Ochrana před radiační zátěží

Radiace

Radioaktivita je jev, kdy atomová jádra při štěpení či jiných jaderných reakcích vysílají záření. Izotopy náchylné k radioaktivnímu rozpadu se nazývají radionuklidy. Radioaktivní záření lze v praxi dělit na elektromagnetické (rentgenové, gama) a částicové (alfa, beta, neutrony).

Nepronikavá radiace

• Záření α – vlastně jádra helia (dva protony a neutrony) bez elektronového obalu. Zachytí je již tenká folie a v těle již rohová vrstva pokožky. Velmi nebezpečným se ale α-záření stane tehdy, vstřebá-li se při radiačním zamoření α radioaktivní izotop do těla a tam ozařuje buňky zblízka.
• Záření β –  rychle se pohybující elektrony. Je trochu pronikavější než α radiace, ale nebezpečné především až tehdy, dostane-li se β-radioaktivní nuklid ze zamořeného prostředí dovnitř těla.

Pronikavá radiace

• Záření γ – často (ale ne vždy) provází při jaderných reakcích α a β záření. Existují též čisté γ-zářiče. Pronikavost γ-loučů je daná jejich obrovskou energií, jinak jsou to pouhé fotony.
• Neutronová radiace – tok neutronů z radioaktivního zdroje. Neutrony hmotou procházejí téměř bez překážky a zastaví je, populárně řečeno, jen čelní náraz do atomového jádra. I když se nám může tuhá hmota zdát dostatečně hustá, v mikroskopickém měřítku je to ta nejjemnější kvantová pěna tvořená především prázdnotou. Atomová jádra jsou neuvěřitelně malá. Srážka neutronu s jádrem nějakého atomu při průletu hmotou (jako třeba blok železa) je ještě méně pravděpodobná, než letecké neštěstí způsobené vzdušnou kolizí dvou letadel. Neutrony ve hmotě letí mnoho metrů, než se konečně někde uchytí. Neutronové záření je zvláštní tím, že když ke srážce s jádrem konečně dojde, neutron v něm může uvíznout a změnit jej na radioaktivní izotop. To je důvodem, proč je neutronové záření tak nebezpečné – ozářený objekt se sám stane radioaktivním. Pokud je neutrony ozářený lidský organizmus, radionuklidy pod vlivem zachycených neutronů vzniknou přímo v těle, kde jsou mnohem nebezpečnější než ve vnějším prostředí (protože se uplatní i jejich α a β záření).

Z vlastností pronikavé radiace vyplývá i způsob ochrany:

1. Čtverec vzdálenosti. Nejúčinnější ochranou před pronikavou radiací je nebýt u zdroje. Intenzita záření klesá s druhou mocninou vzdálenosti, takže když zvětšíme svou vzdálenost od zdroje dvojnásobně, dostane se nám 4 krát menší dávky záření.
2. Těžké stínění. Používají se materiály z těžkých prvků, ale při patřičné tloušťce (mnoho metrů) jsou účinné i materiály obyčejné (hlína, beton, kámen, voda). Obvyklé bývá olovo, ale ochuzený uran, ač sám slabě radioaktivní, je ještě více než dvakrát lepším stínícím materiálem než olovo.

Radioaktivní zamoření

Ochrana před pronikavou radiací je důležitá u jaderných zbraní. U civilních radiačních neštěstí se spíše setkáváme pouze se zákeřnějším radioaktivním zamořením, kdy se nuklidy dostanou do prostředí, půdy, vody a potravního řetězce, často na velkou vzdálenost. Dá se říct, že radioaktivní zamoření typu Černobyl (kde se vypařilo do ovzduší kolem 100 tun obohaceného uranu), nebo typu Fallúdža, je v určitém smyslu horší než atomová exploze typu Hirošima. Radioaktivní jádra, která se dostanou do našeho těla, ozařují buňky zblízka a nepronikavé alfa a beta záření je pak stejně škodlivé, jako záření pronikavé. To je důvodem, proč nám při radiačních neštěstích radí neotevírat okna a vyhýbat se konzumaci potravin pocházejících ze zamořených oblastí. Pokud se radionuklidy dostanou do těla, není žádný způsob jak je odstínit nebo neutralizovat. Je možné se snažit dostat radioaktivní izotopy z těla ven (například cheláty) a pak lze už jen spoléhat na samoopravnou schopnost živé tkáně.

Biologický účinek radiace

Patřičně energetickému radioaktivnímu záření se říká ionizující – ionizace je to, čím záření škodí nejvíce. Naše biomolekuly se totiž (až na vzácné případy transmuatce prvků) nestarají o izotopické změny v atomových jádrech, ale vadí jim když α, β a γ záření excituje elektrony a tím zpřetrhá kovalentní vazby, nebo vytvoří volný radikál. Volný radikál je excitovaný stav s nespárovaným elektronem, který má relativně dlouhou životnost (i desítky minut, ač obvykle nemá kam udat spin), ale nakonec způsobí totéž – pomíchá kovalentní vazby. Nejcitlivější na nevhodné zásahy je nepřekvapivě DNA, v níž i malá změna (mutace) může mít smrtící účinek (např. způsobit nádor). S určitým množstvím poškozených vazeb se údržbářské enzymy DNA vyrovnají, ale pokud je toho příliš, dochází buňka k závěru, že její další existence by byla vzhledem k možnosti rakovinného zvrhnutí nežádoucí a podstoupí řízenou demontáž – apoptózu. Ta je příčinou smrti u akutní nemoci z ozáření: Pacientům se několik dnů daří zdánlivě dobře (tzv. chodící mrtvola), ale poté rychle zmírají na masivní apoptózu, hlavně sliznic trávícího traktu (krvavé průjmy, dehydratace), ale i kůže (sloupání), nemají ani čas přijít o vlasy. Když už přežijí dost dlouho na to, aby jim vypadaly vlasy, mají šanci na rekonvalescenci, ovšem s trvalým následkem částečné až úplné pohlavní sterilizace. Po zbytek života pak mají zvýšené riziko rakoviny: Přeživší buňky s poškozenou DNA se snáze vyvinou ve zhoubné nádory.

Dalším zajímavým škodlivým vlivem radiace je genetické poškození v germinální linii – tedy u potomků. Mutace totiž vznikají i v pohlavních buňkách a zvyšují tím pravděpodobnost vrozené úchylky. Ta může být negativní i pozitivní, ale vzhledem k tomu, že se naše genetické parametry nacházejí v evolučním lokálním minimu, bývá prakticky vždy negativní (s výjimkou seriálu Simpsonovci). Situace ale není tak hrozná. Genetické poškození v germinální linii je přirozenými opravními mechanizmy z velké části eliminováno, takže zdravotní cena, kterou děti a vnoučata platí za ozáření předků je vcelku velmi nízká (s výjimkou Falúdže, která je v tomto ohledu horší než Hirošima).

Radiace není strašidlo

Informace o radiaci je dobré mít, ale není třeba se jí příliš obávat. Je nutné si uvědomit, že radiační poškození buněk není kvalitativně nijak horší, než ultrafialové záření na pláži. UV záření ničí bakterie proto, že je ionizující. Kdybychom byli průhlední jako kopinatec plžovitý, pobyt na pláži by byl ekvivalentní menšímu jadernému výbuchu sledovanému ze vzdálenosti 10km. Záření α, β i γ není v principu o nic horší, jen dosvítí hlouběji do těla. Neutrony jsou o něco silnější, ale nakonec i ty způsobí uvolnění ionizujícího záření, takže kvalitativní efekt je stejný. Pokud dojde k vnitřnímu zamoření těla radioaktivními izotopy, tak jsou naše buňky pořád na sluníčku, které nejde vypnout. I na to jsme ale zvyklí, ne ani z přírodního radiačního pozadí, které je velmi nízké, jako spíše z různých radikálových jedů, které se nám dostávají do těla. Radikály totiž účinkují na chlup stejně jako radiace. Nejhorší z těchto jedů je za normálních okolností kyslík – jed, který jsme se naučili tolerovat, protože se jím živíme. Ale jinak jsou naše buňky plné enzymů a udělátek, které škody po kyslíku pořád uklízejí. Dalším významným zdrojem radikálů jsou pak naše vlastní imunitní buňky, které používají peroxidy, superoxidy a další exotické molekuly jako běžnou součást své výstroje a výzbroje.

Suma sumárum, pokud dodržíme patřičnou životosprávu, tak se běžných ani mírně zvýšených úrovní radiace nemusíme nijak obávat.

Poznámka

Tento text jsem psal po paměti. Není kanonický, ale snad osvětlí některá fakta, která nenajdete v neurotické Wikipedii, ani v převzorcovaných učebnicích biofyziky. Téma radiace nevyčerpávám – dalo by se psát o smrtelných a škodlivých dávkách, o měření radiace, o sievertech, radech, remech, becquerelech, grayech, curiech, až se z toho hlava točí, o radonové emanaci, o poloniu 210, které rozpadem radonu vzniká a o Litviněnkovi, který jím byl otráven, o neštěstích v Černobylu, Fukušimě a dalších jaderných elektrárnách, o ochuzeném uranu v "konvenční" munici, o tom, co říkal Einstein po válce, o tom, jak se v radioaktivním prostředí kazí elektronika a fungují jen mozky hydraulické, pneumatické a lidské, o jodových pilulkách a jejich náhradě v podobě mořských řas, o radiaci v popílku tepelných elektráren, o radioaktivních stavebních materiálech, které se z něj vyrábějí, o kosmickém záření a radiaci při letech letadlem, o rentgenování a radioterapii, o kontrole svarů radiačním prosvícením, o radiační sterilizaci potravin, o breberce Deinococcus radiodurans, která v radiačne sterilovaných potravinách přežívá, o mikrovlnách, mobilních telefonech a radiových vysílačích... Ale to by se sem nevešlo. Pokud máte o některém z těchto témat neotřelou stránku, napište, zlinkuju.