RADIAŢIILE ŞI RADIOPROTECŢIA

RADIAŢIILE ŞI RADIOPROTECŢIA

Structura energetică a  nucleului

            Modele atomice

            Din structura atomo-moleculară cunoaştem că orice substanţă este formată din molecule, iar acestea la rândul lor sunt formate din atomi (athomos = indivizibil).

Atomul având o structură ceva mai stabilă, el a fost considerat multă vreme indivizibil şi fără structură internă. La începutul secolului XX, a fost pus în evidenţă caracterul să complex, pentru a cărui studiere au fost construite diferite modele, capabile să permită înţelegerea fenomenelor care se petrec la scară atomică.

            [A]  Modelul J. J. Thomson (1903)

                                                            Ø pleacă de la legea interacţiunii dintre sarcinile electrice

                                                            Ø concepe modelul sub formă de sferă, care cuprinde o

                                                         sarcină electrică pozitivă, uniform distribuită, iar în

                                                         interiorul acesteia se găsesc electronii într-o continuă

                                                         mişcare.

                                                            Ø modelul a putut explica anumite fenomene legate de

                                                         atom, dar ulterior s-a dovedit a fi nepotrivit pentru

                                                         interpretări cu caracter mai general, fiind abandonat,

                                                         mai ales că repartizarea sarcinilor electrice nu avea nici o bază experimentală.

            [B]  Modelul Rutherford (1906) – modelul planetar

Ø atomul este un sistem electric neutru, format dintr-un număr de sarcini negative şi un nucleu central cu sarcină pozitivă.

Ø întreaga sarcină pozitivă şi aproape întreagă masa a atomului sunt concentrate în nucleu – care are diametrul de aproximativ 10^-15m.

Ø între nucleu şi electroni există forţe de atracţie şi respingere coulombiană, ceea ce conferă stabilitate atomului.

Ø deficienţele modelului: " modelul este conceput pe baza legilor clasice ale mecanicii şi electromagnetismului; " conform legilor electromagnetismului orice sarcină electrică ce se mişcă accelerat, emite continuu radiaţii electromagnetice (unde) pierzând continuu energie şi apropiindu-se din ce în ce mai mult de nucleu, în cele din urmă căzând pe acesta, lucru care nu se întâmplă, deoarece ştim că atomul este stabil.

            [C]  Modelul cuantificat Bohr (1913)

Ø se bazează pe modelul Rutherford, dar pe baza următoarelor postulate:

            a) electronii se mişcă în jurul nucleului numai pe anumite orbite, de energii bine definite, numite orbite staţionare, iar mişcarea electronilor pe orbitele staţionare se face fără absorbţie sau emisie de energie.

 

            b) la tranziţia unui electron de pe o orbită staţionară pe alta, se emite sau absoarbe o cantitate de energie egală cu diferenţa energiilor corespunzătoare celor două orbite:

hn = E_n – E_m; unde h = constanta lui Planck, n = frecvenţa radiaţiei emise.

            [D] Modelul lui Sommerfeld (1916)

e-

                                                                     Ø se admite că un electron în mişcare descrie

                                                                         pe lângă orbite circulare şi orbite eliptice;

                                                                         având r = raza vectoare, j = unghiul descris

                                                                         de raza vectoare; F₁ = unul din focarele

                                                                         elipsei.

                                                                     Ø modelul păstrează orbitele indicate de Bohr,

                                                                         dar adaugă fiecăreia dintre ele (n – 1) orbite

                                                                          eliptice.

            Izotopii – sunt atomi ai aceluiaşi element care ocupă toţi acelaşi loc în tabelul lui Mendeleev dar au mase atomice diferite (A – acelaşi, Z – diferite); nucleele izotopilor au acelaşi număr de protoni, dar au număr diferit de neutroni, ei au aceleaşi propietăţi chimice, dar proprietăţile lor fizice diferă destul de mult.

Orice atom se reprezintă ^A_ZX ^{numărul de masă}_{numărul atomic} (izos = acelaşi; topos = loc)

Exemple: carbon: ¹²C, ¹³C, ¹⁶C; oxigen ¹⁶O, ¹⁷O, ¹⁴O; plumb ²⁰⁴Pb, ²⁰⁶Pb, ²⁰⁷Pb, ²⁰⁸Pb;

hidrogen ¹H, ²H = D = deuteriu, ³H = T = tritiu.

A = nr. de masă = nr. întreg cel mai apropiat de masa atomică

Z = nr. atomic = nr. de ordine din sistemul periodic (Mendeleev)

            Nucleul atomic

            Este constituit din particule care se numesc nucleoni; aceştia fiind protonii cu sarcină electrică pozitivă (+e) cu masa m_p = 1,007597u şi neutronii care sunt neutrii din punct de vedere electric cu masa m_n = 1,008987u

Pentru nucleu: Z – exprimă numărul protonilor din nucleu, iar A – număriul total de nucleoni, adică (A – Z) neutroni.

Masa nucleului este suma maselor protonilor şi neutronilor, deci

 m = Z.m_p + (A – Z)m_n adică m = m_p + m_n

Prin metoda spectroscopiei de masă, s-au determinat masele diferitelor nuclee M (cu o precizie de până la 5 zecimale) şi cele calculate prin suma maselor protonilor şi neutronilor, apărând o diferenţă de masă Dm = m – M = Zm_p + (A – Z)m_n – M care se mai numeşte şi defect de masă.

            Energia de legătură:

Forţele nucleare sunt forţele de atracţie dintre nucleoni, sunt de natură electromagnetică şi sunt forţe specifice nucleului. Aceste forţe sunt mult mai mari decât forţele de respingere coulombiene dintre protoni.

Interacţiunea dintre nucleoni se realizează prin intermediul unui câmp nuclear, numit câmp mezonic. La formarea unui nucleu atomic din nucleoni, forţele nucleare efectuează un lucru mecanic  şi de aceea la formarea nucleului se eliberează energie. O parte din această energie eliberată este preluată de nucleu sub formă de energie cinetică, iar restul este radiat prin fotoni g.

Energia de legătură este energia necesară pentru desfacerea nucleului în nucleoni. Energia de legătură a nucleului cu masa de repaus M, are expresia, dată de relaţia:

W = [Z.m_p + (A – Z)m_n].c² – M.c² şi este exprimată în MeV = megaelectron – volt.

            Eliberarea energiei nucleare

            În toate reacţiile nucleare energia totală se conservă, adică, energia totală a particulelor care participă la reacţie este egală cu energia totală a particulelor care ies din reacţie: E₀₁ + E₁ = E₀₂ + E₂, unde E₀₁, E₁ – este energia de repaus, respectiv energia cinetică care intră în reacţie; E₀₂, E₂ – este energia de repaus şi cinetică a produselor de reacţie (E₁ ¹ E₂).

            Energia de reacţie Q este diferenţa dintre energia cinetică E₂ a produselor de reacţie şi energia cinetică E₁ a particulelor intrate în reacţie: Q = E₂ – E₁, sau Q = E₀₁ – E₀₂ = m₀₁.c² – m₀₂.c²

a)     Dacă Q < 0, avem reacţii endoenergetice, care se petrec numai cu absorbţia unei părţi din energia cinetică a particulelor incidente.

b)     Dacă Q > 0, avem reacţii exoenergetice, în care se eliberează energie nucleară sub formă de energie cinetică

Reacţiile nucleare sunt transformările nucleelor ca rezultat al acţiunii unor particule din exterior. Un nucleu ţintă este supus bombardării cu o particulă proiectil şi ca urmare se formează un nou nucleu (nucleu produs) şi o altă particulă.

Radioactivitatea

Fizica nucleară se ocupă cu studiul nucleului atomic, privind structura şi transformările nucleului, interacţiunile dintre nucleu şi particule.

Nuclidul este o specie de nuclee caracterizată printr-un anumit număr de masă şi un anumit număr atomic. Numărul de masă A al unui nuclid este egal cu suma maselor protonilor şi neutronilor din nucleu, iar numărul atomic Z egal cu numărul de protoni din nucleu.

Descoperirea radioactivităţii: în 1886 Henry Becquerell a observat că o sare de uraniu impresionează o placă fotografică, chiar dacă este învelită în hârtie neagră, iar  Marie şi Pierre Curie (1898); Rutherford şi Soddy (1902) au observat acest fenomen pentru săruri de uraniu. Sarea de uraniu emite radiaţii care trec uşor prin hârtie, dar intensitatea radiaţiei emise de diversele săruri ale uraniului depinde numai de numărul atomilor de uraniu existenţi şi nu depinde de felul combinaţiei chimice în care se găsesc aceşti atomi; radiaţiile emise sunt ale atomilor de uraniu.

Radioactivitatea este proprietatea nucleelor unor elemente, de a emite radiaţii în mod continuu şi spontan. Avem două tipuri de radioactivitate: naturală – când are loc emisie de radiaţii în mod spontan şi artificială – când emisia este provocată, prin bombardarea cu particule a sau neutroni.

Radioactivitatea naturală

Radiaţiile X sau Röntgen, care au fost descoperite de Wilhwlm Conrad Röntgen (1845 – 1923); folosind tuburi röntgen – care constau dintr-o incintă vidată în interiorul căreia avem doi electrozi: anodul A(+) şi catodul C(-). Catodul este încălzit şi datorită 

Radiaţii X                       Catod                              Anod                                 -   Zeci de kV    +

                                                                   agitaţiei termice a electronilor în jurul lui

                                                                   se formează un strat subţire de electroni.

                                                                   Prin aplicarea de tensiuni de zeci de kV

                                                                   între anod şi catod, tensiuni care obligă

                                                                   deplasarea electronilor către anod,

                                                                   catodul având forma unei oglinzi sferice

                                                                   pentru ca electronii emişi să fie focalizaţi

                                                                   pe o suprafaţă mică a anodului A.

                                                                   Energia electronilor care pătrund în

                                                                   interiorul  anodului scade prin frânarea lor în interiorul anodului, această energie pierdută prin frânare este preluată parţial de o nouă radiaţie numită radiaţie X.

Radiaţiile X sunt radiaţiile emise de atomii unui corp, când aceştia interacţionează cu electroni rapizi.

Proprietăţile radiaţiilor X: Ø se propagă în vid cu viteza luminii (3.10⁵km/s); Ø impresionează placa fotografică; Ø nu sunt deviate în câmpuri electrice şi magnetice;

Ø produc fluorescenţa unor substanţe (ex. sulfura de zinc primeşte o culoare galben verzuie); Ø sunt invizibile (nu acţionează asupra ochiului – nu impresionează ochiul);

Ø pătrund cu uşurinţă prin corpuri care sunt opace pentru lumină; Ø sunt absorbite de metale cu densitate mare (ex. plumbul), puterea de penetraţie depinde de masa atomilor

substanţei şi de grosimea stratului de substanţă; Ø ionizează gazele prin care trec; fiind folosite la detectoare de radiaţii; Ø au acţiune fiziologică, distrugând celule organice, fiind nocive pentru om; de aceea se folosesc în tratarea tumorilor canceroase, distrugând celulele bolnave.

            Aplicaţiile radiaţiilor X – în radioscopii şi în radiografii:

     J dacă obiectul de studiat se aşează între sursa de raze X  şi un ecran fluorescent 

         atunci avem radioscopie

     J dacă obiectul de studiat este aşezat între sursa de raze x şi o placă fotografică,

         atunci avem radiografie.

            Dezintegrare radioactivă

            Toate elementele care prezintă fenomenul de radioactivitate se numesc elemente radioactive, ca de exemplu: Ra, U, Po, Th, etc.

Radiaţie g Radiaţie a                                                  Radiaţie b  Pol N                                 Pol S                 Sursa de radiaţii (proba)

                                                                   Pentru a stabili natura radiaţiilor emise, se

                                                                   acţionează cu un câmp magnetic asupra

                                                                   fasciculului dirijat de radiaţii, capsula de plumb

                                                                   ce conţine proba de uraniu se aşează într-un

                                                                   câmp magnetic (în figura alăturată acesta este

                                                                   perpendicular pe planul figurii).

                                                                   Radiaţiile ⁴₂a º ⁴₂He

                                                                   ¨ sunt nuclee de heliu; ¨ au viteza de penetrare

                                                                      de aproximativ 2.10⁴km/s; ¨ sunt puternic

                                                                      ionizante; ¨ sunt obţinute prin expulzarea de

                                                                     către nucleu a unei particule formată din doi protoni şi doi neutroni; ¨ au energii cuprinse între 3 şi 6 MeV; ¨ sunt caracteristice nucleelor grele; ¨ la trecerea prin substanţă sunt împrăştiate şi pot produce reacţii nucleare; ¨ în aer străbat distanţe între 3 – 10cm, în aluminiu aproximativ 0,02mm şi pot fi oprite de straturi de substanţă cu grosimea de zecimi de milimetru; ¨ procesul prin care un nucleu emite o particulă a, se numeşte dezintegrare a,      ^A_Z X  ®  ⁴₂a + ^A-4_Z-2Y, ca de exemplu ²²⁶₈₈Ra ® ⁴₂a + ²²²₈₆Rn

            Radiaţiile ⁰_-1b º ⁰_-1e

            ¨ sunt fascicule de electroni; ¨ au viteze mari de propagare, de aproximativ 29.10⁴km/s; ¨au putere mare de pătrundere, de aproximativ 100 ori decât radiaţiile a; ¨au energii de aproximativ 5MeV; ¨constă din emiterea de electroni rapizi de către nuclee; ¨se explică prin transformarea neutron – proton; ¨ procesul prin care un nucleu emite o particulă b, se numeşte dezintegrare b;   ^A_ZX  ®  ⁰_-1b + ^A_Z+1Y; ²¹⁰₈₂Pb  ® ⁰_-1b + ²¹⁰₈₃Bi.

            Radiaţiile gama (g)

            ¨ sunt radiaţii de natură electromagnetică (lumină); ¨ au viteza de propagare de 3.10⁵km/s; ¨ au putere mare de pătrundere; ¨ apar şi sunt emise la trecerea dintr-o stare instabilă (excitată) într-o stare stabilă: ¹⁹⁸₈₀Hg^* ® g + ¹⁹⁸₈₀Hg; ¨ nu sunt deviate de câmpuri electrice şi magnetice (nu au sarcină electrică); ¨ au puterea de ionizare mică; ¨ se explică prin existenţa unor nivele de energii diferite în nuclee; când un nucleu emite radiaţii a sau b el rămâne într-o stare excitată, iar prin revenire la starea fundamentală, diferenţa de energie este redată sub forma radiaţiilor gama.

            Observaţie: Toate radiaţiile a, b, şi g sunt invizibile, fără gust şi miros, dar au acţiune puternică.

            Radioactivitatea artificială

            Irène şi Joliot Curie au observat că unele elemente care sunt bombardate cu particule a sau neutroni emit spontan radiaţii nucleare, iar nucleul format prin transformarea nucleară este radioactiv şi nu stabil. Acest gen de radioactivitate se numeşte radioactivitate indusă sau radioactivitate artificială.

            Exemple:

            Ø bombardarea aluminiului cu particule a, prin producerea a două reacţii nucleare:

                        ²⁷₁₃Al + ⁴₂a ® ³⁰₁₅P^* + ¹₀n  iar ³⁰₁₅P^* ® ³⁰₁₄ + ⁰₊₁b unde ³⁰₁₅P^* este un izotop radioactiv artificial al fosforului, iar ⁰₊₁b este pozitronul.

            Ø dezintegrarea b⁺, dată de formula ^A_ZX ® ^A_Z-1Y + ⁰₊₁e + n , nucleul rezultat este izobar, având numărul de ordine mai mic cu o unitate (o căsuţă) la stânga nucleului părinte în tabelul lui Mendeleev.

            Ø captura electronică, dată de relaţia ^A_ZX + ⁰_-1e ® ^A_Z-1Y + n, iar ca exemple avem:

                        ³⁰₁₅P ® ³⁰₁₄Si + b⁺¹ + n                    ¹⁴₇N  ® ¹³₆C + b⁺¹ + n

Efectele biologice ale radiaţiilor  -  radioprotecţia

„Fără radiaţii nu am fi fost şi nu am putea fi, dar cu prea multe radiaţii nu putem trăi”

Activitatea vitală a tuturor sistemelor organizate biologic şi în special a omului, se desfăşoară într-un univers supus acţiunii unei multiple şi variate game de radiaţii, de la cele sesizabile direct cu simţurile noastre, până la cele sesizabile doar prin intermediul unei aparaturi, uneori foarte complicate.

Mediul înconjurător conţine surse naturale de radiaţii, existente de miliarde de ani pe planeta Pământ încă de la formarea acestuia, însoţind apariţia şi evoluţia vieţuitoarelor, inclusiv a omului. Prin activitatea sa economică şi socială de-a lungul timpului, omul a modificat şi modifică sursele naturale de radiaţii, creând astfel o radioactivitate naturală suplimentară.

Radiaţiile sunt de origine şi natură foarte variate, clasificându-le astfel:

u radiaţii electromagnetice, X sau g de înaltă frecvenţă, având aceiaşi natură ca lumina

v radiaţii corpusculare încărcate electric: a, b, ioni acceleraţi

w radiaţii corpusculare neutre electric: neutroni.

            Radiaţiile nucleare pot acţiona asupra organismului în trei moduri: acţiune directă, acţiune indirectă şi acţiune la distanţă.

Prin acţiune directă sunt lezate macromoleculele de mare importanţă, chiar vitală (proteine, acizi nucleici) care suferă transformări datorită ionizării sau excitării directe.

Acţiunea indirectă este datorată elementelor care apar în urma proceselor radiochimice. Mediul principal în care se desfăşoară procesele biologice fiind apa, efectele apar datorită ionizării acesteia (apar ioni sau radicali) care acţionează ca agenţi oxidanţi şi reducători asupra unor componente esenţiale celulare, perturbând funcţionarea normală a acestora.

       Efectele biologice care apar în urma iradierii, sunt dependente de: doza de radiaţii şi debitul dozei. Efectele biologice ale radiaţiilor pot fi grupate astfel:

N Efecte somatice – care apar la nivelul celulelor somatice şi acţionează asupra fiziologiei individului expus, provocând distrugeri care duc fie la moartea rapidă, fie la reducerea semnificativă a speranţei medii de viaţă. Leziunile somatice apar în timpul  vieţii individului iradiat şi pot fi imediate sau tardive – efectele somatice  imediate sau pe termen scurt, se manifestă la câteva zile , săptămâni sau luni  de la iradiere. Aceste efecte  sunt de regulă nestochastice (nealeatorii) adică se produc la toţi indivizii expuşi la o doză superioară dozei de prag. Efectele somatice tardive  sunt cele care apar după o perioadă mai lungă de timp, de ordinul anilor, numită perioadă de latenţă şi se manifestă în special sub formă de leucemie sau cancer. Aceste efecte sunt de natură stochastică (întâmplătoare)  în sensul că este imposibil de evidenţiat o relaţie cauzală directă – probabilitatea producerii unui efect este proporţională cu doza de iradiere.

N Efecte genetice – care apar în celulele germinale sexuale din testicule sau ovare – aceste mutaţii letale sau subletale la descendenţi se datorează unor efecte imediate ale radiaţiilor cum ar fi: alterarea cromozomilor (translocaţii, apariţia de extrafragmente) ruperea unor segmente de cromatină, alterarea chimică a codului genetic, fie prin acţiunea radicalilor liberi asupra bazelor azotate ale acizilor nucleici, fie prin ruperea lanţului aceloraşi acizi. Gravitatea efectelor mutagene apare prin transmiterea la descendenţi a unor translocaţii cromozomiale, efect biologic, care apare şi la doze mai mici.

Dozele de radiaţii care pot produce apariţia unui minim de mutaţii într-o generaţie de indivizi, într-un ecosistem, dacă sunt menţinute în permanenţă pot conduce la adevărate catastrofe ecologice în generaţiile următoare.

Dozimetrie şi radioprotecţie

Dozimetria – reprezintă totalitatea metodelor de determinare cantitativă a dozelor de radiaţii în regiunile în care există sau se presupune că există un câmp de radiaţii, cu scopul de a lua măsuri adecvate pentru protecţia personalului ce îşi desfăşoară activitatea în acea zonă.

Radioprotecţia = totalitatea metodelor şi mijloacelor de reducere a efectelor nocive ale radiaţiilor. Sursele de iradiere pot fi: ¨ surse externe – aflate în afara organismului şi ¨ surse interne – aflate în interiorul organismului.

Ø Protecţia împotriva efectelor nocive ale radiaţiilor, produse de sursele externe, poare fi:

· protecţie fizică – realizată prin mijloace de reducere a dozei de expunere, ca: distanţa, ecranarea, timpul de expunere; · protecţie chimică – prin folosirea unor substanţe chimice (cistamina, gamofos, etc.), care se administrează înainte sau după iradierea persoanei; · protecţie biochimică – realizată prin folosirea unor preparate sau macromolecule biologice (sânge, plasmă, etc.) care administrate imediat după iradiere, ajută la refacerea celulară; · protecţie biologică – se realizează prin transplantul de celule viabile în măduvă (hematoformatoare).

Ø Reducerea gradului de contaminare radioactivă se poate realiza prin: · decontaminare – îndepărtarea izotopilor radioactivi din  tubul digestiv (cu alginat de sodiu, fosfat de aluminiu, etc.) şi din arborele traheobronşic (prin spălări cu ser fiziologic; · decorporare – eliminarea izotopilor radioactivi fixaţi în diferite organe (cu sare de Zn sau Ca a acidului dietilen – triamino – pentaacetic); · diluţie izotopică – administrarea iodurii de potasiu împotriva Iodului – 131, consumarea unor cantităţi mari de apă pentru reducerea fixării tritiului în organism, etc.

Măsurile de radioprotecţie, pot fi grupate în: J măsuri preventive; J măsuri de supraveghere; J măsuri de limitare şi lichidare.

Efectul nociv al radiaţiilor asupra materiei vii este datorat proprietăţii de a ioniza mediul prin care trec, ionizarea fiind modul dominant de pierdere a energiei de către radiaţii când traversează mediul material. Materia vie este caracterizată prin existenţa unor molecule deosebit de mari ale căror proprietăţi şi funcţionalitate biochimică pot fi ireversibil perturbate. Astfel, un act de ionizare, de trecere a unui electron pe un alt nivel în acest ansamblu, sau de smulgere a lui, provoacă mari schimbări în caracteristicile moleculei respective, schimbări care acumulate la nivelul celulei se pot traduce prin grave dereglări ale metabolismului, culminând cu moartea celulei sau cu erori de structură şi funcţionare a aparatului genetic celular, de tip cancerigen sau mutagen.

Mărimi şi unităţi legate de efectul biologic al radiaţiilor

Doza de iradiere – este cantitatea de energie cedată unităţii de masă D = dW/dm;

< D >_SI = 1Grey = 1Gy = 1J/kg;  < D >_tot = 1rad (rad-ul) = 10^-2J/kg; (rad = Radiation Absorbed Doze = doză de radiaţii absorbită) ; 1 rad = 10^-2Gy

Expunerea (dQ/dm) – sarcina electrică totală a ionilor de un semn produsă în urma iradierii în unitatea de masă. Unitatea de măsură este röntgen-ul R

Echivalentul de doză H = Q.D, unde Q este factorul de calitate al radiaţiei

< H >_SI 1Sv (Sievert);  < H >_tot =  1Rem; (rem = Röntgen Equivalent Man = röntgenu echivalent pentru om); 1 rem = 10^-2Sv

Mărimile dozimetrice menţionate se referă la un timp de expunere oarecare. Dacă se raportează efectul la unitatea  de timp se definesc:

Debitul dozei      d = dS/dt;      < d >_SI = J/kg.s

Debitul echivalentului de doză h = dH/dt   < h >_SI = 1Sv/s

Doza permisă pentru o persoană în funcţie de vârstă, se calculează cu formula:

D_max = 5(N – 18)rem, unde N – numărul de ani ai persoanei.

Metodele de protecţie contra radiaţiilor se împart în:

© Metode active – când sursa radioactivă este înconjurată cu ecrane absorbante, care reduc mult intensitatea radiaţiilor emergente, deci asigură securitatea celor ce se află la limita exterioară a ecranelor.

© Metode pasive – când se iau măsuri de genul:

V persoanelor li se fixează durate limitate de lucru în spaţiul respectiv

V li se dau alimente, medicamente antidot, mijloace de protecţie individuală, etc.

Din cercetări medicale rezultă ca:

Q doza minimă de iradiere globală a întregului organism este sub 20 Rem

Q între 75 – 150 Rem apare boala actinică, cu riscul cazurilor mortale la doză superioară

Q peste 700rem au efect letal.

Datorită efectului cumulativ al iradierii, normele prevăd că o persoană care la o singură iradiere a acumulat toată doza permisă, să zicem într-un an, nu mai are voie să suporte altă iradiere în acel an. Iradierea accidentală cumulată maximă admisă este de 25Rem. Datorită efectelor genetice, pentru femeile gravide, dozele admise sunt mai mici faţă d cele arătate mai sus. Deoarece nu toate părţile organismului sunt la fel de rezistente la iradiere, s-au stabilit doze maxime pentru diferite organe şi părţi ale organismului, precum şi cazul în care radiaţia nu atinge întregul organism, ci doar porţiuni din el.

) pentru organe izolate, exceptând cristalinul  şi gonadele, doza este de 15Rem/an

) pentru oase, tiroidă, pielea întregului organism, cu excepţia extremităţilor, doza este de 30Rem/an

) pentru mâini, antebraţe, picioare şi glezne doza este de 75Rem/an.

Sunt cazuri când unele elemente radioactive pot ajunge să fie integrate de oameni prin apa de băut sau alimente, sau inhalate odată cu aerul. Elementul radioactiv poate intra în circuitul metabolic şi în aceste cazuri însăşi sursa radioactivă se află în organism şi singura protecţie posibilă este folosirea de substanţe care elimină şi insolubilizează elementul respectiv. Poate apărea situaţia ca un element radioactiv, cu toate că este cantitativ sub limita admisă pentru întregul organism, concentraţia sa într-un anume organ să fie suficient de ridicată pentru ca doza de radiaţie permisă pentru organul respectiv să fie depăşită. Astfel de organe care concentrează preferenţial un anume element se numesc organe critice, ca de exemplu: glanda tiroidă pentru iod, sau sistemul osos pentru stronţiu, care este omolog clinic pentru calciu. Pentru a exclude astfel de cazuri, normele de protecţie admit concentraţia limită ale acestor substanţe în apă şi aer.

În tabelul de mai jos, redăm expunerea normală a omului la radiaţii nucleare, astfel încât să vă puteţi calcula fiecare doza naturală:

Cauza	Detaliu	Echivalent doză	Explicaţie
I. Punct geografic	Nivelul mării (se adaugă la fiecare 150m în plus în altitudine)	28 mrem/an	Radiaţii cosmice
Zona	Calcaroasă Sedimentară Granitică	50 mrem/an 30 mrem/an 12 0mrem/an	Radiaţii terestre
Casă din:	Lemn Cărămidă Granit	1 mrem/an 20 mrem/an 20 mrem/an	Radiaţiile materialelor
II. Alimentaţia	Carne, legume	20 mrem/an	Radiaţiile alimentelor 146Ca, 4019K
III. Mod de viaţă	O călătorie cu avionul Televizorul Examen radiologic	4 mrem/an 3 mrem/an 35 mrem/an	Radiaţii cosmice

În funcţie de valoarea dozei biologice a radiaţiilor, apar efectele:

Valoarea (1Sv = 100rem)	Efectele
0 – 0,25 Sv	Lipsa oricărei tulburări aparente
0,25 – 0,5 Sv	Apar schimbări sanguine, ochi injectaţi
0,5 – 1 Sv	Oboseală, ameţeală, cataractă, schimbări sanguine, opacizarea cristalinului, apariţia aluniţelor
1 – 2 Sv	Ameţeli, oboseală, reducerea numărului de globule roşii, scăderea rezistenţei la infecţii
2 – 4 Sv	Aceleaşi tulburări ca mai sus însoţite de câteva decese între 2 – 6 săptămâni de la iradiere
4 – 6 Sv	50% decese, în intervalul de 30 zile de la iradiere
Peste 6 Sv	100% decese, în mai puţin de 15 zile de la iradiere

            Bibliografie:

1.      Ioan Ursu – Fizica atomică

2.      Colecţia revistei „Evrika” – anii 2000 – 2002

3.      Manualele de Fizică – clasa a VIII-a, în vigoare

E L P -  5