Transcript kaj je, kako jo merimo?

Radioaktivnost
Kaj je to
kako vemo, da je,
in kaj potem, če je?
Svet, v katerem živimo
• Atomi in molekule na
Zemlji sestavljajo:
–
–
–
–
Geosfero,
Hidrosfero,
Atmosfero,
Biosfero.
Festival znanosti, 04.-06-10.2011, Ljubljana
E=
• Energija prihaja do
Zemlje v obliki sevanja:
2
mc
– Neionizirajoče sevanje
(vidna svetloba, radijsko
sevanje),
– Ionizirajoče sevanje
(kozmično sevanje,
UV svetloba).
2
Radioaktivne snovi in sevanje
so del našega okolja
Ko je nastajalo vesolje, so nastale tudi
radioaktivne snovi, katerih atomska jedra so
nestabilna. Ko ta jedra razpadajo, se sprošča
sevanje.
V zvezdah še zdaj potekajo jedrske reakcije, iz
zvezd izhaja gama sevanje.
Vsa živa bitja so ionizirajočemu sevanju
izpostavljena od nekdaj (radioaktivni izotopi v
zemeljski skorji, kozmično sevanje) – na začetku je
bilo sevanja celo bistveno več kot danes.
Festival znanosti, 04.-06-10.2011, Ljubljana
3
Zakaj se zanimamo za
radioaktivnost?
• Zaradi čiste radovednosti?
• Zaradi koristi, ki jo prinaša ionizirajoče
sevanje?
• Zaradi škode, ki jo povzroča ionizirajoče
sevanje?
Festival znanosti, 04.-06-10.2011, Ljubljana
4
Kaj je radioaktivnost?
Festival znanosti, 04.-06-10.2011, Ljubljana
5
Neobičajne lastnosti
radioaktivne snovi
• Prej ali slej izgine oz. se spremeni v drugo
snov
• Oddaja energijo in delce - ionizirajoče
sevanje
• Z oddanim ionizirajočim sevanjem lahko
spremeni drugo snov
Festival znanosti, 04.-06-10.2011, Ljubljana
6
Stabilnost atomskih jeder
Stabilni elementi, jedro ne razpade
Zelo dolgoživi elementi, razpolovni čas > 4.000.000 let
Elementi, ki malo ogrožajo zdravje, razpolovni čas 8.000-34.000 let
Elementi, ki močno ogrožajo zdravje, razpolovni čas 1 dan -103 leta
Visoko radioaktivni elementi, razpolovni čas nekaj minut – 1 dan
Izredno visoko radioaktivni elementi, razpolovni čas izredno kratek
Festival znanosti, 04.-06-10.2011, Ljubljana
7
• Nestabilna atomska jedra spontano
razpadajo.
• Pri tem se sprošča ionizirajoče sevanje delci in energija
• http://www.youtube.com/watch?v=crtTQOeU
JYU&feature=related
Festival znanosti, 04.-06-10.2011, Ljubljana
8
Razpolovni čas
Radioaktivna jedra
Neradioaktivna jedra
Zaradi razpadanja
radioaktivnih
jeder se
radioaktivnost
snovi s časom
zmanjšuje.
Festival znanosti, 04.-06-10.2011, Ljubljana
9
O sevanju
• Sevanje je širjenje valovanja skozi prostor, pri
tem se prenaša tudi energija.
• Energija, ki se s sevanjem prenese na snov,
lahko v snovi povzroči spremembo.
• Ločimo:
– elektromagnetno sevanje,
– sevanje delcev,
– mehansko sevanje.
Festival znanosti, 04.-06-10.2011, Ljubljana
10
Živimo v „morju“ sevanja
vidna svetloba
Vsako uro gre skozi
vaše telo 100.000
kozmičnih delcev.
zvok
Festival znanosti, 04.-06-10.2011, Ljubljana
Vsako uro gre skozi
vaše telo 200.000.000
žarkov gama.
11
Seva tudi naše telo
Vsako uro v telesu
razpade :
-15.000.000 atomov 40K
ki ga dobimo s hrano in
pijačo,
-30.000 atomov radona,
ki ga vdihnemo z
zrakom.
Festival znanosti, 04.-06-10.2011, Ljubljana
ionizirajoče
sevanje
toplotno
sevanje
12
Vendar …
• Živali imajo čutila za zaznavanje
elektromagnetnega sevanja in zvoka, ampak
zaznavajo le v določenem delu spektra.
• Živali nimajo čutil za nizkofrekvenčno
elektromagnetno sevanje in za ionizirajoče
sevanje …
• … zato živali ne zaznajo, ali je neka snov
radioaktivna ali ne.
Festival znanosti, 04.-06-10.2011, Ljubljana
13
Ionizirajoče sevanje gama v
Sloveniji
• Za ionizirajoče sevanje nimamo čutil,
vendar to še ne pomeni, da tega
sevanja v našem okolju ni.
http://www.radioaktivnost.si/ewsmambo/EWS/P
OZDRAV/MZO_gmaps1.html
100 nSv/h = 876.000 nSv/leto =
0,876 mSv/leto
Festival znanosti, 04.-06-10.2011, Ljubljana
14
Kako vemo, da je snov
radioaktivna?
Festival znanosti, 04.-06-10.2011, Ljubljana
15
Kako smo odkrili radioaktivnost?
• Ups! Po nesreči! (“kot je v
znanosti v navadi”)
Festival znanosti, 04.-06-10.2011, Ljubljana
16
Februar 1896: poskusi Henryja Becqurela
Kalijev uranil
sulfat, K2UO2(SO4)2
Festival znanosti, 04.-06-10.2011, Ljubljana
Sevanje je povzročilo
potemnitev fotografske plošče.
17
Kako lahko ugotovimo, da je
neka snov radioaktivna?
• Merimo aktivnost = število
atomskih jeder, ki razpadejo
v določenem času
enota:
1 Bq (bekerel) = 1 razpad/s
Festival znanosti, 04.-06-10.2011, Ljubljana
18
• Merimo absorbirano dozo =
količino energije, ki jo
sevanje preda snovi
enota:
1 Gy (grej) = 1J/kg
Festival znanosti, 04.-06-10.2011, Ljubljana
19
• Merimo ekvivalentno dozo =
tveganje za biološke posledice zaradi
prejete energije ionizirajoče sevanja
enota: 1 Sv = 1 Gy WR
WR: faktor, ki vključuje učinek zaradi
vrste sevanje in različne občutljivosti
tkiva, na katero sevanje deluje
Festival znanosti, 04.-06-10.2011, Ljubljana
20
Za boljšo predstavljivost
aktivnost
Festival znanosti, 04.-06-10.2011, Ljubljana
doza
efektivna doza
21
Merjenje radioaktivnosti
• Ugotavljanje sprememb, ki jih povzroča
ionizirajoče sevanje
Festival znanosti, 04.-06-10.2011, Ljubljana
22
• Geiger-Müllerjev števec
Festival znanosti, 04.-06-10.2011, Ljubljana
23
• Dozimetri
TLD (termoluminiscentni
dozimeter): za merjenje
skupne prejete doze v
daljšem času.
Festival znanosti, 04.-06-10.2011, Ljubljana
Elektronski dozimeter:
za merjenje prejete doze
med aktivnostjo, lahko
opozori, ko je dovoljena
doza presežena.
24
Kaj potem, če je nekaj
radioaktivno?
Festival znanosti, 04.-06-10.2011, Ljubljana
25
Biološke posledice izpostavljenosti določenim
dozam ionizirajočega sevanja
• Odvisne od trajanja obsevanja
• Odvisne od časa, ki mine med
dvema obsevanjima
• Odvisne od vrste
sevanja
Festival znanosti, 04.-06-10.2011, Ljubljana
26
doza
učinek
0,01 mSv
Rentgensko slikanje zob 100 mSv
Najvišja dovoljena doza za
zaposlene v 5 letih
0,04 mSv
mamografija
350 mSv
Doza prebivalcev Černobila, ki so
jih izselili
1,02 mSv
Doza v eni uri v
Fukušimi, 12.03.201
1000 mSv
Kot enkratna doza povzroči slabost
in radiacijsko bolezen, ni smrtna
2.4 mSv
Povprečna doza v enem 5000 mSv
letu
10 mSv
Doza pri CT celotnega
telesa
Festival znanosti, 04.-06-10.2011, Ljubljana
doza
učinek
Kot enkratna doza povzroči smrt
pri polovici izpostavljenih oseb v
enem mesecu.
10.000 mSv Kot enkratna doza povzroči smrt v
enem mesecu
27
Sevanje/energija lahko
povzroči težave
• Lahko poškoduje DNK v
jedru celice (povzroči
mutacijo).
• Lahko poškoduje
molekule v celičnih
membranah (celica
odmre).
• Lahko povzroči nastanek
prostih radikalov v
citoplazmi (spremembe
kemičnih sestavin celice).
Festival znanosti, 04.-06-10.2011, Ljubljana
28
Končne biološke posledice
ionizirajočega sevanja
• Če poškodbe celic niso velike, jih celica
lahko popravi.
• Celica programirano odmre.
• Celica se začne nekontrolirano
razmnoževati – razvoj raka.
Festival znanosti, 04.-06-10.2011, Ljubljana
29
Tveganje za nastanek raka
je odvisno od doze sevanja
Festival znanosti, 04.-06-10.2011, Ljubljana
30
Pred zunanjim obsevanjem
varujejo pregrade in oddaljenost
Festival znanosti, 04.-06-10.2011, Ljubljana
31
Pred notranjim obsevanjem varuje
dekontaminacija hrane in vode
• Radioaktivne snovi se
kopičijo vzdolž
prehranjevalne verige.
• Če pride radioaktivna
snov v telo, je njen
učinek večji, ker seva
ves čas in ker je zelo
blizu celicam.
Festival znanosti, 04.-06-10.2011, Ljubljana
32
Hvala za potrpežljivost
Festival znanosti, 04.-06-10.2011, Ljubljana
33