14.4.3 Zdroje ožiarenia obyvateľstva

Ožiarenie pochádzajúce z prírodných zdrojov je rozhodujúcou zložkou radiačnej záťaže obyvateľstva, pretože pôsobí trvalo na každého obyvateľa Zeme. Skladá sa z kozmického žiarenia, teda ionizujúceho žiarenia, ktoré má svoj pôvod vo vesmíre. Ide o tok protónov, prípadne elektrónov veľmi vysokých energií (solárna zložka kozmického žiarenia -vznikajúca pri slnečných erupciách) a tok ťažkých nabitých častíc (galaktická zložka). V atmosfére dochádza k zložitým interakciám tohto primárneho kozmického žiarenia s jadrami atómov ovzdušia – za vzniku sekundárneho kozmického žiarenia. Ročná efektívna dávka na obyvateľa od kozmického žiarenia sa udáva 0,39 mSv. Prehľad zdrojov ožiarenia a ich podielu na radiačnej záťaži obyvateľstav je v tabuľke 14.4.3.1

Tabuľka 14.4.3.1 . - Prehľad zdrojov ožiarenia

Zdroj	Ročná efektívna dávka [mSv]	% podiel radiačnej záťaže
prírodné: kozmické žiarenie	0,39	12,6
zemské žiarenie	0,46	14,8
rádionuklidy v tele	0,23	7,4
radón a dcérske produkty	1,3	41,8
umelé: lekárska diagnostika		10,6
lekárska terapia		8,8
atómové skúšky, havárie		3,5
ostatné		0,4

Ďalším prírodným zdrojom ionizujúceho žiarenia sú prírodné rádionuklidy v životnom prostredí. Ide jednak o kozmogénne rádionuklidy (vznikajúce pri jadrových reakciách kozmického žiarenia v atmosfére), jednak o terestriálne (zemské) rádionuklidy nachádzajúce sa v pôde a horninách. Vonkajšie ožiarenie človeka spôsobuje najmä ²²⁶Ra, ²³²Th (resp. prvky premeny urán-rádiového a thóriového radu) a rádioaktívny draslík ⁴⁰K. Ročná efektívna dávka na obyvateľa od vonkajšieho ožiarenia prírodnými rádionuklidmi sa udáva 0,46 mSv.

Veľmi obtiažne je ohodnotiť dávku z inkorportovaných prírodných rádioaktívnych žiaričov, ktoré sa dostanú do organizmu z vody, ovzdušia a pôdy priamo, či nepriamo potravinovým reťazcom, sú tam ukladané a vyvolávajú počas svojho pôsobenia určitý dávkový úväzok. Na takomto vnútornom ožiarení sa podieľa najmä prírodný draslík ⁴⁰K, zaťažujúci najmä kostnú dreň, ďalej rádioaktívny uhlík, pôsobiaci rovnomerne na celé telo a radón ²²²Rn a jeho dcérske produkty zaťažujúce predovšetkým pľúca. Expozícia z vnútorných zdrojov veľmi závisí od miesta a spôsobu života. Priemerná záťaž z vnútornej kontaminácie prírodnými rádionuklidmi bez radónu sa odhaduje na 0,23 mSv ročne.

Do zvláštnej skupiny zdrojov ožiarenia obyvateľstva sa zaraďuje radón a jeho dcérske produkty premeny. Radón vzniká prírodnou rádioaktívnou premenou rádia ²²⁶Ra, pri jeho premene sa emituje a - častica s energiou 5,49 MeV a spätným odrazom atóm ²²²Rn (E_k = 0,1 MeV). Radón je všadeprítomný a stále prítomný rádionuklid, nachádzajúci sa vo vzduchu, vode, pôde, teda vo všetkých zložkách prírodného aj životného prostredia (v pobytových priestoroch). Je to najťažší z inertných plynov s dobou polpremeny 3,82 dňa. Ďalšie krátkodobé produkty premeny radónu:

sú kovové prvky, ktoré sú vo vzduchu zachytené na povrchu aerosolov a spolu s nimi vdychované a tým sa stávajú nebezpečné z hľadiska ožiarenia človeka. Koncentrácia radónu v uzatvorených nevetraných priestoroch, kam preniká z podložia, zo stavebných materiálov je oveľa väčšia ako jeho koncentrácia vo voľnej atmosfére. Radón prispieva v priemere celosvetovo k najväčšiemu radiačnému ožiareniu obyvateľstva, ročná efektívna dávka sa odhaduje na 1,3 mSv na obyvateľa, v našich geografických podmienkach na viac ako 2 mSv ročne. Na obr. 14.4.3.1 sú schematicky znázornené príspevky k ročnej efektívnej dávke na rôznych miestach životného prostredia.

Ožiarenie z umelo vytvorených zdrojov ionizujúceho žiarenia tvorí približne 25 % celkovej radiačnej záťaže. Na prvom mieste ide o ožiarenie z  lekárskych zdrojov. Ide jednak o diagnostiku – najmä röntgenové a rádionuklidové vyšetrenia, jednak o terapiu a liečbu. Ďalej k radiačnej záťaži obyvateľstva prispievajú jednorazové úniky rádionuklidov do atmosféry pri skúškach jadrových zbraní a pri haváriách jadrových zariadení. Takisto ide o úniky rádionuklidov z priemyselných zariadení a energetických zdrojov (napr. pri ťažbe spracovaní a spaľovaní uhlia). Medzi ďalšie zdroje ionizujúceho žiarenia, s ktorými sa každodenne stretávame, patria najmä televízne obrazovky, počítačové monitory a obrazovky iných zariadení - pri ich prevádzke vzniká nízkoenergetické rtg žiarenie, ktoré je síce prechodom cez sklo značne oslabené ale vzhľadom na narastajúci časový rozsah práce s takýmito prístrojmi, je treba venovať aj týmto možným zdrojom ožiarenia pozornosť. K iným zdrojov ionizujúceho žiarenia môžeme zaradiť napr. prístroje a hodinky s rádioaktívnou svietiacou hmotou, ionizačné hlásiče požiarov a pod., ktoré však k celkovej efektívnej dávke prispievajú zanedbateľným podielom.

Limity ožiarenia obyvateľov sú:

a) efektívna dávka 1 mSv v kalendárnom roku

b) ekvivalentná dávka v očnej šošovke 15 mSv v kalendárnom roku

c) ekvivalentná dávka v koži 50 mSv v kalendárnom roku (priemerná dávka na ploche 1 cm² najviac ožiarenej kože bez ohľadu na veľkosť ožiarenej plochy kože)

Pozn. Prípustná absolútna dávka je asi 4 – násobok dávky prírodného žiarenia (ale aj tieto dávky spôsobujú biologické poruchy).

Smrteľná absolútna dávka je približne 4 Gy naraz (50 % úmrtnosť).

Celková prírodná dávka za rok je rádove 10^-3 Gy, za dobu priemerného života 7×10^-2 Gy.

Kontrolné otázky k časti 14.4

1. Ako je definovaná absorbovaná dávka a ako sa nazýva jej jednotka?

2. Čo je to kerma?

3. Od čoho závisia biologické účinky žiarenia?

4. Čo je to ekvivalentná dávka a ako sa volá jej jednotka?

5. Ako je definovaná efektívna dávka?

6. Čo vyjadrujú veličiny ako dávkový príkon, kermový príkon?

7. Ako je definovaný dávkový ekvivalent?

8. Aké zdroje ožiarenia poznáte?

9. Ktoré rádionuklidy spôsobujú vonkajšie ožiarenie človeka?

10. Ktoré rádionuklidy sa najviac podieľajú na vnútornom ožiarení človeka?

11. V ostatnom období sa často spomína „radónové zamorenie“ pobytových priestorov. Čo je zdrojom radónu v bytoch? Ako vzniká radón?

12. Prečo je radón nebezpečný pre človeka?

13. Ktoré z umelo vytvorených zdrojov najviac prispievajú k ožiareniu?

Úlohy k časti 14.4

14.4.1 Terčík hmotnosti 5 mg je ožiarený ionizujúcim žiarením energie 5,5 MeV, ktoré je terčíkom absorbované. Aká je absorbovaná dávka? (0,176 mGy)

14.4.2 Ak ionizujúce žiarenie s radiačným váhovým faktorom W_R = 10 spôsobí dávku 1 mGy, aká bude ekvivalentná dávka? (10 mSv)

14.4.3 Aká bude efektívna dávka od tohto žiarenia v koži, keď tkanivový váhový faktor pre kožu je W_T = 0,01? (0,1 mSv)

14.4.4 Vypočítajte hmotnosť rádionuklidu ¹⁹⁸Au s dobou polpremeny 2,7 d, využívaného v medicíne, aby jeho aktivita bola 9×10¹² Bq. ( 1,022 mg)

14.4.5 Žena s hmotnosťou 60 kg bola ožiarená radiačnou dávkou 0,4 mGy spôsobenou a - časticami. Vypočítajte energiu absorbovanú v tele a ekvivalentnú dávku.

(2,4×10^-2 J, 4,8 mSv)

14.4.6 Pilot strávi priemerne 20 h týždenne vo výške 11 km, kde je vystavený účinkom kozmického žiarenia. Príkon ekvivalentnej dávky od tohto žiarenia je 7 mSv/h. Aká je ročná efektívna dávka od tohto zdroja? (7,28 mSv)

Tabuľka - Niektoré prírodné a umelé rádionuklidy a ich charakteristiky

Izotop	Relatívna Atómová hmotnosť	Relatív-ny výskyt [%]	Doba polpre- meny	Typ preme-ny	Energia žiarenia [MeV]
					Častice	g - žiarenie
^1n	1,00866		12 m	b^–	0,782
^2H	2,01412	» 0,014
^3H	3,01605		12,26 r	b^–	0,0179
^4He	4,00260	100
^7Li	7,01600	92,5
^14C	14,00324		5760 r	b^–	0,15
^14N	14,00307	99,6
^24Na	23,92		15 h	b^–	1,39	1,368 ; 2,75
^40K	39,974	0,0119	1,26×10^9 r	b^– ; E.Z.	1,32	1,46
^55Fe	54,92		2,6 r	E.Z
^59Fe	58,932		45 d	b^–	0,27 ; 0,475	1,259
^58Co	57,923		72 d	b^+ ; E.Z.	0,472	0,805
^60Co	59,93		5,26 r	b^–	0,3	1,33 ; 1,17
^65Zn	64,9		250 d	b^+ ; E.Z.	0,32	1,12
^85Kr	84,91		10,76 r	b^–	0,67
^90Sr	89,903		28,1 r	b^–	0,546 ; 2,27
^110mAg	109,90		253 d	b^– ; E.Z.	0,085 ; 0,53	0,659
^131J	130,9		8,1 d	b^–	0,61	––
^137Cs	136,9		30 r	b^–	0,51	0,66
^206Pb	205,974
^210Po	209,9829		138,4 d	a	5,3	0,8
^222Rn	222,0176		3,82 d	a	5,49
^226Ra	226,0254		1602 r	a	4,78	0,186
^232Th	232,0381	100	1,49×10^10 r	a	4,0	0,055
^235U	235,0439	0,715	7,1×10^8 r	a	4,4	0,185
^238U	238,0508	99,22	4,51×10^9 r	a	4,2	0,05
^237Pu	239,0522		24360 r	a	5,16	0,129

(E.Z. – elektrónový záchyt)