Promieniowanie

jonizujące i jego

wpływ na człowieka

Emilia Władziewicz

FT 2013r.

Kilka definicji

https://www.makewav.es/story/261735/title/101randomthingstodowhenyou%E2%80%99rebored

Promieniotwórczość

Promieniotwórczość to zdolność

jąder atomowych do rozpadu

promieniotwórczego, powiązanego

z emisją cząstek alfa, beta oraz

promieniowania gamma.

Promieniowanie

jonizujące

Promieniowanie jonizujące to

rodzaj promieniowania, które

może doprowadzić do wybicia

elektronu bądź cząsteczki z

materii i spowodować jej

zjonizowanie.

Alfa

Alfa

Gamma

Neutron

owe

Rentgeno

wskie

Beta

Promieniowanie alfa

• Jest to strumień cząstek będących

podwójnie zjonizowanymi atomami
helu.

• Bardzo duża masa.
• Zasięg do kilkunastu centymetrów.
• Duża zdolność jonizacji, w powietrzu

1 cząstka to 150000 par jonów na
drodze przelotu.

• Widmo dyskretne.

Przemiana alfa

Promieniowanie beta

• Jest to strumień elektronów

(pozytonów).

• Mniejsza masa.
• Zasięg w powietrzu do kilkunastu

metrów, w aluminium kilka
centymetrów.

• Zdolność jonizacyjna znacznie

mniejsza niż cząstek alfa.

• Widmo ciągłe.

Ścieżka stabilności

http://www.edupedia.pl/words/index/show/533303_slownik_fizyczny-stabilno_jder_nuklidw.html

Promieniowanie beta

• Powyżej ścieżki stabilności – beta

minus

Promieniowanie

beta

• Poniżej ścieżki stabilności – beta plus

Promieniowanie beta

• Poniżej ścieżki stabilności – wychwyt

K (konkurencja dla beta plus)

Promieniowanie gamma

• Jest to krótkofalowe promieniowanie

elektromagnetyczne.

• Powstaje w jądrze jako zjawisko wtórne

(nadmiar energii po samorzutnej
przemianie alfa lub beta) oraz w wyniku
rozpadu bądź syntezy jąder oraz anihilacji.

• Duży zasięg (nazywane przenikliwym).
• Słabo jonizuje.
• Widmo dyskretne.

Promieniowanie gamma

Promieniowanie

rentgenowskie

• Jest to krótkofalowe promieniowanie

elektromagnetyczne.

• Powstaje podczas wyhamowywania

elektronów.

• Duży zasięg.
• Słabo jonizujące.

Promieniowanie

neutronowe

• Jest to strumień neutronów (duża

masa, brak ładunku).

• Powstaje podczas niektórych reakcji

jądrowych.

• Jonizacja pośrednia.
• Bardzo przenikliwe.

Wytwarzanie neutronów

Podsumowanie

• Ciężkie i obarczone podwójnym ładunkiem

dodatnim cząstki α szybko tracą swoją energię.

• Cząsteczki β

-

oraz β

+

są dużo mniejsze i

posiadają pojedynczy ładunek, co sprawia, że
nieco wolniej oddziałują z materią.

• Promienie γ i X są przenikliwe i zagrażają zdrowiu

nawet, gdy ich źródło znajduje się na zewnątrz
organizmu.

• Neutrony nie posiadają ładunku, maja za to sporą

masę. Przenikając przez materię żywą wywołują
w niej drastyczne, często tragiczne w skutkach
zmiany.

Oddziaływanie

promieniowania

jonizującego z

materią

Oddziaływanie z materią

Jonizacja bezpośrednia

Jonizacja

pośrednia

- Alfa

- Beta

- Gamma
- Rentgen
-
Neutronowe

Promieniowanie alfa

• Oddziałuje głównie z elektronami.
• Podczas zderzenia cząstka przekazuje

elektronowi energię.

• Prowadzi to do jonizacji bądź

wzbudzenia.

• Oddziaływania z polem jąder są rzadkie.
• Jeśli cząstka ma wystarczającą energię

może przeniknąć do jądra.

Promieniowanie alfa

Promieniowanie alfa

• Wielkość jonizacji określa się poprzez

liczbę par jonów wytworzonych na
jednostkę drogi.

• Zależy ona od rodzaju i energii cząstki

naładowanej oraz od rodzaju ośrodka.

• Z jonizacją wiąże się tzw. zdolność

hamowania ośrodka równa stracie
energii cząstki na jednostkowej drodze.

•  

Promieniowanie alfa

Wiesław Gorączko, Ochrona radiologiczna

• Wykres jonizacji właściwej

Promieniowanie beta

• Oddziaływanie elektronów z materią

polega na: jonizacji atomów,
wzbudzeniu atomów, rozpraszaniu
sprężystym na elektronach,
rozpraszaniu sprężystym na jądrach,
tworzeniu promieniowania
hamowania.

• Charakter oddziaływania podobny do

promieniowania alfa.

Promieniowanie beta

• Znaczna część energii początkowej utracona

podczas zderzeń.

• Zygzakowaty tor.
• Utrata energii w procesach radiacyjnych.

• Wielkość X

0

nazywana jest Długością

Radiacyjną i jest to długość, po przejściu
której energia elektronów zmniejszy się e-
krotnie na skutek wypromieniowania.

•  

Promieniowanie gamma

Promieniowanie gamma

• Efekt fotoelektryczny

http://www.if.pw.edu.pl/~pluta/pl/dyd/mfj/wyklad/w2/segment3/main.htm

Promieniowanie gamma

• Efekt Comptona

Promieniowanie gamma

• Tworzenie par

http://www.fizyka.umk.pl/~marta_985/prezentacja1/odkrycie_pozytonu.html

E

m c

m

m

c

e

e

j







2

2

2

2

2

Promieniowanie gamma

http://www2.ipj.gov.pl/pl/szkolenia/matedu/podstawy.htm

Promieniowanie

rentgenowskie

• Charakter oddziaływania podobny do

promieniowania gamma.

• Różnica w energiach –

promieniowanie X niesie mniejszą
energię, zatem dominuje efekt
fotoelektryczny.

Promieniowanie

neutronowe

• Łatwo wnika w jądro ze względu na

brak ładunku.

• Różne rodzaje oddziaływań, w

zależności od energii.

Nazwa

neutronów

Grupy

neutronów

Energia

Powolne

Zimne

Do

Termiczne

Do

Rezonansowe

Pośrednie

Szybkie

Prędkie

Wysokich

energii

Nazwa

neutronów

Grupy

neutronów

Energia

Powolne

Zimne

Termiczne

Rezonansowe

Pośrednie

Szybkie

Prędkie

Wysokich

energii

Promieniowanie

neutronowe

• Neutrony nie powodują bezpośrednio

jonizacji. Ich oddziaływanie to zderzenia z
jądrami. Jądra stają się cząstkami wtórnie
jonizującymi (duża zdolność).

• Wzór na energię przekazywaną jądru przy

pojedynczym zderzeniu:

•
• W wyniku kolejnych zderzeń neutron

zwalnia aż zostanie wchłonięty przez jakieś
jądro.

•  

Kolejna porcja definicji

Aktywność

• Jest to liczba przemian jądrowych

zachodzących w jednostce czasu.

•  

SUBSTANCJA PROMIENIOTWÓRCZA

LUB ZAWIERAJĄCE JĄ CIAŁO

aktywność

1 osoba dorosła (100 Bq/kg)

7 k Bq

1 kg kawy

1 k Bq

1 kg nawozu superfosfat

5 k Bq

radon w 100 m

2

powietrza w australijskim gospodarstwie domowym

3 k Bq

radon w kilkuset m

2

w typowym europejskim dospodarstwie domowym

30 k Bq

1 domowy detektor przeciwpożarowy (z Am)

30 k Bq

radioizotopy do diagnostyki medycznej

70 M Bq

źródła radioizotopów do terapii medycznej

100 G Bq

1 kg 50-letnich odpadów wysoko-radioaktywnych

10 G Bq

1 kg uranu

25 M Bq

1 kg rudy uranu (Kanadyjska, 15%)

25 M Bq

1 kg rudy uranu (Australijska, 0.3%)

500 k Bq

1 kg odpadów nisko-aktywnych

1 M Bq

1 kg of popiołu

2 k Bq

Czas

połowicznego

rozpadu

• Jest to czas, po upływie którego

aktywność izotopu maleje do połowy.

• Czas, w którym rozpadowi ulega

połowa początkowej liczby jąder.

Prawo rozpadu

•  

Dawka

• Dawka jest to miara narażenia na

promieniowanie.

• Pojęcie dawki po to, żeby ocenić

zagrożenie mogące się pojawić
podczas spotkania ze źródłem.

• Cztery rodzaje – ekspozycyjna,

pochłonięta, równoważna i
skuteczna.

Dawka ekspozycyjna

• Jest to miara jonizacji jaka zachodzi w

powietrzu pod wpływem
promieniowania falowego.

•  

Dawka pochłonięta

• Jest to miara pochłaniania

promieniowania czyli energia jaką
traci promieniowanie na jednostkę
masy nowego materiału (ilość energii
pochłoniętej przez daną masę).

• Najbardziej uniwersalna, używana do

każdego ośrodka i każdego
promieniowania.

•  

Dawka równoważna

• Dawka równoważna uwzględnia

różny wpływ różnego promieniowania
na organizmy żywe, w których
zachodzą procesy biologiczne.

•  

Rodzaj

promieniowania

Współczynnik jakości

Fotony gamma

1

Cząstki beta

1

Protony

5

Cząstki alfa i ciężkie

jony

25

Neutrony (w zależności

od energii)

5-20

Dawka skuteczna

• Dawka skuteczna uwzględnia różną

wrażliwość poszczególnych narządów
i tkanek.

•  

Narząd lub tkanka

Gruczoły płciowe

0,20

Czerwony szpik kostny,

płuca, jelito grube,

żołądek

0,12

Gruczoły piersiowe,

pęcherz moczowy,

wątroba, przełyk,

tarczyca

0,05

Skóra, powierzchnia

kości

0,01

Całe ciało

1,00

Narząd lub tkanka

Gruczoły płciowe

0,20

Czerwony szpik kostny,

płuca, jelito grube,

żołądek

0,12

Gruczoły piersiowe,

pęcherz moczowy,

wątroba, przełyk,

tarczyca

0,05

Skóra, powierzchnia

kości

0,01

Całe ciało

1,00

Wpływ

promieniowania

jonizującego na

organizmy

Wpływ

promieniowania na

organizmy

• Napromienienie to wchłoniecie dużej

ilości promieniowania jonizującego,
co prowadzić może do zaburzenia
równowagi biologicznej i zmiany
procesów życiowych.

• Najwrażliwsze jest dna – cząsteczki

występują w jednej kopii.

Mechanizm

oddziaływania z

żywym organizmem

•
• Lub
•

•  

Skutki promieniowania

Stochastyczne Deterministyczne

- źródłem są zmiany w

pojedynczych komórkach
- występują z określonym
prawdopodobieństwem
- stopień nasilenia nie
zależy od dawki

- źródłem są zmiany w całych

tkankach lub narządach
- występują po zastosowaniu
pewnej dawki progowej
- stopień nasilenia zależy od dawki

Zmiany na

poziomie komórki

• Śmierć mitotyczna

http://pixers.pl/fototapety/cykl-komorkowy-eps8-43223495

Zmiany na

poziomie komórki

• Aberracje chromosomowe

http://www.if.pw.edu.pl/~rafix/ochrona%20radiologiczna.htm

Zmiany na

poziomie komórki

• Śmierć interfazalna

Apoptyczn

a

=

samobójst

wo

Nekrotyczn

a

Zmiany na poziomie

organizmu

Człowiek i promieniowanie
jonizujące

Następstwo

Równoważna dawka

progowa [Sv]

Jądra – niepłodność

czasowa

0,15

Jądra – niepłodność

trwała

3,5-6,0

Jajniki – niepłodność

2,5-6,0

Zmętnienie soczewki

oka

0,5-2,0

Zaćma

5,0

Upośledzenie pracy

szpiku

5,0

Rumień i złuszczanie

skóry

3,0-5,0

Martwica skóry

50

Zmiany na poziomie

organizmu

Wielkość

poczynionych

zniszczeń zależy od:

• wielkości pochłoniętej energii na jednostkę masy, czyli

dawki pochłoniętej

• rozkładu dawki w czasie
• rodzaju promieniowania
• napromienienia całego ciała lub tylko jego części
• wielkości napromienionego obszaru ciała
• rodzaju narządu lub tkanki
• rodzaju napromienienia: zewnętrzne czy wewnętrzne
• wieku, płci i stanu zdrowia (na ogół mężczyźni są

bardziej wrażliwi na promieniowanie niż kobiety, a dzieci
i młodzież - bardziej niż dorośli)

• wrażliwości osobniczej i gatunkowej

Jaka dawka, aby umrzeć?

www.atomowyautobus.pl

Teoria hormezy

radiacyjnej

Naniewicz Jolanta, Naturalne tło promieniowania i inne źródła – percepcja ryzyka

Teoria hormezy radiacyjnej

• Pacjentki leczone na gruźlicę za pomocą promieniowania

jądrowego: dla dawek rzędu od 100 do 200 mGy szanse
zachorowania na raka znacznie maleją.

• Zmniejszona śmiertelność i prawdopodobieństwo

zachorowania na białaczkę została stwierdzona także
wśród tych mieszkańców Hiroszimy i Nagasaki, którzy
zostali napromieniowani dawkami w zakresie do 200
mGy.

• Należy zauważyć, że 200 mGy jest dawką prawie 100

razy przekraczającą średnią roczną dawkę
promieniowania otrzymywaną przez ludzi na terenie
Polski.

• Badania na myszach.

Teoria hormezy radiacyjnej

Naniewicz Jolanta, Naturalne tło promieniowania i inne źródła – percepcja ryzyka

Naniewicz Jolanta, Naturalne tło promieniowania i inne źródła – percepcja ryzyka

Strach ma wielkie oczy

http://zbuntowana.digart.pl/

Radiofobia

• Nie wiem i nie chcę wiedzieć!
• Nie znam się, ale się wypowiem!
• Telewizja kłamie. 
• Sondaż BBVA: 66% Polaków uważa,

że cała promieniotwórczość na Ziemi
jest wynikiem działań człowieka.

• Nuclear Magnetic Resonance.

Co nas napromieniowuje

www.atomowyautobus.pl

Roczna dawka efektywna

www.atomowyautobus.pl

Roczna dawka efektywna

• Podwyższone tło promieniowania

naturalnego:

• Ramsar, Iran – 260 mSv/rok
• Guarapari, Brazylia 175 mSv/rok
• Niektóre rejony Brazylii – 30 mSv/rok
• Kerala, Indie – 35 mSv/rok

Roczna dawka efektywna

www.atomowyautobus.pl

Czy to jest szkodliwe?

• Badania mieszkańców:
• • uzdrowisk ze źródłami radonowymi jak

Misasa w Japonii,

• • prowincji Yangjiang w Chinach (6,4

mSv/rok),

• • rejonu Kerala w Indiach (35 mSv/rok),
• • Ramsar w Iranie (260 mSv/rok)
• W żadnym z tych rejonów nie wykryto

zwiększonej umieralności na raka

To nie jest szkodliwe!

• Badania w USA:
• wszystkie wyniki wskazują, że wysokiemu

tłu promieniowania towarzyszy niska
umieralność na raka.

• Rzeczywiste częstości zachorowania na

raka płuc w 6 stanach USA o najwyższym
tle promieniowania wynoszą średnio 44/rok
na 100 000 mieszkańców, a w stanach o
najniższym 73/rok na 100 000
mieszkańców

Czarnobyl i Fukushima

• Średnia dawka promieniowania na całe ciało, jaką Polacy

otrzymali w ciągu pierwszego roku od czarnobylskich
radioizotopów to 0,27mSv = 11% rocznej naturalnej
dawki.

• Liczba zgonów spowodowanych promieniowaniem nie

przekracza 100.

• Wśród 220 tys. osób z terenów skażonych nie

stwierdzono ani jednego przypadku uszczerbku na
zdrowiu wywołanego promieniowaniem jonizującym.

• Rejestrowana poza elektrownią moc promieniowania

kilkukrotnie wzrosła ponad dopuszczalne normami dawki
roczne. Wzrosty te nigdy nie trwały dłużej niż dzień i
dlatego nie miały wpływu na zdrowie ludności.

Limity dawek

• Nie uwzględniają dawek od promieniowania

naturalnego i otrzymanych podczas zabiegów
medycznych.

• Osoby z ogółu ludności: 1 mSv
• Osoby narażone zawodowo: 20 mSv
• Zasada ALARA – As Low As Reasonably

Achievable

• Zwiększenie liczby aborcji, depresji i

samobójstw na terenach skażonych.

• Straty ekonomiczne.

Cytat na koniec

• Rozpacz i niezliczone narzekania na

katastrofalny stan zdrowia mieszkańców stref
napromieniowanych lub przesiedlonych z tych
stref profesor Leonid Iljin Andriejewicz-
dyrektor Państwowego Instytutu Biofizyki -
tłumaczy tak:

• "Dolegliwością na jaką cierpią ludzie jest:

radiofobia, stan psychiczny, w którym każdą
chorobę, od egzemy do zwyczajnego
przeziębienia, przypisuje się
promieniowaniu". 

Źródła

• Człowiek i promieniowanie jonizujące, pod red. Andrzeja Z.

Hrynkiewicza, Warszawa, Wydawnictwo Naukowe PWN, 2001, ISBN
83-01-13495-X.

• Gorączko Wiesław, Radiochemia i ochrona radiologiczna,

Poznań, Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, 2003, ISBN 83-7143-
509-6.

• Naniewicz Jolanta, Naturalne tło promieniowania i inne źródła

– percepcja ryzyka [online], [dostęp: 20 lutego 2013r.], dostępny w
Internecie:
<http://szkola-ej.pl/iiiszkola/referaty/naniewicz_ref.pdf>

• BBVA foundation international study on scientific culture

understanding of science [online], [dostęp: 20 lutego 2013r.],
dostępne w Internecie:
<http://www.fbbva.es/TLFU/dat/Understandingsciencenotalarga.pdf>

• Giska Iwona, Promieniowanie jonizujące [online], [dostęp: 21

marca 2013r.], dostępny w Internecie:
<http://www.ekoportal.gov.pl/opencms/opencms/ekoportal/prawo_dok
umenty_strategiczne/ochrona_srodowiska_w_polsce_zagadnienia/Prom
ieniowanie/PromieniowanieJonizujace>

Źródła

• Moskal Paweł, Czy promieniowanie jonizujące jest zawsze

szkodliwe dla zdrowia? Hormeza radiacyjna, „Foton” 2010, nr 110.

• Sala Filip, Dozymetria i ochrona przez promieniowaniem

jonizującym: aspekty fizyczne, techniczne, prawne i społeczne,
[online], [dostęp: 21 marca 2013r.], dostępny w Internecie:
<http://if.pw.edu.pl/~sala/papers/Dozymetria.pdf>

• Oleszczak Dorota, Oddziaływanie promieniowania jonizującego

z materią, [online], [dostęp: 19 marca 2013r.], dostępny w Internecie:
<www.if.pw.edu.pl/~pluta/pl/dyd/mfj/zal03/oleszczuk/oleszczuk.doc>

• Referaty projektu Atomowy Autobus, dostępne w Internecie:

<www.atomowyautobys.pl/index.php?
option=com_content&view=article&id=37&Itemid=11>