Нов въпрос, зададен ми от учениците на IES, където отидох да изнеса лекцията:
6. Как се измерва радиоактивността и какви ефекти има тя?
Има величини, които са лесни за измерване, защото са непосредствени или защото сме много свикнали с тях: височина, температура, скорост, но има и други величини, тъй като те не са толкова често срещани или защото са много абстрактни и не много осезаем. струва ни много повече. Мерките, свързани с радиоактивността, са от тази втора група.
Радиоактивността е освобождаване на енергия в определена форма и следователно единици енергия биха били достатъчни за измерване на количествата освободена радиоактивност. Може да се измери в джаули или в калории. И това би се отнасяло и за измерване на количества светлина, количества топлина, количества работа: всички форми на енергия са до известна степен еквивалентни и се измерват в едни и същи единици.
Но всяка форма на енергия има особености, които водят до изобретяване на начини за нейното измерване, които са по-близо до необходимостта да я познаваме по-добре и да измерваме нейните ефекти. Ето защо са изобретени нови единици, които често са малко известни.
Радиоактивността се причинява от разпадането на радиоактивни ядра, спонтанно или причинено. В Международната система от единици, която е в сила в Испания и в повечето страни, бекерелът (Bq) се определя като единица радиоактивна активност, еквивалентна на 1 разпад в секунда. Тази стойност е много ниска в много случаи. Преди беше определена единицата на дейност, наречена кюри (Ci). 1 кюри се равнява на 37 милиарда бекерела.
Тази единица не дава представа за общото количество енергия, погълната от тялото (абсорбираната доза), което е важната стойност за практически цели. Ето защо сивото (Gy) е определено в SI, което е абсорбираната доза йонизиращо лъчение, еквивалентна на 1 джаул на kg вещество. Преди се използваше друга единица, наречена rad. 1 Gy = 100 рад.
Получена наведнъж доза от 20 Gy йонизиращо лъчение е фатална. Ако човек от 70 кг го получи, той би получил 1400 джаула, което се равнява на само 336 калории. Тази стойност е много малка: тя е еквивалентна на химическата енергия, която се поглъща при ядене на 84 mg захар или 37 mg масло. Това е начинът за получаването му под формата на йонизиращо лъчение, което причинява смърт.
Но тази единица не е достатъчна, за да ни даде представа какво въздействие има радиацията върху живите същества, тъй като доза радиация, получена под формата на фотони (гама лъчи или X), не е същата като същата доза, получена в форма на повече частици.тежки (неутрони, протони, алфа радиация), които имат по-вредни ефекти. По тази причина трябва да бъде измислена друга единица, наречена сиверт (Sv), която се определя като еквивалентна доза йонизиращо лъчение. 1 Sv е равно на 1 Gy, ако радиацията се абсорбира под формата на фотони (електромагнитно излъчване) или електрони, но 1 Sv е равна на 2 Gy, ако се абсорбират протони, 5 до 10 Gy, ако се абсорбират неутрони и 20 Gy, ако те са алфа частици. Преди е била използвана друга единица, наречена rem. 1 Sv е 100 rem.
От друга страна, не е същото, че дозата се приема дифузно в цялото тяло, отколкото в определен орган. Важно е и начина, по който получавате радиация. Кожата действа като бариера и спира лъчението повече, отколкото ако е погълната с храна или ако е дишана. Има много таблици, базирани на експериментални данни (в резултат на инциденти или аварии в атомни електроцентрали или радиация, получена от ядрени бомби при тестове), които показват ефектите от еквивалентна доза радиация, получена за 1 час, 1 ден или 1 година.
Например, дози на ден под 0,2 Sv не се считат за произвеждащи измерими ефекти. Това обикновено са разрешените ограничения за работници в инсталации с йонизиращи лъчения (рентгенови оператори, електроцентрали, подводници с ядрено захранване и др.). Дози между 0,2 и 1 Sv намаляват временно производството на червени кръвни клетки и причиняват главоболие. Дози между 1 и 2 Sv генерират повръщане, умора и смъртност от 10% през следващия месец.
Тези симптоми се влошават с косопад, кървене, безплодие, генетични мутации, до стойности по-високи от 10 Sv, които причиняват почти сигурна смърт за една седмица, дори ако има медицинско лечение.
Ако радиацията се получава постепенно с течение на времето, ефектите са по-малко, колкото по-малко радиация се получава. Има много начини за получаване на йонизиращо лъчение: рентгенови лъчи или CT сканиране, космически лъчи, получени при полети на голяма надморска височина, дишащ газ радон, който много сгради отделят ежедневно, живеещи в определени региони на планетата, където има по-интензивно естествена радиоактивност, отколкото на други места, или яжте определени зеленчуци.
С известна лекомисленост е определена друга единица радиоактивна доза: еквивалентната доза в банани (BED или еквивалентна доза банан). В действителност, бананите естествено съдържат определено количество калий (около 600 mg в 150 g банан), малка част от който (0,070 mg) е калий-40, радиоактивен. Еквивалентно на 18,5 Bq. Това е малко нещо, но измеримо. Също така умерено радиоактивни са боб, яйца, лули, авокадо и особено бразилски ядки. Тази единица в бананите понякога се използва за сравняване на приема на леко замърсена храна.
Например млякото от ферма близо до Фукушима (която не е комерсиализирана) съдържа 1510 Bq/kg. Пиенето на чаша от това мляко (200 mg) би било, от гледна точка на погълнатата радиоактивност, еквивалентно на яденето на 16 нормални банана. Японският закон разрешава млякото да има стойности на активност от 300 Bq. В спанака са разрешени до 2000 Bq/kg, а във Фукушима са открити някои проби, достигащи 15000. Тези стойности не са строго опасни, тъй като законовите стойности са под стойностите, за които е известно, че произвеждат измерими ефекти. Засега (3-21-11) те са прости индикации за радиоактивните течове, възникнали в централата.
Лингвистична бележка: Грей, Сиверт, Кюри и Бекерел са учени, свързани с изследването на радиоактивността. Всъщност мадам Кюри изобрети концепцията за радиоактивност и вероятно умря от нейните ефекти.
NB 13-9-12 Някои погрешни отпечатъци в тази публикация са коригирани. Повече подробности тук
Почетен професор по химическо инженерство в Университета на Барселона. Автор на научно-популярните книги: La truita cremada (2005, Ed. Col·legi de Químics de Catalunya, Catalan) и Tortilla quemada (2005, Ed. Col·legi de Químics de Catalunya). Els secrets de les etiquetes (2007, Ed. Mina, Catalan) и The Secrets of labels (2007, Ed. Ariel). Сферичната крава (2008 г., редакция на Рубес, каталунски). Сферификации и макарони (2010, Ed. Ariel), Химията на всеки ден (2016, Publicacions de la Universitat de Barcelona, Catalan) и Химия в кухнята: бързо гмуркане (2018, Tibidabo Ediciones).
Научен директор на испанския комитет за детергенти, повърхностноактивни вещества и сродни вещества (CED). Член на управителния съвет на Associació Catalana de Ciències de l'Alimentació (ACCA) и College-Agrupación de Químicos de Каталуния.
Природата на човешкото същество е неговата изкуственост: волята да адаптира околната среда към своите нужди. Оттук и технологията и приложната наука. Ще говорим за това, особено за нашето ежедневие. А също и на научното изкуство, на научно-ежедневния език. Ще си прекараме добре.