Ionizující záření
 | Článek byl zkontrolován učitelem | |||
| Tento článek byl zkontrolován učitelem, poté však byl změněn. | ||||
| Zkontrolovanou verzi najdete zde. | ||||
| Vizte také srovnání aktuální a zkontrolované verze. | ||||
Obsah |
upravit Úvod
Ionizující záření je souborné označení pro záření, jehož kvanta mají energii na to, aby přímo či nepřímo odtrhovaly (tj. ionizovaly) podél své dráhy elektrony z elektronového obalu molekul. Tímto procesem vzniká z dané molekuly kladný iont, zatímco uvolněný elektron reaguje s další molekulou a dává iont záporný – vzniká iontový pár. Iontové záření je tedy přenos energie, který může být buď ve formě hmotných částic, či ve formě vln elektromagnetického záření. Nicméně z hlediska Einsteinova principu duality je možné každé částici připsat i vlnovou délku (u mikročástic nacházíme chování částicové i vlnové), takže název ionizující záření zahrnuje obě entity.
Do ionizujícího záření se tradičně zařazuje:
- rentgenové záření (fotony, v anglicky hovořících zemích X-radiation nebo X-ray)
- záření α (proud heliových jader 24He)
- záření β (proud elektronů nebo pozitronů)
- záření γ (fotony)
- neutronové záření (proud neutronů, někdy označované n-ray)
upravit Dělení
upravit Podle náboje
- elektroneutrální – fotony (RTG, záření gamma), neutrony, ionizují sekundárně (prostředníkem bývají elektrony)
- polární – elektrony, pozitrony, protony, štěpné produkty primární ionizace
upravit Podle částic
- elektromagnetické, fotonové – rentgenové záření, záření gamma
- korpuskulární – elektrony, pozitrony, neutrony, produkty štěpení jader
Přímo ionizovat mohou jen nabité částice, tj. částice alfa (heliová jádra) či beta (což jsou elektrony nebo pozitrony jaderného původu), dále elektrony a pozitrony nejaderného původu (třeba z urychlovače), aj. s energií dostatečnou k ionizaci.
Nepřímo ionizují nenabité částice, tedy neutrony, fotony a záření gama (tj. fotony jaderného původu). Nenabité částice při interakcích s atomy či jejich jádry uvolňují přímo ionizující částice nebo vyvolávají jaderné přeměny provázené emisí takových částic.
Ionizující částice jsou emitovány zdrojem záření – například radionuklid a radioaktivní přeměny v něm probíhající. Hlavním zdrojem tohoto záření je v mírových podmínkách přirozené pozadí, dále jaderná energetika a likvidace jaderných odpadů. Zdrojem ionizujícího záření mohou být i technicky urychlené částice – elektrony a ionty atomů původem z urychlovačů, rentgenek a neutronových generátorů. Stejné dávky různých druhů ionizujícího záření vyvolají odlišné biologické účinky. Příčinou je odlišné množství energie předané tkáni na jednotce dráhy (jeden mikrometr) částice. Rentgenové paprsky, gama záření a beta částice vytvářejí ionizací asi 100 iontových párů na jeden mikrometr tkáně, kterou procházejí. Rychlé neutrony, protony a alfa částice vytvářejí asi 2000 iontových párů na jeden mikrometr tkáně a jsou proto 20x biologicky účinnější. Říkáme, že rentgenové, gama a beta záření mají nízký lineární přenos energie a neutrony, protony a alfa záření vysoký lineární přenos energie.
upravit Charakteristiky radionuklidů
Radionuklidové zdroje mohou být charakterizovány čtyřmi veličinami – absorbovanou dávkou, dávkovým příkonem, dávkovým ekvivalentem a aktivitou.
Dávka je střední energie přenesená ionizujícím zářením na látku o určité hmotnosti. Je udávána v joulech na kilogram (J.kg-1), příslušnou jednotkou je gray (Gy). Přírůstek dávky za určitý časový interval se nazývá dávkový příkon. Dávkový ekvivalent se také týká toho, kolik látka absorbuje. Jedná se pouze o korekci absorbované dávky jakostním faktorem Q. Jakostní faktor Q vyjadřuje různou biologickou účinnost různých druhů záření. Na rozdíl od jednotky becquerel, která udává hodnotu aktivity radioaktivní látky, nevyjadřuje fyzikální intenzitu záření, ale jeho následky na organismus.
Veličina zvaná aktivita nám udává kolik radionuklid prodělá radioaktivních přeměn za jednotku času. Je to frekvence dějů vyjádřená v reciprokých sekundách a je pro ni zavedena jednotka Becquerel (Bq = s-1). Jednotka becquerel se používá také v jednotkách aktivity vztažené na jednotku hmotnosti, objemu, plošného obsahu, nebo času a plochy (např. objemová aktivita, plošná aktivita).
Efektivní dávkový ekvivalent (vztahující se k stochastickým účinkům záření) se vyjadřuje v Sievertech [Sv]. 1 Sievert je taková absorbovaná dávka, která při jakémkoliv typu ionizujícího záření vyvolá stejný biologický účinek.
upravit Mechanizmus působení ionizujícího záření
Účinek ionizujícího záření se na buněčné úrovni projeví klinicky jen při poškození makromolekuly DNA. Poškození bílkovin a enzymů může sice alterovat některé buněčné funkce, ale zřídka má závažné účinky pro makroorganizmus, neboť buňka při intaktní genetické informaci v DNA většinou rychle obnoví porušenou funkci např. syntézou nových bílkovin. K poškození DNA ionizujícím zářením dochází jednak přímo – ionizací a excitací atomů těchto makromolekul, čímž dojde ke štěpení vazeb až rozlomení DNA, a jednak nepřímo – radiolýzou vody za vzniku reaktivních radikálů, které jsou vysoce aktivní a transformují tak množství organických látek.
upravit Stochastické a nestochastické účinky ionizujícího záření
Stochastický účinek představuje pozdní, náhodný účinek záření. Je to účinek bezprahový; se stoupající dávkou neroste závažnost poškození, ale pravděpodobnost jeho výskytu. Buněčným podkladem stochastických účinků jsou mutace a maligní transformace jedné nebo několika buněk. Stochastické účinky nemají charakteristický klinický obraz.
Deterministické (nestochastické účinky) jsou oproti tomu nenáhodné a mají prahovou hodnotu (1–3 Gy); nad prahovou dávkou roste závažnost poškození přibližně lineárně. Vyvolávají charakteristický klinický obraz – např. akutní nemoc z ozáření, akutní lokální poškození, nenádorová pozdní poškození a poškození plodu v děloze.
Škodlivost záření závisí na tom, jaký orgán je ozářen. Podle toho se liší prahová dávka pro daný orgán.
Dále je nutno zmínit, že buňky jsou nepoměrně citlivější na účinky ionizujícího záření, pokud se v průběhu ozáření nacházejí ve stádiu dělení.
upravit Základní principy ochrany před zářením
Cílem ochrany je vyloučit organizačními a technickými opatřeními možnost ohrožení pracovníků i obyvatelstva účinky deterministického typu a snížit na přijatelnou úroveň riziko stochastických účinků.
Přijatelnost ozáření lidí musí být doložena splněním tří principů systému limitování dávek:
- Žádná činnost vedoucí k ozáření lidí se nesmí provozovat, pokud z ní neplyne dostatečný prospěch ozářeným jedincům nebo společnosti, aby se vyrovnala zdravotní újma způsobovaná ozářením (princip zdůvodnění).
- V rámci určité činnosti musí být výše individuálních dávek, počet exponovaných osob a pravděpodobnost expozic (není-li jisté, že k nim dojde) udržovány tak nízké, jak lze rozumně dosáhnout s uvážením ekonomických a sociálních hledisek (princip optimalizace).
- Expozice jednotlivců musí být podřízena dávkovým limitům, představujícím nepřekročitelný strop kontrolovatelné expozice (princip nepřekročení limitů).
Splnění požadavků na ochranu pracovníků se ověřuje systémem monitorování, který zahrnuje s použitím především radiometrických a dozimetrických postupů jednak monitorování pracovního prostředí a jednak monitorování samotných pracovníků. Systém osobního monitorování slouží k určení individuálního zevního i vnitřního ozáření jednotlivých osob.
upravit Odkazy
upravit Související články
upravit Zdroj
- BENCKO, Vladimír, et al. Hygiena : Učební texty k seminářům a praktickým cvičením. 2. přepracované a doplněné vydání vydání. Praha : Karolinum, 2002. 205 s. s. 126 – 128. ISBN 80-7184-551-5.
upravit Externí zdroje
- ULLMANN, Vojtěch. Jaderná fyzika, radiační fyzika, radioisotopy: Ionizující záření. [online]. [cit. 2012-02-13]. Dostupné z: http://astronuklfyzika.cz/JadRadFyzika6.htm
- Ionizující záření (na serveru Fyzika v moderním lékařství)
