Cywilizacyjne – „sztuczne” – źródła promieniowania jonizującego
Nie należy lekceważyć ekspozycji na promieniowanie jonizujące pochodzenia „cywilizacyjnego” – lub dokładniej: ekspozycji na promieniowanie jonizujące, którego źródłem są radioaktywne izotopy i inne źródła promieniowania, które nie istniałyby bez zamierzonej lub niezamierzonej działalności człowieka. W Europie dawka promieniowania od sztucznych źródeł promieniowania jonizującego jest mniej więcej tak samo wysoka, jak dawka promieniowania ze źródeł, które już i tak znajdują się w przyrodzie. Największy udział w tym mają procedury medyczne, np. diagnostyka rentgenowska i radiofarmaceutyki.
Udział dawki promieniowania pochodzącej z innych źródeł, na przykład z ciekłych i gazowych odpadów z elektrowni jądrowych, jest o wiele mniejszy. Również podczas testów broni atomowej, do atmosfery zostały uwolnione radioaktywne nuklidy. I wreszcie, nawet w gospodarstwie domowym wydzielane jest promieniowanie, na przykład w niektórych zegarkach na rękę i z ekranów kineskopów telewizorów. Oczywiście ilości te, generalnie rzecz biorąc, są całkiem niewielkie i w porównaniu z wkładem z diagnostyki rentgenowskiej są niemalże bez znaczenia.
Aparaty rentgenowskie
Idea jest prosta: ciało ludzkie jest praktycznie przezroczyste dla promieniowania elektromagnetycznego o długości fal pomiędzy 5 pm (1 pm = 10–12m) a 10 nm (1 nm = 10–9 m). Jest to zakres „rentgenowski” – energia fotonów to odpowiednio 248 keV i 0,248 keV. Duże różnice w pochłanianiu tego promieniowania przez związki wapnia (kości), tłuszczu i wody (tkanki „miękkie”) umożliwiają uzyskanie szczegółowych obrazów.
Jeszcze w latach pięćdziesiątych prawie nikomu nie przeszkadzało, że promieniowanie rentgenowskie, o znacznie większej energii fotonów niż światło widzialne, może być szkodliwe dla ludzi: na początku XX w. w niektórych sklepach obuwniczych stały nawet aparaty rentgenowskie, aby sprawdzić, czy nowe buty dobrze pasują. Dziś jesteśmy bardziej ostrożni: nowoczesne aparaty rentgenowskie naświetlają często na przykład już nie klisze, lecz są poniekąd aparatami cyfrowymi: chipy CCD do otrzymania dobrego obrazu potrzebują znacznie mniejszej intensywności promieniowania. Ponadto, dawka do danego narządu jest dopasowywana za pomocą kontroli energii (zmiany napięcia przyspieszającego oraz czasu naświetlania).
Ile wynosi rzeczywista dawka promieniowania przy prześwietleniu rentgenowskim?
W Polsce za 2021 roku – wg informacji Państwowej Agencji Atomistyki (Raport Roczny Prezesa PAA za 2021 roku) średnia dawka na jedno badanie to 1,2 mSv, najczęściej wykonywane:
- zdjęcia rtg klatki piersiowej – 0,11 mSv,
- zdjęcia rtg kręgosłupa i płuc – 3 mSv – 4,3 mSv,
- badania mammograficzne – 0,02 mSv.
Znacznie wyższą ekspozycję na promieniowanie prezentują tomografy komputerowe CT, w przypadku których wiele zdjęć rentgenowskich jest robionych jedno po drugim.
Radionuklidy w medycynie
Medycyna nuklearna zajmuje się medycznym zastosowaniem izotopów promieniotwórczych w dwóch obszarach: w diagnostyce, czyli rozpoznawaniu choroby, oraz w terapii, czyli leczeniu. W przypadku diagnostyki radioaktywnych izotopów używa się jako „markera” lub „detektora”. Stosuje się nietrwałe izotopy o niskoenergetycznym promieniowaniu, które są magazynowane przez ciało w badanym organie, bądź wbudowuje się te izotopy w chemiczne związki. Poprzez pomiar promieniowania można wtedy zaobserwować, jaką drogą rozchodzą się substancje, jak szybko zostają wydalane, jak duży jest organ lub jak aktywnie pracuje.
Przy takich radiologicznych badaniach pacjentom aplikuje się aktywności rzędu MBq (106 Bq, megabekerel); skutkiem tego są dawki dla organów rzędu do kilku milisiwertów.
Podobnie można postępować również przy terapii. Na przykład, kiedy w tkankę nowotworową wprowadzi się izotopy radioaktywne, emitowane promieniowanie skutecznie niszczy guz. Podobnie naświetla się guz z zewnątrz za pomocą promieniowania rentgenowskiego, gamma, neutronowego, bądź protonowego. Innowacyjne metody (na przykład naświetlanie z różnych kierunków) zapewniają, że przeważająca część promieniowania trafia tylko w nowotwór, a nie w zdrową tkankę.
Elektrownie jądrowe i urządzenia nuklearne
Przemysł nuklearny może być przyczyną rozproszenia w środowisku substancji promieniotwórczych – na przykład wraz z zużytym powietrzem bądź wodą. Dozwolone ilości są dokładnie określone w zezwoleniu eksploatacyjnym zakładu.
Z powodu uwolnienia substancji radioaktywnych do środowiska wraz z zużytym powietrzem i wodą, dawka efektywna w krajach europejskich w najbardziej niekorzystnym miejscu poza zakładem nuklearnym nie może wynosić więcej niż 0,3 mSv rocznie. Publikowane przez Międzynarodową Agencję Energii Atomowej IAEA – International Atomic Energy Agency oraz Komitet Naukowy ONZ ds. Skutków Promieniowania Atomowego UNSCEAR (United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation) wyniki pomiarów kontrolnych wykazują dużo niższe wartości.
Testy broni jądrowej
W przypadku wybuchu broni jądrowej dochodzi do niekontrolowanej reakcji łańcuchowej, w wyniku której zostają uwolnione gigantyczne ilości produktów reakcji rozszczepienia: zarówno promieniowania jonizującego, jak i substancji promieniotwórczych. Podczas wybuchu bomby zostają one rozproszone na ogromnych obszarach. W skrócie: testy broni jądrowej w atmosferze uwalniają duże ilości substancji promieniotwórczych, z czego około połowa może opaść wraz z deszczem w promieniu około 100 kilometrów („miejscowy opad promieniotwórczy”). Reszta rozchodzi się po całym globie.
Według danych IAEA oraz UNSCEAR przeprowadzono do tej pory na całym świecie ponad 2000 testów broni jądrowej, z czego około 1500 podziemnych i ponad 500 w atmosferze.
Lampy kineskopowe
Elektrony o dużej energii, gwałtownie spowalniane lub zmieniające kierunek ruchu, emitują promieniowanie rentgenowskie. Sytuacja taka występuje również w przypadku „starego” telewizora lub monitora komputera z lampą kineskopową. Wiązka elektronowa „omiata” wewnętrzną stronę ekranu kineskopu 625 razy, wzbudzając świecenie luminoforów, co daje 25 obrazów/s.
Oczywiście, powstaje przy tym promieniowanie rentgenowskie – chociaż jest stosunkowo niewielkie i ustawowo ściśle ograniczone. Średnia „kineskopowa” dawka w Polsce (za 2008 r) to ok. 0,001 mSv/a). Więcej promieniowania jonizującego pochodzi z farb „świecących”, w których luminofory (wymieszane z substancją promieniotwórczą) zostają wzbudzone i emitują światło widzialne. Farby tego typu są najczęściej emiterami promieniowania beta lub gamma. Również to promieniowanie mieści się w zakresie kilkuset pSv (1 pSv = 10-12 Sv = 10-9 mSv).