Dane INFORMACYJNE (do uzupełnienia)

2. Dane INFORMACYJNE (do uzupełnienia) • Nazwa szkoły: • Zespół Szkół Politechnicznych we Wrześni • ID grupy: 97/86_mf_g1 • Opiekun: Irena Kaczmarek • Kompetencja: • matematyczno-fizyczna • Temat projektowy: • Radioaktywność • Semestr/rok szkolny: • 4/2011/2012

3. Zastosowanie izotopów w różnych dziedzinach życia • Izotopy to atomy tego samego pierwiastka (mające jednakowa ilość protonów w jądrze), ale różniące się liczbą neutronów. Innymi słowy są to atomy o takiej samej liczbie atomowej (Z), lecz różnej liczbie masowej (A). Rozróżnia się izotopy trwałe i nietrwałe (tzw. radioizotopy). Te ostatnie ulegają rozpadowi promieniotwórczemu, tzn. samorzutnemu procesowi, w wyniku którego jądra atomów rozpadają się i przechodzą w jądra lżejsze, a towarzyszy temu emisja cząstek elementarnych oraz energii. W wyniku rozpadu promieniotwórczego ilość substancji promieniotwórczej maleje wraz z upływem czasu. Radioizotopy dzieli się na naturalne (występujące w przyrodzie), oraz sztuczne (otrzymane podczas sztucznych przemian jądrowych). Zbiór identycznych atomów (jednakowych izotopów danego pierwiastka) nosi nazwę nuklidu. Każdy nuklid posiada charakterystyczny, ściśle określony okres półtrwania (okres połowicznego zaniku), tj. czas, po którym połowa początkowej ilości substancji promieniotwórczej ulegnie rozpadowi. Okresy te w zależności od izotopu mogą wynosić od nanosekund do trylionów lat.

4. Wykorzystanie izotopów naturalnych. • Jedna z pierwszych dziedzin, w której znalazły zastosowanie pierwiastki promieniotwórcze jest medycyna. To, iż pierwiastki te nie są obojętne dla organizmu człowieka było wiadomo już na początku badań nad promieniotwórczością. Starano się więc wiedze o tych izotopach wykorzystać do pożytecznych celów. Szybko okazało się, iż niektóre z radioizotopów można wykorzystać w medycynie do niszczenia komórek nowotworowych. Na początku wykorzystywany w tym celu był rad, odkryty przez Piotra i Marię Curie w Paryżu w roku 1898. W Polsce rad stosowano do niszczenia nowotworów od roku 1932. Terapia z wykorzystaniem radu polega na umieszczeniu związków tego pierwiastka (głównie soli Ra2+) w postaci tzw. igieł radowych w tkankach zaatakowanych przez nowotwór. Rad, pozostawiony na pewien czas, ulega promieniotwórczemu rozpadowi, w wyniku którego wydziela się promieniowanie niszczące komórki nowotworowe. Obecnie rad wycofywany jest z użycia i zastępowany bezpieczniejszymi izotopami otrzymanymi syntetycznie. Naturalne radioizotopy wykorzystuje się również w geologii.

5. W oparciu o izotopy zawarte w skałach można określić w przybliżeniu ich wiek. Wykorzystuje się tu naturalne substancje promieniotwórcze o bardzo długim okresie półtrwania. Ogólna zasada określania wieku skał polega na wykonaniu pomiaru ilości produktu przemian jądrowych zachodzących minerale w stosunku do ilości naturalnego radioizotopu zawartego w próbce. Zasadę tę wykorzystują między innymi: metoda ołowiowa, metoda helowa (tzw. zegar helowy), metoda strontowa, metoda argonowa, metoda renowo – osmowa, metoda samarowo - neodymowa. W archeologii również stosuje się metody datowania promieniotwórczego. Podstawową z nich jest tzw. metoda 14C (czyli radiowęglową). Wykorzystuje ona fakt, iż we wszystkich organizmach żywych obecny jest w określonej ilości promieniotwórczy izotop węgla 14C. W momencie gdy organizm obumiera dopływ tego izotopu zostaje przerwany i zaczyna on ulegać powolnemu rozpadowi. Okres półtrwania izotopu 14C to 5568 lat. Dokonując pomiaru zawartości tego izotopu w próbce materii organicznej, można określić, kiedy nastąpił koniec życia danego organizmu (tj, od kiedy trwa proces zmniejszania się ilości węgla 14C) z dokładnością do około 50 - 100 lat). Naturalne izotopy promieniotwórcze (w szczególności tryt (3H)) mogą być również wykorzystane do określenia wieku wody, która znajduje się w zamkniętym zbiorniku.

6. Zwykła woda zawiera w sobie pewien określony procent trytu (izotopu wodoru o liczbie masowej A=3). W momencie, gdy brak jest możliwości dopływu „świeżej” wody z otoczenia dopływ trytu również zostaje zahamowany. W konsekwencji ilość tego radioizotopu zaczyna się zmniejszać w skutek rozpadu promieniotwórczego. Ilość trytu zawartego w wodzie pozostającej w zamkniętym zbiorniku świadczy o czasie przechowywania wody w tym zbiorniku. Ze względu na niewielki czas półtrwania trytu (około 12lat) metoda ta może być stosowana do określania czasu przechowywania wody maksymalnie do około 30 lat. Ze względu na fakt, iż próby nuklearne oraz reaktory jądrowe przyczyniają się do wzrostu ilości trytu w atmosferze, metoda trytowa prawdopodobnie niedługo stanie się nieskuteczna.

7. Zastosowanie izotopów sztucznych. Najważniejszą dziedziną, w której podstawowe znaczenie i bardzo szerokie zastosowanie mają izotopy promieniotwórcze otrzymane sztucznie jest medycyna nuklearna. W same medycynie nuklearnej można wyodrębnić radiodiagnostykę, zajmującą się diagnozą różnych schorzeń z wykorzystaniem izotopów promieniotwórczych, oraz radioterapię, wykorzystującą radioizotopy do celów terapeutycznych. Zarówno w radiodiagnostyce jak i w radioterapii stosuje się radionuklidy otrzymane syntetycznie w specjalnych reaktorach lub w akceleratorach. Bardzo często w metodach diagnostycznych i leczniczych wprowadza się bezpośrednio do organizmu człowieka substancję promieniotwórczą. Aby dany radioizotop mógł zostać bezpiecznie wprowadzony do organizmu człowieka musi spełnić wiele rygorystycznych wymagań. Podstawowe z nich to: • łatwość wbudowywania się w badany lub leczony organ z jednoczesnym zastępowaniem nuklidów nieradioaktywnych,

8. zbliżone do nich właściwości chemiczne do nuklidów nieradioaktywnych, • niska szkodliwość dla organizmu emitowanego promieniowania oraz łatwość jego detekcji, • odpowiednio długi czas półtrwania umożliwiający podanie izotopu pacjentowi i zarejestrowanie aktywności promieniotwórczej w tkankach, lecz na tyle krótki, by po zabiegu szybko uległ rozkładowi na nietoksyczne i niepromieniotwórcze nuklidy, • łatwość utylizacji.

9. Radiodiagnostyka • Jednym z podstawowych badań wykorzystujących izotopy promieniotwórcze (głównie technet-99 (99Tc)) jest scyntygrafia. Badanie to wykorzystuje się w diagnostyce mózgu, wątroby, nerek, tarczycy. Polega ono na wprowadzeniu do organizmu pacjenta odpowiedniego związku chemicznego znakowanego technetem (czasami też innym promieniotwórczym izotopem), i rejestrowaniu sygnałów pochodzących z emitującego promieniowanie izotopu. Przy pomocy tej metody można uzyskać obraz badanego narządu, ocenić jego czynności (np. przepływ krwi, filtracja moczu pierwotnego, przepływ żółci w przewodach wątrobowych itp.) Do badań serca oraz dużych naczyń krwionośnych wykorzystuje się głównie Potas-42 i 43 (42K, 43K) oraz cez-129 (129Cs). Wykorzystywany jest tu fakt, iż ilość pierwiastka promieniotwórczego gromadzona w mięśniu sercowym jest proporcjonalna do ilości przepływającej krwi. Przy pomocy promieniotwórczych izotopów potasu można również diagnozować między innymi przepływ krwi przez mięśnie lub nowotwory mózgu.

10. Nowotwory układu szkieletowego, jak i dokładne miejsca złamania kości mogą zostać uwidocznione z wykorzystaniem izotopu wapnia-47 (47Ca). Chrom-51 (51Cr), fosfor-32 (32P) i żelazo-59 (39Fe) wykorzystywane są przy badaniach krwi. Radioizotop wstrzykuje się dożylnie, jest on rozprowadzany wraz z krwią po całym ciele a po kilku minutach bada się jego rozkład w organizmie. Żelazo-52 (52Fe) wykorzystywane jest do badań hematologicznych (między innymi do badań szpiku kostnego). Izotopy jodu (125I, 131I, 132I) wykorzystywane są często do diagnostyki tarczycy. Wykorzystuje się tu fakt, iż to właśnie tarczyca produkuje duże ilości hormonów zawierających jod. Niektóre izotopy jodu wykorzystuje się również w badaniach czynnościowych nerek i układu moczowego. Spośród izotopów mających szczególne znaczenie w radiodiagnostyce należy wymienić jeszcze Ind-111 (111In), który znalazł zastosowanie w badaniach układu krążenia, płuc, płynu mózgowo - rdzeniowego, oraz układu limfatycznego, a także fluor-18 (18F) używany do badań scyntygraficznych szkieletu oraz w celu lokalizacji nowotworów układu szkieletowego.

11. Radioterapia • Dużą część izotopów promieniotwórczych stosuje się w leczeniu (głównie nowotworów). Dla przykładu jod-131 (131I) stosowany jest często przy leczeniu schorzeń tarczycy. W przypadku nadczynności tego gruczołu (produkowaniu hormonów w zbyt dużej ilości) podaje się choremu izotop 131I w ściśle określonej dawce. Jod wówczas wbudowuje się w tkanki tarczycy i niszczy część gruczołu, przywracając tym samym prawidłową produkcję hormonów. Analogiczne postępowanie wykorzystuje się przy leczeniu nowotworów tarczycy. Zmienione chorobowo tkanki pochłaniają jod znacznie intensywniej, co powoduje, iż są one niszczone znacznie bardziej intensywnie i szybciej, niż tkanki zdrowe. Izotop kobaltu-60 (60Co) wykorzystywany jest do naświetlania komórek nowotworowych. Duża wrażliwość komórek nowotworowych na promieniowanie jonizujące sprawia, iż metoda ta jest bardzo skuteczna. Urządzenia wykorzystywane do tego typu terapii nazywają się bombami kobaltowymi. Sam proces polega na naświetlaniu chorej tkanki wiązką promieni, która pochodzi ze źródła umieszczonego w pewnej odległości od naświetlanej, chorej tkanki. W tego typu terapii stosowany jest również izotop cezu-137 (137Cs).

12. Zastosowanie izotopów w technice i przemyśle. • Bardzo duża ilość izotopów promieniotwórczych znalazło zastosowanie w przemyśle i w technice. Są one wykorzystywane między innymi w urządzeniach służących do pomiaru grubości warstwy papieru, folii aluminiowej, blachy itp., (tal-204 (204Tl) i stront-90 (90Sr). Radioizotopy wykorzystywane są również w defektoskopach służących do wykrywania wad materiałowych głównie w wyrobach metalowych. W badaniach tego typu wykorzystuje się między innymi cez-137 (137Cs), kobalt-60 (60Co) i iryd-192 (192Ir). Nie można oczywiście zapominać o tym, iż izotopy promieniotwórcze znajdują bardzo szerokie zastosowanie w reaktorach jądrowych.

13. Broń masowego rażenia Broń masowego rażenia, broń masowej zagłady – współczesne środki walki przeznaczone do rażenia organizmów żywych i częściowo sprzętu bojowego na ogromną (masową – stąd nazwa) skalę, tzn. na wielkich obszarach. Stosowany jest skrót: broń ABC (od pierwszych liter: atomowa, biologiczna, chemiczna) lub broń NBC (nuklearna, biologiczna, chemiczna). Rodzaje broni ABC to: • broń jądrowa - zwana też atomową lub nuklearną • broń biologiczna • broń chemiczna • broń radiologiczna • toksyczne środki przemysłowe

14. Obrona przed bronią masowego rażenia • Obrona przed bronią masowego rażenia – zespół przedsięwzięć wykonywanych w celu odstraszania przeciwnika od użycia broni masowego rażenia (BMR) oraz zapewnienie wojskom bezpieczeństwa podczas działań w warunkach skażeń powstałych na skutek użycia broni jądrowej, biologicznej, chemicznej i radiologicznej, jak również w wyniku uwolnienia substancji niebezpiecznych w sytuacjach innych niż uderzenie BMR.

15. Przedsięwzięcia OPBMR Podstawy określające przedsięwzięcia są ustalane przed operacją poprzez tworzenie odpowiedniej polityki, doktryn, wyposażenia, procedur oraz szkolenia. Wykrywanie, identyfikacja skażeń oraz monitoring zmian • przedsięwzięcie niezbędne w celu wykrycia uderzeń BMR, zdarzeń typu ROTA (ang. releaseotherthenattack – uwolnienie inne niż atak) oraz ich oceny poprzez rozpoznanie i identyfikacje występujących skażeń, określenie stopnia skażenia, określenie granic rejonów skażonych, pobranie próbek oraz monitorowanie zmian Ostrzeganie, alarmowanie i meldowanie o skażeniach • przedsięwzięcie konieczne w celu natychmiastowego zebrania danych dotyczących uderzeń BMR, zdarzeń typu ROTA oraz ich ocena. Obejmuje także prognozowanie skutków użycia oraz przesłanie meldunków.

16. Ochrona przed skażeniami • przedsięwzięcie dotyczy indywidualnej i zbiorowej ochrony przed skażeniami. Realizowane jest w celu zapewnienia wojskom zdolności przetrwania i kontynuowania działań w warunkach skażeń. Dotyczy jednocześnie środków i przedsięwzięć ochronny sprzętu i wyposażenia. Ograniczanie zagrożenia skażeniami • przedsięwzięcie konieczne w celu ograniczenia wpływu zagrożeń BMR na prowadzoną operację. Może być realizowane poprzez unikanie skażeń, ograniczanie rozprzestrzeniania i kontrolę stopnia skażenia oraz likwidację skażeń. Medyczna ochrona przed BMR • przedsięwzięcie niezbędne w celu obniżenia podatności sił własnych na działanie BMR oraz w celu leczenia i ewakuacji porażonych. Składowa ta obejmuje również rannych od broni konwencjonalnej w warunkach skażeń

17. Izotopy promieniotwórcze • Izotopy promieniotwórcze, radioizotopy – pierwiastki lub odmiany pierwiastków (izotopy), których jądra atomów są niestabilne i samorzutnie ulegają przemianie promieniotwórczej. W wyniku tej przemiany powstają inne atomy, cząstki elementarne, a także uwalniana jest energia w postaci promieniowania gamma i energii kinetycznej produktów przemiany. Izotopy promieniotwórcze charakteryzuje czas połowicznego rozpadu, tj. średni czas, po którym połowa jąder danego pierwiastka (izotopu) ulegnie przemianie. Czas połowicznego rozpadu nie zależy od otoczenia chemicznego atomu izotopu. Radioizotopy wykazują aktywność promieniotwórczą.

18. Pochodzenie • Naturalne radionuklidy syntezowane są w gwiazdach, szczególnie podczas wybuchów supernowych. Niektóre z nich (np. uran) mają wystarczająco długi okres półtrwania, aby nie ulegały rozpadowi w ciągu miliardów lat, dlatego występują w przyrodzie, izotopy o krótszym czasie połowicznego rozpadu nie występują w przyrodzie, chyba ze są produktami rozpadu jąder o długim czasie połowicznego rozpadu. Niektóre izotopy (np. 14C) są tworzone podczas zderzeń wysokoenergetycznych cząstek pochodzących z kosmosu (promieniowania kosmicznego) z cząsteczkami atmosfery ziemskiej. Sztuczne radionuklidy są wytwarzane przez człowieka głównie w reaktorach jądrowych oraz akceleratorach. Radioizotopy syntezowane podczas przemian jądrowych w reaktorach powstają w wyniku oddziaływania neutronów na elementy reaktora, przykładem jest syntezowany tal-201. Cząstki przyspieszane w akceleratorach mogą zderzać się z innymi pierwiastkami, produkując specjalne izotopy (np. fluor-18 emitujący pozytony), czy nowe nie występujące w przyrodzie izotopy.

19. Tzw. generatory radionuklidów zawierają izotop (rodzic) o względnie krótkim czasie półtrwania, który rozpadając się tworzy użyteczny radionuklid. Generatory te są używane w medycynie jądrowej, np. do otrzymywania metastabilnego izomeru jądrowego technetu-99m (99mTc) powstającego z molibdenu-99. Niektóre radionuklidy są obecne w naturze w mikroskopijnych ilościach z powodu rzadkości występowania, a także krótkiego czasu półtrwania.

20. Zastosowania • Izotopy promieniotwórcze znalazły wielorakie zastosowanie w wielu dziedzinach nauki i gospodarki.

21. Przemysł i fizyka • Stosowane są w wielu dziedzinach badań technicznych. Przy ich pomocy można z zewnątrz śledzić przemieszczanie się płynów w układzie. Implementując izotopy w elementy konstrukcyjne, np. silnika można badać stopień zużycia poszczególnych elementów poprzez rejestrowanie zmiany aktywności tego izotopu w oleju silnikowym. W przemyśle zastosowanie znalazły izotopowe czujniki poziomu oraz wagi izotopowe. Badaniach dyfuzji oraz badaniach struktury materiałów z użyciem izotopów są na porządku dziennym. W oparciu o właściwości promieniotwórcze powstała defektoskopia zajmująca się wykrywaniem ukrytych wad wyrobów (do tego celu używa się głównie kobaltu 60Co) oraz szczelności urządzeń i grubości spawów (głównie izotop kryptonu 85Kr). Górnictwo wykorzystuje radionuklidy do badania położenia i koncentracji rozległych złóż rud metali i paliw kopalnych. Radioizotopy są stosowane w różnego rodzaju czujnikach, detektorach substancji. Ameryk 241Am produkowany w reaktorach jądrowych ma zastosowanie - od będących w powszechnym użyciu przeciwpożarowych czujników dymu po specjalistyczne czujniki chemiczne wykrywające śladowe ilości metali ciężkich w wodzie.

22. Źródło energii • Izotopy promieniotwórcze stosowane jako paliwo w reaktorach są źródłem ciepła potrzebnego do wytwarzania pary zasilającej turbiny elektrowni atomowych. Oprócz elektrowni atomowych, energia rozpadu radioizotopów wykorzystywana jest również w zasilaczach izotopowych. Mała przenikliwość produkowanego promieniowania alfa i beta powoduje, że na ogół nawet w pobliżu samego zasilacza nie otrzymuje się jego znaczących dawek. Zasilacze izotopowe stosuje się wszędzie tam, gdzie konieczna jest najwyższa niezawodność zasilania, przy jednoczesnych małych wymaganiach, co do mocy, np. w rozrusznikach serca, w automatach działających w reżimie długotrwałej autonomiczności, np. w sondach kosmicznych, automatycznych stacjach meteorologicznych znajdujących się w trudno dostępnym terenie (np. stacje arktyczne).

23. Datowanie • Promieniotwórczy izotop węgla 14C stosowany jest przy oznaczaniu wieku próbek geologicznych oraz wykopalisk archeologicznych i paleontologicznych. Metoda ta zwana jest datowaniem radiowęglowym wykorzystuje zachodzącą w czasie zmianę ilości izotopów promieniotwórczych lub produktów przemian izotopowych w badanym materiale. Pod wpływem promieniowania kosmicznego w atmosferze Ziemi powstaje izotop węgla 14C, który może być wbudowywany w ciało organizmów tylko w czasie ich życia. Po śmierci ilość węgla promieniotwórczego może już tylko spadać. Na podstawie ilości zachowanego izotopu określa się wiek znaleziska.

24. Chemia • Izotopy promieniotwórcze stosuje się do modyfikacji cech przedmiotów naświetlanych: np. do wywoływania zmian w strukturze polimerów. W przemyśle chemicznym niektóre reakcje są możliwe tylko pod wpływem promieniowania. Do najważniejszych należą produkcja różnych żeli, folii oraz synteza niektórych związków organicznych. Znaczniki promieniotwórcze pozwalają śledzić etapy pośrednie zachodzących reakcji.

25. Przechowywanie żywności • Napromieniowanie żywności stosowane jest w celach dezynfekcyjnych, przedłużających jej trwałość. Na podstawie przeprowadzonych badań okazało się, że żywność utrwalana radiacyjnie nie jest toksyczna ani też radioaktywna, jednak podobnie jak inne procesy konserwujące radiacja powoduje pewne zmiany chemiczne w konserwowanej żywności. Pod wpływem promieniowania tworzą się między innymi wolne rodniki i zmniejsza się o 20–60% zawartość witamin A, B1, C i E. Radionuklidy zabezpieczają świeże zbiory przed kiełkowaniem, a także umożliwiają kontrolę procesu dojrzewania przechowywanych warzyw i owoców.

26. Biologia • W biochemii stosuje się często izotopy jako znaczniki. Wprowadza się je celowo do cząsteczek chemicznych, a następnie tak "oznakowane" cząsteczki wprowadza się do organizmu po czym dzięki detekcji emitowanego przez nie promieniowania gamma śledzi się ich rozmieszczenie oraz obecność w różnych związkach pośrednich. Umożliwia to badanie mechanizmów reakcji chemicznych oraz szlaków metabolicznych w organizmie. Najczęściej stosowanymi do tych celów izotopami są: węgla 14C i 15N. Ta sama metoda pozwala śledzić rolę i obieg mikroelementów w organizmach. W badaniach środowiska naturalnego wykorzystują izotopy promieniotwórcze poprzez dodawanie ich śladowych ilości do emitowanych zanieczyszczeń. Dzięki temu można określić zasięg, rozprzestrzenianie i koncentrację odpadów od danego punktu emisyjnego. Jest możliwe także określanie kierunków przepływu powierzchniowych prądów wodnych, pomiary wód pochodzących z opadów deszczu i śniegu oraz prędkości i szlaki przepływ np. podziemnych rzek i innych ciągów wodnych. Izotopy znajdują także zastosowanie w badaniu wpływu pestycydów i nawozów na organizmy żywe. Poddając eksperymentalne zwierzęta napromieniowaniu można znacznie zwiększyć ilość mutacji tym samym przyspieszając powstawanie nowych odmian o bardziej korzystnych cechach uprawnych i hodowlanych.

27. Medycyna • Medycyna nuklearna zajmuje się zastosowaniem izotopów promieniotwórczych w rozpoznawaniu i leczeniu chorób (radioterapia[potrzebne źródło]) oraz w badaniach naukowych (np. zastosowanie znaczników radioizotopowych w testach ELISA)[potrzebne źródło]. Zastosowanie diagnostyczne izotopów promieniotwórczych polega na wprowadzeniu substancji promieniotwórczej do tkanek i narządów organizmu, a następnie na rejestrowaniu promieniowania za pomocą detektorów umieszczonych poza badanym obiektem (scyntygrafia, PET, SPECT)[potrzebne źródło]. Zgromadzenie substancji promieniotwórczej w tkance lub narządzie oraz jej rozmieszczenie pozwalają na wysnucie konkretnych wniosków diagnostycznych. Obecnie stosuje się około 200 różnych związków znakowanymi izotopami promieniotwórczymi, dobieranych w zależności od tego jaki narząd będzie badany i pod jakim kątem. Wynik badania izotopowego wprawdzie nie może być podstawą do rozpoznania określonej choroby może jednak znacznie proces ten ułatwić dając obraz: stanu nerek lub rozdziału krwi w łożysku naczyniowym.

28. Szerokie zastosowanie mają izotopy promieniotwórcze w badaniu układu krążenia. Dzięki doskonaleniu metod pomiarowych i wprowadzaniu systemów komputerowych do analizy otrzymanych wyników znaczenie rozszerzyły się wskazania diagnostyczne. Współczesne metody izotopowe pozwalają na badanie ukrwienia mięśnia sercowego oraz ocenę parametrów krążenia. W badaniu układu kostnego stosuje się związki fosforanowe. Przeprowadzane badania mają na celu wykrycie ognisk nowotworowych w przypadku pierwotnych nowotworów kości oraz przerzutów nowotworowych w celu określenia miejsc ewentualnej resekcji chirurgicznej. Jako źródło promieniowania gamma radioizotopy są stosowane w medycynie do niszczenia komórek rakowych. Stosuje się je jako tak zwane bomby naświetleniowe – czyli duże porcje promieniowania skierowane w opanowane przez raka miejsca lub w formie chemioterapii radiacyjnej. Podaje się wtedy pacjentowi promieniotwórcze związki mające naturalne powinowactwo do tkanek rakowych. Bardzo dobre efekty daje molibden-99 produkujący silnie promieniotwórczy technet-99m (99mTc → 99Tc + kwant γ, T½ ok. 6 h).

29. Izotopowe znaczniki pozwalają śledzić nietypowe, patologiczne szlaki metaboliczne związane ze specyficznymi wadami genetycznymi. Izotopy służą też do szybkiej i pewnej sterylizacji aparatury, rękawiczek, strzykawek, igieł, zestawów opatrunkowych eliminując, zwłaszcza w przypadku tych jednorazowego użytku, konieczność użycia wysokich temperatur. Silne promieniowanie gamma, dla większości bakterii i grzybów chorobotwórczych i gnilnych jest nawet bardziej zabójcze niż wysoka temperatura.

30. Zastosowania wg pierwiastka • Przykłady zastosowań izotopów promieniotwórczych: • * Fosfor izotop 32P - stosowany w nauce i technice jako wskaźnik promieniotwórczy i źródło promieni β, w medycynie do diagnostyki nowotworów i znakowania czerwonych ciałek krwi. • * Kobalt - stosowany w medycynie do leczenia nowotworów, do sterylizacji żywności, narzędzi chirurgicznych i lekarstw (bomba kobaltowa). • * Pluton - stosowany w głowicach bomb jądrowych, bywa też używany jako materiał rozszczepialny w energetyce jądrowej, a także jako źródło ciepła. • * Polon - stosuje się w chemii radiacyjnej jako źródło cząstek, zmieszany z berylem jako źródło neutronów.

31. * Rad - wykorzystuje się go do celów leczniczych i do celów naukowych. • * Uran - uran wzbogacony o izotop 235 znajduje zastosowanie w reaktorach jądrowych jako paliwo jądrowe.

32. Dawka promieniowania • Dawka promieniowania – zasadnicza ilościowa charakterystyka promieniowania jonizującego pochłoniętego przez organizmy żywe. Zwykle wyrażana w siwertach (jednostka SI) lub rentgenach (jednostka poza układowa). Badaniem metod pomiaru i określania dawek zajmuje się dozymetria. Wielkość dawek promieniowania mierzy się za pomocą dozymetrów. Wartości dawek służą do powiązania biologicznych efektów oddziaływania promieniowania na funkcjonowanie organizmów żywych. Jednorazowa dawka promieniowania wielkości 50 R nie powoduje ujemnych skutków. Dawka promieniowania 50 – 100 R wywołuje zmiany we krwi i pierwsze objawy choroby popromiennej (nie powoduje utraty zdolności bojowej). Dawka promieniowania 100 – 200 R wywołuje chorobę popromienną, wskutek której część porażonych może utracić zdolność bojową na kilka dni lub tygodni. Dawka promieniowania 200 – 400 R powoduje chorobę popromienną i długotrwałą utratę zdolności bojowej, a nawet wypadki śmiertelne.

33. Dozymetria wyróżnia wiele rodzajów dawek, różniących się definicją czy zakresem stosowalności: •  awaryjna • dopuszczalna (tolerancyjna, nazwa używana w latach 1925-1934) • efektywna • ekspozycyjna • epilacyjna • głęboka • graniczna • indywidualna • LD50 • LD100

34. na całe ciało • na gonady • na skórę • naturalna • pochłonięta (zaabsorbowana) • podwajająca • progowa • równoważna • skuteczna • śmiertelna (letalna) • terapeutyczna

35. Dawka awaryjna • Dawka awaryjna − prawnie ustalona dawka promieniowania jonizującego na którą można narazić ratownika uczestniczącego w wypadku radiacyjnym. Różni się dla działań nieratujących życie (mniejsza wartość) i ratujących życie (większa wartość). Wartość dawki awaryjnej jest ustalana na poziomie prawodawstwa krajowego. Międzynarodowy Komitet Ochrony Radiologicznej (ICRP) zaleca nieprzekraczanie dawki 20 mSv/rok w sytuacjach ratowania lub naprawy mienia, tj. 100 mSv w ciągu 5 lat, pod warunkiem, że w następnych latach narażenie nie przekroczy 50 mSv a dawki efektywne nie przekroczą: • 150 mSv dla soczewki oka • 500 mSv dla skóry • 500 mSv dla dłoni i stóp • W przypadku ratowania życia, działaniom mającym zapobiec dalszych ofiar, lub eskalacji zdarzenia, nie ustala się dawki maksymalnej z zastrzeżeniem, że powinno podjąć się wszystkie racjonalne działania, aby dawka nie przekroczyła poziomu powodującego somatyczne objawy napromieniowania, tj. 1000 mSv.

36. Dawka dopuszczalna • Dawka dopuszczalna - oznacz. MPD, DMD, Dmax − wartość dawki promieniowania jonizującego określona prawem do wysokości której mogą być napromieniowane osoby mające zawodowy kontakt ze źródłami promieniowania, podczas normalnego ich użytkowania. • Międzynarodowo przyjęte wartość dawki dopuszczalnej zmieniała się w czasie: • 1902-1925: 3 Sv/rok (Bezpieczna intensywność, Rollins) • 1925-1934: 1 Sv/rok (Dawka tolerancyjna, Mutscheller) • 1934-1950: 0,6 Sv/rok (ICRP) • 1950-1956: 0,1 Sv/rok (ICRP) • 1956-1991: 0,05 Sv/rok (ICRP) • 1991-obecnie: 0,02 Sv/rok (ICRP)

37. Dawka skuteczna • Dawka skuteczna, dawka efektywna EH – suma wszystkich równoważników dawki zarówno od narażenia zewnętrznego jak i wewnętrznego, we wszystkich narządach i tkankach z uwzględnieniem współczynników wagowych poszczególnych narządów i tkanek. Dawka skuteczna określa stopień narażenia całego ciała na promieniowanie nawet przy napromieniowaniu tylko niektórych partii ciała. Określa się ją wzorem: • gdzie: • HT – równoważnik dawki pochłoniętej dla tkanki T, • wT – współczynnik wagowy tkanki T, • wR – współczynnik wagowy promieniowania R, • DT,R – średnia dawka pochłonięta promieniowania R przez tkankę T.

38. Jednostką dawki skutecznej w układzie SI jest siwert (Sv). Dawka graniczna (wartość graniczna dawki skutecznej) dla ogółu ludności (wyłączając osoby zawodowo narażone na działanie promieniowania jonizującego) wynosi 1 mSv/rok ponad promieniowanie tła. Jeśli wartość tła naturalnego nie jest ustalona, przyjmuje się pewną wartość odniesienia. W Polsce wynosi ona 2,4 mSv/rok. Dawka graniczna (wartość graniczna dawki skutecznej) dla osób zawodowo narażonych na działanie promieniowania jonizującego zakwalifikowanych do kategorii A wynosi 20 mSv/rok, przy czym dawka skuteczna może zostać przekroczona w ciągu roku do 50 mSv pod warunkiem, że w ciągu dowolnych, kolejnych pięciu latach dawka skuteczna wynosić będzie łącznie nie więcej niż 100 mSv. Dawka graniczna dla osób zawodowo narażonych zakwalifikowanych do kategorii B wynosi 6 mSv/rok

39. Dawka ekspozycyjna • Dawka ekspozycyjna - określona miara zdolności jonizacji promieniowania przenikliwego w powietrzu. Dawka ta stanowi określoną sumę ładunków elektrycznych jonów jednego znaku, które są wytworzone w określonej jednostce masy powietrza. Jednostka dawki ekspozycyjnej jest zawarta w układzie SI i jest to kulomb na kilogram (C/kg). W ostatnich latach dawka ekspozycyjna ma coraz mniejsze zastosowanie w praktyce dozymetrycznej.

40. Dawka epilacyjna • Dawka epilacyjna – dawka promieniowania jonizującego na skórę powodująca w określonym czasie tymczasową utratę owłosienia (epilację). Epilacja wywołana promieniowaniem, np. przy teleterapii chorób skóry, może powodować bujniejsze odrastanie włosów. Dla człowieka jej wartość wynosi około 3-3,5 siwerta, dla promieniowania o niskich energiach. Za próg trwałego wyłysienie przyjmowana jest dawka koło 5 Sv.

41. Dawka głęboka • Dawka głęboka – dawka promieniowania jonizującego określająca ilość promieniowania pochłoniętą na danej głębokości napromieniowanego ciała. Może być wyrażana w procentach dawki na skórę.

42. Dawka graniczna • Dawka graniczna - podstawowa wielkość dozymetryczna, wartość dawki promieniowania jonizującego, wyrażona jako dawka skuteczna lub równoważna, dla określonych osób, pochodzącą od kontrolowanej działalności zawodowej, której nie wolno przekroczyć. • Dawka jest określana jako suma narażeń wewnętrznych i zewnętrznych w okresie 1 roku. Stanowi maksymalną graniczną dawkę określoną dla danego źródła promieniowania, danej grupy osób i dla określonej tkanki, narządu. • Wartości dawek granicznych określa rozporządzenie Rady Ministrów z dnia 28 maja 2003 r. w sprawie dawek granicznych promieniowania jonizującego. • ↑ Ustawa z dnia 29 listopada 2000 r. Prawo atomowe Dz. U. z 2004 r. Nr 161, poz. 1689 z późn. zm. • ↑ Dz. U. Nr 111, poz. 969.

43. Dawka indywidualna • Dawka indywidualna - jest to dawka pochłonięta przez jeden organizm poddany działaniu promieniowania jonizującego w określonym czasie. Podstawowa dawka mierzona w ochronie radiologicznej pracownika obsługującego źródła promieniowania jonizującego m.in. technika elektroradiologa. Pomiar tych dawek najczęściej odbywa się przy pomocy tzw. detektorów fotometrycznych (błon dozymetrycznych).

44. Dawka śmiertelna • Dawka śmiertelna (ang. lethal dose, LD; łac. dosis lethalis, DL) – oznaczenie toksyczności danej substancji lub szkodliwości promieniowania jonizującego. Wartość LD oznacza dawkę potrzebną do spowodowania śmierci określonego procenta badanych zwierząt określonego gatunku po jej wchłonięciu daną drogą. Dawkę śmiertelną zapisuje się zazwyczaj jako: • LDx dawka (zwierzę, droga) • gdzie: • x – procent badanych zwierząt, które zmarły; • dawka – dawka wchłoniętej substancji, wyrażona najczęściej w miligramach na kilogram masy ciała (mg/kg), lub promieniowania – w siwertach (Sv) lub grejach (Gy); • zwierzę – gatunek zwierzęcia poddanego testom; • droga – droga, którą substancja została podana, np. doustnie (o., per os), dożylnie (iv.), poprzez inhalację (inh.).

45. Gdy nie informacje o zwierzęciu i drodze podania nie są podane, przyjmuje się, że badania wykonano na szczurach, którym doustnie podano substancję. W przypadku substancji toksycznych, najczęściej stosuje się oznaczenie LD50 (średnia dawka śmiertelna, ang. median lethal dose). Jest to wartość umowna i ma znaczenie głównie przy porównywaniu toksyczności kilku substancji. Dla ludzi dawka LD50 nie jest możliwa do eksperymentalnego wyznaczenia, dlatego podaje się w takich sytuacjach LDLo, czyli najniższą znaną dawkę śmiertelną (ang. lowest published lethal dose, lethal dose low) Za dawkę śmiertelną przy określaniu szkodliwości promieniowania jonizującego uznaje się taką dawkę, która spowoduje zgon w ciągu kilku tygodni od napromieniowania (także natychmiastowy). Najczęściej stosowane są oznaczenia LD50 i LD100: • LD50 – dawka powodująca zgon połowy napromieniowanych osobników w ciągu 30 dni w wyniku jednorazowego napromieniowania całego ciała (dla ludzi na poziomie 4–4,5 Sv); • LD100 – dawka powodująca zgon wszystkich napromieniowanych osobników w ciągu 30 dni w wyniku jednorazowego napromieniowania całego ciała (dla ludzi na poziomie 6–7 Sv; dawka większa powoduje zgon w ciągu kilku dni lub godzin).

46. Dawka na całe ciało • Dawka na całe ciało – dawka promieniowania jonizującego jaką pochłonie osobnik w przypadku równomiernej ekspozycji całego ciała. Dawka na całe ciało stanowi szczególne zainteresowanie dozymetrii i ochrony radiologicznej z uwagi na stwarzane zagrożenie, groźniejsze niż przy ekspozycji punktowej i czy ograniczonej do konkretnych narządów.

47. Dawka na gonady • Dawka na gonady – dawka promieniowania jonizującego pochłonięta przez gonady, narządy płciowe, osobnika. Dawkę taką wyróżnia się z uwagi na to, że decyduje o skutkach genetycznych napromieniowania, szczególnie, gdy jej wartość przekroczy dawkę podwajającą.

48. Dawka na skórę • Dawka na skórę – dawka promieniowania jonizującego pochłonięta przez skórę osobnika na skutek celowego (teleterapia, epilacja) lub niepożądanego napromieniowania.

49. Dawka naturalna • Dawka naturalna – dawka promieniowania jonizującego otrzymywana przez wszystkie żywe organizmy z uwagi na promieniotwórczość naturalną, czyli pochodzącą z naturalnych źródeł promieniowania. Przeciętny Polak otrzymuje roczną dawkę w wysokości 2,7 mSv, z czego ponad 50% (1,4 mSv) przypada na radon uwalniany z podłoża. Najbogatsze w radon tereny to Sudety (sztolnia w Kowarach), a także Górnośląskie Zagłębie Węglowe.

50. Dawka pochłonięta Dawka pochłonięta – podstawowa wielkość dozymetryczna D, zdefiniowana jako gdzie: • dE – energia przekazana przez promieniowanie jonizujące materii w elemencie objętości, • dm – masa materii zawarta w elemencie objętości. Średnią dawką pochłoniętą D przez daną substancję nazywamy energię E przekazaną jednostce masy m tej substancji: