamyka. Można więc stwierdzić, że nasze ciało także jest promieniotwórcze. Rzecz jasna nie jest to jedyny izotop promieniotwórczy obecny w naszym organizmie. Najwięcej znajdziemy tutaj potasu-40, ale w mniejszych ilościach spotkamy też tryt (wodór-3), rubid-87 czy polon-210. Wszystkie te izotopy są obecne naturalnie w przyrodzie, a więc w pewnym sensie ciało człowieka traktuje je jako składnik naturalny.
Jako ciekawostkę można tu dodać, że potas-40 w ciele człowieka emituje promieniowanie beta minus (czyli elektrony), ale też w niewielkim stopniu beta plus (pozytony, czyli elektrony dodatnie). Tak więc jesteśmy w jakimś sensie źródłem antymaterii!

Uwaga – antymateria!

źródło: Wikimedia, licencja: CC BY SA 3.0

Poza tymi izotopami docierają do nas z zewnątrz inne, w tym przede wszystkim radon-222, pochodzący z rozpadu naturalnego uranu obecnego w skorupie ziemskiej. Pisałem na ten temat w tym tekście. Nadal w atmosferze ziemskiej pozostają ślady licznych wybuchów jądrowych, które wiele krajów przeprowadzało w XX wieku. Jako ciekawostkę można tu dodać, że niektóre izotopy (konkretnie cez-137), powstałe w czasie tamtych wybuchów są bazą dla wykrywania fałszerstw wina.

Przez miliony lat do pewnego stopnia przystosowaliśmy się do promieniowania. Ewentualne szkodliwe mutacje bardzo często naprawiają się same, pozostawiając nasz materiał genetyczny bez zmian. Ale to działa tylko do pewnego poziomu. Powyżej niego sytuacja się komplikuje. W skrajnym przypadku nasz organizm reaguje gwałtownie. Pisałem choćby o smutnych historiach Daghliana i Slotina, którzy zapadli na ostrą chorobę popromienną. Opowiadałem też o zabójczym bloku w Rosji.
Dlatego należy jednak czuć respekt przed promieniowaniem.

Co zrobić w przypadku skażenia promieniotwórczego?

Kiedyś w szkołach uczono dość szczegółowo o obronie przed bronią masowego rażenia, w tym jądrową. Dziś bywa z tym różnie. Zamierzam napisać osobny tekst na ten temat. Tu napiszę tylko skrótowo. Pamiętajmy o podstawowej sprawie: promieniowania nie da się rozłożyć. A więc podstawowa rada brzmi: odizoluj się od niego. Znajdź izolowane miejsce: jakąś piwnicę czy inne miejsce za murami. Jeśli na ubraniu masz pył pochodzący z eksplozji jądrowej, natychmiast musisz się go pozbyć. Ciało możesz spłukać wodą. Przed pyłem promieniotwórczym chroni zwykła maseczka, pod warunkiem, że często jest zmieniana. To wiedza podstawowa. Rozwinę ją za jakiś czas.

Cez-137 – część 2: Blok, który zabijał

Mirosław Dworniczak5 komentarzy

W pierwszej części, będącej wstępem, napisałem ogólnie o promieniotwórczym cezie. Tu będzie krótka opowieść pokazująca, że jest to bardzo groźny izotop, jeśli nie są przestrzegane zasady bezpieczeństwa. Kiedyś na terytorium ZSRR, dziś we wschodniej części Ukrainy, w obwodzie donieckim, leży średniej wielkości miasto Kramatorsk. Było o nim głośno w 2014 i 2022 r., kiedy trwała pierwsza i druga wojna Rosji z Ukrainą. Ja jednak chcę napisać o historii z lat 80., gdy po mieście krążyły opowieści o tym, że jeden z bloków zabija mieszkańców.

“Przeklęty” blok w Kramatorsku

Źródło: Wikimedia
Autor: Artemco
Licencja: CC BY-SA 4.0

W 1981 r. w krótkim czasie na białaczkę zmarła 18-latka, potem jej młodszy brat i matka. Zbieg okoliczności? Mało prawdopodobne. Lekarze doszli do wniosku, że w rodzinie musiały istnieć genetyczne predyspozycje do zapadania na białaczkę. I już, sprawa zamknięta, można się rozejść. Przez kilka lat wszystko było OK. W mieszkaniu przebywała już inna rodzina. I nagle, w 1987 roku, kolejny nastolatek zachorował i zmarł. Gdy zachorował także jego młodszy brat, ojciec rodziny wszczął prywatne śledztwo. Intuicyjnie doszedł do tego, że winne może być promieniowanie, było to wszak 2 lata po Czarnobylu i tematy związane z radioaktywnością i jej oddziaływaniem na ludzi były szeroko dyskutowane. Wezwana ekipa z prostym licznikiem promieniowania gamma była zaskoczona, gdy już na zewnątrz bloku zaczął on wykrywać promieniowanie. Gdy weszli do mieszkania, w przyrządzie zabrakło skali! Pomiary wojskowe wykazały, że poziom promieniowania wynosił tam 2 mSv/h. Czy to dużo, czy mało? Straszliwie dużo! Dość powiedzieć, że rok ekspozycji na takie promieniowanie to dawka ponad 17 Sv. Jest to ponad 3 razy więcej, niż otrzymał w 1945 roku Harry Daghlian w trakcie nieszczęśliwego wypadku podczas operowania radioaktywnym plutonem (zmarł w męczarniach 25 dni później). Z kolei dawka maksymalna dla pracowników narażonych na promieniowanie jonizujące to 20 mSv, a więc mieszkańcy otrzymywali ją w ciągu 10 godzin. Pech chciał, że właśnie przy tej ścianie stały łóżka nastolatków.

Tego już nie dało się ukryć. Na pewien czas ewakuowano wszystkich mieszkańców bloku. Ściana z maksymalnym poziomem promieniowania została wycięta i przewieziona do badań. Szybko okazało się, że w wielkiej płycie tkwi maleńka kapsułka z cezem-137, bez osłony. Skąd się tam wzięła? Ano była w detektorze w kamieniołomach, z których wydobywano materiały do produkcji wielkich płyt. Była… i jakoś dziwnym trafem uwolniła się, trafiła do kruszywa, a stamtąd do bloku w Kramatorsku. Dlaczego nikt jej nie szukał? Otóż pod koniec lat 70. w ZSRR szykowano się do igrzysk olimpijskich. Wszędzie trwały budowy, trzeba było wykonywać, a nawet przekraczać plan. Kto by się przejmował drobiazgiem? Efekt? Śmierć trojga dzieci i jednej osoby dorosłej, 17 innych osób bardziej lub mniej poszkodowanych. Potwornie wysoka cena.
O innych wypadkach napiszę w kolejnym odcinku.

(c) by Mirosław Dworniczak
Jeśli chcesz wykorzystać ten tekst lub jego fragmenty, skontaktuj się z autorem. Linkować oczywiście można.

Ostra choroba popromienna – Polska 1965

Mirosław Dworniczak6 komentarzy

Elektrownia Pątnów – widok z 2008 r.

autor: Kolanin, źródło: Wikipedia, licencja: CC BY 3.0 

 

W 1965 trwała budowa elektrowni Pątnów koło Konina. Używano tam m.in. defektoskopów gamma do badania szczelności spawów. Defektoskopia to dziedzina tzw. badań nieniszczących. Polega ona na prześwietlaniu rozmaitych elementów w celu wykrycia w nich wad, które nie są dostrzegalne na powierzchni. Standardowo wykorzystuje się tu wysokoenergetyczne promieniowanie elektromagnetyczne – zwykle rentgenowskie albo gamma. Źródłem tego ostatniego są najczęściej izotopy promieniotwórcze.
W defektoskopach używanych wtedy w Pątnowie stosowany był iryd-192, izotop silnie promieniotwórczy. I nagle jeden z nich zniknął – co gorsza, pojemnik został na miejscu otwarty i rurka z irydem „wyparowała”. Alarm był wielki, po Koninie i okolicach jeździły milicja i wojsko, pierwszy raz widziałem taką panikę. Gigantyczne zamieszanie. Rzecz jasna oficjalnie nic nie było wiadomo. Po Koninie krążyły niesamowite plotki – najczęściej o zachodnich szpiegach, którzy penetrują okolice kopalni węgla brunatnego i elektrowni, aby wykraść naszą technologię albo dokonać jakiegoś sabotażu. Oczywiście ludzie, którzy pracowali na budowie elektrowni, dość szybko rozpowszechnili wiadomości o tym, ze zniknął izotop. Władze nie uznały za stosowne ostrzec mieszkańców o potencjalnym niebezpieczeństwie.
Dwa albo trzy dni później do przychodni, w której pracowała moja Mama, zgłosił się młody (ok. 19 lat) pacjent z poparzeniem uda i narządów płciowych. Był typowym chłoporobotnikiem, jakich setki pracowało na tym terenie, zarówno w kopalni, jak i elektrowniach. Tam pracował jako pomocnik montera. Strasznie kręcił, gdy go spytała kiedy i jak się poparzył. Nie wyglądało to na typowe poparzenie czymś gorącym, ponieważ chłopak był bardzo słaby, a do tego miał niemal ciągły krwotok z nosa. Został na miejscu opatrzony i wysłany do szpitala, bo sprawa wyglądała poważnie. Mama opowiadała, że dość szybko skojarzyła tę panikę wojskowo-milicyjną z informacją o skradzionym izotopie i tym właśnie pacjentem. Ze szpitala został szybko zabrany do szpitala Wojskowej Akademii Medycznej do Łodzi – strasznie byli tym przypadkiem zainteresowali, bo nigdy nie mieli przypadku ostrej choroby popromiennej „na żywo”. Pomimo wielu problemów medycznych udało się chłopaka wyleczyć (trwało to 1,5 roku!), potem w zasadzie ślad po nim zaginął. Wiadomo, że pojechał na wybrzeże i zaciągnął się na statek jako zwykły marynarz. Jego dalsze losy nie są znane. Aha – ciekawostka: zarówno z Konina, jak i z Łodzi szybko zniknęła dokumentacja medyczna pacjenta. Po prostu nigdy nie istniał. Jeśli na podstawie jego przypadku powstały jakieś prace naukowe czy doktoraty, zostały też utajnione.

Po co to zrobił? Oficjalna wersja – mówili, że to drogie i cenne, więc chciał sprzedać (luz blues, wiadomo, że promieniotwórczym irydem handluje się nawet na wiejskim targu, razem z warzywami). Prawda była nieco inna: mieli dobre szkolenie BHP, wiedzieli, że tam jest silne promieniowanie i że może ono spowodować bezpłodność. No to gość chciał pomóc koledze z wioski, który już miał sporo potomstwa – dać mu ten izotop, żeby sobie narządy napromieniował i miał problem z głowy. Nie zdążył, bo pojawiło się poparzenie uda, krwotoki z nosa itd. On wtedy to zakopał koło domu (niektóre źródła piszą, że w króliczej norze) i pojechał do przychodni. Iryd – po wskazówkach samego nieszczęśnika – odzyskano po 10 dniach.
A sam iryd (ten niepromieniotwórczy) to niesamowicie ciekawy metal. Ma największą gęstość: 22,4 g/cm^3 (dwa razy większa niż ołowiu!), temp. topnienia ponad 2400 stopni, wrzenia: ponad 4400. Jest niesamowicie twardy. Najprawdopodobniej dotarł na Ziemię z asteroid lub meteorytów. Stosuje się go m.in. do wyrobu końcówek dobrych stalówek. W stopie z platyną był kiedyś wzorcem kilograma. Dziś ten wzorzec jest już tylko historyczny. Nowy, obowiązujący od 2019 r., oparty jest na stałej Plancka oraz współczesnych definicjach metra i sekundy. Ale to już oczywiście zupełnie inna historia.

Krótki film o tym wydarzeniu sprzed lat można obejrzeć tutaj

 

(c) by Mirosław Dworniczak
Jeśli chcesz wykorzystać ten tekst lub jego fragmenty, skontaktuj się z autorem. Linkować oczywiście można.