Jana Slabá A3. 9.11.2006.

Jana Slabá A3.

Radioaktivní látky a jejich působení
*Radioaktivita a lidské zdraví *Přírodní radioaktivita a problematika radonu *Radioaktivita stavebních materiálů *Radioaktivita vody a možná opatření *Jaderné záření *ČERNOBYL: Vznik a průběh havárie

Radioaktivita a lidské zdraví
Co je radioaktivita? Radioaktivita je přírodní jev - některé atomy mění svoji vnitřní strukturu a přitom uvolňují radioaktivní záření. Největší část radioaktivity, které jsme vystaveni, pochází z přírodních zdrojů: z vesmíru, skal, půdy, vody a dokonce i z našich vlastních těl. To vše tvoří tzv. přirozenou radioaktivitu, tzv. přírodní pozadí. Úroveň přirozené radioaktivity závisí na konkrétních místních podmínkách, ale během času se příliš nemění a zůstává zhruba stejná. Největší složkou přirozené radioaktivity je plyn radon, který vzniká rozpadem radioaktivních prvků v podzemí a jako plyn poté proniká na povrch. Nás však zajímá hlavně radioaktivita vyvolaná činností člověka - radioaktivita umělá. Je způsobena spadem z jaderných testů, použitím radioaktivních látek v lékařství, vytvářením odpadů a jejich vypouštěním z jaderných elektráren. Přesto, že úroveň umělé radioaktivity je v porovnání s radioaktivitou přirozenou většinou poměrně malá, její dopad na lidské zdraví může být nesrovnatelně větší.

Radioaktivita a lidské zdraví
Je to dáno tím, že některé radioaktivní látky vytvořené člověkem se v přírodě vůbec nenacházejí - např. plutonium. A ty, které se v přírodě vyskytují, mívají vlivem člověka jinou podobu (chemickou, fyzikální), takže se v prostředí šíří mnohem rychleji nebo se v živých organismech koncentrují (shromažďují). Umělá radioaktivita není rozložena rovnoměrně: např. v okolí jaderných zařízení může být mnohem vyšší, než je celostátní průměr. Z těchto důvodů nelze jednoduše porovnávat přírodní a umělou radioaktivitu, protože taková srovnání často neberou v úvahu skutečná rizika, která způsobují. Velmi důležité je i to, že se většina odborníků shoduje v názoru, že neexistuje tak nízká úroveň záření, aby byla úplně bezpečná. Proto každé, i sebemenší zvýšení radioaktivity, zvyšuje riziko pro živé organismy.

Vliv radiace na lidský organismus
Lidské tělo se skládá z mnoha buněk, z nichž každá plní určitou úlohu. Radioaktivní záření může rozbít molekuly, ze kterých je buňka postavena. Může také změnit vlastnosti atomů v molekule. Takto poškozená buňka pak často mění své chování, nebo zahyne. Buňky mají také schopnost poškození opravovat. Pokud však poškození překročí jistou mez nebo zasáhne citlivou část buňky, může být škoda nenapravitelná.Život buňky zasažené radioaktivitou se může vyvíjet třemi směry:

1. Buňka poškození opraví a bude žít dál. 2. Buňka zahyne na následky rozsáhlých poškození. Pak záleží na počtu zemřelých buněk, zda bude zasažen i celý organismus. V případě odumření většího počtu buněk mohou selhat postižené orgány a způsobit smrt. Jedná se o tzv. nestochastické účinky záření, někdy označované jako akutní nemoc z ozáření: Vysoké dávky nad 30 Sv poškodí centrální nervový systém tak, že smrt nastává nevyhnutelně během hodin nebo několika dnů. Mezi příznaky patří nevolnost, prudké zvracení, dezorientace, kóma. Nižší dávky od 10 do 30 Sv způsobí těžká poškození vnitřních orgánů, zejména trávícího ústrojí. V prvních hodinách následuje nevolnost a zvracení. Pak se uvnitř zažívacího traktu objeví vředy, doprovázené ztrátou tekutin a infekcemi. Smrt nastává během několika týdnů, většinou kvůli neschopnosti poškozených buněk vystýlky střeva vytvořit dělením novou generaci. Dávky mezi 1 a 10 Sv vyvolají zpočátku nevolnosti a zvracení. Poté následuje období, kdy se pacientu uleví. Polovina nemocných však nakonec umírá na vážné poškození buněk v kostní dřeni, které zásobují organismus krví.

3. Buňka přežije, ale neopraví všechna poškození. V tom případě hrozí riziko, že vyvolá rakovinné bujení, nebo (jedná-li se o buňku pohlavních orgánů) že se její poškození projeví tím, že narozené dítě bude mít vrozenou vadu. Vrozená vada nemusí být viditelná, může jít i o ukrytou rakovinu, která se projeví později v životě dítěte. Jedná se o tzv. stochastické účinky záření. Do poslední oblasti patří účinky nízkých dávek záření, zejména v případě jejich dlouhodobého působení na člověka. Nebezpečím malých dávek záření se zabývá mnoho studií, ty ale nedospěly k jednoznačným závěrům. Ukazuje se, že právě na dlouhodobé účinky malých dávek záření je lidský organismus mnohem citlivější, než se dříve předpokládalo. Další problém spočívá v tom, že u nádorů a genetických poškození lze předpovědět pouze nárůst jejich výskytu u celé populace, ale nelze rozeznat v žádném jednotlivém případě, zda se jedná o následek ozáření. Podle současných mezinárodních autorit (ICRP, UNSCEAR, BEIR) se riziko smrtelných následků záření pohybuje od 0,05 do 0,2 úmrtí na tzv. kolektivní dávku 1 Sv. Kolektivní dávka znamená, že nezáleží na tom, zda dostalo 1000 lidí dávku 100 mSv nebo 10 ;000 lidí dávku 10 mSv. Riziko úmrtí zůstává v obou případech stejné - v obou případech lze očekávat předčasnou smrt 5 lidí. V zásadě tedy platí, že žádná, ani sebemenší dávka, není úplně bezpečná - vždy zvyšuje riziko úmrtí člověka, většinou vznikem rakoviny. Otázkou zůstává, o kolik je riziko úmrtí dávkou zvýšeno. Zde jsou mezi odborníky rozdílné názory, nicméně dlouhodobě se věda k rizikům záření staví stále opatrněji. Za posledních čtyřicet let se mezinárodně doporučované limity radiačních dávek pro obyvatele snížily 15-násobně. Dnes činí 1 mSv za rok.

Fotografie lidských chromozomů poškozených radioaktivním zářením gama. Vady jsou označeny šipkami. Rozsah škod závisí na intenzitě záření a době jeho působení.

Přírodní radioaktivita a problematika radonu
Obavy obyvatelstva z radioaktivity jsou dnes soustředěny zejména na umělé zdroje záření, zvláště na jaderná zařízení. Většina lidí ani netuší, že zdaleka největší ozáření obyvatelstva je způsobeno zdroji přírodními (viz následující obrázek).

Přírodnímu ozáření byly organismy vystaveny odjakživa a do značné míry nevyhnutelně. Toto ozáření je přitom nerovnoměrné - některé skupiny osob na Zemi jsou ozářeny dávkami, které o jeden až dva řády převyšují světový průměr a ve výjimečných případech jsou na samé hranici dávek pro deterministické účinky záření. Je určitým paradoxem, že vůbec největšímu ozáření obyvatelstva, způsobenému radonem v ovzduší budov, začala být věnována pozornost teprve na přelomu 70. a 80. let. V některých rodinných domech v České republice byly nalezeny dokonce tak vysoké úrovně radonu pronikajícího z geologického podloží, že jeho koncentrace převyšují více než 10x mezní hodnoty koncentrací radonu v uranových dolech a odpovídající každoroční dávky obyvatelům těchto domů jsou na úrovni více než stonásobku průměrné dávky obyvatelstvu. Některé složky ozáření z přírodních zdrojů jsou ovlivněny lidskou činností a je rozumné je regulovat. Příkladem jsou protiradonová opatření při výstavbě nových nebo rekonstrukci stávajících budov, opatření ke snížení ozáření osob při využívání podzemních zdrojů vody s vyšším obsahem přírodních radionuklidů, regulace uvolňování přírodních radionuklidů do životního prostředí při některých průmyslových činnostech. Na této stránce vás chceme informovat o této zajímané problematice.

Přírodní radioaktivita a její rozdělení Přírodní ozáření je způsobeno dvěma odlišnými zdroji:

A. kosmickým zářením dopadajícím na Zemi z vesmíru, které ozařuje člověka zejména externě v závislosti na nadmořské výšce a poloze na Zemi B. přírodními radionuklidy, které se vyskytují v našem životním prostředí. Ty se dají podle původu rozdělit do tří skupin: Kosmogenní radionuklidy, které vznikají průběžně jadernými reakcemi při interakci kosmického záření se stabilními prvky zejména ve vnějším obalu Země (např. známý izotop 14C reakcí 14N(n,p)14C ), dalšími jsou např. 3H, 7Be, 22Na aj. Původní primordiální radionuklidy, které vznikly v raných stádiích vesmíru a díky velmi dlouhému poločasu rozpadu (>108 roků) se dosud vyskytují na Zemi ve významném množství (např. 238U, 235U, 232Th, 40K, 87Rb aj.). Řada dalších původně přítomných radionuklidů kvůli kratšímu poločasu již vymřela nebo jsou prakticky nedetekovatelné. Radionuklidy vznikající sekundárně z původních radionuklidů tvořících rozpadové řady. Ze čtyř možných rozpadových řad: uran-radiové (vychází od 238U), thoriové (od 232Th), aktiniové (od 235U) a neptuniové (od 237Np) se v přírodě setkáme pouze s prvními třemi. Poslední dvě skupiny přírodních radionuklidů jsou "Zemního" původu, a proto se označují jako terestrální.

Z hlediska ozáření člověka jsou významné jen některé přírodní radionuklidy. Zevní ozáření gama člověka způsobuje především přítomnost 226Ra (resp. uranu), 232Th a 40K v horninách a půdách povrchové vrstvy Země (jde o vrstvu několik desítek centimetrů). Průměrný dávkový příkon od terestrálních radionuklidů ve světě se uvádí kolem 0,057 µGy/h, extrémní hodnoty byly naměřeny na monazitových píscích (Guarapari v Brazílii až 50 µGy/h, Kerala v Indii 2 µGy/h) nebo na horninách s vysokou koncentrací radia (Ramsar v Iránu µGy/h). Z hlediska vnitřního ozáření je zcela dominantní radon (222Rn) a thoron (220Rn) a jejich produkty přeměny. Významným radionuklidem z hlediska vnitřního ozáření je izotop draslíku 40K. Koncentrace draslíku v těle je přísně homeostaticky udržována, proto i koncentrace 40K v těle je prakticky stejná u všech osob, a to na úrovni okolo 55 Bq/kg, což odpovídá průměrné roční efektivní dávce 0,17 mSv. Dále je třeba hlediska vnitřního ozáření věnovat pozornost izotopům radia 226Ra a 228Ra, uranu 238U, 234U, polonia 210Po a olova 210Pb. V příjmu těchto radionuklidů (a odpovídajících dávkách) mohou být velké rozdíly u jednotlivých osob nebo skupin obyvatelstva. S výjimkou inhalace radonu a jeho produktů, které mají na svědomí nejvyšší dávky obyvatelstvu, je obecně podstatně větší příjem radionuklidů ingescí než inhalací. Podíl tzv. kosmogenních radionuklidů (nikoliv kosmického záření) je z hlediska ozáření obyvatelstva zanedbatelný, jen jako zajímavost je vhodné připomenout význam těchto radionuklidů pro určování stáří předmětů pomocí 14C, 3H.

Geologická prognózní mapa radonového rizika

Pronikání radonu do budovy
Jak radon proniká do budovy z podloží ze stavebního materiálu s dodávanou vodou

Podloží budovy je zpravidla nejvýznamnějším zdrojem radonu. Běžné hodnoty koncentrace radonu v hloubce 1 m pod zemí bývají vyšší než 10 000 Bq/m3. Na vstup radonu do domu má však významný vliv také plynopropustnost zeminy (čím propustnější, tím větší riziko), případně poruchy v horninách pod objektem. Pozemky se proto zařazují do jedné ze tří kategorií radonového rizika (nízké, střední a vysoké riziko) podle naměřené hodnoty koncentrace radonu pod zemí a podle plynopropustnosti zeminy (viz dále). Radon přitom může vstupovat do domu z podloží dvojím způsobem: Je aktivně nasáván do domu různými netěsnostmi v kontaktní ploše domu s podložím, a to v důsledku přirozeného podtlaku, který je v domě zejména v topném období (tzv. komínový efekt). Tímto způsobem se dostává do domu většina radonu.

Proniká difuzí skrze podlahy a zdivo v kontaktu s podložím domu - to je však méně významný proces. Použitý stavební materiál je druhým možným zdrojem radonu. Jedná se zejména o materiály s vyšším obsahem uranu a radia, z něhož radon trvale vzniká. Takovými materiály mohly být v některých lokalitách výrobky ze škváry, popílků apod. Pro stavební materiály, které se používají při výstavbě budov s pobytovým prostorem, jsou vyhláškou stanoveny mezní hodnoty měrné aktivity radia: 150 Bq/kg (u stavebních výrobků, které se používají ve stavbě ve významném množství např. cihly apod.) a 200 Bq/kg u ostatních výrobků. Dodávaná voda, z níž se radon může uvolňovat při sprchování, mytí, praní a vaření, je třetím možným zdrojem radonu v budově. Podzemní voda vykazuje objemovou aktivitu radonu zpravidla v rozmezí 10 - 1000 Bq/l. Pro individuální zásobování by se neměla používat voda s vyšším obsahem než 1000 Bq/l, do veřejných vodovodů nesmí být dodávána voda s obsahem radonu nad 300 Bq/l. Pro představu: odhaduje se, že voda o obsahu radonu 10 Bq/l způsobuje v průměru zvýšení dlouhodobé průměrné koncentrace radonu ve vzduchu o 1 Bq/m3. Krátkodobě - např. v uzavřené koupelně při sprchování - může sice dojít k velkému nárůstu aktuální koncentrace radonu, z hlediska celkového ozáření člověka v domě to však není významné.

Kolísání obsahu radonu v ovzduší budov Koncentrace radonu v ovzduší budovy se mění během dne a noci, během jednotlivých dní, ročních období a dokonce i během let. Ovlivňují ji zejména : změny ve větrání, změny v celkovém přísunu radonu. Aktivní nasávání radonu budovou (komínový efekt) ze země hraje v přísunu radonu zpravidla největší roli. Toto nasávání vzrůstá tehdy, zvětšuje-li se rozdíl vnitřní a venkovní teploty, a tím podtlak v budově. Proto lze pozorovat zpravidla největší přísun radonu do budovy v noci a v ranních hodinách, a tím i víceméně pravidelné přirozené kolísání koncentrace radonu během dne a noci. Ze stejných důvodů je v průměru větší přísun radonu v zimním období než v letním. (Krátkodobé i dlouhodobé změny v přísunu radonu mohou ovšem vyvolat i jiné vlivy, např. vítr, změny propustnosti podloží pod budovou v důsledku poklesu hladiny spodní vody, vznik prasklin v základové konstrukci apod.). Větrání místnosti koncentraci radonu pochopitelně silně ovlivňuje. Koncentrace radonu i doba, za kterou se ustálí, jsou nepřímo úměrné intenzitě větrání. I v uzavřené místnosti dochází k úniku radonu z místnosti infiltrací (zpravidla minimálně kolem 10% za hodinu), takže koncentrace radonu narůstá po uzavření místnosti zpravidla jen několik hodin, než dojde rovnováze mezi přísunem radonu a jeho přirozeným únikem.

Radioaktivita stavebních materiálů
Stavební materiály nerostného původu obsahují vždy určité množství radioaktivních látek. Jedná se především o draslík, uran, thorium a radionuklidy, které vznikají jejich radioaktivní přeměnou. Z nich nejvýznamnější je obvykle radium (Ra-226). Jeho přítomnost ve stavebním materiálu vede k ozáření osob ve stavbách - jednak vdechováním produktů přeměny radonu vytvořeného z radia a uniklého ze stavebního materiálu, jednak pronikavým zářením gama vznikajícím ve stavebním materiálu jako důsledek radioaktivní přeměny přítomných přírodních radionuklidů.

Jak se měří radioaktivita stavebních materiálů Měření obsahu radia případně dalších přírodních radionuklidů ve stavebních materiálech se provádí v laboratoři. Pro měření se odebírá vzorek materiálu v množství 1 až 2 kg, drtí se na zrnitost do několika mm, případně vysuší a odevzdá nebo odešle měřící laboratoři. Vlastní měření se provádí metodou spektrometrie gama - měří a analyzuje se záření gama vznikající ve vzorku při radioaktivní přeměně přítomných radionuklidů. Měření obsahu přírodních radionuklidů ve stavebním materiálu je zařazeno mezi činnosti zvláště významné z hlediska radiační ochrany a je pro ně třeba povolení SÚJB. V současné době má povolení k této činnosti 12 měřících firem, jejich seznam je možno nalézt na webové stránce SÚJB

Výsledky měření Obsah radia ve stavebních materiálech používaných v ČR je obvykle řádu desítek Bq/kg. Vyšší hodnoty - vykazují materiály vyrobené s použitím odpadních surovin (popílek, škvára, struska) nebo některé druhy kamene, například žula. V tabulce jsou uvedeny průměrné a maximální hodnoty obsahu radia ve stavebních materiálech používaných (vyráběných nebo dovážených) v ČR v období Z hlediska ozáření osob ve stavbách jsou samozřejmě významné především takové materiály, které tvoří největší část staveb (beton, cihly, tvárnice). Odhad průměrného ozáření ze stavebních materiálů v ČR (podle výsledků měření za rok 1999) je 0,4 až 0,6 mSv za rok, tj. asi desetkrát méně než z radonu, který do budov proniká z podloží. Povinnosti výrobců a dovozců stavebního materiálu Atomový zákon a vyhláška č.307/2002 Sb. ukládají výrobcům a dovozcům stavebních materiálu povinnost zajišťovat systematické měření a hodnocení obsahu radia ve vyráběných materiálech. Četnost měření je stanovena 1x za čtvrt roku až 1x za 2 roky v závislosti od druhu materiálu a jeho použití ve stavbách. Pro hodnocení výsledků jsou stanoveny dvě úrovně - mezní hodnota a směrná hodnota.

Mezní a směrné hodnoty Pokud obsah radia je vyšší než stanovená mezní hodnota, nesmí být stavební materiál uveden do oběhu. Mezní hodnoty jsou stanoveny takto: 150 Bq/kg (pro materiály používané ve stavbě velkém množství např.cihly, beton apod), 200 Bq/kg (pro materiály používané ve stavbě v omezeném množství např. obkladačky, apod.) a 1000 Bq/kg pro stavební materiály používané výhradně ve stavbách, kde není pobytový prostor (např.silnice). Kromě toho je pochopitelně snahou snížit obsah radionuklidů v materiálu tak, jak je to rozumně dosažitelné. Proto byly zavedeny ještě pomocné ukazatele - tzv. "směrné" hodnoty, které jsou menší než mezní hodnoty (např. 80 Bq/kg pro materiály používané ve stavbě ve velkém množství). Pokud jsou překročeny, posuzuje se, zda není možné nějakým rozumným způsobem radioaktivitu snížit např.změnou technologie. V roce 1999 bylo zjištěno překračování směrných hodnoty u 4% měřených vzorků, překračování mezních hodnot u 1% vzorků. Svépomocně vyrobený stavební materiály Naše předpisy nepožadují měření radia ve stavebních materiálech vyráběných pro vlastní potřebu a nestanoví pro ně žádný limit. Je ovšem v zájmu stavebníka, nepoužívat ve stavbě materiály, u kterých obsah radia přesahuje mezní hodnoty stanovené pro výrobu nebo dovoz. Měření obsahu radia by bylo vhodné provést vždy v případě "rizikových materiálů" jako škvára nebo popílek, u nichž nelze vyloučit i několikanásobné překračování mezních hodnot. Pozdější ozdravování staveb z takového materiálu je totiž komplikovaná a nákladná záležitost.

Radioaktivita vody a možná opatření

1. Radon ve vodě Podzemní voda obsahuje vždy určité množství radonu (v povrchových vodách je radonu zanedbatelně). Do vody přechází z hornin obsahujících uran a radium a spolu s vodou se dostává do budov. Při používání vody v bytě se část radonu uvolňuje do ovzduší (při sprchování a mytí asi 50 %, při vaření a praní téměř 100%) a vytváří zde krátkodobé produkty přeměny radonu, jejichž vdechování přispívá k ozáření osob. Pití vody je z hlediska ozáření považováno za méně významné. Jak se radon ve vodě měří Měření obsahu radonu ve vodě se provádí v laboratoři. Vzorky vody o objemu obvykle několika desetin litru se odebírají do speciálních vzorkovnic. těsných vzhledem k úniku radonu a měření je třeba provést do 4 dnů od odběru. Měření obsahu radonu ve vodě je zařazeno mezi činnosti zvláště významné z hlediska radiační ochrany a je pro ně třeba povolení SÚJB.

Výsledky Průměrný obsah radonu v pitné vodě z podzemních zdrojů je v ČR (podle výsledků měření z roku 1999) kolem 15 Bq/l, nejvyšší nalezené hodnoty jsou řádu tisíců Bq/l, (pro zajímavost : lázeňské vody používané v Jáchymovských lázních mají hodnoty řádu Bq/l). Obsah radonu ve vodě souvisí s obsahem přírodních radionuklidů v geologickém podloží (viz obrázek mapy geol.rizika). Častý výskyt vyšších hodnot je zjišťován například v okresech Jindřichův Hradec, Písek, Prachatice, Strakonice, Plzeň - jih, Sokolov a Tachov. Odhad průměrného ozáření z radonu při používání vody (opět za rok 1999) je 0,05 mSv za rok (tj. asi stokrát méně než z radonu pronikajícího do budov přímo ze země).

Povinnosti dodavatelů vody Atomový zákon a vyhláška č.307/2002 Sb. ukládají dodavatelům vody do veřejných vodovodů povinnost zajišťovat systematické měření a hodnocení obsahu radonu ve vodě 1x za rok. Pokud objemová aktivita je vyšší než 300 Bq/l, nesmí být voda dodávána - je třeba snížit obsah radonu ve vodě vhodnou úpravou nebo nahradit zdroj vody. Pokud obsah radonu je vyšší než pomocný ukazatel ("směrná" hodnota) 50 Bq/l, požaduje se posoudit, zda by nebylo i v tomto případě výhodné radon z vody odstranit (tj.porovnávají se náklady a přínos takového opatření). v roce 1999 bylo zjištěno překračování hladiny 50 Bq/l v 9 % veřejných vodovodů, překračování úrovně 300 Bq/l v 0,6 % veřejných vodovodů. Jak se radon z vody odstraňuje Pro odstraňování radonu z podzemní vody se používají v ČR prakticky jenom aerační zařízení - radon je vytěsňován z vody jejím provzdušňováním. Takových zařízení je v současné době v provozu na úpravnách vody pro veřejné vodovody již několik stovek. Jejich účinnost je vysoká - obvykle více než 90 %, tj. umožňují snížit obsah radonu ve vodě více než desetkrát; náklady na pořízení a provoz takového zařízení jsou obvykle statisíce korun - proto se nepoužívá u velmi malých zdrojů vody. Individuální studně Naše předpisy nepožadují měření radonu v pitné vodě pro individuální zásobování a nestanoví pro ně žádný limit. Jsou stanoveny jenom směrné hodnoty a doporučena opatření pro případ jejich překročení - do 200 Bq/l bez opatření, 200 až 1000 Bq/l odvětrání místností s velkou spotřebou vody (koupelny), nad 1000 Bq/l odstranění radonu z vody nebo náhrada zdroje vody. I když měření vody pro individuální zásobování není povinné, lze ho občanům doporučit alespoň v oblastech s vysokým radonovým rizikem z geologického podloží (viz mapa), kde je také velká pravděpodobnost výskytu vody, někde s obsahem radonu až tisíce Bq/l.

2. Další přírodní radionuklidy ve vodě Kromě radonu jsou v pitné vodě přítomny i když obvykle v menším množství také další přírodní radionuklidy. Jedná se především o radium (Ra-226) a izotopy uranu (U-234 a U-238). Do vody se dostávají stejnou cestou jako radon a pití vody obsahující takové radionuklidy způsobuje rovněž určité ozáření obyvatel. Zjišťování přírodních radionuklidů ve vodě zjišťování jednotlivých přírodních radionuklidů (je jich několik desítek) ve vodě je pracná a nákladná záležitost. Byly proto zavedeny 2 skupinové ukazatele - tzv. celková objemová aktivita alfa a celková objemová aktivita beta, které charakterizují obsah přírodních radionuklidů (jiných než radon) ve vodě. Pro celkovou aktivitu alfa ve vodě dodávané do veřejných vodovodů je stanovena směrná hodnota 0,2 Bq/l a pro celkovou aktivitu beta směrná hodnota 0,5 Bq/l. Teprve při překročení některé z těchto úrovní je účelné (a naše předpisy to požadují) zjišťovat konkrétní obsah jednotlivých radionuklidů ve vodě. Měření celkových aktivit a obsahu jednotlivých přírodních radionuklidů ve vodě se provádí v laboratoři. Vzorky vody o objemu obvykle několika litrů se odebírají do umělohmotových nádob a ihned po odběru se přidává kyselina dusičná. Měření celkových aktivit aobsahu přírodních radionuklidů ve vodě je zařazeno mezi činnosti zvláště významné z hlediska radiační ochrany a je pro ně třeba povolení SÚJB. v současné době má povolení k této činnosti asi 20 měřících firem, jejich seznam je možno nalézt na webové stránce SÚJB.

Výsledky Výsledky měření celkových objemových aktivit ve vodě dodávané do veřejných vodovodů v roce 1999 dávají průměrnou hodnotu celkové aktivity alfa 0,046 Bq/l a celkové aktivity beta 0,087 Bq/l. Překračování směrných hodnot byla zjištěno u 5 procent veřejných vodovodů. Vyšší hodnoty byly zjišťovány například v okresech Písek, Plzeň - jih, Litoměřice, Louny a Teplice. Odhad průměrného ozáření z přírodních radionuklidů (jiných než radon) v pitné vodě (opět podle výsledků z roku 1999) činí 0,006 mSv/rok, tj. asi desetkrát méně než odhad ozáření z radonu ve vodě. Povinnosti dodavatelů vody Stejně jako u radonu ukládají naše předpisy dodavatelům vody do veřejných vodovodů měřit celkovou aktivitu alfa a celkovou aktivitu beta v dodávané vodě 1 x za rok. Podrobnější rozbory - zjišťování obsahu jednotlivých radionuklidů ve vodě jsou požadovány jenom v případě překročení některé ze směrných hodnot. Pokud jejich výsledek překročí hodnoty stanovené vyhláškou, nesmí být voda dodávána do veřejného vodovodu. Odstraňování přírodních radionuklidů z vody Odstraňování uranu nebo radia z vody je náročná a nákladná záležitost, jsou problémy s likvidací vznikajícího radioaktivního odpadu (v ČR je v současné době v provozu jenom jedna úpravna vybudovaná pro odstraňování uranu z vody). Vhodnějším řešením je obvykle náhrada zdroje vody. Individuální studně Podobně jako v případě radonu nepožadují naše předpisy ani měření celkových aktivit v pitné vodě užívané pro individuální zásobování a nestanoví pro ně žádný limit. Jsou stanoveny jenom směrné hodnoty - 2 Bq/l pro celkovou aktivitu alfa a 5 Bq/l pro celkovou aktivitu beta. Při jejich překročení se doporučuje používat vodu jenom jako užitkovou.

Jaderné záření Jádro atomu
je nepatrná centrální část atomu o rozměrech řádově m, která v sobě soustřeďuje téměř veškerou hmotnost celého atomu je tvořeno protony a neutrony, které nazýváme společným názvem nukleony, které poutají k sobě silné přitažlivé síly Radioaktivita je vlastnost některých atomů samovolně se rozpadat (přeměňovat) na atomy jednodušší, vysílat elektromagnetické záření nebo částice našimi lidskými smysly nepoznáme, je-li nějaká látka radioaktivní či ne; radioaktivitu zachytí pouze speciální měřící přístroje, detektory, nebo se pozná podle některých doprovodných jevů: např. při silné ionizaci vzduchu se tvoří ozon, který zaznamenáváme čichem příčinnou nestability některých jader atomů je, že mají nadbytek protonů nebo neutronů v jádře, nebo že jsou tak těžká a složitá, že nemohou existovat ve stabilním stavu

Jaderné záření Aktivita radioaktivní látky
je veličina určená počtem radioaktivních přeměn probíhajících v látce za jednotku času dojde-li v látce k 1 přeměně za 1 sekundu, má aktivitu 1Bq, což je jednotka velmi malá, takže v praxi se setkáváme spíše s jejími násobky (kBq, MBq atd.) Princip rentgenové trubice elektrony vystřelované z katody dopadají na anodu, zde se brzdí a vzniká záření X Ionizující záření tento pojem zahrnuje jednak záření, které vysílají radioaktivní látky, jednak rentgenové záření, dále záření vzniklé v urychlovačích částic a záření neutronové např. z jaderného reaktoru, nebo ze speciálních jaderných reakcípři průchodu hmotou ionizuje okolní atomy a to buď přímo, je-li záření tvořeno elektricky nabitými částicemi, nebo nepřímo, jde-li o částice neutrální např. neutrony zdroje ionizujícího záření jsou přirozené nebo umělé Záření alfa vyskytuje se u těžších atomů, jádro atomu vysílá dva protony a dva neutrony, v podstatě jádro hélia Záření beta je vysláni elektronu nebo pozitronu Záření gama je elektromagnetické záření s krátkou vlnovou délkou, jehož vyzářením se vyrovnají energetické rozdíly mezi různými energetickými stavy atomového jádra

Jaderné záření Samovolné štěpení jader
je forma radioaktivity, při níž se těžké jádro rozpadá na dva nebo tři štěpné fragmenty, při tom vylétá jeden, nebo více neutronů Nuklid je soubor stejných atomů, které mají jednoznačně určený počet protonů a neutronů nuklidy téhož prvku, jejichž atomy mají stejný počet protonů, ale různý počet neutronů se nazývají izotopy radionuklid je nestabilní nuklid, podléhající samovolné radioaktivní přeměně radioizotop je nestabilní izotop prvku, podléhající samovolné radioaktivní přeměně

Jaderné záření

Jaderné záření Energie záření
je důležitou charakteristikou radionuklidu nebo ionizujícího záření každý radionuklid vysílá záření o přesně dané energii ( v případě záření alfa a gama) nebo s různými energiemi až do jisté max. hodnoty (záření beta) souhrn všech energií záření daného radionuklidu se nazývá energetické spektrum některý zářič může vysílat záření několika druhů a s různou energií Radioaktivní zářič je látka (pevná, kapalná, plynná), která je radioaktivní podle této definice je radioaktivním zářičem téměř všechno na světě např. i lidské tělo , neboť obsahuje radionuklidy radioaktivní zářiče jsou charakterizovány aktivitou těchto radionuklidů; ty se dělí na uzavřené (musí mít takovou povrchovou úpravu, která zajistí jeho těsnost a při běžném zacházení vyloučí únik radioaktivních látek ze zářiče; výrobci, kteří vyrábějí uzavřené zářiče, musí vyzkoušet těsnost každého zářiče a dát mu osvědčení) a otevřené (to jsou zářiče, které nevyhovují těmto přísným podmínkám)

Jaderné záření Účinek ionizujícího záření
není dán pouze aktivitou zdroje záření, ale závisí také na tom, jakou energii záření nese a jak účinně ji předává prostředí, jímž prochází mírou účinku je tzv. dávka, která se vyjadřuje pomocí energie absorbované v jednotce hmotnosti prostředí; jednotkou dávky je 1 Gray (1 Gy) účinek na živý organismus je třeba ještě korigovat podle druhu záření (např. neutrony způsobují v živé tkáni větší škodu než elektrony a částice alfa zase větší škodu než neutrony biologická účinnost jednotlivých druhů záření se vyjadřuje pomocí tzv. jakostního faktoru dávka vynásobená jakostním faktorem se nazývá dávkový ekvilalent a jeho jednotkou je Sievert (1 Sv)

Jaderné záření Měření radioaktivity
pro měření se využívá řady různých účinků ionizujícího záření nejčastěji se měří ionizace vzniklá průchodem fotonu, nebo částice prostředím, nebo se měří vzniklé poruchy v pevné látce protože množství vytvořeného elektrického náboje je velmi malé, různými metodami se zesiluje, aby byl dobře měřitelný (lavinovité rozšíření elektrického náboje v plynu, zesílení signálu v elektronovém fotonásobiči apd.) u některých metod je výsledný elektrický signál úměrný typu a energii záření detektory, které toho využívají se nazývají proporcionální počítače existují také metody, které umožňují registrovat jedinou částici a sledovat její stopu; typickým příkladem je Wilsonova mlžná komora, kde se kolem stopy částice vytvoří miniaturní kapičky, čímž se stopa zviditelní a lze ji fotograficky zachytit; jiným příkladem je bublinková komora s kapalným vodíkem, nebo silná vrstva fotografické emulze pomocí magnetického pole je možno dráhy nabitých částic zakřivit, analyzovat stopy a určit přesně druh částice, která stopu způsobila dále se k měření využívá např. zčernání fotografické emulze, což je princip filmové dozimetrie; je to metoda k určování malých dávek, zejména při dozimetrii osob; stupeň zčernání je pak úměrný dávce záření pro měření vysokých dávek se zpravidla používají změny optických vlastností látek (změna barvy), nebo množství uvolněného tepla (tzv. kalorometrie), nebo změny elektrických vlastností polovodičových součástek- měření se provádějí buď relativně (častější) nebo absolutně (pouze v případech, kdy je to nezbytně nutné, protože je k nim zapotřebí velmi složité speciální aparatury) .

Jaderné záření Detektory
plynové - jsou nejčastěji používanými detektory záření; jsou založeny na primárních účincích záření - ionizaci a excitaci atomů plynu; plyn je uzavřen v kovovém obalu s elektrodou uprostřed, mezi obal a elektrodu je vloženo napětí, jakmile do detektoru vnikne záření, způsobí ionizaci, která se projeví jako ionizační proud mezi elektrodou a obalem; podle závislosti proudu na napětí se rozlišují různé typy detektorů, např. ionizační komora, proporcionální počítač nebo Geiger-Müllerův počítač moderační - slouží k detekci neutronů a ke stanovení jejich energie; jsou tvořeny látkou, která účinně zpomaluje (moderuje) neutrony; je to zpravidla látka s vysokým obsahem vodíku, např. parafín, polyetylén apod. scintilační - jsou založeny na podobném principu jako termoluminiscenční dozimetry; záření vybudí ve scintilátoru elektrony do vyššího energetického stavu a návrat elektronů do základního stavu se projeví jako světelné záblesky, které se měří fotonásobičem; scintilátory mohou být pevné krystaly sloučenin anorganických (nejčastěji jodidu sodného) nebo organických (např. antracen), nebo roztoky či suspenze organických scintilátorů v organickém rozpouštědle, např. Toluenu; vzorky se pak měří přímo rozpuštěné ve scintilátoru polovodičové - záření způsobí v polovodiči přeskok elektronu do tzv. vodivého pásma polovodiče, působí-li na polovodič elektrické pole, projeví se tento přeskok jako zvýšení vodivosti; vhodné elektronické zařízení zaznamenává elektrický impuls; polovodičové detektory jsou tvořeny většinou monokrystalem křemíku nebo germania se stopovým množstvím lithia, nebo superčistým germaniem; ke svému provozu většinou potřebují chlazení na teplotu kapalného dusíku

Jaderné záření Dozimetry
filmový - je tvořen speciální fotografickou emulzí; intenzita jejího zčernání je úměrná dávce záření; filmovými dozimetry se nejčastěji stanovují nízké dávky v osobní dozimetrii např. na pracovištích, kde se pracuje se zářiči nebo u zaměstnanců jaderných elektráren termoluminiscenční - používá se také jako osobní dozimetr; ve formě prstýnku ho nosí lidé manipulujícími ručně s radioaktivními zářiči; lze tak zjistit dávku, kterou obdrželi pracovníkovy ruce; termoluminiscenční látka má tu vlastnost, že záření v ní vybudí elektrony do vyššího energetického stavu; když se pak ozářená látka zahřeje (asi na 200°C), elektrony se vracejí do základního stavu a přebytek své energie vyzáří ve formě světelných záblesků; světelné záblesky se pomocí fotonásobiče převádějí na napěťové impulsy a měří

Jaderné záření Příprava radionuklidů a radioaktivních látek
přírodní (uran, radium, thorium) se získávají z rud umělé se získávají ozařováním v jaderném reaktoru (tak vznikají ze stabilních nuklidů např. 3H, 14C, 4Na, 32P, 35S, 131I, 198Au) nebo ozařováním urychlovačem částic (např. 67Ga, 85Sr) kromě toho je možné oddělit radionuklidy od štěpných produktů z vyhořelého paliva vyjmutého z jaderného reaktoru (např. 137Cs, 141Pm), získané radionuklidy je třeba vždy vhodnými chemickými metodami oddělovat, koncentrovat a čistit radionuklidy mají různé poločasy rozpadu, v nukleární medicíně se používají hlavně radionuklidy s krátkým poločasem, aby pacientovo tělo bylo zatěžováno zářením co nejkratší dobu takové radionuklidy nelze připravovat do zásoby a skladovat je před použitím - připravují se tedy přímo v nemocnicích v tzv. radionuklidových generátorech jsou to nádoby naplněné radionuklidem s dlouhým poločasem rozpadu (mateřský), jehož rozpadem vzniká žádaný radionuklid s krátkým poločasem vhodnou chemickou látkou se tento dceřiný radionuklid vymývá a je k dispozici těsně před použitím pro práci s radioaktivními látkami byly vyvinuty speciální metody práce s dálkovým ovládáním vzorku, měřící metody umožňující stanovit nejen aktivitu vzorku, ale i analyzovat záření podle jeho energie a měřit dávku, kterou záření předá do okolí byly vypracovány metody, jak vnést radionuklid do předem stanoveného místa v molekule a vytvořit tak tzv. značené sloučeniny

Jaderné záření Aplikace v průmyslu
zdroj záření může být buď trvale instalován v průmyslovém podniku, nebo odborné práce provádějí specializované týmy odborníků pouze podle potřeby v řadě případů se v průmyslovém procesu pouze odebírají vzorky, které se nukleárními metodami studují a analyzují na speciálních pracovištích při různých aplikacích se buď indikují změny v pohlcování záření (např. hlásiče požáru, tloušťkoměry, hladinoměry, defektoskopy), nebo vytvořené elektricky nabité částice vyvolávají elektrickou vodivost vzduchu, čímž se dá např. odvést nežádoucí elektrický náboj nahromaděný třením na polymerních tkaninách nebo fóliích, dá se zamezit výbojům statické elektřiny v prostorách, kde hrozí výbuch apod. v jiných případech se do potrubí nebo kabelů vhání plyn s radioaktivním indikátorem, jehož únik je bezpečným ukazatelem, že v daném místě je netěsnost, porucha, trhlina finanční částky ušetřené při hledání podobných defektů pomocí radioindikátorů jsou velmi značné značné provozní úspory se také dosáhnou použitím radioanalytických metod při stanovování čistoty procesů a surovin, zejména v provozech vysoce náročných na čistotu, např. při výrobě polovodičových a optoelektronických prvků a součástek pomocí nich lze sledovat kvalitu prováděných operací a včas zasahovat do technologií výroby autoradiografií lze sledovat např. homogenitu nanášených tenkých vrstev apod. konečně lze využít ionizujícího záření k přímému vyvolání žádoucích změn v ozařovaném materiálu tato procesy nazýváme radiační technologie uplatňují se při nich jak velké zdroje záření gama, tak i velké urychlovače elektronů radiačnětechnologické procesy se průmyslově uplatňují zejména při výrobě a modifikacích polymerů

Jaderné záření např. tzv. síťování polymerů znamená, že se vytvářejí příčné vazby mezi vrstvami polymerních molekul, čímž se významně změní vlastnosti ozářeného materiálu (vyšší tepelná odolnost, tvrdost) při tzv. roubování se na povrch polymerní látky vážou pomocí záření jiné molekuly - lze tak ovlivnit např. nasákavost tkanin, jejich barvitelnost, snižování elektrostatického náboje apod. stejným způsobem se připravují speciální přípravky pro pomalé uvolňování léčiv do tkáně paměťový efekt pozorovaný u ozářených výrobků z polyethylenu se využívá v přípravě tzv. termosmrštitelných materiálů : průmyslová defektoskopie slouží k vyhledávání povrchových i vnitřních vad hutních výrobků a často se používá při kontrole jakosti svalů výrobek nebo svar se prozáří radioaktivním zářičem, např. 192Ir, a na jeho opačné nebo vnější straně se umístí kazeta s fotografickým filmem vzhledem ke schopnosti materiálů absorbovat ionizující záření v závislosti na hustotě materiálu může odborník na vyvolaném filmu určit případné defekty tuto metodu lze provádět přímo v terénu, např. při kontrole svarů ropovodů a plynovodů : radiační tloušťkoměry pomocí záření beta se kontroluje tloušťka vyráběného materiálu v kontinuálních provozech lze je použít např. ve válcovnách při kontrole stejnosměrnosti tloušťky válcovaného materiálu, nebo v plastikářském průmyslu při kontrole tloušťky lité hmoty detektor umístěný pod běžícím pásem a zářič nad ním mohou v hutích kontrolovat stejnosměrný přísun sypkého materiálu do vsázky

Jaderné záření : radionuklidový hladinometr princip absorpce záření se dále využívá při kontrole a určování výšky hladiny kapaliny v nádržích a tancích , kde se jiné metody nemohou použít určuje výšku sloupce kapaliny podle toho, jak je zeslaben signál v detektoru, tedy zda záření prochází kapalinou, nebo vzduchem : stopovací metody používají se ke sledování pohybu a distribuce hmoty v různých technologických zařízeních a dopravních systémech sledují se tak průtoky, míchání směsí, ventilace, filtrace, úniky, opotřebení materiálu a postup koroze v cementárnách se touto metodou sleduje účinnost míchání v rotačních pecích, ve sklárnách homogenita sklářského kmene do pece se přidá značená látka a po promíchání se odeberou vzorky z různých míst zjistí se tak "hluchá místa", kde směs stojí a nepromíchává se apod. v chemickém průmyslu se stejnou metodou dá optimalizovat provoz destilačních kolon pomocí radioindikátorů se stanovují optimální průtoky otopné vody v teplárenských rozvodech, zjišťují se netěsnosti v potrubích a povlacích dálkových kabelů apod. na různé absorpci záření v různém prostředí jsou založeny ionizační hlásiče požáru v čidle elektrické požární signalizace je umístěn radioaktivní zářič, jehož záření alfa vytváří mezi dvěma elektrodami ionizační proud; v přítomnosti kouře dojde ke změně absorpce prostředí, tím ke změně ionizačního proudu a tato změna se zaznamená systémem požární signalizace opotřebení součástí se sleduje tak, že se určitá zkoumaná část zařízení aktivuje v jaderném reaktoru; při provozu a opotřebení této součásti se uvolňuje část materiálu, jehož radioaktivita se změří; příkladem může být sledování opotřebení pístních kroužků spalovacích motorů; po jejich zaktivování se měří mazacího oleje, do kterého přicházejí částečky z povrchu opotřebovaných kroužků

Jaderné záření : ke kontrole čistoty surovin, polotovarů a výsledných materiálů v těch oborech, kde má vysoká čistota rozhodující roli, se používají radioanalytické metody jako neutronová aktivační analýza a rentgenfluorescenční analýza nejčastěji je to při výrobě polovodičů a skleněných vláken pro optoelektroniku, kde je předepsána čistota materiálů na 99,9999% do křemíkových destiček se přidává přesné stopové množství příměsí (dopantů) jejich rozložení se sleduje autoradiografií odstranění nahromaděného elektrostat. náboje - vede ionizace vyvolaná radioaktivním plošným zářičem při výrobě ionizačních materiálů takovéto eliminátory se používají v různých průmyslových oborech, např. v gumárenském a plastikářském, papírenském a textilním, při výrobě magnetických pásek apod. radiační techniky jsou průmyslové nebo laboratorní postupy, při nichž se ionizující záření využívá k dosažení požadovaných změn fyzikálních, chemických nebo biologických vlastností ozařovaného materiálu při těchto metodách se z pravidla používají velké zdroje záření gama, nejčastěji s radionuklidy 60Co nebo 137Cs a s aktivitami až 1016 Bq i více a urychlovače elektronů s energiemi zhruba od 0,1 do 10 MeV jestliže se vhodný pórovitý umělí nebo přírodní materiál (dřevo, kámen, beton, azbest apod.) nechá nasáknout monomerem a poté ozáří vhodnou radiační dávkou, která způsobí polymeraci, lze vyrobit materiál se zcela novými vlastnostmi polymer prostupuje celý původní materiál, zachovává jeho strukturu, zpevňuje ho a dodává mu výhodné vlastnosti (např. barvitelnost, leštitelnost apod.) tyto materiály označované souhrnným názvem kompozitní materiály nalézají široké využití (např. při výrobě podlahových krytin, parket, dřevěných detailů interiérů, obkládacích cihel, tašek apod.)

Jaderné záření pomocí ionizujícího záření lze vyrábět různé druhy pěnových materiálů polymerace ionizujícím zářením má výhodu v tom, že výsledný materiál není znečištěn chemickými iniciátory, katalyzátory apod. při výrobě polymerních vláken a podobných materiálů pro textilní průmysl se zářením dá dosáhnout naroubování vhodných chemických látek na povrch vláken, která pak vhodným způsobem modifikují vlastnosti výrobku (lepší barvitelnost, nasákavost, nemačkavá úprava, odstraňování statického elektrického náboje apod.) velké výhody přináší radiační polymerace tenkých vrstev laků, barev, lepidel, tiskařských barev apod. lze tak vyrábět různé typy laminátů, které se jinak vyrábějí obtížně (polymerní fólie na kovové fólii aj.), obalové materiály, tapety atd. vytvrzování nátěrových laků na dveřích nebo oknech bez použití zdraví škodlivých rozpouštědel výrazně šetří životní prostředí k těmto účelům je vhodné používat elektronové urychlovače s relativně nízkými energiemi elektronů další výhodou radiační polymerace je to, že ji lze provádět na fóliích nebo předmětech na běžícím pásu, což výrazně zrychluje průmyslovou výrobu některé druhy polyetylénu si po ozáření "pamatují" tvar, který měly při ozáření; tímto způsobem se dají vyrobit vhodné izolační manžety a spojky pro nejrůznější aplikace, které se po ohřátí smrští do původní velikosti (kterou měli při ozáření) a zajistí tak velice kvalitní spoj, elektrickou izolaci, přilnavý obal výrobku apod. ionizující záření může vyvolávat i vulkanizaci kaučuku, ovšem potřebné dávky jsou příliš vysoké v průmyslové praxi se tedy více uplatňuje modifikovaná metoda, kdy se menší dávkou ozařuje polotovar, např. pneumatiky, který při další výrobě udržuje tvar a usnadňuje tak další výrobní proces

Jaderné záření jednou z nejrozšířenějších radiačních technologií je použití elektronových urychlovačů v kabelářství" proudem elektronů se polymerují izolační vrstvy (polyetylénu, silikonového kaučuku apod.) na taženém drátu různé druhy speciálních skel se zářením zbarvují do nejrůznějších odstínů žluté, hnědé až kouřově šedé barvy, pouze skla s obsahem manganu získávají ozářením sytě ametystové zbarvení barevný tón i životnost zbarvení závisejí na složení skla ve vhodných případech dosahuje životnost zbarvení desítek let, pokud není zářením vybavený předmět vystaven vysoké teplotě ozářením části skleněného předmětu lze dosáhnout různých jinak těžko realizovatelných barevných dekorů metoda se dá s výhodou využít v různých architektonických skleněných prvcích poprvé byla ve větším měřítku aplikována na budově Nové scény ND v Praze a na stanici Jinonice na trase B pražského metra při výrobě polovodičových součástek se ozařování elektrony uplatňuje při přípravě křemíkových destiček, v nichž radiačně vytvořené defekty zkracují životnost nerovnovážných nosičů náboje a mohou tak nahradit dopování zlatem nebo platinou u hotových součástek je možné zářením upravovat komutační dobu diod, spínací dobu tyristorů, používaných např. v tramvajích získávají se tak součástky s výhodnějšími elektrickými parametry ozařovat se mohou i zapouzdřené součástky radiačně vytvořené radikály a ionty jsou chemicky velmi reaktivní, záření proto může sloužit k nastartování širokého spektra chemických reakcí zejména jsou výhodné reakce řetězové, kdy malá dávka záření stačí vyvolat výrazný efekt typickým příkladem takových řetězových reakcí jsou již zmíněné polymerace, ale týká se to také některých druhů chloračních a bromačních reakcí, oxidací apod. syntéza některých organických látek iniciovaná zářením přináší řadu výhod oproti tradičním postupům

Jaderné záření je základem celého vědního oboru radiační chemie radioaktivní samosvítící pigmenty s 147Pm nebo tritiem se formě laku se nanášejí na číslice a ručičky hodinek jako trvale svítící hmota využívají se nejen v hodinářství, ale i k označení stupnic měřících přístrojů, k výrobě orientačních značek používaných v dolech apod. radioaktivní řady, přeměnové řady – posloupnost přeměn radionuklidů, v níž každý následující člen vzniká radioaktivní přeměnou předchozího a která je ukončena stabilním nuklidem. Radioaktivní řady jsou čtyři: tři přirozené a jedna umělá.

Jaderné záření Radioaktivita a mutace genů
Přirozená mutace genů je velmi nízká. Může být dramaticky zvýšena účinkem některých chemikálií a radioaktivním zářením. Rentgenové paprsky a jaderné záření jsou dva hlavní viníci. Z tohoto důvodu jsou rentgenové snímky vyvíjejícího plodu nebo pohlavních orgánů (vaječníků a varlat) pořizovány jen málo. Lidé jsou chráněny přísnými opatřeními před jaderným zářením. Nicméně zvýšení počtu dětí trpících leukémií blízko jaderných elektráren naznačuje, že ani tato ochrana není dostatečná. Navíc mi všichni, ať žijeme kdekoliv, se nemůžeme ochránit před kosmickým zářením dopadajícím z vesmíru na zem. Všichni jsme zranitelní dalšími zdroji radiace, jako jsou radioaktivní částice nacházející se v půdě a jídle. Všechny působí zdlouhavě a velmi významně přispívají k přirozenému stupni mutace. Radioaktivita radioaktivní přeměna – proces rozpadu nestabilních atomových jader spojený s uvolněním energie ve formě radioaktivního záření. Radioaktivita je buď přirozená (v přírodě je kolem 40 prokazatelně radioaktivních prvků), nebo umělá (nestabilní jádra vznikají z jader stabilních působením jiných částic či záření). Rychlost radioaktivního rozpadu je přímo úměrná množství radioaktivních jader ve vzorku (konstanta této úměrnosti je tzv. rozpadová konstanta).

ČERNOBYL: VZNIK A PRŮBĚH HAVÁRIE
V sobotu 26. dubna 1986 brzy ráno doˇšlo na čtvrtém bloku JE Černobyl k výbuchu, který zničil reaktor a způsobil rozsáhlý únik radioaktivních látek do širokého okolí.

Předehra k havárii Stavba čtvrtého bloku byla dokončena v prosinci Pozoruhodné je, že výroba elektřiny začala už 20. prosince. Obvykle se totiž ještě asi půl roku po dokončení stavby provádějí testy jednotlivých částí, a teprve poté je elektrárna spuštěna. Avšak Černobyl nemohl čekat. Podle plánu musel být spuštěn do konce roku Ředitel Brjuchanov byl proto nucen již 31. prosince podepsat dokument o úspěšném provedení všech testů, ačkoliv to nebyla pravda. Jeden z opomenutých testů se týkal nouzového fungování turbíny: když na reaktoru dojde k poruše, musí být turbína schopna setrvačností vyrábět dostatek elektřiny ještě alespoň 45 sekund, než se spustí nouzové generátory. Tato elektřina je pro bezpečnost reaktoru životně důležitá: pohání chladící čerpadla, regulační a havarijní tyče, osvětluje velín i řídící pult. Právě zkouška turbíny byla prováděna v noci z 25. na 26. dubna 1986 a stala se příčinou katastrofy. Jak již bylo řečeno, osudný test měl být správně proveden ještě před spuštěním elektrárny.

Pátek 25. dubna 13:05 Začínají přípravy na zkoušku turbíny. K tomu je nutno snížit výkon elektrárny, proto je jedna turbína vypnuta. Zároveň je odpojen systém nouzového chlazení reaktoru, aby nezačal působit během testu. 14:00 Dispečer Ukrajinských energetických závodů žádá o odklad testu - blíží se svátky 1. máje, továrny potřebují dohnat plány. Test je odložen o téměř 9 hodin. Obsluha však již na tuto dobu nechává odpojen systém nouzového chlazení reaktoru, přesto�e je to v rozporu s předpisy. 16:00 Ranní směna odchází. Pracovníci této směny byli v předchozích dnech seznámeni s testem a znají celý postup. Speciální tým elektroinženýrů zůstává na místě. 23:10 Příprava zkoušky opět začíná. Desetihodinové zdržení nese řadu důsledků. Tým elektroinženýrů je unaven. Během zkoušky se vystřídá odpolední a noční směna; v noční směně je méně zkušených operátorů, kteří se navíc na zkoušku nepřipravovali. Sobota 26. dubna 1:00 V průběhu přípravy zkoušky měli operátoři problémy s udržením stability výkonu reaktoru. Dopustili se přitom několika závažných chyb:

Regulační tyče schopné zastavit v nouzi reaktor jsou vysunuty výše, než dovolují předpisy. Operátor ranní směny Uskov později při vyšetřování vypověděl, že by byl učinil totéž. Doslova řekl: Často nepovažujeme za potřebné doslovné plnění pokynů - to bychom se do nich doslova zamotali." Uskov dále poukázal na fakt, že během výcviku operátorů slyšeli znovu a znovu, že jaderná elektrárna nemůže vybuchnout. Výkon elektrárny klesl pod bezpečnou úroveň, reaktor se proto stal nestabilní. Přípravy testu měly být v tomto okamžiku zastaveny. Veškerou pozornost bylo třeba zaměřit na znovuzískání stability reaktoru. Aby dosáhli zvýšení výkonu, zapínají operátoři přídavné oběhové čerpadlo. Vlivem silného ochlazování však klesá tlak a tím se výkon ještě snižuje. Za normálních okolností by v takovém případě reaktor zastavily automatické havarijní systémy. Ty však obsluha úmyslně odpojila. Kontrolní systémy minimální hladiny vody a maximální teploty palivových článků jsou rovněž vypnuty. 1:23:04 Test začíná. Operátoři se dopouštějí poslední osudové chyby - vypínají nouzový systém, aby zabránili havarijnímu odstavení reaktoru. Pak uzavírají přívod páry do turbíny. Tím se sníží průtok chladicí vody, roste její teplota a tlak. S rostoucím množstvím páry se zvyšuje rychlost štěpné reakce, která dále zvyšuje teplotu a tím i množství páry. Více páry znamená ještě rychlejší reakci atd. atd. Výkon reaktoru začíná prudce růst a katastrofa se již neodvratně blíží. 1:23:40 Leonid Toptunov, operátor zodpovědný za regulační tyče, tiskne zvláštní vypínač havarijního odstavení. Test běží již 36 sekund. Výkon reaktoru dosahuje 100-násobku maximálního projektového výkonu. 1:23:44 Regulační tyče, které mají reaktor zastavit, se dávají do pohybu, jsou však slyšet údery. Operátoři vidí, že se tyče zasekly. Palivové trubice se působením zvýšeného tlaku páry deformují.

1:24:00 Test běží již 56 sekund. Tlak v reaktoru je tak vysoký, že praskají palivové články a úlomky padají do chladící vody. Ta se mění v páru, tlak v trubkách roste a ty praskají. Výbuch páry zvedá tisícitunové ocelové víko reaktoru - první exploze. Z reaktoru začíná unikat radioaktivita, dovnitř vniká vzduch. Nyní je zde dostatek kyslíku a začíná hořet grafit. Kov palivových trubek reaguje s vodou. Vzniká tak vodík, který vybuchuje - druhá exploze. Hořící trosky reaktoru vyletují do vzduchu a dopadají na střechu sousedního, třetího bloku. Vedoucí noční směny Alexandr Akimov ani provozní inženýr zodpovědný za strojní vybavení Datlov v tomto okamžiku nevěří, že došlo k nehodě. Vysílají dva operátory aktivní zónu zkontrolovat. Tito operátoři jsou ozářeni smrtelnou dávkou, stihnou však ještě podat zprávu o tom, co viděli. Když Akimov slyší, že reaktor je zničen, vykřikuje: Reaktor je v pořádku, nemáme žádné problémy." Akimov a Datlov doprovázeni ředitelem Brjuchanovem a inženýrem Fominem neustále přikazují operátorům přidávat chladící vodu. Jsou přesvědčeni, že se nic neděje. (Akimov a Toptunov zemřeli na nemoc z ozáření. Datlov a Fomin byli odsouzeni k deseti letům vězení za nedodržování bezpečnostních předpisů. Koncem roku 1990 však byli oba propuštěni.) Vědci a technici si uvědomují nové nebezpečí - horké trosky reaktoru se mohou protavit betonovou deskou a skončit v zásobníku vody pod reaktorem. Následovala by mohutná exploze páry, dokonce silnější než původní výbuch. Pátek 2. května Požárníci začínají odčerpávat vodu ze zásobníku pod reaktorem - tento dlouhý a nebezpečný úkol plní až do 8. května. Každý dostává prémii 1000 rublů. Neděle 4. května

Jako druhý krok k zabránění výbuchu páry jsou do země pod reaktorem vrtány díry a jimi se pumpuje tekutý dusík, který půdu zmrazí. Pondělí 5. května Den začíná rozsáhlým únikem radioaktivity - téměř stejně velkým jako 26. dubna. Únik však později prakticky úplně ustane. Dosud nebylo nalezeno přijatelné vysvětlení tohoto druhého úniku. Od té chvíle ji� ale úniky radioaktivity pozvolna klesají. Neděle 27. dubna V sedm hodin vyráží k Černobylu generál Pikalov ve vozidle vybaveném radiační ochranou a dozimetry. Zjišťuje, že hoří grafit v reaktoru a že reaktor vydává ohromné množství záření a tepla. Krátce poté je varována sovětská vláda. Vládní komise diskutuje o nezbytnosti evakuovat přilehlé město Pripjať. Po třech marných pokusech uhasit oheň vodou rozhodují zodpovědní činitelé zasypávat reaktor pískem, olovem a karbidem boričitým. Helikoptéry svrhují na hořící reaktor celkem 5000 tun materiálu: 800 tun dolomitu, který uvolňuje oxid uhličitý dusící plameny; karbid boričitý, který pohlcuje neutrony a zabraňuje štěpení uranu; 2400 tun olova, které pohlcuje teplo a záření; 1800 tun písku a jílu, který má zabránit přístupu vzduchu a tím oheň udusit. Pondělí 28. dubna Krátce po osmé hodině večerní SEČ se o katastrofě prostřednictvím krátké zprávy TASSu dovídá svět. Čtvrtek 1. května V Gomelu, Kyjevě a dalších městech v okolí Černobylu se slaví Svátek práce. Úřady tvrdí, že situace je stabilní. Později se ukáže, že tím míní fakt, že radiace od 26. dubna postupně klesá. Ovšem její úroveň je stále obrovská, kromě toho se změnil vítr a vane směrem na Kyjev.

Situace po havárii Zaměstnanci elektrárny si mysleli, že nastalo zemětřesení nebo že vypukla válka. Reaktor bylo to poslední, co by je napadlo. Nikdo nevěděl, co se stalo. Již v okamžiku výbuchu zahynuli dva lidé: jednoho srazila exploze z výšky a druhý uhořel. Mezi první oběti patřili také požárníci, kteří nebyli vybaveni ochrannými pomůckami, respirátory ani obleky. To se týkalo dokonce i jednotek, které sloužily přímo na elektrárně. Osudné bylo také to, že požárníci netušili, co je příčinou ohně, tedy že všude kolem nich hoří vysoce radioaktivní zbytky reaktoru. Domnívali se, že hoří střecha 4. bloku elektrárny. Zalévají trosky reaktoru vodou. Radioaktivní tavenina ale měla teplotu přes 2000° C, takže voda se při styku s ní rozkládala na vodík a kyslík, které vzápětí explodovaly. Navzdory dobrému úmyslu a vinou neinformovanosti tak hasiči situaci ještě zhoršovali. Během pěti hodin po explozi se podařilo zabránit šíření ohně na další budovy elektrárny, zejména na sousední třetí reaktor. Ten byl odstaven až čtyři hodiny po výbuchu čtvrtého reaktoru! Ještě 16 hodin po výbuchu se sám předseda komise ÚV KSSS pro jadernou energii divil, kde se vzaly kusy grafitu povalující se po celém areálu elektrárny - domníval se, že jde o materiál pro stavbu 5. a 6. bloku elektrárny, která v té době probíhala. Teprve po mnoha hodinách zjistila armáda šokující skutečnost - že úroveň radiace těchto úlomků je velmi velká. Za pouhých 15 minut byl člověk v blízkosti takového předmětu odsouzen k akutní smrti z ozáření. Vojáci, zejména piloti helikoptér, které na reaktor shazovaly písek, olovo a další materiál, nebyli zpočátku vůbec chráněni proti radiaci. Trvalo tři dny, než armáda svépomocí vybavila helikoptéry alespoň základním stíněním, které chránilo posádku. Akimov zemřel 15 dnů a Toptunov 17 dnů po nehodě. Oba zemřeli na nemoc z ozáření. Tvrdý muž v tvrdém režimu A. S. Djatlov, který dostal velkou dávku záření (už podruhé, poprvé při nehodě jaderného reaktoru v ponorce) přežil. Djatlov a Fomin byli odsouzeni k deseti letům vězení za nedodržování bezpečnostních předpisů. Koncem roku 1990 však byli oba propuštěni. Djatlov žil do roku 1995, kdy zemřel na infarkt. Chybu nikdy nepřipustil. Fomin stále žije (2006).

NásledkyJaké byly bezprostřední následky? V jaderné elektrárně bylo v době havárie přes 400 zaměstnanců, tento počet se ještě zvýšil o hasiče. Zahynulo 31 lidí, z toho 28 na následky z ozáření a tři na následky zranění při výbuchu. Akutní nemocí z ozáření různého stupně bylo postiženo 203 lidí. Z okruhu 30 km od elektrárny a dalších silně zamořených oblastí bylo evakuováno obyvatel. Prvomájové dny v hlavním městě Ukrajiny Kyjevě (asi 90 km od JE Černobyl) patřily v jeho historii k nejčistším. Od rána do noci projížděly ulicemi kropící vozy a neúnavně splachovaly z asfaltu prach obsahující radioaktivitu. U všech vchodů do obytných domů, úřadů, obchodů i kostelů ležely vlhké hadry a lidé si o ně dlouze čistili podrážky svých bot. Za lístek na rychlík do Moskvy, který stál 15 rublů, se platilo 100 i více. Reakce odpovědných orgánů na havárii a její důsledky byly v prvních dnech velmi neuspořádané a v některých směrech až trestuhodně nedbalé, zejména pokud jde o podávání objektivních informací. Mezi lidmi panovala obrovská nedůvěra k úřadům. Nikdo nevěděl co se děje a co je pravda. Nejčastěji se hovořilo o konspiraci KGB, o pokusech na lidech, o invazi mimozemšťanů apod. Mnoho lidí v nejvíce zamořených oblastech obdrželo významné dávky (někteří až dvacetkrát více než obdrží během jednoho roku průměrný člověk kdekoli na Zemi, tedy přepočteno na dny to znamená, že někteří byly ozáření během výbuchu 7308 krát více než jiný den). Určení případných pozdějších následků je však složité, avšak platí, že jakýkoliv přírůstek obdržené dávky znamená určité zvýšení pravděpodobnosti vyvolání rakoviny. Úmrtnost se v obci zasažené explozí zvýšila až třikrát. Přes 40 tisíc dětí trpí nemocí štítné žlázy, dvanáctkrát se zvýšila onemocnění anémií, velmi vzrostl výskyt leukémie. Na Ukrajině bylo touto havárií postiženo 1,5 mil. lidí včetně dětí, v Bělorusku žije 1,2 mil. lidí na zamořeném území a asi 3,5 mil. osob v oblastech se zamořenou půdou.

Situace v Československu Jak to vypadalo po havárii u nás? O radiační situaci se mluvilo neurčitě, československé sdělovací prostředky představovaly havárii jako běžnou poruchu a myšlenka, že by se v důsledku havárie změnila radiační situace zde se nepřipouštěla. I přesto probíhalo v Československu intenzivní měření. Mnoho lidí samozřejmě poznalo, že se něco děje; např. zaměstnanci jaderné elektrárny Dukovany měli paradoxně pozitivní dozimetry když šli do práce – nikoliv z práce. Nejdůležitějšími radioaktivními látkami ze zdravotního hlediska byly cesium a jód. Jód s poločasem rozpadu 8 dní mohl být nebezpečný pouze v prvních týdnech po havárii, ohrožena byla hlavně štítná žláza u dětí. Cesium s poločasem rozpadu 30 let se zapojilo do potravinového řetězce (např. houby, divočina) a bude v něm působit desítky let. Bylo však zjištěno, že průměrný dávkový ekvivalent způsobený naším občanům vyhovoval platným limitům, nelze však vyloučit, že v individuálních případech mohl být limit překročen. Zvýšení průměrné radiační dávky rok po havárii ukazuje graf v příloze. Byla přijata následující bezpečnostní opatření: zákaz spotřeby a distribuce ovčího mléka a výrobků z něj kravské mléko s objemovou aktivitou nad 1000 Bq na litr bylo užíváno jen k výrobě dlouhozrajících sýrů, aby se jód stačil rozpadnout byla pozastavena distribuce dětské mléčné výživy, která byla později uvolňována podle výsledků měření Průměrná efektivní dávka ozáření obyvatelstvu na našem území v roce 1986 viz. kap. Radiační dávky.

Nemoci z ozářeníPři jaderném výbuchu se uplatňuje tzv. okamžité záření neutronů (během 10-6 sekundy). Potom následuje počáteční gama záření (během prvních 10 sekund). Epicentrum výbuchu a radioaktivní mrak jsou zdrojem reziduálního záření. Záření na člověka působí jako stresor. Při velkém ozáření (několik desítek sievertů) dochází k velkým změnám v mozku a k těžké poruše vědomí. Silně postižená je i trávicí soustava. Ozářený umírá během několika hodin. Při středním ozáření (jednotky sievertů) dochází u ozářeného k vodnatým průjmům s příměsí krve, zvracení, k dehydrataci a ledvinovému selhání. Ozářený obvykle umírá týdny po ozáření. Slabší ozáření postižený zpravidla přežívá - trpí však krvácivým syndromem a anémií. Ozáření u postižených způsobuje obvykle ztrátu ochlupení, pocení, ztrátu chuti, vředy, vzestup tělesné teploty, selhávání krevního oběhu, ledvinové selhávání, radiační popálení kůže (zčernání kůže) a poškození zraku. Nejcitlivější jsou na záření buňky kostní dřeně, buňky střeva, buňky zárodečných žláz a buňky kožní. Naopak odolné proti záření jsou buňky nervové, svalové, kostní a pojivové.

Mezinárodní stupnice pro hodnocení jaderných událostí Od roku 1991 jsou Mezinárodní agenturou pro atomovou energii (MAAE) (angl. IAEA - International Atomic Energy Agency) mimořádné události v jaderných elektrárnách hodnoceny mezinárodní stupnicí INES (The International Nuclear Event Scale). Tato škála hodnotí sedmi stupni mimořádné události na JE, ale i ve výzkumných reaktorech či v úložištích vyhořelého jaderného paliva a odpadů včetně jejich transportu. Stupně 1 až 3 představují odchylky od normálního provozu, poruchu a vážnou poruchu, při nichž nedochází k uvolnění radioaktivity do okolí, ani k ozáření obyvatelstva. Stupně 4 až 7 hodnotí jaderné havárie s vážnými radioaktivními následky. Za více než 40 let provozování jaderných elektráren ve světě byl pouze Černobyl označen stupněm 7. Naopak ani jeden případ nemusel být označen stupněm 6. Havárie stupně 5 byly dvě: v JE Windscalee (Anglie) a v JE Three Mile Islandd (USA). V bývalém Československu byla nejzávažnější havárie označena stupněm 4 a to v JE Jaslovské Bohunicee, kde došlo 22. února 1977 k požáru jednoho palivového článku. Například v roce 1990 bylo v ČSFR hlášeno 104 provozních událostí. 100 z nich bylo klasifikováno stupněm 0, 3 stupněm 1 a 1 stupněm 2.Riziko úmrtí vlivem působení jaderné elektrárny je však statisticky velmi malé.

Radiační dávky Ionizující nebezpečné záření vyjadřujeme dávkovým ekvivalentem v sievertech. Za rok obdrží člověk přirozenou dávku 2,5 až 3,0 mSv. K této hodnotě je potřeba připočítat individuální dávkový ekvivalent. Tak např. člověk sledující televizi 1 hodinu denně si připočítá 0,01 mSv za rok, člověk žijící v okolí uhelné elektrárny navíc 0,01 mSv za rok, člověk žijící v okolí jaderné elektrárny 0,002 až 0,005 mSv za rok, atd. (ozáření z mikrovlnky, počítače, mobilu, u lékaře, aj.) Všimněte si, že lidé žijící u uhelné elektrárny jsou paradoxně ozáření více než lidé žijící v blízkosti jaderné elektrárny. Roční limit pro celkové ozáření civilních obyvatel je 1 až 5 mSv/rok (různé zdroje uvádějí různé čísla) a pro pracovníky se zářením 50 mSv/rok. Havárie v Černobylu vyzářila kolem mSv.

Situace dnes Dnes se zničený reaktor černobylského bloku číslo 4 skrývá pod mohutným železo-betonovým sarkofágem, jehož cena včetně řešení dalších následků exploze se pohybuje kolem dvou miliard dolarů. Podle expertů je třeba tuto ochranu před radioaktivitou každých 40 let obnovit. Okolo elektrárny jsou dvě zóny: 10 a 30 kilometrová. Oficiálním vlastníkem zón je Ministerstvo Černobylu Ukrajiny. Ve vnitřní zóně je úplný zákaz jakéhokoliv pohybu s výjimkou exkurzí a osob, které pracují v elektrárně. V 30 km pásmu kolem elektrárny probíhá druhá etapa vyklizovacích prací, která navazuje na první etapu probíhající v letech 1986 – Ta měla charakter nouzový a záchranný. Cílem právě probíhající druhé etapy je skrývka miliónů m3 svršku zeminy, která je do hloubky 3 cm zamořena 137Cs a 90Sr. Ze zamořené půdy rostou deformované borovice s hnědooranžovými, různě pokroucenými korunami. Ve vnější zóně je dědina, do které se především starší lidé rok po havárii vrátili. Dnes jich tu žije asi 600. Na život si nestěžují, dostávají totiž finanční dávky od Ministerstva Černobylu Ukrajiny. Dvakrát týdně jim vozí autobus základní potraviny z území mimo zóny. Ještě nedávno byly v provozu dva reaktory této elektrárny.

Závěr Co říci závěrem. Příčiny této katastrofy by se daly stručně shrnout takto: Tvrdohlavost a neústupnost Djatlova a z toho vyplývající dvě porušení trvale platných předpisů, jedno nedodržení postupu experimentu a úmyslné zrušení tří automatických ochran reaktoru. Dále musíme také jako příčinu uvést špatnou koncepci Černobylského reaktoru RBMK 1000 (je “nestabilní”, má kladnou zpětnou vazbu), který se podstatně liší od tlakovodních reaktorů, které jsou nejrozšířenější ve světě a nemůže u nich nekontrolovaně vzrůst výkon tak jako u reaktoru v Černobylu. Rád bych zdůraznil, že výbuch reaktoru v Černobylu nebyl výbuch nukleární (jako jaderná bomba), ale šlo o výbuch “klasický”. První výbuch způsobil přetlak v uzavřeném prostoru a druhý rozžhavený grafit a vodík. Po zkušenostech z Černobylu jsou dnešní jaderné elektrárny jištěny tak, aby jejich bezpečnost na obsluze vůbec nezávisela. Jednotlivé důležité systémy jsou zdvojené i ztrojené a nedají se vyřadit z činnosti. Dnes se používají reaktory především tlakovodní, které jsou uzavřené do mohutné neprodyšné železobetonové obálky (kontejment). V kontejmentu je reaktor s celým primárním okruhem. Kontejment snese tlak až 0,6 MPa. V případě havárie se vzniklá pára a tlak v kontejmentu rychle automaticky likviduje mohutnými havarijními studenými vodními sprchami s přísadou bóru tzv. barbotážním systémem (bór pohlcuje neutrony). V kontejmentu vznikne naopak podtlak, takže nic neuniká ven. A právě ochranný tlakový kontejment u varného reaktoru v Černobylu chyběl. Nic nemohlo tak poškodit rozvoj jaderné elektroenergetiky, jako právě tato událost. Všechny informační prostředky o katastrofě informovaly, a někdy i neobjektivně, aby vyhověly mimo jiné i tlakům různých zájmových skupin zaměřených proti jaderné energetice, která se začínala stávat velkou konkurencí všech dosavadních zdrojů a způsobů výroby energie. Některé státy (např. Itálie, Španělsko, Švédsko, Rakousko) dočasně pozastavily nebo zpomalily další realizaci svých jaderných programů. Havárii v Černobylu mnozí považují za první krok ke zhroucení komunistického režimu v Rusku. Na odstranění následků havárie se podle některých zdrojů mohlo podílet až osob, z nichž asi potřebuje dnes zvláštní pozornost a péči.

Nemocnice v Černobylu. Před černobylskou katastrofou byla Pripjať považována za „chloubu“ tehdejšího Sovětského svazu, po havárii se stala „městem duchů“, k jehož návštěvě je třeba speciální povolení.

Genetické důsledky Černobylu
O Černobylu se vypráví mnoho legend. Ještě nedávno se žhavě diskutovalo o tom, že se v uzavřené zóně vyskytují všelijaké zrůdy. Mluvilo se o obludných mutacích nebo o zrychlení evoluce. To všechno byly povídačky. Jaké genetické změny můžeme s Černobylem spojovat reálně? Abychom to mohli vysvětlit, je nutné říci, odkud se vůbec mutace berou.

Spontánní poškození DNA a vznik mutací Genetická poškození vznikají v organizmu stále, ale pouze malá část z nich přetrvá déle než dvě až tři dělení buňky. Dokonce i v těch případech, kdy se opravdu setkáváme s mutantními organizmy častěji, než je to obvyklé, je předčasné hovořit o zvýšení četnosti mutací jako důsledku nějakého faktoru (například radiace). Při přímém sčítání mutací v strukturních genech se ukazuje, že na úrovni nukleotidových sekvencí je četnost spontánních mutací (změn v pořadí nukleotidů) velmi vysoká. Například v současné době se četnost spontánních mutací v lidských buňkách odhaduje na 5×10–11 na jeden nukleotid a jedno buněčné dělení. 1) Výskyt mutací nemusí být nutně vyvolán podnětem zvenčí. S velkou pravděpodobností jsou mutace výsledkem chyby v systémech kontroly primárního poškození genetického materiálu, která končí mutací. V literatuře je doloženo, že strukturní poškození DNA se mění v mutace strukturních genů přibližně 107krát (desetimilionkrát) méně často, než vznikají. Když vezmeme v úvahu, že v genomu každé diploidní lidské buňky (tj. kterékoli buňky kromě buněk pohlavních) je odhadem 6 × 109 nukleotidů a z nich pouze 10 % (0,6 × 109) je součástí strukturních genů, znamená to, že vzniká přibližně jedna nukleotidová změna na 1000 buněk, tj. 0,1 % z dělících se buněk získá ve strukturních genech neopravený nukleotidový defekt. U člověka se každou sekundu dělí přibližně 107 buněk, tudíž u něj může každou sekundu vznikat přibližně 104 (10 tisíc) mutantních buněk. Je tedy zřejmé, že u tak gigantického počtu potenciálních genetických defektů a buněk, ve kterých se tyto defekty mění na neopravené mutace strukturních genů, závisí projev mutací na různých omezujících faktorech.

Názornou ukázkou složitosti opravných procesů u živých organizmů může být také srovnání semiletálních absorbovaných dávek ionizujícího záření. Například průměrná typická semiletální dávka pro savce se udává mezi 4–6 Gy, pro lidského symbionta bakterii Escherichia coli 30 Gy, pro bakterii Deinococcus radiodurans 3000 Gy. Je rovněž známé, že četnost spontánních mutací strukturních genů u prokaryontních mikroorganizmů na genom a replikaci je poněkud nižší než u vyšších eukaryont.

Evidované zvýšení četnosti mutací po havárii Jako první evidovala zvýšení četnosti mutací po černobylské havárii Y. E. Dubrovová 3) u dětí likvidátorů, a to v jejich minisatelitních lokusech (tandemových repeticích 4) s délkou základního motivu větší než 6–8 nukleotidů). Mutace v těchto lokusech se podstatně odlišují od mutací strukturních genů jak mechanizmem vzniku (počtem opakování kopií na rozdíl od nukleotidových substitucí u strukturních genů), tak četností spontánního vzniku. Má se za to, že frekvence je přibližně rovna 10–6 mutací na strukturní gen a generaci, ale u minisatelitů je četnost spontánních mutací u různých lokusů od 0,9 do 7 × 10–3, tj. přibližně tisíckrát častější. Nejednoznačnost interpretace takových údajů je podmíněna tím, že minisatelitní a mikrosatelitní tandemové repetice jsou dosud nedostatečně prozkoumanou částí genomu vyšších organizmů jak z hlediska vnitřní heterogenity, rychlosti jejich evoluce a faktorů, které ovlivňují jejich proměnlivost, tak z hlediska fenotypových důsledků jejich mutací. Přitom se dosud nepodařilo v souvislosti s atomovými katastrofami (jako byly výbuchy atomových bomb v Japonsku a kyštymská i černobylská havárie) zjistit zvýšení mutací strukturních genů, které kódují proteiny.

Zjistit příčinu onkologického onemocnění je vždy velmi složité. Známý vtip onkologů, že „všichni můžeme zemřít na nádor, ale ne každý se toho dožije“, je vtipný jen částečně. Vždyť zhoubné bujení může být vyprovokováno a urychleno mnoha příčinami, zejména změnami imunitního a neuroendokrinního systému. Proto je obtížné říci, zda určitý nádor vznikl v důsledku přímého genetického poškození, nebo zda již existoval a vnější okolnosti pouze uspíšily jeho rozvoj. S genetickými zrůdami to také není jednoduché, protože zrůdy – mrzáčci – mohou vzniknout i bez genetických poškození. Mohou se objevit v důsledku různých onemocnění matky, jako výsledek úrazu nebo kontaktu s chemickými látkami v kritických obdobích vývoje plodu.

Kam se poděli mutanti? Sledovali jsme různé linie laboratorních myší, různé druhy hrabošů odlovených v uzavřené zóně černobylské atomové elektrárny a domácí skot. V září 1987 ředitel Černobylského mezinárodního vědeckého střediska Nikolaj Archipov a vedoucí laboratoře radioekologie živočichů Nikolaj Burov nalezli ve vzdálenosti čtyř kilometrů od reaktoru tři krávy a býka, kteří přežili předešlou zimu v třicetikilometrové uzavřené zóně. V panice během evakuace se na zvířata zapomnělo, a ta se zaběhla do lesa. Krávy i býk byli převezeni na farmu Novošepelyči, která leží 10 kilometrů od „sarkofágu“. Býk byl pojmenován Uran, krávy Alfa, Beta a Gamma (podle druhů ionizujícího záření), smysl pro humor neopouští lidi ani během nejhorších zkoušek. Tato zvířata byla základem experimentálního stáda, které se dodnes rozmnožuje v podmínkách radionuklidového znečistění kolem 7,4 × 106 Bq/m2. Během experimentálního sledování jmenovaných druhů na území znečistěném radionuklidy (což je třicetikilometrová uzavřená zóna kolem černobylské atomové elektrárny) se nám nepodařilo najít žádné mutanty, přestože je známo, že u některých živočišných druhů vznikají mutanti spontánně, bez působení genotoxických faktorů. U druhů, v jejichž genomu jsou jednoramenné chromozomy (a k nim patří laboratorní myši i skot), se občas objevují spontánní mutanti se spojenými dvouramennými chromozomy. Tato spojení se nazývají robertsonovské translokace. Přirozeně jsme očekávali, že alespoň mutanty s robertsonovskými translokacemi v uzavřené zóně najdeme, tím spíše, že v oblastech se zvýšenou seizmickou aktivitou a vyšším pozadím ionizujícího záření (a také při ozařování myší v laboratoři) se tito mutanti objevují častěji než v obvyklých podmínkách. Přesto ani tito mutanti nebyli u černobylské atomové elektrárny nalezeni.

Něco však přece nalezeno bylo. Naši kolegové z Ústavu molekulární biologie a genetiky – člen korespondent Ukrajinské národní akademie věd C. C. Maljuta a Dr. A. I. Slomko – sledovali embryonální úmrtnost laboratorních myší, které byly vystaveny ionizujícímu záření v uzavřené zóně černobylské atomové elektrárny. Byla zvýšená, a to ve stadiu, které předchází zahnízdění embrya v děloze. Vznikla hypotéza, že pokud se zahnízdění podaří, narodí se normální myš. Dokonce při umělé kultivaci raných embryí vypláchnutých z ozářených myší bylo zřejmé, že u části z nich se dělení opožďuje. To znamená, že takové zárodky nejsou pro zahnízdění připraveny a odumírají v důsledku porušené synchronizace mezi rýhováním oplozené vaječné buňky a změnami, které probíhají v mateřském organizmu pod vlivem hormonů. To, že se buněčné dělení může opožďovat v důsledku poškození genetického materiálu, je známé a zcela vysvětlitelné. Čím více genetických defektů je nutné napravit, tím déle trvá každé stadium buněčného cyklu. To znamená, že na otázku, kam se poděli mutanti, je podle všeho možné odpovědět takto: Mutanti se nerodí buď proto, že se z buněk poškozených ještě před dělením netvoří gamety, nebo proto, že embrya, která z nich vzniknou, zahynou v raných stadiích, popřípadě nejsou schopna zahnízdit.

Toto stádečko koní Převalského bylo do oblasti Černobylu introdukováno z ukrajinské přírodní rezervace Askanija-Nova před několika lety. Přestože spásají radioaktivní trávu, daří se jim dobře. Protože se pohybují na území o rozloze 3000 km2, je poměrně vzácné je potkat.

Ne všechny geny jsou vhodné do nových podmínek Skot. Experimentální stádo na farmě Novošepelyči bylo tvořeno potomky býka Urana a krav Alfa, Beta a Gamma. Kromě toho tam pro vědecké sledování v letech 1990–1992 dovezli 14 krav z poměrně čistých oblastí. Tyto krávy tvořily rodičovskou generaci a od nich bylo získáno pět generací, které se narodily v podmínkách přibližně 100krát zvýšené úrovně ionizujícího záření. V generacích zvířat, která se narodila v zóně, jsme jasně pozorovali, že jeden ze základních zákonů genetiky, zákon stejné pravděpodobnosti předání alel rodičů potomkům, zde někdy neplatí. Zjistili jsme průkazné odchylky u čtyř genů: transferinu, ceruloplazminu, receptoru vitaminu D a purinnukleosidfosforylázy. Zdá se, že pro přežití v podmínkách radioaktivního znečistění se některé varianty genů (alely) ukázaly jako nevhodné a jedinci, kteří je nesou, se prostě nenarodili. Na svět se dostali pouze ti, jejichž transportní proteiny a enzymové systémy se dokázaly vyrovnat s nepříznivými faktory prostředí. U jiných genů se naproti tomu přednostně rodili heterozygoti, jako by se různé varianty genu snažily setkat v jednom organizmu, aby mohl lépe vzdorovat vnějším podmínkám. V našich sledováních byla velmi jasně zjištěna přítomnost selekce proti jedincům, kteří měli genotypy typické pro vysoce specializované holštýnské plemeno. Například v první generaci narozené po býku Uranovi zdědili potomci od krav nejčastěji pouze jednu variantu genu transferinu ze tří možných. Přitom tato varianta většinou není typická pro holštýny, ale pro plemena primitivnější, avšak odolnější vůči nepříznivým podmínkám, jako je například původní šedý ukrajinský skot.

Procesy, kvůli kterým takové geny mizí, vyplývají z počtu narozených telat za rok na jednu krávu v experimentálním stádě a počtu telat, která uhynula do tří měsíců . Je zřejmé, že genetickou strukturu ve srovnání s rodičovskou generací podstatně mění vysoká sterilita krav, které se narodily v uzavřené zóně černobylské jaderné elektrárny. Zajímavý je v této souvislosti fakt, že v práci H. Scherba a jeho kolegů z r byly získány jasné údaje o zvýšené úmrtnosti novorozených dětí v evropských zemích po r. 1986, tj. po černobylské havárii . Otázkou je, jaké musí být dávky radionuklidového znečistění, aby na ně populace savců odpověděly zvýšenou úmrtností části novorozenců a rovněž změnami genetické struktury ve sledu generací (a aby část genofondu mizela z populace).

Lidské populace. Ukazuje se, že to je složitá otázka. Zaprvé proto, že známe mnoho radioaktivních oblastí, ve kterých je úroveň přirozeného radioaktivního záření řádově desetinásobně nebo stonásobně vyšší než celosvětový průměr. Nejznámější je provincie Ramzar v Íránu, kde roční dávka dosahuje až 260 mSv, celosvětový průměr je 3,5 mSv. 5) Přitom u obyvatel Ramzaru není pozorováno ani zvýšení úmrtnosti, ani zvýšení výskytu dětí s vrozenými defekty. Zároveň byly u obyvatel této provincie zaznamenány zřetelné rozdíly v odolnosti krevních buněk vůči záření oproti obyvatelům oblastí s nízkým přirozeným radioaktivním pozadím. Soudobé údaje z experimentálních sledování lidských populací, které žijí v radioaktivních oblastech, svědčí o tom, že v takových místech probíhá z generace na generaci selekce, jejímž výsledkem je vzrůstající četnost jedinců odolných vůči radiaci v populaci. Je nutné podtrhnout, že ze 116 tisíc lidí vysídlených z černobylské zóny jich jen kolem 5 % dostalo dávku ionizujícího záření nad 100 mSv/rok, a právě tato dávka (dvakrát menší než v Ramzaru) je pokládána za hranici, za níž začíná zřetelné zvýšení výskytu onkologických onemocnění. Porovnání těchto údajů svědčí o tom, že reálné nebezpečí nepředstavuje samotná dávka přijatého ionizujícího záření, ale její „novost“ pro danou populaci, druh nebo skupinu druhů. Je zřejmé, že pro obyvatele Ramzaru zvýšení roční dávky o 3,5 mSv sotva povede k nějakým zdravotním následkům, ale pro většinu evropských populací, které se s dávkami nad 3,5 mSv za rok po řadu generací nesetkávaly, může taková změna vést k mizení jedinců vnímavých k radioaktivnímu záření z genofondu, a tudíž také ke změně genetické struktury populací.

Už před delším časem se v literatuře začal objevovat výraz „slovanský kříž“, označující zvýšenou úmrtnost a sníženou porodnost, jež byly zaznamenány v řadě slovanských zemí. Údaje, které jsme získali my i další autoři, svědčí o tom, že podíl černobylské katastrofy na „strmosti“ tohoto „kříže“ mohou evropské země reálně vyhodnotit až nyní, po dvaceti letech, protože děti narozené krátce po katastrofě teprve vstupují do reprodukčního věku. Sledovali jsme také další druhy domácích zvířat v zóně, zabývali jsme se hlodavci, kteří se tam vyskytují, dokonce jsme studovali nutrie, ale mutanty jsme nenalezli ani u nich. Laboratorní myši. Na laboratorních myších tří různých linií bylo zjištěno, že každá z nich je charakteristická svým spektrem spontánních mutací v buňkách kostní dřeně a pouze některé charakteristiky tohoto spektra se mění s věkem nebo sezonou. Přitom u studovaných laboratorních myší nevedlo zvýšení ionizujícího záření k vzniku nových charakteristik ve spektru mutací, ale pouze zesílilo projev spontánní nestability jednotlivých liniově specifických charakteristik.

U myší souvisejí mutační defekty způsobené zvýšenou úrovní ionizujícího záření s věkem. „Staré“ myší linie SS57W/Mv se v kontrolních podmínkách odlišovaly od „mladých“ vyšší četností různých cytogenetických anomálií, zejména jednojaderných leukocytů s mikrojádry. Přitom u „starých“ myší z experimentální černobylské skupiny, které byly v průběhu života vystaveny účinkům zvýšené úrovně ionizujícího záření, byla frekvence takových anomálií menší nejen ve srovnání s kontrolou téhož věku, ale i ve srovnání s „mladými“ černobylskými myšmi .Je vidět, že tyto rozdíly jsou provázeny statisticky průkazným zvýšením počtu dělících se buněk v kostní dřeni „starých“ černobylských myší ve srovnání se „starou“ kontrolní skupinou. To znamená, že v průběhu života v podmínkách zvýšené úrovně ionizujícího záření nedochází u těchto myší (na rozdíl od kontrolní skupiny) k snížení rychlosti buněčného dělení v kostní dřeni, což je podle všeho provázeno zrychleným zánikem buněk s genetickými defekty. Shodné údaje získali i jiní autoři, kteří zjistili, že stimulace buněčného dělení při vysokých dávkách ionizujícího záření vede k rychlejšímu zániku defektních buněk.

Hraboši odlovení v černobylské uzavřené zóně. Sledována byla mutační spektra tří druhů – hraboše polního (Microtus arvalis), hraboše hospodárného (Microtus oeconomus) a norníka rudého (Clethrionomys glareolus) – které byly odloveny v uzavřené zóně černobylské atomové elektrárny v místech se zvýšenou úrovní radionuklidového znečistění. Zjistili jsme, že u hrabošů (stejně jako u laboratorních myší) nevedlo zvýšené ionizující záření k vzniku kvalitativně nových charakteristik mutačního spektra, ale byl zesílen projev těch druhově specifických charakteristik spektra, jejichž vyšší nestabilita byla pozorována u zvířat odlovených v čistých oblastech. A co víc, zjistili jsme – nehledě na přetrvávající vysokou úroveň radioaktivního znečistění v místech, kde byli hlodavci odloveni – že s časem se u různých druhů postupně snižovalo množství živočichů s vysokou frekvencí mutantních buněk v kostní dřeni. Zdá se, že v nových podmínkách se rozmnožovali převážně jedinci, kteří byli nejvíce odolní k škodlivému působení ionizujícího záření, tedy že probíhala intenzivní selekce . Jak je vidět, u hraboše polního a norníka rudého je v roce 1996 frekvence zvířat s vysokou úrovní cytogenetických anomálií v buňkách kostní dřeně podstatně vyšší než v kontrolní skupině a než u zvířat odlovených v těch samých místech, ale v dalších letech (1999 a 2000). Je důležité zdůraznit, že toto nahromadění radiorezistentních jedinců u norníka rudého se zcela jasně vyskytuje pouze u zvířat odlovených v „Rezavém lese“, kde je velmi vysoká úroveň radionuklidového znečistění (nad 3,7 × 107 Bq/m2), na rozdíl od míst s podstatně nižší úrovní znečistění (např. v Janově, kolem 7,4 × 106 Bq/m2). To znamená, že rychlost selekce na radiorezistenci je tím vyšší, čím vyšší je úroveň radio nuklidového znečistění. Pozornost zasluhuje i skutečnost, že dokonce i v částech uzavřené zóny s tak vysokou úrovní radionuklidového znečistění, jaké je v „Rezavém lese“, byl větší výskyt radiorezistentních jedinců zjištěn až v roce 1999, tj. 13 let po černobylské havárii, kdy se vystřídalo 26 generací hrabošů (rozmnožují se dvakrát za rok). Z toho vyplývá, že pro vznik lidí s vyšší odolností k ionizujícímu záření, například u populace v oblasti Ramzar v Íránu, je s ohledem na reprodukční zvláštnosti člověka potřeba 600 let.

To znamená, že se v nových ekologických podmínkách zvyšuje intenzita přírodní selekce. Mutantní jedinci při ní nevznikají nebo nepřežívají, protože jakákoli mutace se špatně snáší s komplexem navzájem adaptovaných genů, který vznikl v důsledku dlouhé předcházející selekce. Kromě toho nové podmínky někdy pomáhají reprodukci jedinců, kteří jsou heterozygotní (mají v genovém páru dvě různé alely) v řadě genů. Z obecného pohledu neprobíhá populačně genetická adaptace rozmnožováním nových variant genů, ale přemístěním starých genů tak, aby vznikla kombinace příznivá pro život v nových podmínkách. Výzkumy genetických procesů u různých druhů v uzavřené černobylské zóně umožňují vyčlenit tu část genofondu, která je odpovědná za přežití v podmínkách zvýšeného tlaku přirozené selekce. Oprávněně můžeme předpokládat, že pokud se kravám nerodí všechna telata, která se mohla narodit před černobylskou katastrofou, platí něco podobného i pro lidi. Selekce probíhající proti nositelům vyšších intelektuálních schopností je samozřejmě jen hypotéza, nicméně ne zcela neodůvodněná. Například bylo zjištěno, že hraboši, kteří přežívají v oblastech znečistěných radionuklidy, si stavějí primitivnější nory. Komplexní výzkumy dánských vědců ukázaly, že u dětí, které se narodily po prvních výbuších atomových bomb v atmosféře, se ve školním věku projevila určitá narušení intelektuálních schopností – snížení schopnosti abstraktního myšlení. Tytéž poruchy byly typické pro malé Dány, kteří se narodili bezprostředně po černobylské katastrofě. Pomohly jim speciálně připravené výukové programy formou her.

Kdo se zvýšené radiaci přizpůsobuje nejlépe? Na základě provedených výzkumů můžeme učinit několik neutěšených závěrů: Hlavní problém populací různých druhů včetně člověka, které po havárii černobylské atomové elektrárny žijí v oblastech znečistěných radionuklidy, nespočívá v absolutní velikosti přijatých dávek ionizujícího záření, ale v novosti těchto dávek. Hlavní genetické následky pro populace různých druhů nespočívají ve zvýšení počtu mutantních organizmů, ale v tom, že část genů mizí jako důsledek selekce směřující proti „radiačně citlivým“ organizmům. To znamená, že nevznikají nové geny, ale mizí staré, které byly spojeny s vyšší citlivostí organizmů k novým podmínkám. Existují nepřímé důkazy o tom, že uvnitř druhu se novým podmínkám nejlépe přizpůsobují nejméně specializovaní jedinci. Skutečné genetické následky černobylské katastrofy pro lidskou populaci v evropských zemích nebudou ještě nějakou dobu známy, protože děti, které se narodily po roce 1986, teprve nyní vstupují do reprodukčního věku.

O opuštěnou krajinu v zóně je třeba se starat
O opuštěnou krajinu v zóně je třeba se starat. Je třeba udržovat lesy, opuštěná pole, zabezpečovat hydrologický režim. Vše s ohledem na postupné snižování radioaktivity. Hřbitov v blízkosti elektrárny

Dnešní Pripjať.

Temelín

Prameny http://www.ikoktejl.cz www.pavrda.cz/cernobyl/bribery.html
Svět poznání Modlitba za Černobyl-Aleksijevičová Světlana sweb.cz/radioaktivita.cz/ hungary.hu.cz/

Jana Slabá A3. 9.11.2006.

Podobné prezentace

Prezentace na téma: "Jana Slabá A3. 9.11.2006."— Transkript prezentace:

Podobné prezentace

O projektu

Kontaktní formulář

Přihlásit se

Přihlásit se přes sociální síť:

Jana Slabá A3. 9.11.2006.

Podobné prezentace

Prezentace na téma: "Jana Slabá A3. 9.11.2006."— Transkript prezentace:

Podobné prezentace

O projektu

Kontaktní formulář