Licznik Geigera
35. rocznica katastrofy w Czarnobylu

Odrobina nauki

Fot. Jacek Domaradzki

“W życiu niczego nie należy się bezrozumnie obawiać,
wszystko trzeba starać się zrozumieć”

Maria Skłodowska-Curie

Wszystkie obiekty znajdujące się wokół nas, w tym nasze ciała, zbudowane są z atomów, które składają się z protonów i neutronów znajdujących się w jądrze i elektronów, które je okrążają. Atomy tego samego pierwiastka chemicznego mają tę samą liczbę protonów, ale mogą różnić się liczbą neutronów. Warianty takie nazywamy izotopami. Wszystkie izotopy możemy podzielić, w zależności od tego czy są one stabilne, czy zmieniają się pod wpływem rozpadu promieniotwórczego, czyli czy są radioaktywne. Szybkość, z jaką niektóre izotopy ulegają rozpadowi promieniotwórczemu, można określić poprzez czas połowicznego rozpadu, który może trwać od ułamków sekund do miliardów lat.

Pewne poziomy radioaktywności są bardzo powszechne, ponieważ każdy pierwiastek ma w sobie radioaktywne izotopy i wiele z nich naturalnie występuje wokół nas. Nawet nasze ciała zawierają niewielkie ilości radioaktywnego węgla-14 i potasu-40. Nasze organizmy są oczywiście przyzwyczajone do takich niskich poziomów radioaktywności, które są zupełnie nieszkodliwe.

Jako promieniowanie rozumie się wszelkie procesy wysyłania i przekazywania energii w przestrzeni. Można je podzielić na promieniowanie jonizujące i niejonizujące, ze względu na zdolność do jonizacji atomów, molekuł i rozrywania wiązań chemicznych między nimi. Na przykład światło widzialne lub fale radiowe to rodzaj bezpiecznego niejonizującego promieniowania elektromagnetycznego, podczas gdy promieniowanie emitowane w rozpadzie promieniotwórczym to zwykle niebezpieczne promieniowanie jonizujące. Niebezpieczeństwo promieniowania jonizującego polega na tym, że może ono zakłócać wiązania chemiczne w komórkach żywych organizmów, co może je uszkodzić i doprowadzić do niekorzystnych skutków zdrowotnych.

Ilość pochłoniętego promieniowania to dawka, a dla nas najważniejsza jest tzw. dawka skuteczna, która uwzględnia ilość, rodzaj promieniowania i jego skutki biologiczne. Pozwala ona liczbowo wyrazić wpływ promieniowania na żywe organizmy.

Dokładnie to będą mierzyć nasze dozymetry podczas wizyty w strefie czarnobylskiej. Podstawową jednostką dawki (dokładniej – dawki skutecznej, obrazującej narażenie całego ciała) jest siwert oznaczany jako Sv. Jest to duża jednostka, dlatego najczęściej wartości dawek podaje się w milisiwertach – mSv, gdzie 1 mSv = 0,001 Sv lub w mikrosiwertach – µSv, gdzie 1 µSv = 0,000001 Sv. Najczęściej dawkę odnosi się do jednostki czasu, np. 1 godziny. Wtedy jest to moc dawki, wyrażana np. w milisiwertach na godzinę – mSv/h lub w mikrosiwertach na godzinę – µSv/h. Dawka skuteczna mierzona jest w Siwertach, lub bardziej praktycznie w milisiwertach (1/1 000 Siwerta) lub mikrosiwertach (1/1 000 000 Siwerta).

Otrzymana dawka promieniowania może brzmieć groźnie, ale ważne jest, aby postrzegać to z odpowiedniej perspektywy. Niektóre rodzaje promieniowania, np. promieniowanie naturalne jest całkowicie nieszkodliwe i występuje wszędzie na świecie. Promieniowanie naturalne pochodzi od wielu źródeł, w tym od radioaktywnych izotopów występujących naturalnie we wszystkim dookoła nas oraz od promieniowania kosmicznego pochodzącego z przestrzeni kosmicznej. Najważniejszym źródłem promieniowania naturalnego jest radioaktywny gaz – radon, który uwalniany jest z ziemi i wdychany przez nas z powietrzem. Szczególnie w budynkach o złej wentylacji gaz ten może się nagromadzić, a poziom promieniowania może z łatwością stać się wyższy niż w większości miejsc w strefie czarnobylskiej.

Przyjmuje się, że dorosły człowiek może bez uszczerbku na zdrowiu wchłonąć od 0,02 do 0,05 Siwerta (Sv) rocznie (zazwyczaj w takich widełkach mieszczą się granice ustalane w przepisach różnych państw). Są to niewielkie wartości, dlatego dla większej przejrzystości możemy też mówić o 20–50 milisiwertach (mSv). W praktyce prawdopodobnie przyjmujemy dziesięciokrotnie mniejsze dawki od limitu bezpieczeństwa: nieco ponad 2 mSv w skali roku. Gdybyśmy chcieli uzyskać konkretniejsze dane i zorientować się ile radiacyjnego paskudztwa przyjmujemy w ciągu dnia lub godziny, powinniśmy uciec się do jeszcze mniejszych jednostek, czyli mikrosiwertów (μSv). I tak, mieszkając w większym mieście mamy okazję otrzymywać do 10 μSv w ciągu każdej doby. Średnia przyjęta dawka promieniowania naturalnego wynosi ok. 8 mikrosiwertów (μSv) dziennie. Nie trzeba sobie jednak tym zaprzątać głowy, gdyż większość tej wartości to naturalne promieniowanie, pochodzące z kosmosu, skał, gleby, a także powietrza i żywności (te mordercze banany). Dla porównania, zwykłe zdjęcie RTG klatki piersiowej dostarcza naszemu ciału w kilka chwili nawet 100 mikrosiwertów (μSv). Dopóki nie łapiemy takich dawek regularnie, przez dłuższy czas, raczej nie mamy powodów do zmartwień.

Skoro już wiemy jak prezentuje się radiacyjna norma, możemy sprawdzić jak bardzo od standardu odbiega Czarnobylska Strefa Wykluczenia?

Przede wszystkim musimy być świadomi, że strefa wykluczenia nie jest jednolita. Najważniejsze z naszego punktu widzenia wydają się odczyty dozymetru na otwartej przestrzeni. Podczas zwykłego spaceru po ulicach Czarnobyla lub Prypeci, wartości na wyświetlaczu mieszczą się zazwyczaj w granicach 0,02–2 mikrosiwertów na godzinę (μSv/h). Rozbieżności są duże i oscylują od dawek całkowicie naturalnych, do wielokrotnie przewyższających przyjęte standardy. Jednak nawet 2 mikrosiwerty (μSv) nie oznaczają tragedii. Jak łatwo policzyć, całodobowa eskapada zapewniłaby nam wchłonięcie 48 mikrosiwertów (μSv) – zatem znacznie mniej niż jakiekolwiek szpitalne zdjęcie RTG lub tomografia. Podobną ilość mikrosiwertów możemy zaabsorbować również podczas międzykontynentalnego lotu samolotem, w związku z większą ekspozycją na promieniowanie kosmiczne. Najbardziej przechlapane pod tym względem mają astronauci. Ocenia się, iż załogi kolejnych misji Apollo mogły przyjmować nawet 50 mikrosiwertów (μSv), ale w każdej godzinie lotu! Taką ekspozycję trzeba już uznać za realne ryzyko.

W opisach czarnobylskiej awarii najczęściej występuje jeszcze inna, stara jednostka używana dawniej podczas określania siły promieniotwórczości – Rentgen (R).

W bardzo dużym przybliżeniu dla źródeł promieniowania beta, gamma i X można niejednokrotnie przyjąć, że 1R ≈ 1 rad ≈ 1 rem = 10 mSv, czyli : 1000 Rentgenów / h = 10 siwertów na godzinę.

1 Sv = 1000 mSv lub 1 000 000 µSv
1 mSv = 1000 µSv lub 1 000 000 nSv
1 µSv = 1000 nSv lub 0,001 mSv
1 nSv = 0,001 µSv lub 0,000 001 mSv

  • 0 – 1 µSv
    0 µSv – używanie telefonu komórkowego,
    0.05 µSv – spanie obok innej osoby,
    0.10 µSv – spożycie banana,
    0.11 µSv – przebywanie przez rok w promieniu 100 km od elektrowni atomowej,
    0.38 µSv – przebywanie przez rok w promieniu 100 km od elektrowni węglowej,
    1 µSv – zdjęcie RTG ręki,
    1 µSv – używanie monitora CRT przez rok,
  • 1 – 10 µSv
    1.2 µSv – przebywanie przez jeden dzień na obszarze o podwyższonym poziomie promieniowania naturalnego np. Wyżyna Kolorado,
    5 µSv – zdjęcie RTG zęba,
    10 µSv – dawka promieniowania naturalnego, jaką przyjmuje przeciętny człowiek podczas jednego dnia,
  • 10 – 100 µSv
    40 µSv – lot z Nowego Jorku do Los Angeles,
    70 µSv – życie w betonowym budynku przez rok,
    80 µSv – średnia dawka promieniowania pochłonięta przez osobę przebywającą w odległości 15 km od elektrowni Three Mile Island podczas wypadku z 28 marca 1979 r.,
    100 µSv – zdjęcie RTG klatki piersiowej,
  • 100 – 1000 µSv
    250 µSv – roczny dopuszczalny limit emisji promieniotwórczości dla elektrowni atomowej (EPA),
    390 µSv – roczna dawka pochodząca z naturalnego potasu w organizmie człowieka,
    1000 µSv lub 1 mSv – dopuszczalna bezpieczna roczna dawka promieniowania na jedną osobę (EPA),
  • 1 – 10 mSv
    3 mSv – mammografia,
    5.8 mSv – tomografia klatki piersiowej,
    10 mSv – tomografia całego ciała,
  • 10 – 100 mSv
    20 mSv – dopuszczalna roczna dawka promieniowania dla pracownika mającego styczność z promieniowaniem w Polsce,
    50 mSv – dopuszczalna roczna dawka promieniowania dla pracownika elektrowni atomowej w Stanach Zjednoczonych,
    100 mSv – roczna dawka promieniowania, która wyraźnie podnosi ryzyko zachorowania na raka,
    100 mSv – dawka graniczna dla pracowników radiologicznych i służb ratowniczych w sytuacjach wyjątkowych,
  • 100 – 1000 mSv
    250 mSv – dawka graniczna dla pracowników radiologicznych i służb ratowniczych podczas operacji ratowania życia w Stanach Zjednoczonych,
    400 mSv – dawka wywołująca chorobę popromienną o ile została przyjęta w krótkim czasie,
    420 mSv – roczna dawka dla kosmonauty na orbicie,
    500 mSv – dawka graniczna w wyjątkowych sytuacjach dla osób uczestniczących w działaniach interwencyjnych, przy ratowaniu życia ludzkiego, (dopuszczona przez Polskie prawo na mocy prawa międzynarodowego),
    500 mSv – zmniejszenie liczby krwinek powodujące obniżenie zdolności obronnych organizmu, powrót do pełnego zdrowia po kilku dniach. Znaczący wzrost ryzyka zachorowania na raka,
    1000 mSv lub 1 Sv – choroba popromienna, nudności, zmniejszenie lub całkowity zanik liczby krwinek powodujące obniżenie zdolności obronnych ustroju i wystąpienie w wyniku tego ciężkich zakażeń, obniżenie lub nawet zanik krzepliwości krwi, niedotlenienie tkanek, powstanie wylewów i krwawych wybroczyn w narządach i tkankach, stwarzających niebezpieczeństwo dla życia,
  • 1 – 10 Sv
    2 Sv – poważna choroba popromienna, nudności i wymioty, w niektórych przypadkach może skutkować śmiercią,
    4 Sv – bardzo poważna choroba popromienna, szansa na przeżycie tylko przy odpowiednim i długotrwałym leczeniu,
    5 Sv – bardzo poważna choroba popromienna, wysoka śmiertelność,
    8 Sv – dawka śmiertelna bez względu na sposób leczenia,
  • 10 – 100 Sv
    30 Sv – śmierć po 2-3 tygodniach,
    50 Sv – przebywanie przez 10 minut w pobliżu rdzenia reaktora w Czarnobylu po jego stopieniu,
    100 Sv – nagłe wymioty, śpiączka, śmierć w ciągu kilku godzin.

Naszym gościem w najbliższą niedzielę, 28 marca, będzie prof. Andrzej Strupczewski – wiceprezes Stowarzyszenia Ekologów na Rzecz Energii Nuklearnej SEREN, przewodniczący Komisji Bezpieczeństwa Jądrowego i rzecznik energetyki jądrowej w Narodowym Centrum Badań Jądrowych, ekspert ds. bezpieczeństwa jądrowego Komisji Europejskiej i Międzynarodowej Agencji Energii Atomowej (MAEA). Zapraszamy jak zawsze o godzinie 19:00.

Zdjęcie i tekst: Jacek Domaradzki