Radiační zátěž

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-paprsků 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 – když zvětšíme svou vzdálenost od zdroje desetinásobně, dostane se nám 100× 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 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 transmutace 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. karcinogenezí). S určitým množstvím poškození se údržbářské enzymy DNA vyrovnají, ale pokud je toho příliš, dochází buňka k závěru, že její další existence by byla vzhledem k možnosti karcinogeneze nežádoucí a podstoupí řízenou demontáž – apoptózu. Právě apoptóza 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 kdy 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. Mutace může být negativní i pozitivní, ale vzhledem k tomu, že se naše genetické parametry nacházejí v evolučním lokálním optimu, bývá mutace prakticky vždy negativní (výjimkou je seriál Simpsonovci). Situace ale není tak hrozná. Genetické poškození v germinální linii je přirozenými opravnými mechanismy z velké části eliminováno, takže zdravotní cena, kterou děti a vnoučata platí za ozáření předků je vcelku velmi nízká (výjimkou je Falúdža, která je v tomto ohledu horší než Hirošima ().

Radiace není strašidlo

Informace o radiaci je dobré mít, ale překvapivě, není třeba se jí příliš obávat. Je nutné si uvědomit, že radiační poškození buněk není kvalitativně nijak horší, než ultrafialové záření na pláži. A bojíme se chodit na pláž v plavkách nebo bez? Nebojíme. UV záření si pouštíme i v interiérech – svým ionizačním vlivem totiž ničí bakterie. Kdybychom byli průhlední jako kopinatec plžovitý, pobyt na pláži by pro nás byl ekvivalentní Hirošimě sledované ze vzdálenosti 10km. Protože záření α, β i γ není v principu horší UV, jen dosvítí hlouběji do těla. Neutrony jsou o něco silnější než UV, 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 neustále na sluníčku, které nejde vypnout. I na to jsme ale zvyklí – ne ani tak z přírodní radiace (která je nízká), jako spíše od různých radikálových jedů, z nichž nejhorší je náš starý známý kyslík. Kyslík je jed, který účinkují téměř na chlup stejně jako radiace. 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. K vytváření radikálů v těle dále přispívají i naše vlastní imunitní buňky, jejichž chemický arzenál obsahuje peroxidy, superoxidy, chlornany, peroxynitrity, až z toho naskakuje husí kůže. Suma sumárum, pokud dodržíme dobrou životosprávu, tak se běžných ani mírně zvýšených úrovní radiace nemusíme nikterak 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 ozařování, o kontrole svarů radiačním prosvícením, o radiační sterilizaci potravin, o breberce Deinococcus radiodurans, která v radiačně sterilovaných potravinách přežívá, o mikrovlnách, mobilních telefonech a radiových vysílačích... Ale to by se sem všechno nevešlo.