Experimentln a aplikovan jadern fyzika Milan Krtika Vyuit
- Slides: 103
Experimentální a aplikovaná jaderná fyzika Milan Krtička
Využití jaderných technologií • Jaderná energetika – fussion (fúze) – fission (štěpení) • Jaderné zbraně • Zdravotnictví – zobrazování, diagnostika – terapie • • • Jaderná magnetická rezonance Jaderné analytické metody Datování Diagnostika průmyslových zařízení Dozimetrie Konzervace potravin Obohacování nuklidů Geologické průzkumy (hledání ropy, …) …
Interakce částic s látkou (velmi stručný přehled)
Těžké nabité částice - interakce s látkou Ionizing power described by Bethe-Bloch formula Some corrections needed (density correction – at high energies - and shell correction)
Těžké nabité částice - interakce s látkou “Standard” figure with ionization losses shows only “very high energies” from the point of view of nuclear physics Stopping power at more relevant energies (nucl. phys. )
Těžké nabité částice - interakce s látkou • Density correction d: electric field of the particle also tends to polarize the atoms along its path – because of the polarization, electons far form the path of the particle will be shielded from the full electric intensity • Shell correction – velocity comparable/smaller than the orbital velocity of the bound electrons. The correction is small. • Radiation losses are very small for heavy particles, they increase “linearly”
Těžké nabité částice - interakce s látkou Muon critical energy for the chemical elements, defined as the energy at which radiative and ionization energy loss rates are equal.
Těžké nabité částice - interakce s látkou • Charged particles have surrounding Coulomb field • Always interact with e- or nuclei of atoms in matter • In each interaction typically only a small amount of particle’s kinetic energy is lost (“continuous slowing-down approximation” – CSDA) • Typically undergo very large number of interactions, therefore can be roughly characterized by a common path length in a specific medium (range) Sorting using Impact parameter b: • “Soft” collisions (b>>a) • Hard (“Knock-on” collisions (b~a) • Coulomb interactions with nuclear field (b<<a) • Nuclear interactions by heavy charged particles a - classical radius of atom
Těžké nabité částice - interakce s látkou “Soft” collisions (b>>a): • The influence of the particle’s Coulomb force field affects the atom as a whole • Atom can be excited to a higher energy level, or ionized by ejection of a valence electron • Atom receives a small amount of energy (~e. V) • The most probable type of interactions; accounts for about half of energy transferred to the medium Hard (“Knock-on”) collisions (b~a): • Interaction with a single atomic electron (treated as free), which gets ejected with a considerable kinetic energy • Interaction probability is different for different particles • Ejected g-ray dissipates energy along its track • Characteristic x-ray or Auger electron is also produced
(Těžké) nabité částice - interakce s látkou Coulomb interactions with nuclear field (b<<a) • Most important for e- and e+ • In all but 2 -3% of cases electron is deflected through almost elastic scattering, losing almost no energy • In 2 -3% of cases electron loses almost all of its energy through inelastic radiative (bremsstrahlung) interaction • Important for high Z materials, high energies (Me. V) • For antimatter only: in-flight annihilations – Two photons are produced Nuclear interactions by heavy charged particles • A heavy charged particle with kinetic energy ~ 100 Me. V and b<a may interact inelastically with the nucleus • One or more individual nucleons may be driven out of the nucleus in an intranuclear cascade proces • The highly excited nucleus decays by emission of so-called evaporation particles (mostly nucleons of relatively low energy) and g-rays
Dolet částic - těžké nabité částice počet prošlých částic dolet částic v Al Braggova křivka
tracks of alpha particles from a Ra source
Energy Straggling Energy distribution of monoenergetic charged particles at various points along its path. At the end of the track distribution narrows, since the particle has less energy. Propagation of the Energy Straggling distribution through matter in an Al foil for protons of 19. 6 Me. V with different distribution functions (f. B: Bohr, f. S: Symon, f. T: Tschalar)
Multiple Scattering Multiple scattering scheme where the ion beam is directed in x direction. Lateral displacement perpendicular to the beam direction is ρ(y, z), and α is the total angular deviation after the penetrated depth x Propagation of Multiple scattering angular distribution through matter. The half-width of the angular MS Distribution is α 1/2 Here p, βc, and z are the momentum, velocity, and charge number of the incident particle, and x/X 0 is the thickness of the scattering medium in radiation lengths
Elektrony - interakce s látkou For electrons there are differences: 1) the electron has a much smaller mass than the heavy particles 2) the electron is identical to the particles with which it is interacting, thus giving the possibility of the exchange of identity Radiation and Ionization (Collision) losses of e- (p ionization shown for comparison) Fractional energy loss per radiation length in Pb as a function of e- or e+ energy
Elektrony - interakce s látkou Electron critical energy for the chemical elements (Rosi’s definition)
Dolet částic - elektrony počet prošlých e- v Al dolet e- v něktrých materiálech počet prošlých e- z b-rozpadu 185 W
Interactions of electrons Through the interaction of electrons with matter, there are four main mechanisms by which electrons can lose energy (energies of hunderds ke. V or Me. V): direct ionisation, delta rays from electrons ejected though ionisation, bremsstrahlung, and Cerenkov radiation. The most important of these mechanisms are direct ionisation and bremsstrahlung. For positrons there is the additional mechanism of annihilation. Ionisation (right) and scattering (left) produced by 100 ke. V electrons in air. The range of a 100 ke. V electron in air is approximately 14 cm. Ionisation (right) and scattering (left) produced by 100 ke. V positrons in air. Example - simulations
Koeficient zeslabení pro fotony
Pravděpodobnost vzniku párů Probability P that a photon interaction will result in conversion to an e+e− pair. Except for a few-percent contribution from photonuclear absorption around 10 or 20 Me. V, essentially all other interactions in this energy range result in Compton scattering off an atomic electron.
Gamma-ray detection process • A detector that is large enough such that all gamma-ray interactions are absorbed within the detector • Gamma-ray interactions with a detector of average size
Gamma-ray spectrum • The pulse-height spectra of an average-sized detector
• Unfortunately, there are several factors that complicate the spectrum even further that we must consider. These factors are: secondary electron escape, Bremsstrahlung escape, characteristic X-ray escape, secondary radiations created near the source, the effects of surrounding materials, and coincidence. • Production of bremsstrahlung photons is proportional to Z 2 of the absorber • Shape of the Compton continuum for various gamma-ray energies – shape is very similar for all energies
Effects of Surrounding Materials • Expected spectrum (dashed line) • (1) additional peak in the response function is a result of the detector absorbing the characteristic Xrays emitted from the surrounding materials. • (2) corresponds to the backscattering. This is a wider peak because of the broad range of energies a backscattered photon can have (always occurs at energies of 0. 25 Me. V or less). • (3) creation of annihilation photons (high Z materials must be present)
Na. I g spectrum of 137 Cs Ge g spectrum of a radioactive Am-Be-source There are three factors that give germanium the excellent resolution that it has: • the inherent statistical spread in the number of charge carriers, • variations in the charge collection efficiency, and • contributions of electronic noise. Some of these factors will dominate over the other factors, but this is dependent on the energy of the radiation and the size and quality of the detector in use.
Neutrony • In contrast to electrons, photons and heavy charged particles, neutrons undergo extremely weak electromagnetic interactions Although the neutron has zero net charge, it may interact electromagnetically in two ways: – first, the neutron has a magnetic moment of the same order as the proton – second, it is composed of electrically charged quarks. Thus, the electromagnetic interaction is primarily important to the neutron in deep inelastic scattering and in magnetic interactions. • Neutrons therefore pass through matter largely unimpeded, only interacting with atomic nuclei (dominantly via strong interaction) • Nuclear reactions have often a low probability – but not always… … more later • In any case, the decrease in the number of not-interacting neutrons is exponential
Dozimetrie
Popis záření - dozimetrie popis zdroje, prostředí, kterým se záření šíří, objektu příjemce (člověka) • • • stochastické veličiny – veličina, která může nabývat obecně více hodnot, každou s nějakou pravděpodobností, přičemž to, které hodnoty veličina nabude, je ovlivněno náhodnými vlivy – např. energie sdělená látce: E = Ein – Eout Vlastnosti: – je definována pouze pro konečné oblasti. Hodnoty se mění nespojitě v prostoru a čase nelze hovořit o rychlosti se kterou změny probíhají – její hodnoty nemohou být předem stanoveny (jen pravděpodobnostní rozložení) – její hodnoty mohou v principu být měřeny s libovolně malou chybou nestochastické – střední energie sdělená látce <E> už stochastický (náhodný) charakter nemá, takže stochastický charakter nemají ani veličiny definované pomocí této stř. hodnoty (např. dávka – viz dále) Vlastnosti: – je spojitou a diferencovatelnou fcí prostoru a času má gradient – za daných podmínek může být její hodnota v principu vypočtena – může být odhadnuta jako střední hodnota měření související stochastické veličiny V řadě aplikací lze pravděpodobnostní úvahy zanedbat a definice používat bez náhodných fluktuací
Systém dozimetrických veličin • Aktivita (základní veličina) - počet samovolných přeměn v daném množství látky za jednotku času • Měrná akvivita - aktivita vztažená na určité množství – objem, plochu, hmotnost, látkové množsví. . . Aktivita nevypovídá nic o uvolněné energii, počtu částic. . . je potřeba definovat jiné veličiny a) Veličiny charakterizující pole záření Fluence částic – hustota prošlých částic – počet částic prošlých jednotkovou plochou Fluenční příkon Fluence energie (hustota prošlé energie) Příkon fluence energie
Rozpadová schémata - příklady • počet emitovaných částic může být podstatně větší než aktivita
Působení na látku b) Veličiny charakterizující působení ionizujícího záření na látku Dávka – střední energie deponovaná v jednotkovém množství látky přímo ionizujícími částicemi starší (CGS) jednotka: dávkový příkon dávka nevypovídá nic o tom, co se děje okolo (problém s nepřímo ionizujícími částicemi) kerma (kinetic energy released in material) – celková kinet. energie nabit. částic uvolněná v důsledku toho, že vlétla částice primárního záření kermový příkon (kermová rychlost) v rovnovážném stavu bude (v prostředí, kde se absorbuje a vzniká záření) v nerovnovážných procesech Pro fotonové záření se používá i jednotka expozice – odpovídá účinkům záření v suchém vzduchu
Vztah dávky a kermy • • pro nabité primární částice je to v podstatě to samé dávka na rozdíl od kermy není mírou energetických ztrát primárního nepřímo ioniz. záření, ale mírou předání E látce sekundárními nabitými částicemi v blízkosti povrchu látky dochází při ozařování fotony a rychlými n k nárůstu počtu sekundárních nabitých částic spojených s interakcí primárních částic obecný vztah je složitý, ale při ozařování materiálu svazkem nepřímo ioniz. zážení je kvalitativně dán obr.
Vliv záření na organismus • Výše uvedené veličiny nevystihují dobře účinky záření na biolog. organismy • v definicích je trošku nejednotnost - lze se setkat v podstatě se dvěma: • definován dávkový ekvivalent H=D. Q [J. kg-1]= [Sv] (sievert) Q – jakostní faktor (relative biological effectiveness (RBE) - vůči 250 ke. V RTG) • místo jakostního faktoru Q se často používají váhovací faktory w. R a w. T (podle novějších doporučení ICRP z r. 1990) • w. R (radiation weighting factor) (= Q) – popisuje různou biologickou účinnost daného typu záření w. T (tissue weighting factor) – popisuje různou citlivost jednotlivých orgánů • Podle ICRP (International Commission on Radiological Protection) 1990: dávkový ekvivalent efektivní dávka • Podle starších standartů: – dávkový ekvivalent (dose equivalent )(Sv) = dávka (Gy) x w. R – efektivní dávka (dose rate) (Sv) = dávka (Gy) x w. R x w. T = dávkový ekviv. (Sv) x w. T
Jakostní faktory Doporučené hodnoty Q (w. R) (orientační hodnoty): rentgeny, g-záření, elektrony, positrony, miony tepelné neutrony o energiích 100 ke. V – 2 Me. V neutrony s energiemi > 20 Me. V neutrony (o neznámém energet. spektru) částice s jednotkovým nábojem (těžší než e-) a-částice a další vícenábojové částice 1 3 10 5 10 10 20 • Jsou to pouze doporučené hodnoty (konvence) - průměr přes všechny tkáně • Někdy nejednoznačnost v různých zdrojích – viz obr. pro neutrony • Q = Relative Biological Effectiveness (RBE - viz „terapie“)
Ilustrace nejednotnosti – ne pro lidi
Jakostní faktory, lineární přenos energie Doporučené hodnoty Q (w. R) (orientační hodnoty): Lineární přenos energie (LET) rentgeny, g-záření, elektrony, positrony, miony tepelné neutrony o energiích 100 ke. V – 2 Me. V neutrony s energiemi > 20 Me. V neutrony (o neznámém energet. spektru) částice s jednotkovým nábojem (těžší než e-) a-částice a další vícenábojové částice d. E – střední ztráta en. způsobená srážkami při kterých dochází k přenosu en. menšímu, než daná hodnota D ([D] = e. V); často se užívá - uvažovány všechny ztráty 1 3 10 5 10 10 20 užívá se: a) při stanovení dávkového ekvivalentu b) k návrhu, nebo ověření modelů radiačního působení = ionizační ztráty vztah mezi a Q ve vodě (ke. V/mm) Q 3. 5 a méně 1 7 2 23 5 53 10 175 a více 20
Jakostní faktory, lineární přenos energie Vztah Q (RBE) a LET je zhruba následující: • In many systems, the RBE increases with increasing LET until the LET reaches about 100 ke. V/mm and then begins to decline. The peaking of the RBE at an LET of about 100 ke. V/mm occurs for several complex reasons; however, in general it only requires a few tens of ke. V of energy to break a single strand of DNA and a single alpha particle with an LET of 100 ke. V/mm is sufficient to produce a double strand break which is prone to imperfect repair and may result in the death of the cell. Thus at LETs greater than about 100 ke. V/mm, there is sufficient energy to ensure a double strand break in target DNA and the breaks induced by the additional energy deposition cannot kill an already terminally damaged cell. LET by a charged particle in water
Tkáňové faktory • • pro uniformní ozáření je Sw. T = 1 jinak jsou doporučeny hodnoty udané v tabulce vpravo tkáň wt gonády kostní dřeň tlusté střevo plíce žaludek močový měchýř hruď játra jícen štítná žláza kůže povrch kostí ostatní celkem 0. 20 0. 12 0. 05 0. 01 0. 05 1. 00
Zdroje radioaktivity • přirozené – pozemské – mimozemské (kosmické záření) • umělé – lékařské aplikace – zkoušky jaderných zbraní – využití ve vědě a technice (energetika) dávka z přirozených zdrojů
Kosmogenní radionuklidy některé kosmogenní radionuklidy
Kosmické záření - primární složka primární kosmické záření • galaktická složka – v okolí Země: protony (88 %), jádra He (10 %), elektrony a fotony (1 %), další, zejména lehké prvky (1%) • solární složka – v meziplanetárním prostoru se neustále pohybuje od Slunce plazma, tovořeno zejména p a 5 -10% iontů He r = 0. 5 – 30 p/cm 3 » hustotě toku 1. 5 x 107 – 2 x 109 cm-2 s-1 a Ep » 0. 5 – 3. 5 ke. V – emise vysokoenergetických částic (Ep » až 100 Me. V) úzce souvisí se sluneční aktivitou – spektrum e- a e+ strmější
Relativní zastoupení jader v kosmickém záření • při energii 10. 6 Ge. V/nukleon • normalizováno na kyslík (=1) • tok jader kyslíku při 10. 6 Ge. V/nukleon Z 1 2 3 -5 6 -8 9 -10 11 -12 13 -14 15 -16 17 -18 19 -20 21 -25 26 -28 Element H He Li-B C-O F-Ne Na-Mg Al-Si P-S Cl-Ar K-Ca Sc-Mn Fe-Ni zastoupení jednotlivých prvků v galaktické složsce kosm. záření F 540 26 0. 40 2. 20 0. 30 0. 22 0. 19 0. 03 0. 01 0. 02 0. 05 0. 12
Sekundární kosmické záření sekundární – vzniká interakcí primárního kosm. záření s atmosférou – jeho profil se mění s nadmořskou výškou – při interakcích vznikají opět rychlé p, n, p, d, t, eventuelně další těžší jádra (E » 10 -ky Me. V) p± , p 0 – nestabilní rozpad na m± (dopadají na zem) a fotony (EM sprška) – na povrch dopadají převážně m±, e± a g a nemnoho vysokoenergetických (10 Me. V) p, n, . . . – při mořské hladině můžeme sekundární složku rozdělit na měkkou (e± a g, E kolem 100 Me. V) a tvrdou (m±, p, E > 500 Me. V) – někdy se ještě vyděluje neutronová složka a silně ionizující složka (těžké částice s E okolo 10 Me. V) • radioaktivní prvky zůstavající v atm. jsou hlavně 3 H a 14 C – vznikají především ve vyšších vrstvách atmosféry reakcemi Vertical fluxes of cosmic rays in the atm. with E > 1 Ge. V. The points show measurements of negative m with E > 1 Ge. V.
Sekundární kosmické záření (II) Miony • nejpočetnější částice v malých výškách • integrální intenzita vertikálních m nad Ge. V/c na hladině moře je asi 70 m-2 s-1 sr-1 Elektromagnetická komponenta • pro malé výšky je dominantním zdrojem rozpad m • integrální intenzita pro 10, 100, and 1000 Me. V je asi 30, 6, and 0. 2 m-2 s-1 sr-1 • poměr g/(e- + e+) asi 1. 5 Nukleony • na hladině moře: – integrální intenzita vertikálních p nad 1 Ge. V/c je asi 0. 9 m-2 s-1 sr-1 – poměr počtu n/p ~ 1/3
Kosmické záření – závislost na výšce závislost hustoty kosmického záření na nadmořské výšce závislost dávkového příkonu kosmického záření na nadmořské výšce a zeměpisné šířce
Přirozené radionuklidy Některé přirozené radionuklidy, které nejsou členy rozpadových řad
Přirozené zdroje • rozpadové řady + některé „osamocené prvky“ – nejdůležitější 40 K, 87 Rb a radioaktivní prvky z rozpad. řad – všechny prvky se Z>82 jsou radioaktivní – uranová (4 n+2) – z 238 U, thoriová (4 n) – z 232 Th, méně významná aktiniová (4 n+3) z 235 U – prvky z neptuniové řady (4 n+1) se nevyskytují (nejdelší doba života 237 Np) – nejrozšířenějším radioaktivním prvkem v přírodě je 40 K – záření ze zemské kůry – radioaktivita vody – radioaktivita atmosféry • průměrná dávka se udává asi 2. 4 m. Sv (v naprosté většině 1 -5 m. Sv) – existují vyjímky, kdy je přirozené pozadí i téměř 10 x větší • • • dávka z přirozených zdrojů na osobu za rok v ČR: cca 2, 5 -3, 0 m. Sv průměrná dávka z přirozených zdrojů na osobu ve Finsku: cca 8, 2 m. Sv průměrná dávka z přirozených zdrojů na osobu v íránském Ramsaru, místě s patrně největší přirozenou radiaktivitou na světě: cca 250 m. Sv (podobně Guapari (Brazílie) – 175 m. Sv, …)
Rozpadové řady (I) rozpadové schéma neptuniové řady rozpadové schéma aktiniové řady
Rozpadové řady (II) rozpadové schéma thoriové řady
Rozpadové řady (III) rozpadové schéma uranové řady
Přirozená radioaktivita zemské kůry a vody • nejrozšířenějším radioaktivním prvkem v přírodě je K – jeho aktivita v zemské kůře je větší než aktivita ostatních dohromady – největší množství těžkých rad. látek (U, Th, K) je v žulách, a nejmenší v usazeninách (vápence) – celková roční dávka záření g ze zemského povrchu kolísá od 0. 26 do 11. 5 m. Gy – největší radioaktivita zjištěna v Brazílii a Indii • K - jeho aktivita v zemské kůře je větší než všech ostatních prvků dohromady • nejdůležitější pro člověka je g-záření • průměrná roční dávka je asi 0. 4 m. Sv/rok (žije v ní asi 95% lidí) • radioaktivita vody dána především rozpouštěním nerostných látek – zejména uran se dobře louhuje do vody (největší výskyt v oblasti kyselých hornin) – K se uvolňuje do vody poměrně málo – v mořské vodě je koncentrace radioaktiv. látek o něco vyšší než ve sladkých (více minerálů)
Stavby - radon • dalším významým zdrojem záření jsou stavby – způsobeno hlavně radonem (220 Ra a 222 Ra) • • nejvíce ho vzniká Th a Ra (238 U) – závisí na jejich obsahu ve staveb. materiálech přispívá zhruba polovinou (1. 3 m. Sv) k celkové dávce vniřní kontaminace (viz dále) dřevěné stavby – 0. 5 m. Gy/rok, železobetonové – 1. 7 m. Gy/rok průměrné roční koncentrace
Radioaktivita hornin v ČR vyjádřená hodnotami dávkového příkonu (n. Gy/h) (Kukal a Reichmann 2000)
Radioaktivita hornin v ČR vyjádřená hodnotami dávkového příkonu (n. Gy/h) (Kukal a Reichmann 2000) Nejvyšší radioaktivitu mají horniny jako jsou žuly, které jsou bohaté na K, U i Th. Jak je vidět z mapy aktivity geologického podloží v České republice, nejvyšší aktivity byl zjištěny v oblasti třebíčského masivu a středočeského plutonického komplexu. Naopak nízkou aktivitu mají např. sedimenty v Barrandienu nebo ultrabazické horniny mariánsko-lázeňského komplexu.
Radon • Mapa radonového rizika pro okresy v České republice v nejrizikovějších místech přibližně koreluje s mapou aktivity geologického podloží (viz výše) • Navíc jsou rizikovými okresy i místa s významnými ložisky uranu (Příbramsko, Jáchymovsko, oblast Žďáru n. S. ) (Kukal a Reichmann 2000)
Radioaktivita atmosféry a potravin • vnitřní ozáření • RA atmosféry způsobena radioaktiv. plyny a aerosoly – přispívá prakticky jen 220 Rn a 222 Rn: 7. 10 -4 - 0. 15 Bq/l; průměr asi 4. 10 -3 – uvolňování rad. prvků z půdy se zvětšuje s rostoucí T a poklesem tlaku – podíl 14 C/C » 10 -10; 3 H/H » 10 -14 -10 -18 do potravin se většina rad. látek dostává z půdy (i do živočišné výroby) – rostliny absorbují rad. isotopy stejně jako neradioaktivní (kořenový systém není schopen rozlišit většinou ani chemicky podobné prvky – např. Ra a Ca) – někteří živočichové mohou ve svém těle hromadit rad. látky – zejména 210 Pb a 210 Po v mořských živočiších (po K asi nejvýraznější zdroj radioaktivity) •
• obsah 40 K, 226 Ra a U v některých potravinách
Houby : -) • • • The situation in Europe where wild-growing mushrooms are widely consumed as a delicacy and some species have been found to be extensively contaminated by radioactive fallout from the Chernobyl disaster in 1986. The natural isotope 40 K usually causes activities of 0. 8– 1. 5 k. Bq kg− 1 dry matter. Activities of 137 Cs, from nuclear weapons testing, below 1 k. Bq kg− 1 dry matter, were commonly reported until 1985. The situation changed dramatically after the Chernobyl accident and activities up to tens of k. Bq kg− 1 dry matter of 137 Cs and to a lesser extent of 134 Cs were observed in the following years in some edible species. Among the heavily accumulating species belong Xerocomus (Boletus) badius, Xerocomus chrysenteron, Suillus variegatus, Rozites caperata and Hydnum repandum. Activity concentrations have been affected by several environmental factors, such as rate of soil contamination with fallout, the horizon from which mycelium takes nutrients, soil moisture and time from the disaster. Wild mushroom consumption contributed up to 0. 2 m. Sv to the effective dose in individuals consuming about 10 kg (fresh weight) of heavily contaminated species per year. The radioactivity of cultivated mushrooms is negligible. Contamination can be considerably decreased by soaking or cooking of dried or frozen mushroom slices. Animals, such as deer, eating mushrooms, have elevated levels of radionuclides in their tissues.
přibližně lze rozdělit na: jiný zdroj dat: Záření z půdy 0, 40 Radon a jeho produkty 1, 20 Kosmické záření u moře 0, 25 Vnitřní ozáření - hlavně 40 K 0, 30 Lékařství - hlavně RTG 0, 30 Další umělé zdroje (cestování, odpad, . . . ) 0, 05 Celkem 2, 50 ne LCD
Umělé zdroje radioaktivity • nejvýznamnější lidské činnosti produkující radioaktivitu jsou: – – • medicínská diagnostika, terapie testy jaderných zbraní v atmosféře industriální procesy, které využívají přírodní RA isotopy jaderná energetika radioaktivní materiály se používají i v celé řadě dalších odvětví – – – defektoskopie odlitků sterilizace potravin třídění rudných materiálů a uhlí zjišťování zhutnění stavebních materiálů geologické průzkumy. . .
Lékařství • průměrná dávka z medicinského ozáření se pohybuje mezi 0. 4 a 1 m. Sv – RTG záření • vyšetření plic: 0. 08 m. Sv – RTG snímek je většinou několik setin m. SV • vyšetření trávícího traktu: 4 m. Sv – diagnostika pomocí podávaných radiofarmak • radiofarmaceutické vyšetření: 0. 3 m. Sv – řádově desetiny m. Sv – radiační terapie (léčení rakoviny, . . . ) – data existují vlastně jen pro rozvinuté země, z ostatních žádná data • asi 95% dávky v lékařství od diagnostického užití RTG záření • zubařství – asi 1% z medicinské dávky – 1 vyšetření průměrně 0. 04 m. Sv – nejpoužívanější RTG vyšetření (několik set milionů za rok/svět) • podávání radiofarmak tvoří asi 4% z kolektivní dávky – užívá se především 131 I a 90 m. Te • vyšetření na CT: cca 1 až 30 m. Sv – podle typu vyšetření a přístroje. Vyšší dávka je pro podrobnější celotělové vyšetření. U starších přístrojů bývaly dávky ještě o něco vyšší.
Vliv dalších umělých zdrojů • v letech 1945 -80 přes 200 jad. výbuchů v atmosféře – vzniklo několik stovek isotopů, ale dodnes jen 4 – 14 C (T 1/2 = 5730 y), 137 Cs (T = 30 y), 90 Sr (T = 28 y), 3 H (T = 12 y) 1/2 1/2 – asi 2/3 dávky pochází dnes z C – malá příměs je i isotopů Pu a Am (desetiny %), ale velice dlouho žijící – průměrná dávka malá – asi 0. 01 m. Sv, ale kolektivní největší z umělých zdrojů • Industriální využití přírodních isotopů – mnoho procesů nezmapováno (využití geotermální en. , těžba fosfátů, . . . ) – významným zdrojem je spalování přírodních paliv – zejména „nejaderná“ energetika • Jaderná energie – RA se vyskytuje v celém procesu těžby, provozu elektrárny a přepracování • Černobyl – v prvním roce po havárii byla v Evropě dávka asi 25 -75% přírodního pozadí
výbuchy - rozložení RA částic v atmosféře • očišťování atmosféry po výbuších je složitý proces – částic se dostala do troposféry a postupně se snáší na zem • po výbuchu: středně velké částice (10 -6 m) se dostanou většinou do stratosféry a jen malá část jich zůstane v troposféře větší částice velice brzy dopadnou na zem • experimentálně bylo zjištěno, že rozložení RA látek v troposféře není rovnoměrné – souvisí s vlastnostmi atmosféry (v různých šířkách různá tloušťka troposféry, cirkulace atmosféry) – většina výbuchů provedena na S polokouli
výbuchy (vliv 90 Sr, 137 Cs) • vliv 90 Sr a 137 Cs, které bylo výrazným zdrojem RA v době výbuchů výrazně klesá už od poloviny 60. let • jako ilustrace může sloužit aktivita 90 Sr v 1 g kostní tkáně u dětí v době výbuchů • celoživotní dávka od Sr (pro lidi žijící v době výbuchů) se značně liší pro S a J polokouli – odhad je asi 1. 3 m. Sv (S) a 0. 28 (J) • podobně je tomu se 137 Cs (obrázek je pro dospělého jedince žijícího v okolí Chicaga) • dávka od Cs (1950 -68) se odhaduje na asi 0. 6 m. Sv pro S polokouli a na asi 0. 1 m. Sv pro J polokouli
výbuchy (koncentrace 14 C) Způsobeno jadernými výbuchy v atmosféře
Vliv Černobylu průměrný dávkový ekvivalent přičítaný Černobylu obdržený během prvního roku po havárii regionální průměrný dávkový ekvivalent „pocházející“ z Černobylské havárie
Dávky z jaderné energetiky odhadovaný kolektivní dávkový ekvivalent obdržený krátkodobě místním obyvatelstvem a pracovníky odhadovaný kolektivní dávkový ekvivalent obdržený dlouhodobě místním obyvatelstvem a pracovníky
Sled událostí v živé tkáni po ozáření direct ionization is the dominant process when radiations with high LET, such as n or a particles, are considered. In direct ionization a secondary electron resulting from absorption of a photon interacts with the DNA to produce an effect. In indirect action the secondary electron interacts with, for example, a water molecule to produce a hydroxyl radical, which in turn produces the damage to the DNA.
Direct action of ionizing radiation on DNA (all types of radiation cause all possible breaks) Single strand double strand breaks Indirect action of ionizing radiation on DNA • the damage to the genome induced by sparsely ionizing radiation (X- and γ-rays) in a living cell by ionizing radiation is about twothirds indirect and one-third direct. • the yield of DNA strand breaks caused by ion irradiation probably corresponds to a bigger contribution of 40 -45% direct effects, compared to 35% (onethird) for γ irradiation
Biologické účinky ionizujícího záření (I) Mechanismy účinku záření na živou tkáň • většinou se rozlišují čtyři (někdy tři) význačné etapy lišící se rychlostí a druhem probíhajících procesů : Fyzikální stadium • interakce ioniz. záření s látkou (ionizace, excitace e-) • velmi rychlé - 10 -16 -10 -14 s Fyzikálně-chemické stádium • sekundární fyzikálně-chem. procesy interakce iontů s molekulami • dochází k disociaci molekul a vzniku volných radikálů (např. H 2 O H+ + OH-, nebo nestabilní produkty schopné oxydace H 2 O 2, HO 2) – velmi rychlé - 10 -14 -10 -10 s
Biologické účinky ionizujícího záření (II) Chemické stádium • vzniklé ionty, radikály, excitované atomy a další produkty reagují s biologicky důležitými organickými molekulami (s molekulami DNA, RNA, enzymů, proteinů) a mění jejich složení a funkci • doba trvání řádově sekundy Biologické stádium • molekulární změny v biologicky důležitých látkách (DNA, enzymech, proteinech) mohou vyústit ve funkční a morfologické změny v buňkách, orgánech i v organismu jako celku • u vysokých dávek záření se může projevit již po několika desítkách minut (akutní poškození či nemoc z ozáření), může však zahrnovat dobu několika let nebo i desítek let (pozdní stochastické účinky)
Ionizing radiation affects living things on an atomic level, by ionizing molecules inside the cells. When ionizing radiation comes in contact with a cell any or all of the following may happen: • It may pass directly through the cell without causing any damage. • It may damage the cell but the cell will repair itself. • It may affect the cell’s ability to reproduce itself correctly, possibly causing a mutation. • It may kill the cell. The death of one cell is of no concern but if too many cells in one organ such as the liver die at once, the organism will die. Many chemical pollutants found in our environment such as cadmium, lead and mercury also can cause similar injuries.
Smrt buňky • Při ozáření buňky může dojít v zásadě ke dvěma význačným typům poškození: Smrt buňky Při značně vysokých dávkách záření (stovky Gy) dochází vlivem výše zmíněných mechanismů k destrukci a denaturaci důležitých složek buněčného obsahu, což může vést k bezprostřednímu usmrcení buňky i v "klidovém" období, tzv. interfázi (intervalu mezi dvěma buněčnými děleními). Daleko častějším typem zániku buňky však je tzv. mitotická smrt buňky, k níž dochází v průběhu buněčného dělení - mitózy. Zde se poškození neprojeví okamžitě, ale až tím, že buňka není schopna se dále dělit. Mitotická smrt buňky nastává i při menších dávkách (jednotky Gy), které nestačí na vyvolání přímé smrti buňky v interfázi. Ukazuje se tedy, že buňky, které se rychle dělí, mají vyšší radiosenzitivitu.
Mutace Změny genetické informace buňky - mutace • Při menších dávkách záření nedochází bezprostředně k usmrcení buňky ani k zástavě buněčného dělení, avšak vzniklé radikály mohou vyvolat chemické změny v DNA a tím i v chrozomech nesoucích zakódované genetické informace. Tyto změny - mutace - se pak při dělení mohou přenášet na další buněčné generace. Podle svého rozsahu se mutace rozdělují na bodové neboli genové a chromozomové (chromozomové aberace či změny počtu chromozomů). Z hlediska reprodukčního se mutace dělí na somatické, které se projevují jen u konkrétního ozářeného jedince v ozářené tkáni (kde mohou vést k pozdnímu somatickému poškození a vzniku zhoubných nádorů), a na gametické (genetické) mutace u zárodečných buněk, které se mohou přenášet na další generace v potomstvu ozářených osob. • Ozáření buněk vede tedy k řadě škodlivých změn, z nichž sice značná část může být reparačními mechanismy organismu napravena, avšak některé změny (např. v kódu DNA) mohou být trvalé nebo se mohou reprodukovat. Na účinky ionizujícího záření jsou citlivé zejména tkáně s intenzívním dělením buněk, jako jsou např. krvetvorné nebo nádorové, vyvíjející se plod (zvláště v počátečních stádiích vývoje).
Reparační procesy • Při ozáření živé tkáně nedochází pouze k jednosměrným a nevratným změnám vedoucím k poškození buněčných struktur a jejich funkcí. V biologickém stádiu radiačního účinku probíhají též procesy protichůdné - procesy reparace a regenerace, které vedou k obnově schopnosti buněčného dělení a funkce tkání a orgánů. Probíhají v podstatě dva druhy reparačních procesů na dvou různých úrovních: • Na úrovni postižené buňky, která vlivem chromozomových reparačních mechanismů během několika hodin od ozáření může obnovit svou schopnost dělení. • Na úrovni postižené tkáně se reparace uskutečňuje náhradou zničených buněk pomocí dělení přežívajících buněk, které si zachovaly normální schopnost dělení; tento reparační proces trvá dny až týdny. V některých případech je zničená tkáň nahrazena afunkčním pojivem. • Reparačních procesy vedou mimo jiné k tomu, že rozdělení dávky na menší dílčí dávky v dostatečných časových intervalech vede k menším biologickým účinkům ve srovnání s toutéž dávkou absorbovanou jednorázově.
Působení na živý organismus (I) Působení na celý organismus závisí na tom, co záření způsobilo na buněčné úrovni • obecně lze účinky záření rozdělit na ty, které postihují exponované jedince a na ty, které postihují jejich potomky – u ozářených jedinců se objevují účinky somatické – u následujících generací se objevují dědičné nebo genetické účinky • Záření může mít na buňky tři základní účinky: 1. buňka může být usmrcena, 2. může být ovlivněno buněčné rozmnožování, což se projeví jako rakovina, 3. mohou být poškozeny buňky ve vaječnících a varlatech, což vede ke sterilitě nebo k vývoji dětí s vrozenými deformacemi. • ve většině případů se stane smrt buněk významnou jen po usmrcení velkého počtu buněk - účinky smrti buněk se stanou zjevnými pouze při poměrně velkých úrovních dávek
Působení na živý organismus (II) • je-li poškozená buňka schopná dávku záření přežít, je situace poněkud odlišná - ve většině takových případů se účinek poškození buňky nikdy neprojeví (několik nefungujících buněk významně neovlivní orgán, v němž se převážná většina buněk ještě chová normálně) • Jiné to však je, pokud je postižena buňka zárodečná, ve vaječnících nebo varlatech ionizující záření může poškodit DNA – Jestliže se ze zárodečné buňky později vyvine dítě, přenesou se tyto poruchy i do jeho buněk. Lokalizovaná chemická změna DNA v jediné buňce může být vyjádřena v jedné nebo v mnohých následujících generacích jako dědičná abnormalita. • Když se v tělesné tkáni podobně změní somatická buňka způsobem, že se ona sama nebo její potomci vymknou kontrolnímu procesu, který normálně řídí jejich dělení, může tato skupina buněk začít svým růstem překonávat okolní tkáně. Svoji velikost může zvětšit natolik, že vytvoří prokazatelnou rakovinu a rozšířením místním nebo do jiných částí těla způsobit smrt.
Základní dělení poškození Podle doporučení ICRP-26 rozlišujeme dva typy poškození tkáně zářením: • nestochastické (deterministické) poškození, pro něž je typická určitá minimální dávka - práh, nutná k tomu, aby došlo k poškození – po dosažení minimální dávky se projeví vždy – patří sem např. popálení kůže, poškození krvotvorné kostní dřeně, ap. • stochastické poškození (náhodné), které je charakterizováno pravděpodobností poškození, přičemž tato pravděpodobnost s rostoucí dávkou vzrůstá – patří sem zejména karcinogenní a genetické účinky záření – část buněk je schopna po určité době poškození opravit, popřípadě se poškozené buňky nahradí novými – jsou však případy, kdy se poškození od ozáření z různých období mohou skládat • k výpočtu potenciálního ohrožení zdraví nízkými dávkami záření se v radiační ochraně celosvětově používá matematický model, známý jako lineární bezprahová teorie
Akutní radiační syndrom • následkem velkých dávek záření mohou být mnohé buňky usmrceny přímo nebo poškozeny takovým způsobem, že nejsou schopny se úspěšně dělit – tímto mechanismem vzniká nemoc z ozáření – zvláště zasažitelné jsou buňky (dále b. ) v období rychlého růstu nebo dělení, b. v plodu nebo b. malého dítěte, b. na povlaku střev, v kostní dřeni či rozmnožovací b. • vysoké dávky do 30 Sv poškozují centrální nervovou soustavu, způsobují nevolnost, úporné zvracení, ztrátu orientace, koma a během několika hodin smrt • nižší dávky mezi 10 a 30 Sv poškozují střevní trakt, v prvních hodinách vyvolávají nevolnost a zvracení, následuje vnitřní krvácení, průjmy a záněty; dochází ke ztrátě tekutin a střevní autoinfekci – k úmrtí dochází během několika týdnů následkem útlumu obnovy buněk v epitelu vnitřností • účinky vysokých dávek záření lze shrnout následovně: – 100 Sv: smrt během několika dnů následkem poškození CNS – 10 až 50 Sv: smrt po jednom nebo dvou týdnech následkem poškození střev – 3 až 5 Sv: polovina lidí umírá během jednoho nebo dvou měsíců následkem poškození kostní dřeně
Prahové dávky - jiný zdroj • prahové dávky obdržené během několika dní, nebo rychleji Prahová dávka (Sv) < 0. 25 - 1 1 - 2 2 - 3 3 - 4 5 a více Následky žádné detekovatelné následky zrudnutí kůže, nevolnost silné zrudnutí kůže, zvracení navíc poškození kostní dřeně, a buněk trávícího traktu smrt během 1 - 2 měsíců u 50% případů smrt během několika hodin téměř ve všech případech
Účinky nízkých dávek záření • zatímco v názorech na účinky vysokých dávek záření je obecná shoda, jsou zde značné rozpory pokud jde o působení malých dávek • interpretaci údajů komplikují: – dlouhá doba, za kterou se následky projeví – skutečnost, že okruh zkoumaného obyvatelstva (těch, kteří přežili jaderné útoky, kteří byli vystaveni spadu z jaderných zkoušek, nebo zaměstnanců jaderného průmyslu) je poměrně malý a přesné dávky se obtížně určují – skutečnost, že z řady důvodů se jednotlivé studie velmi obtížně vzájemně srovnávají • jedním z výsledků těchto sporů o účinky nízkých dávek je zaměření pozornosti na působení i těch nejmenších dávek • někteří odborníci poukazují na skutečnost, že s nízkými dávkami záření souvisí poměrně vysoké nebezpečí, jiní předpokládají přímou úměrnost mezi dávkou a nebezpečím rakoviny (lineární bezprahová teorie) pro všechny úrovně dávek a další tvrdí, že malé dávky jsou spojeny s nebezpečím zanedbatelným - možná, že i jsou i zdraví prospěšné – teorie radiační hormeze
Vliv malých dávek? – Asi to není moc jasné • • • Hirošimský vědec Kei Nakachi se spolu se svými spolupracovníky zaměřil na analýzu rozsáhlého souboru 140 000 obyvatel Japonska, kteří byli roku 1945 vystaveni různým, často i jen relativně nízkým dávkám záření. U poměrně nízkého dávkového ekvivalentu menšího než 0, 3 sievertu (tj. jako by člověku provedli 600 rentgenů plic) bylo poškození DNA neprůkazné. Naopak u vyšších dávek zjistili rychle stoupající riziko. Zaznamenali řadu změn ve stavbě chromozomů a aktivitě některých enzymů, následovaných výrazně zvýšeným výskytem některých typů nádorů, například v brzlíku či konečníku. Podobnou studii provedl na vzorku 105 427 přeživších Hirošimu a Nagasaki i kolektiv amerických vědců pod vedením D. L. Prestona. Američanům se podařilo prokázat závislost výskytu rakoviny na stupni ozáření nejen u dávkových ekvivalentů vysokých, ale i nízkých, až do 0, 005 sievertu – což je dávka, kterou dnes běžně obdržíme při některých náročnějších rentgenologických vyšetřeních. Osudem zvířat po jaderných katastrofách se v posledních letech systematicky zabývá francouzský vědec dánského původu Anders Pape Moller. Zjistil, že vlaštovky z Černobylu mají výrazně sníženou pohyblivost spermií a že jednotlivé spermatické buňky mívají často nestandardní tvar. To jsou typické příznaky snížené plodnosti. Rovněž dospělé vlaštovky trpí nejrůznějšími problémy. Na první pohled je patrný výrazně zvýšený výskyt albínů, abnormálně zbarvených jedinců, některé vlaštovky trpí rakovinou. Černobylská populace vlaštovek se navíc dožívá nižšího věku než vlaštovky z výbuchem přímo nezasažených území.
Jaderná bezpečnost • vychází se z tzv. „preventivního“ (precausionary) principu, který je založen na rovnováze mezi nebezpečím daného problému a následkem jakéhokoli preventivního opatření • v rámci tohoto přístupu se v radiační ochraně mluví často o As Low As Reasonably Achievable (ALARA) přístupu – snaha o absolutní minimalizaci rizika tím, že (přípustné) dávky co nejvíce minimalizujeme, aby se pokud možno co nejvíc vyloučily případné následky i „malých“ dávek – vychází z lineární bezprahové teorie (Linear no-threshold theory/model) – tento princip je „akceptován“ všemi zeměmi (v právních předpisech) • poměrně častý je ale i názor, že lidstvo se adaptovalo na přítomnost záření a že jeho naprostá absence by možná byla i škodlivá - radiační hormeze – podle některých studií jsou dávky do asi 20 m. Sv vyloženě zdraví prospěšné – založena zejména na výskytu rakoviny u lidí v oblastech s vysokou radioaktivitou zemské kůry (u nich je velice nízký výskyt rakoviny) a studiu bakterií
Doporučené dávky • za nízké radiační dávky považuje většina radiologů dávky, které jsou až stonásobně vyšší, než jsou průměrné roční radiační dávky ve světě, tj. kolem 200 -250 m. Sv/rok. • ze studií vypracovaných UNESCAR vyplývá, že nelze prokázat riziko vzniku dodatečných případů rakoviny až do radiačních dávek 200 m. Sv • v rámci výzkumů bylo dále zjištěno, že k prvním příznakům zdravotních potíží dochází při dávkách vyšších než 500 m. Sv • podle přijmutých (předimenzovaných) norem nesmí být jednotlivec z veřejnosti vystaven dávkám přes asi 5 m. Sv/rok (nad dávku od pozadí) • profesionální pracovníci, kteří podléhají přísnému lékařskému dohledu, mohou být vystaveni radiačním dávkám nejvýše 50 m. Sv za rok • Čím je vlastně způsobena rakovina? (Velká Británie - 1991) – stravování (35%) – kouření (30%) – záření (1%)
Standardy radiační ochrany • k ochraně lidí trvale vystavených záření při práci byl v r. 1928 zřízen Mezinárodní výbor pro ochranu před RTG a rádiovým zářením (IXRPC). • tento výbor byl v roce 1950 přetvořen na Mezinárodní komisi pro radiologickou ochranu (ICRP) • přesné informace o účincích různých dávek záření jsou pro posuzování nebezpečí přirozeně důležité, ale zejména u nízkých expozic záření jsou zde o rozsahu účinků spory • vědecký výbor pro účinky atomového záření Spojených národů (The United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation - UNSCEAR) vydává své vlastní zhodnocení stejně jako Výbor pro biologické účinky ionizujícího záření (Committee on the Biological Effects of Ionising Radiation - BEIR) americké Akademie věd • nejvýznamnější poznatky o účincích záření pocházejí ze studie těch, kteří přežili v Hirošimě a Nagasaki • výklad těchto dat se stal základem standardů pro mezinárodní radiologickou ochranu
Vývoj doporučených dávek • v roce 1900 byla nejvyšší dávka ekvivalentní 100 m. Sv za den • v roce 1925 byla tato hodnota snížena na 10 m. Sv za týden • od roku 1977 zůstal roční dávkový limit pro pracovníky, kteří jsou trvale vystaveni záření, prakticky na 50 m. Sv (méně než jeden m. Sv za týden) – vyhláška č. 305/02 sb. • • • hodnota 100 m. Sv za 5 za sebou jdoucích kalendářních roků 50 m. Sv za kalendářní rok pro ekvivalentní dávku v oční čočce hodnota 150 m. Sv za kalendářní rok pro průměrnou ekvivalentní dávku v 1 cm 2 kůže hodnota 500 m. Sv za kalendářní rok pro ruce od prstů až po předloktí a pro nohy od chodidel až po kotníky hodnota 500 m. Sv za rok první doporučená mez pro obyvatelstvo obecně v roce 1952 - 15 m. Sv za rok v roce 1959 byla tato hodnota byla snížena na 5 m. Sv za rok dnes je 1 m. Sv – viz níže
Zákonné úpravy • zacházení s radioaktivním materiálem upravuje zákon č. 18/1997 sb. ze 20. 12. 1996 o mírovém využívání jaderné energie a ionizujícího záření (atomový zákon) • konkrétní limity jsou pak upraveny vyhláškou č. 305/02 sb. o požadavcích na zajištění radiační ochrany – tato vyhláška definuje několik typů limitů podle toho, jaké skupiny populace jsou vystaveny účinkům ozáření, jaký je důvod ozáření a v jakých veličinách je ozáření vyjádřeno • tři kategorie pracovníků s radioaktivními látkami: – radiační pracovnící (dělí se ještě do 2 kategorií) – učni a studenti – ostatní
Zákonné úpravy Limity ozáření podle vyhlášky SÚJB o radiační ochraně 307/2002 Sb. : • Obecné § 19 • Pro radiační pracovníky § 20 • Pro učně a studenty § 21 1 m. Sv / kalendářní rok 100 m. Sv / 5 za sebou jdoucích roků 50 m. Sv / kalendářní rok 6 m. Sv / kalendářní rok • Do čerpání limitů se nezapočítává ozáření z přírodních zdrojů, kromě ozáření z těch přírodních zdrojů, které jsou vědomě a záměrně využívány, a kromě případů stanovených v § 91 (doly, letadla, …). • Limity pro učně a studenty se vztahují na ozáření, kterému jsou vědomě, dobrovolně a po poučení o rizicích s tím spojených vystaveny osoby po dobu své specializované přípravy na výkon povolání se zdroji ionizujícího záření.
Další používané veličiny • užívají se i kolektivní veličiny (hlavně kolektivní dávka) = – dávka vynásobená počtem osob • a veličiny „integrální“ – totální dávka za určité období kromě fyzikální doby života se někdy využívají další koncepty: • biologická doba života – doba za kterou organismus vyloučí (polovinu) substance • efektivní doba života – kombinuje oba předchozí přístupy (fyzikální a biologickou dobu života)
THE END
• https: //sustainabledevelopment. un. org/? menu=1300
• https: //www. iaea. org/newscenter/news/the-role-of-nuclear-technology-inthe-post-2015 -development-agenda • Nuclear science and technology have made key contributions to development over the last few decades, and the IAEA is prepared to support emerging United Nations Sustainable Development Goals (SDGs) through its Technical Cooperation Programme. • Looking at the 17 goals, I am struck by the very close overlap with the work of the IAEA, ” Mr Amano said. “The new goals cover poverty, hunger, human health, clean water, affordable and clean energy, industry and innovation, and climate change, to name just a few. These are all areas in which nuclear science and technology have much to offer
Kosmické záření - vysoké energie • změna tvaru při energiích 1015 - 1016 e. V je známa jako „koleno“ a při 1019 e. V jako „kotník“ • původ částic s energii nad „kolenem“ není přesně znám • je-li kosmické záření pro energie pod 1018 e. V galaktrického původu, „koleno“ by mohlo reflektovat fakt, že některé kosmické urychlovače dokáží urychlovat částice i na energie nad 1015 e. V (supernovy) • možná interpretace „kotníku“ je, že částice s nejvyššími energiemi jsou extragalaktického charakteru • částice by neměly mít energii větší než asi 1020 e. V, protože by to znamenalo, že jejich zdroj je poměrně blízko Země – střední volná dráha pro p s energií 2 x 1020 e. V je asi jen 30 Mpc – 1 částice na 1 km 2 za století
Vliv záření na organismus • • Výše uvedené veličiny nevystihují dobře účinky záření na biolog. organismy definován dávkový ekvivalent (sievert) Q – jakostní faktor (vliv záření na biolog. účinek), N – další modifikující faktory pro záření dopadající na člověka N = 1; pro vnitřní zářiče může mít jinou hodnotu Lineární přenos energie dl - vzdálenost, kterou částice prošla, d. E – střední ztráta en. způsobená srážkami při kterých dochází k přenosu en. menšímu, než daná hodnota D ([D] = e. V); často se užívá - uvažovány všechny ztráty • užívá se: a) při stanovení dávkového ekvivalentu (jakostního faktoru) b) k návrhu, nebo ověření modelů radiačního působení • • „jakost záření“ se vztahuje k mikroskopické distribuci absorbované energie, vyjádřené pomocí vybrané hodnoty závislosti Q na jsou v tabulce ve vodě (ke. V/mm) zřejmě vyjádření Q vyžaduje znalost rozložení dávky podle 3. 5 a méně v celém vyskytujícím se rozsahu 7 známe-li rozložení, pak 23 (pro N = 1) Q 1 2 5 53 10 175 a více 20
Stavby (II) dávkový příkon z terestriálního záření ve vzduchu obytných místností
Dávky z jaderné energetiky (I) • příspěvek ke kolektivní dávce pro jednotlivé části těla z místních oblastních i globálních zdrojů kontaminace z celého palivového cyklu (Gy/MW/rok)
Dávky z jaderné energetiky (II) charakteristika odpadů jaderných elektráren s těžkovodními a plynem chlazenými reaktory
Podíl na celkové absorbované dávce – největší dávka od vnitřního ozáření je v dýchacím ústrojí (radon) – největší aktivita v lidském těle (mimo Rn) připadá na 40 K, 14 C – protože 226 Ra (rozpadové produkty) emitují a-částice, je efekt jím způsobený srovnatelný s K a C dávkový ekvivalent sdělený gonádám a kostní dřeni přirozenými zdroji v „normálních“ podmínkách
- Jadern
- Jadern
- Meteor crater, arizona
- Jadern
- Milan neděla
- Milan rufus basne o mame
- Gcp milan
- Miskoncepcia
- La moda bag
- Milan petronijevic rukomet
- Pinacothèque de brera milan
- Before the edict of milan christian art
- Milan macura bridge
- Milan ambrož
- Milan radojicic fon
- Milan infotech pvt ltd
- Ako formulovať výskumný problém
- Milan radojicic fon
- Základy umelej inteligencie milan ftáčnik
- 313 ad
- Ciclo vital geyman
- Milan njegomir
- Bohemia zeitschrift
- Milan m cirkovic
- Nntiempo
- Milan herman
- Milan kozlevčar geton
- Milan miljevic biografija
- Milan rufus znaky tvorby
- Milan špánik
- Jukov milan
- Schmidke grafiky
- Avv paolo vinci
- Dr milan mrdak iskustva
- Moribundus adlatus
- Milan pilát
- The ______ church was centered in constantinople.
- Okupaciona podela jugoslavije
- Milan miljevic
- Sergio trasatti university of milan
- Milan miljevic
- Premium geton trading
- El duomo milan
- Milan jansen
- Milan kubiatko
- Milan šimek
- Milan glasinčanin
- Rightful duke of milan
- Dr milan vukovic kardiolog
- Milan mijalkovic
- Milan remiš
- Serbspace
- Paisajes de milan
- Reka ana
- Kvantová fyzika
- Kvantová fyzika
- Atomová hmotnost
- Fvz fyzika
- Výpočet tepla fyzika 7 ročník příklady
- Dakujem za pozornost fyzika
- Fyzika
- Styčná plocha fyzika
- Rezonancia oscilatora
- Fyzika v praxi
- Kvantová fyzika test
- Fyzika
- Emetropia
- Stavba oka fyzika
- Blesk fyzika
- Jákobův žebřík fyzika
- Ivana gibová
- Duté jednotky objemu
- Fyzika
- Páka na prenos pohybu
- Elektrické schéma značky
- Užitočné trenie
- S v t fyzika
- Optické vlastnosti oka
- Zrážkomer fyzika
- Druhy teploměrů fyzika
- Energia v prirode fyzika
- Popis rovnoramenných vah
- Spojka fyzika
- Polohová a pohybová energia priklady
- Zdroje zvuku fyzika
- Fyzika v kuchyni
- Typy teploměrů fyzika
- Teplo fyzika
- Dakujem za pozornost fyzika
- Hmotnosť fyzika
- Fyzika
- Pokoj a pohyb telesa
- Fyzika veličiny
- Jednoduché stroje ozubené koleso
- Stavba oko
- Metrolgia
- Elektromagnetická indukce fyzika 9.ročník
- Slnečná energia fyzika
- Druhy zrcadel fyzika
- Premena plynneho skupenstva na kvapalne
- Fyzika
- Planckova konstanta
- Polovodiče test fyzika
- Dakujem za pozornost fyzika