CUNOSTINTE DE BAZA DESPRE RADIATII

CUNOSTINTE DE BAZA DESPRE RADIATII

Ce este radiatia?

In general urmatoarele tipuri de radiatii sunt luate in considerare pentru protectia impotriva radiatiilor: radiatiile alpha, gamma, radiatiile X si neutronii. In urmatoarele paragrafe vor fi prezentate definitiile acestora.

Radiatiile alpha

Este radiatia emisa de o particula ce contine doi protoni si doi neutroni (nucleul atomului de heliu). Particulele alpha sunt produse ca urmare a dezintegrarii spontane a unor atomi radioactivi cum ar fi radiu, plutoniu, uraniu si radon. Din cauza masei mari si a sarcinilor pozitive, o particula alpha poate parcurge numai o distanta foarte mica - mai putin de 1 mm in apa. O simpla bucata de hartie poate opri radiatiile alpha complet. Ca urmare, efecte asupra sanatatii datorate expunerii la materiale ce emit radiatii alpha pot apare numai daca acestea au fost ingerate (expunere interna).

Radiatiile beta

Radiatia emisa de un electron foarte rapid ( a carui masa este aproximativ 1/2000 din masa unui proton sau a unui neutron). Radiatiile beta sunt produse prin dezintegrarea spontana a anumitor materiale radioactive cum ar fi tritiu (izotop al hidrogenului), carbon-14, fosfor 32 si strontiu-90. Depinzand de energia electronului ( viteza acestuia), o radiatie beta poate traversa diferite distante in apa - mai putin de 1 mm pentru tritiu si aproape 1 cm pentru fosfor-32. Ca si in cazul radiatiilor alpha, radiatiile beta afecteaza sanatatea numai in cazul in care sunt inghitite.

Radiatiile gamma

Radiatia gamma este o unda electromagnetica similara cu lumina obisnuita, ceea ce difera este lungimea de unda (energia). Lumina solara consta intr-un amestec de radiatie electromagnetica la diferite lungimi de unda de la IR indepartat trecand prin vizibil si ultraviolet. O radiatie gamma este mult mai scurta decat radiatia UV (de aceea are o energie mult mai mare). Radiatiile gamma sunt produse de asemenea prin dezintegrarea unor materiale radioactive cum ar fi cobalt-60 si cesiu-137. O radiatie emisa de atomul de cobalt-60 poate penetra corpul uman si ca urmare a fost folosita pe scara foarte larga in tratatrea cancerului.

Radiatiile X

Radiatiile X au aceleasi caracteristici ca radiatiile gamma dar sunt produse in mod diferit. Cand electroni cu viteza foarte mare lovesc un material, electronii sunt incetiniti si emit energie sub forma de radiatie electromagnetica. Acest efect a fost observat pentru prima oara de Rontgen in 1895 care l-a considerat un efect misterios si de aceea au fost denumite raze X. Razele X constau intr-un amestec de diferite lungimi de unda in timp ce radiatiile gamma au o singura lungime de unda caracteristica materialului radioactiv.

Neutronii

Neutronii sunt eliberati ca urmare a fisiunii nucleare ( divizarea nucleului atomic cu producerea unei cantitati foarte mari de energie) a uraniului sau plutoniului. De fapt neutronii comanda lantul de reactii nucleare in explozia bombei atomice. Neutronii nu afecteaza celulele deoarece ei nu au sarcina electrica. Totusi corpul uman contine cantitati mari de hidrogen (prin continutul de apa care ocupa 70% din corpul uman) si cand neutronii ciocnesc nucleul de hidrogen (protonul care este incarcat pozitiv), protonul produce ionizari in corpul uman conucand la diferite deteriorari ale acestuia. La doze echivalente absorbite, neutronii pot cauza deteriorari mai severe ale corpului ca radiatiile gamma.

Radiatia de fond

In viata de zi cu zi suntem expusi diferitelor tipuri de radiatii naturale provenite din radiatiile cosmice, de la substantele radioactive din pamant si radiatiilor provenite de la corpul uman. Aceasta este numita radiatia de fond. Doza cumulata de la aceste surse are o valoare cuprinsa intre 0.001 si 0.002 sievert (sau 1 pana la 2 millisievert [mSv]).

Acelasi nivel de radiatii este primit anula de la radon, dar aceasta doza variaza in functie de aria geografica si tipul de cladire.

Radiatiile provenite de la radiografiile la plamani sunt o fractiune din doza anuala naturala de fond iar radiatiile provenite de la fluoroscopia la stomac nu depasesc 0.05 Sv.

Doza de radiatie anuala de fond in Statele Unite

Doza anuala totala este de aproximativ 0.0036 Sv (ie, 3.6 mSv)

Cum afecteaza radiatia celulele

Radiatia ionizanta este transmisa prin intermediul razelor X, radiatiei gamma, particulelor beta (electroni foarte rapizi), particulelor alpha (nucleul atomului de heliu), neutronilor, protonilor si a altor ioni grei cum ar fi nucleul de argon, azot, carbon sau alte elemente. Razele X si gamma sunt unde electromagnetice dar energia lor este mult mai mare decat a luminii ( lungimea de unda este mult mai scurta). Radiatia ultravioleta este o radiatie de energie medie care poate distruge celulele umane ( arsurile solare ale pielii) dar radiatia UV difera de celelalte forme de radiatie electromagnetica mentionate mai sus deoarece nu poate produce ionizari in atomi sau molecule dar poate produce excitari (schimbarea nivelului de energie al unui electron). Cealalta forma de radiatie - particulele- sunt incarcate negativ (electroni) sau pozitiv (protoni, particule aplha, alti ioni grei) sau neutri (neutroni).

Ionizarea

Ca un exemplu de ionizare, radiatiile beta sunt electroni rapizi care pierd energia la trecerea prin celule si interactioneaza cu moleculele. Energia tranferata este suficient de ridicata pentru a distruge legaturi chimice care rezulta in formarea de radicali ( sau ionizare). Ionizarea difera de formarea de ioni care apare in reactiile chimice obisnuite. Procesul care are loc cand sarea (NaCl) este dizolvata in apa este un exemplu foarte bun de reactie chimica obisnuita. Sodiul si clorul se combina deoarece separat fiecare atom este instabil. Din contra, cand un electron trece printr-o celula, isi elibereaza energia de-a lungul drumului parcurs prin interactie cu electronii moleculelor din vecinatate. Energia eliberata este absorbita de atomii din apropierea traiectoriei rezultand in excitare (o deplasare in orbita electronului spre o energie mai inalta) sau ionizare ( eliberarea unui electron din atom). Ce difera fata de o reactie chimica obisnuita este ca atunci cand radiatia da energie atomului sau moleculei, electroni de pe alte orbite decat cele exterioare pot fi eliberati ceea ce face atomul foarte instabil. Astfel de atomi instabili se numesc radicali si sunt foarte reactivi din punct de vedere chimic. Unii radicali sunt atat de reactivi incat exista numai un timp mai mic de o microsecunda.

Cum afecteaza ionizarea celulele

Ionizarea datorata radiatiilor poate actiona direct asupra componentelor celulare ale moleculeor sau indirect asupra moleculeor de apa ducand la formarea de radicali de apa. Radicalii actioneaza cu moleculele invecinate in foarte scurt timp conducand la ruperea unor legaturi chimice sau oxidarea (aditionarea de atomi de oxigen) moleculeor afectate. Efectul major in celule este ruperea ADN-ului. Deoarece ADN-ul consta intr-o pereche de sisteme complementare, ruperea unuia sau a ambelor sisteme poate apare. Oricum, al doilea tip este mult mai important din punct de vedere biologic si poate conduce la mutatii, aberatii ale cromozomilor sau moartea celulei.