Bátaapáti

Bátaapáti

Bátaszék

Bátaszék

Cikó

Cikó

Feked

Feked

Mórágy

Mórágy

Mőcsény

Mőcsény

Ófalu

Ófalu

Véménd

Véménd

Sugárvédelem

Általános sugárvédelmi ismeretek

A Föld, a földi élet és az emberiség minden időkben ki volt téve a környezetből érkező ionizáló sugárzások hatásainak. Erről azonban mit sem tudtunk a XIX. század végéig, a röntgensugárzás és a természetes radioaktív anyagok sugárzásának felfedezéséig.

Ezen felfedezéseket osztatlan lelkesedés fogadta, mivel mind az orvosi diagnosztika, mind a rák gyógyítása terén addig hallatlan lehetőségeket, illetve reményeket kínált fel ez a gyorsan fejlődő új tudomány.

Az ionizáló sugárzások később megismert nemkívánatos hatásai és főképpen a II. világháború végének és a hidegháború kezdetének sokkoló eseményei a lakosságban ellenérzéseket ébresztett a nukleáris technológiákkal szemben, hiába mutattak fel óriási eredményeket az atomenergia békés célú felhasználása terén.

A nukleáris technológiákkal kapcsolatos indokolatlan ellenérzések eloszlatásához a sugárvédelemmel kapcsolatos ismeretek tanítása a legfontosabb.

Alapvető fogalmak

Az élő szervezetben lefékeződő ionizáló sugárzás először fizikai és kémiai jelenségeket okoz. Ilyenek az atomok ionizációja, a víz vagy más molekulák kémiai felbomlása, molekulaszerkezeti változások. Ezek a folyamatok gyakorlatilag azonnal, egy másodpercen belül lezajlanak. A fizikai és kémiai hatások indukálta biológiai hatások kialakulása azonban időben elnyújtva, órák, napok vagy akár évek múltán figyelhetőek meg. Mielőtt a biológiai hatások részletes tárgyalására térnénk, tisztáznunk kell az alapvető fogalmakat.

A szervezetet ért sugárzás dózisát nevezzük sugárterhelésnek. A dózis azt mutatja meg, hogy a sugárzás egységnyi tömegű anyagban mennyi energiát adott le. Mértékegysége: Gy (Gray, J/kg). 1 Gray dózis esetén a besugárzott anyag minden kg-jában 1 J sugárzási energia nyelődik el.

Nyilvánvalóan egy sugárzási tér biztonságának megítélésekor a fő szempont, hogy abban adott idő alatt mekkora dózist szenvedünk el. Ennek mérőszáma a dózisteljesítmény, amely az egységnyi idő alatt elszenvedett dózis nagyságával egyenlő. Mértékegysége: Gy/s (Gray per secundum).

A dózis arányos a testben lejátszódó fizikai és kémiai folyamatok sokaságával. Ezek a folyamatok vezethetnek aztán sejtek, szövetek, és szervek működési zavaraihoz, vagy kóros elváltozásához. A kóros hatásokat, melyek hosszabb-rövidebb idő után klinikai tünetekkel jelentkezhetnek sugárártalomnak hívjuk. A sugárártalom mértékét az úgynevezett egyenérték dózis mutatja meg: H=D·Q
Mértékegysége: Sv (Sievert).

A fenti képletben D a dózis, Q pedig az adott sugárzásfajtára jellemező faktor. Vagyis a sugárártalom arányos a terheléssel, a fizikai-kémiai elváltozások sokaságával. Ezek azonban lehetnek nagyon koncentráltak, mint például alfa-sugárzás esetén. Ekkor a biológiai hatás, a sugárártalom nagyobb lesz. Ezért az alfa-sugárzás Q faktora 20. Vagy fordítva, kevésbé koncentrált ionizáció esetén a biológiai ártalom kisebb, ilyen lép fel gamma- és béta-sugárzás esetén, melyek Q faktora 1. A neutron-sugárzás Q faktora 2-20 között változik a neutronok energiájának (repülési sebességének) függvényében.

Nyilván az egészségkárosítás szempontjából nemcsak az élő szövetet roncsoló sugárzás fajtájának van jelentősége, hanem a besugárzott szerv sugárérzékenységének is. Ennek figyelembe vételéhez a Nemzetközi Sugárvédelmi Társaság (ICRP) ajánl különböző faktorokat minden szervre. Ezeket a faktorokat szöveti súlytényezőnek hívjuk. Az effektív dózisegyenértéket megszorozva a sugárzást szenvedő szerv szöveti súlytényezőjével kapjuk az effektív egyenérték dózist: HE=wT*HT. Mértékegysége: Sv.

A fenti képletben HT az adott szervet ért egyenérték dózis, wT pedig a testszöveti súlytényező, melynek értékét úgy állapították meg, hogy az effektív dózisegyenérték azzal az egész testre vonatkozó egyenérték dózissal egyenlő, amely esetén a daganatos betegségek és öröklődő ártalmak kockázata megegyező.

Külön meg kell jegyeznünk, hogy a fenti mennyiségek alapmértékegységei (Gy, Gy/s, Sv) a mindennapi gyakorlathoz túlságosan nagy értékek, ezért a gyakorlatban ezek töredékének megfelelő értékeket használunk. Az alábbi táblázatban foglaljuk össze a szokásos “kicsinyítő” jelöléseket:

A biztonságról - Sugárvédelem

Problémát szokott az is okozni, hogy nagyon sokan még régi egységben gondolkodnak, illetve számos irodalom ezek felhasználásával íródott. Alábbi táblázatunk segítséget nyújt eligazodni a régebbi egységek között:

A biztonságról - Sugárvédelem

Sugárterhelés

“Sugárözönben élünk” – ez volt Öveges professzor egyik könyvének találó címe. Valóban bárhol élünk, bárhova utazunk, mindig ér minket több-kevesebb ionizáló sugárzás. Ezek a sugárzások részben természetes, részben pedig mesterséges eredetűek.

A természetes sugárterhelés

A természetes sugárzások a kozmikus térből, elsősorban a Napból és a földkéregből eredő sugárzások, amelyek már a földi élet kialakulását megelőzően is jelen voltak. Az élet, az ember sugárzási térben fejlődött ki. Testünk építőelemei között több milliárd radioaktív atom szerepel. Ennek értelmében állíthatjuk, hogy a természetes sugárterhelés nem jelent veszélyt az emberekre, sőt életünk elválaszthatatlan része.

Az ENSZ Atomsugárhatásokat Vizsgáló Tudományos Bizottságának felmérése szerint a Föld népessége természetes forrásokból évente 2,4 mSv (milli-Sievert) effektív dózisegyenértéknyi sugárterhelést kap. Ennek kétharmada belső, egyharmada pedig külső forrásokból ér bennünket.

Testünkben átlagosan 3-4*1021 darab természetes radioaktív atom található. Ezek főleg a talajban található urán és tórium bomlásának termékei. A legnagyobb terhelést azonban a szintén jelen lévő kálium 40-es tömegszámú izotópja (40K) adja. Egy átlagos felnőtt testében a természetes radioaktív izotópoknak köszönhetően másodpercenként 8500 radioaktív bomlás következik be, ami körülbelül 190 µSv (mikro Sievert) terhelést okoz évente.

A belső sugárterhelés többi, túlnyomó részéért a szervezetünkbe jutó természetes radioaktív anyagok, elsősorban az urán leányeleme, a radon a felelős.

A külső sugárterhelés körülbelül 40%-áért a kozmikus sugárzás, 60%-áért pedig a földkéregből eredő sugárzás a felelős.

Érdekes adat, hogy hazánkban a földi átlagnál mintegy 20%-kal nagyobb, 3 mSv/év a természetes sugárterhelés, mivel azon országok közé tartozunk, amelyek lakói az átlagosnál hosszabb időt töltenek épületekben. Ennek oka az építőanyagokban mindig jelenlévő urán bomlásának egyik terméke, a radongáz, amely zárt terekben bizonyos mértékben felszaporodik. A Skandináv országokban ugyanezen ok miatt az átlagos természetes sugárterhelés 50%-kal magasabb a magyarországinál.

Nagyon fontos adalék az eddig elmondottakhoz, hogy Földünk bizonyos tájain a természetes sugárterhelés mértéke jóval nagyobb, akár tízszerese is lehet a miénknek. Ennek okai lehetnek a talajban nagyobb mennyiségben megtalálható természetes radioaktív anyagok, vagy egyszerűen a tengerszint feletti magasság. Utóbbi esetben ugyanis vékonyabb fejünk felett a légkör, ami a kozmikus sugárzástól védi szervezetünket. Különösen magas háttérsugárzású területek találhatóak például a brazil tengerparton, Indiában, Iránban, Franciaországban, Madagaszkáron és Nigériában. Évtizedek óta széles körű orvosi és statisztikai vizsgálatokat végeznek az itt élő több tízezres népcsoportokon, de ez idáig körükben semmilyen sugárzásnak tulajdonítható egészségkárosodást nem tudtak kimutatni.

A mesterséges eredetű sugárterhelés

A mesterséges eredetű sugárterhelés létének jól meghatározható születésnapja van. 1895. november 8-án Wilhelm Conrad Röntgen a történelemben először jegyezte le a később róla elnevezett sugarak észlelését. A röntgen sugárzás alkalmazása bámulatosan ívelt felfelé; kevesebb, mint két hónap múlva egy angliai kórházban már röntgen sugarakkal illesztették össze egy eltört kar csontjait. A röntgen sugárzás alkalmazása azóta is széles körű, így mesterséges sugárterhelésünk túlnyomó részéért a mai napig is az orvosi röntgen vizsgálatok a felelősek. A röntgenvizsgálatoktól ezért megriadni oktalanság lenne, hiszen a mesterséges eredetű sugárterhelés értéke kicsi, mindössze 0,4 mSv évente, ami kevesebb mint 20%-a a természetes eredetű sugárterhelésnek.

Az orvosi eredetű sugárzások mellett a legnagyobb mesterséges sugárterhelést az atomrobbantások okozták. Ennek értéke azonban nagyon kicsi, 0,01 mSv/év.

Akármilyen hihetetlen is, de az atomenergetikai ipartól származó 0,0002 mSv/év sugárterhelés – beleértve természetesen a csernobili balesetet is – kisebb, mint a világító számlapú óráktól eredő 0,0004 mSv/év többlet sugárterhelés. És a nukleáris iparban dolgozók többlet terhelése is csak 2,5-szer nagyobb ennél az értéknél.

A nukleáris ipar által okozott többlet sugárterhelésnek csak egy töredékéért felelősek maguk az atomerőművek. Például a paksi atomerőmű révén a környező lakosságot évente legfeljebb 2 órára jutó természetes sugárdózisnak megfelelő terhelés éri.

Az ionizáló sugárzások hatásai

Az ionizáló sugárzásoknak alapvetően kétféle biológiai hatása lehet.

Azokat a hatásokat, amelyek többnyire rövid időn belül és vitathatatlanul a kapott sugárterhelés miatt lépnek fel, determinisztikus hatásoknak nevezzük. A determinisztikus hatások egy küszöbdózis felett mindenkinél fellépnek.

A determinisztikus hatás súlyosságának függése a dózistól

Sztochasztikus hatásoknak nevezzük azokat a hatásokat, amelyek valószínűségi jellegűek és a kiváltó sugárterhelés elszenvedése után jóval később lépnek fel. Vagyis adott egyenérték dózis esetén megmondható a sztochasztikus hatások fellépésének valószínűsége, vagy gyakorisága egy nagyobb népesség esetén, de soha nem mondható meg, hogy konkrétan kinél lépett fel az adott hatás a sugárzás miatt. Ezek a hatások ugyanis többlet sugárzásnak nem kitett populációban is gyakran előfordulnak.

A sztochasztikus hatás súlyosságának függése a dózistól

A determinisztikus hatás: a sugársérülés és a sugárbetegség

Helyi sugársérülésről akkor beszélünk, amikor csak egyes szerveket, illetve testrészeket ér nagy besugárzás. A sugársérülés mindig determinisztikus hatás következménye. Ilyenek lehetnek például a fehérvérsejtek számának csökkenése, a bőrpír, átmeneti, vagy maradandó sterilitás, a szőrzet hullása. A különböző szövetek “sugárállósága” nagyon eltérő lehet. Legkönnyebben a gyorsan osztódó és a nagymértékben differenciált sejtekből álló szövetek sérülnek. Így a legérzékenyebb szövetek közé tartozik a nyirokszövet, a csontvelő, a bélhám és az ivarsejtek. A legellenállóbbak az érzékszervek, az ideg és izomszövet, a bőr és a csont.

Sugárbetegség lép fel, amennyiben nagyon nagy, 1000 mGy-nél nagyobb dózis éri egy ember egész testét. A sugárbetegség szintén kizárólag determinisztikus hatás következménye. A heveny sugárbetegség négy szakaszra osztható:

  • Kezdeti szakasz: A dózistól függően néhány óra múlva hányinger, étvágytalanság, émelygés fejfájás, rossz közérzet, esetleg hasmenés vagy láz lép fel.
  • Lappangási szakasz: a tünetek elmúlnak, a sérült jól érzi magát. Minél nagyobb a dózis, annál rövidebb ez a szakasz. 2-3 Gy dózis esetén akár 3-4 hét is lehet, míg nagy dózisok esetén el is maradhat.
  • Kritikus szakasz: A kezdeti tünetek súlyosabb formája, továbbá pontszerű bőrbevérzések, véres széklet, az immunrendszer sérülése miatt fertőzések lépnek fel. A túlélés szempontjából a 3-6-ik hét a legkritikusabb.
  • Lábadozási szakasz: a felépülés hónapokig is elnyúlhat.

A történelemben eddig a következő tragédiák okoztak sugárbetegséget nagy számban: Hirosimában és Nagaszakiban mintegy százezer ember, 1986-ban Csernobilban 145 fő szenvedett sugárbetegségben. A további balesetek során néhány, illetve a Brazíliában 1987-ben elveszett orvosi sugárforrás miatt további 20 eset fordult elő. A számok önmagukért beszélnek: a két atomtámadáson kívül csak nagyon korlátozott számú sugárbetegséggel járó baleset fordult elő a világon.

A 8 Gy dózist kapott betegek szinte minden esetben elhaláloztak, ezért ezt az értéket hívjuk halálos (letális) dózisnak. A 3-4 Gy dózist elszenvedők – orvosi ellátás nélkül – fele marad életben. Ezt az értéket hívjuk félhalálos dózisnak. Megfelelő orvosi kezeléssel a túlélés nagymértékben megnövelhető: a 4,2-6,3 Gy dózist kapott 21 csernobili sérült közül 14-et meg tudtak menteni.

A sztochasztikus hatások: daganatos és öröklődő betegségek, mutációk

A sztochasztikus sugárhatások nem speciális kórok, hanem bizonyos természetes gyakorisággal a sugárhatásnak nem kitett populációban is előfordulnak. Mind a daganatos betegségek, mind a genetikai elváltozások sajnos meglehetősen gyakoriak. Magyarországon évente mintegy 30 ezer személy hal meg daganatos betegségben és az öröklődő károsodások spontán gyakorisága is 10,5%, igaz ezek zöme nem szembeötlő hatású genetikai ártalom.

A sugárvédelem mai gyakorlatában úgy tekintjük, hogy már az átlagos természetes háttérsugárzás (kb. 2,4 mSv) nagyságánál kisebb többletterhelés is megnövelheti a sztochasztikus hatásokat – a daganatokat és örökletes károsodásokat. Ugyanakkor a világ számos területén a háttérsugárzás értéke a világátlag 10-20-szorosát is eléri, de a megbetegedések gyakoriságának valódi növekedését ez idáig nem mutatták ki ezeken a területeken.

Akkor honnan tudunk a sztochasztikus hatások létéről és mibenlétéről?

  • A japán városokra ledobott atombombák túlélői körében megfigyelték rosszindulatú daganatos betegségek gyakoribb előfordulását. Először a leukémia, majd másfél évtized után a tömör daganatok jelentek meg. 20-25 év múlva a leukémia gyakorisága már nem tért el a többi japán városra érvényes értéktől.
  • 1954-ben a Marshall szigetek közelében végrehajtott atomrobbantás után az érintett 244 fős lakosság 5%-án pajzsmirigyrák alakult ki.
  • Egyes rosszindulatú daganatos betegségek gyakoribb előfordulását figyelték meg az évtizedekkel korábban sugárveszélyes munkahelyeken dolgozók bizonyos köreiben is. Az urán- és egyéb ércbányászok között annál gyakoribbnak találták a tüdőrák gyakoriságát, minél nagyobb volt a radon a-sugárzása miatti összes hörgődózis. Ugyanakkor fontos megjegyezni, hogy ezer bányász körében évente 5-tel több tüdőrákot legalább 70 Sv összes hörgődózis esetén észleltek. Ez az érték óriási, több mint a tízszerese a halálos dózisnak1, és 30 000-szerese az éves átlagos természetes dózisnak.
  • A röntgen orvosok az 1910-1930-as években gyakran nyúltak be a vizsgálat során a sugárzási térbe. Később a kézhátukon gyakran alakult ki bőrrák. Többnyire amputálni kellet az ujjakat, vagy ujjperceket, de 400 esetben az elhalálozást sem sikerült elkerülni. Az ő nevüket olvashatjuk a hamburgi Szent György Kórház parkjában felállított márványoszlopon, közöttük található 18 magyar radiológus neve is.
  • Az ionizáló sugárzások bizonyos orvosi alkalmazásai is hozzájárultak korábban egyes daganatos betegségek megszaporodásához. A gerincgyulladás miatt rádiummal kezelt brit betegek körében érezhetően megnőtt a fehérvérűség előfordulása. Ezeknek a tapasztalatoknak következtében alakult ki a gyakorlatban, hogy a sugárdiagnosztikai és terápiás eljárásokat a minimálisan szükséges sugáradaggal kell végrehajtani.
  • Az örökletes sugárkárosodások és mutációk fellépésének gyakoribbá válását sugárterhelés hatására eddig még nem sikerült kimutatni. Ezeknek a hatásoknak a létét elméleti megfontolásokból sejtjük.

1 A látszólagos ellentmondás oka, hogy a halálos dózis egyszeri és egész testet ért sugárterhelésre vonatkozik, nem több év összegére egyetlen szerv esetén.