Poluarea radioactiva un pericol pentru intreaga umanitate

Ìnceputul erei atomice

Primul pas spre era atomica a fost facut de fizicianul Henri Becquerel, pe 26 februarie 1896 . Acesta a lasat cateva placi fotografice ferite de lumina in apropierea unui minereu de uraniu. Developandu-le le-a descoperit innegrite, ca si cand ar fi fost expuse la lumina . De aici a tras concluzia ca minereul de uraniu emite radiatii necunoscute. Apoi fizicienii Marie Curie si sotul ei Pierre Curie si-au dedicat multi ani cercetarii radiatiilor radioactive. Impreuna, cei trei cercetatori au primit premiul Nobel pentru fizica in anul 1903.

Identificarea si cercetarea radiatiilor incepe sa-i pasioneze pe cercetatori, asa ca la inceputul secolului trecut Rutherfort si elevii lui, Chadwick, Cockfroft is Walton, au investigat proprietatile nucleelor cu ajutorul unor particule accelerate artificial la energii cinetice mai mari decat cele ale radiatiilor, emise de substante radioactive.

Ce inseamna radioactivitatea?

Anumiti nuclizi sunt stabili, dar multi nu. Stabilitatea unui nucleu este data de numerele de neutroni si de protoni, de configuratia lor, precum si de fortele pe care le exercita unii asupra altora. Un nuclid instabil se transforma in mod spontan in nuclidul unui alt element si, facand aceasta, emite radiatii. Aceasta proprietate se numeste radioactivitate, transformarea se cheama dezintegrare, iar nuclidul se numeste radionuclid. De exemplu, carbonul-14 este un radionuclid care se dezintegreaza in azot-14, un nuclid stabil. Dintre cei aproximativ 1700 nuclizi cunoscuti, circa 280 sunt stabili.

Radiatiile emise in mod obisnuit de radionuclizi sunt: particule alfa, particule beta si fotoni gamma. O particula alfa consta din doi protoni si doi neutroni legati impreuna; ea este astfel grea si are o sarcina egala cu doua sarcini elementare. Radiatia gamma reprezinta o cantitate discreta de energie fara masa sau sarcina, care se propaga ca o unda.

Activitatea unei cantitati de radionuclid este data de rata cu care se produc dezintegrari spontane. Activitatea se exprima printr-o unitate numita becquerel (Bq). Un becqurel este egal cu o dezintegrare a unui radionuclid intr-o secunda. In trecut activitatea se exprima cu unitatea numita curie (Ci), totusi folosita si astazi, mai rar. relatiile dintre aceste doua unitati sunt prezentate in anexa 1.

Exista multe tipuri de radiatii ionizante, dar doua sunt mai importante: radiatiile X si neutronii. Radiatiile X sunt produse, in mod obisnuit, prin bombardare cu electroni a unei tinte metalice intr-un tub vidat. Ele au proprietati similare cu cele ale radiatiilor gamma, dar de obicei au energie mai mica: o instalatie obisnuita de radiatii X dintr-un spital emite radiatii X cu energii pana la 0,15 MeV. Neutronii pot fi eliberati de diferiti nuclizi in mai multe moduri. Daca, de exemplu, se bombardeaza beriliu-9 cu particule alfa de 5,3 MeV, emise de poloniul-210, se formeaza un nuclid de carbon-12 si se emit neutroni cu energia medie de 4,2 MeV. Totusi, cea mai puternica sursa de neutroni este reactorul nuclear.

Radiatiile gamma si X sunt de aceeasi natura ca si lumina vizibila; astfel, ele se deplaseaza tot timpul cu viteza luminii. Desi viteza initiala a unei particule depinde de energia si de masa particulei, nu poate depasi viteza luminii.

Radiatia de origine naturala

Radioactivitatea naturala, componenta a mediului inconjurator, este determinate de prezenta in sol, aer, apa, vegetatie, organisme animale, precum si in om a substantelor radioactive de origine terestra, existente in mod natural din cele mai vechi timpuri. Radiatiilor emise de aceste surse naturale se adauga si radiatia cosmica extraterestra. Fiecare dintre noi este expus radiatiilor naturale, iar, in functie de o serie de factori locali, doza este mai mare in zonele cu radioactivitate naturala crescuta, in localitatile situate la altitudine mare etc.

Radioactivitatea naturala terestra prezinta, in ultimele 4-5 decenii, modificari semnificative, datorate activitatilor omului: aducerea la suprafata a minereurilor radioactive, extractia si utilizarea carbunelui si apelor geotermale, utilizarea unor ingrasaminte minerale extrase din roci fosfatice etc.

Conform Raportului Comitetului Stiintific al Natiunilor Unite asupra Efectelor Radiatiilor Atomice (UNSCEAR) 1993, sursele naturale de expunere se impart in:

surse aflate in afara organismului uman:

-de origine extraterestra (radiatia cosmica);

-de origine terestra ( radiatiile emise de radionuclizii existenti in scoarta pamantului, in apa, in materialele de constructie, in vegetatie )

surse existente in interiorul organismului, reprezentate de radionuclizii patrunsi in organism prin inhalare, ingestie si prin piele.

Radiatia cosmica

Radiatiile de origine cosmica, venite din galaxia noastra ( si de la Soare, mai ales in timpul eruptiilor solare) sau din afara ei, sunt relativ constante cantitativ. Numarul particulelor cosmice care intra in atmosfera Pamantului este afectat de campul magnetic al acestuia, dar si de atmosfera terestra. Radiatia cosmica, in interactiune cu atmosfera, produce o radiatie cosmica secundara, precum si un numar mare de radionuclizi - numiti si cosmogeni, dintre care cu importanta mare pentru expunerea populatiei la radiatii, sunt: carbon-14, hidrogen-3, beriliu-7 si sodiu-22.

Radiatia cosmica depinde putin de latitudine, este totusi mai crescuta la cei doi poli, dar are o dependenta importanta de altitudine, ajungand la 3000 m, de aproximativ trei ori mai mare decat la nivelul marii. Valoarea medie a dozei efective datorata radiatiei cosmice, estimata pentru majoritatea populatiei tarii noastre, este de 280   Sv pe an.

Datorita puterii mari de penetrare a radiatiei cosmice prin cladirile obisnuite, nu se poate face mare lucru pentru micsorarea contributiei acesteia la doza de expunere a omului.

Personalul navigant si calatorii, care participa la zborul cu avionul, primesc o doza de expunere suplimentara de peste 10 ori mai mare, datorita altitudinii.

Radiatia terestra

Materialele din care este constituita scoarta Pamantului contin substante radioactive. Se considera ca energia rezultata din aceasta radioactivitate naturala, din adancul Pamantului, contribuie la miscarile scoartei terestre.

Radiatia de origine terestra este data de radionuclizii prezenti in scoarta Pamantului, fie de la formarea acestuia si sunt cunoscuti sub numele de radionuclizi primordiali, precum: potasiu-40, uraniu-238, uraniu-235, thoriu-232, fie aparuti prin dezintegrarea ultimilor trei, numiti radionuclizi secundari; timpul de injumatatire (durata de viata fizica) al radionuclizilor naturali se situeaza intre 10^-7 secunde pentru plumb-212 si 10 ¹⁸ ani pentru bismut-209.

Potasiu-40 este cel mai important radionuclid natural, cu cca 120 parti per milion (ppm) din elementul natural stabil, adica 0,0118 % din elementul potasiu si care, prin radiatiile beta si gama emise, este responsabil de o mare parte din doza de expunere la radiatia naturala a omului.

Uraniul este dispersat in apa, sol si in unele roci la concentratii mici. Acolo unde atinge 1500 ppm (1,5g/kg) intr-un zacamant, devine economic de exploatat si folosit pentru energetica nucleara. Cei trei radionuclizi naturali, uraniu-238, uraniu-235 si thoriu-232, reprezinta capetele a trei serii radioactive naturale, cu cca 35 radionuclizi secundari, ajungand in final prin dezintegrari succesive la elementele stabile plumb-206, plumb-207 si plumb-208. Prinre radionuclizii secundari cu importanta radiobiologica mare pentru organismele vii sunt: radiu-226, radiu-228, plumb-210, poloniu-210 cu T_f mare, dar si radon-222 si radon-220, sub forma de gaze, cu T_f de numai cateva zile. Radonul-222 si radonul-220, cu descendentii lor, ajungand cu usurinta in atmosfera, sunt inhalati de om si , datorita radiatiilor alfa emise, actioneaza la nivelul structurilor fine ale alveolelor pulmonare, cu efecte nedorite, evidentiate mai ales la mineri.

Radiatiile gamma, emise de radionuclizii existenti in sol, in aer, in apa, in vegetatie sau in materialele din care sunt construite locuintele, iradiaza intregul organism al omului. Dozele sunt dependente, ca ordin de marime, de geologia tinutului, de structura cladirilor, dar si de timpul de stationare a omului in locuinta sau in aer liber. Suma expunerilor gamma, din locuinta si din afara ei, pentru fractiunea de timp petrecut in locuinta de 80%, conduce la o doza efectiva de 460 Sv pe an in cazul Romaniei.

In prezent materialele de constructie sunt analizate de specialistii in igiena radiatiilor, fiind interzise de catre Ministerul Sanatatii cele cu radioactivitate naturala crescuta. Exista totusi constructii in mediul rural, mai ales in apropierea zonelor de exploatare uranifera, cu continut radioactiv natural crescut, care conduce la marirea dozei de expunere la radiatii naturale.

Radioactivitatea artificiala

Cunoasterea de catre om a fenomenelor legate de radioactivitae a inceput inca de la sfarsitul secolului trecut, dar cucerirea si deci stapanirea imenselor orte din structura atomului a fost realizata abia in ajunul celui de al doilea razboi mondial.

Alaturi de radiatiile nucleare cele mai cunoscute( alfa, beta si gamma) emise in timpul dezintegrarii radioactive, mai exista radiatiile X (Röntgen), precum si electronii sau neutronii care iau nastere in aparate generatoare de radiatii precum: aparatul Röntgen, acceleratorul de particule, ciclotronul, betatronul, dar numai pe timpul functionarii instalatiei respective. Radiatiile obtinute din aceste instalatii sunt utilizate, mai ales, in medicina pentru diagnostic si tratament.

Descoperirea fisiunii nucleare in anul 1939, a dus destul de rapid la implicatii si consecinte nemaiintalnite pentru omenire si anume: arma nucleara, motorul pentru propulsie si mai apoi centrala nucleara electrica. In urma fisionarii (scindarii) unui atom greu de uraniu produsa de un neutron, rezulta energie, peste 250 radionuclizi de fisiune si de activare, precum si neutroni de fisiune care, prin interactiune cu alti atomi de uraniu produc noi fenomene de fisiune, ceea ce poate duce la autointretinerea reactiei. Radionuclizii rezultati constituie o puternica sursa radioactiva, care se produce atat in urma exploziei nucleare cat si in reactorul utilizat pentru propulsie sau pentru obtinerea curentului electric; la acestea, se adauga uzina de tratare a combustibilului nuclear uzat.

Tratamente medicale

Instalatiile de radiatii X, alaturi de sursele inchise de radiu-226, sunt printer primele surse de radiatii utilizate de om in medicina, pentru diagnostic si tratament.

In prezent, radiatiile ionizante sunt folosite intr-o mare varietate de proceduri de diagnostic, de la simple radiografii ale toracelui sau studii dinamice pentru diverse organe interne, pana la tratarea cancerului. Radiatiile date de sursele artificiale inchise, precum pastila de cobalt-60, de sursele artificiale deschise si de generatoarele de radiatii, utilizate in medicina, constituie domeniul de activitate numit "medicina radiatiilor".

Una din principalele metode de tratare a cancerului este in mod paradoxal cea de iradiere cu doze foarte mari de radiatii a tesuturilor maligne care duce la distrugerea unor celule tumorale. In aceasta terapie sunt utilizate in mod frecvent radiatiile X de mare energie, radiatiile gamma date de surse inchise de cobalt-60, iar in ultimul timp se utilizeaza fascicule de neutroni si electroni. Pentru distrugerea celulelor tumorale din tiroida se administreaza radionuclidul iod-131 in activitate foarte mare (10⁹ Bq). Este interesant ca acelasi radionuclid se utilizeaza si pentru obtinerea unor scintigrafii tiroidiene prin care se vizualizeaza starea functionala a tiroidei, dar in activitate mult mai mica (10⁵ Bq).

Se estimeaza pentru tara noastra o doza anuala efectiva medie datorata procedurilor medicale de cca 500 Sv. Diferenta destul de mare, comparativ cu Marea Britanie ( 250 Sv/an) se datoreste atat numarului inca foarte mare de proceduri medicale utilizate la noi, cat si aparaturii de diagnostic vechi si putin performante.

Radiatiile ionizante utilizate in medicina, alaturi de numeroase avantaje in diagnosticarea si tratarea unor boli, pot provoca si efecte nocive asupra pacientilor implicati, dar si asupra descendentilor.

Utilizarea radiatiilor ionizante in medicina ofera pacientilor multe beneficii, dar, in acelasi timp, duce si la cresterea dozei de expunere artificiala a populatiei in general, fara a mai discuta de persoana in cauza.

Testele nucleare

Efectuarea numeroaselor teste, peste 1000, mai ales in perioada 1945-1963, cu diverse tipuri de arme nucleare in aer, in apa sau in subteran, a dus la contaminarea Pamantului cu cantitati uriase de radionuclizi. Testele cele mai contaminante la nivel zonal, sau chiar planetar, au fost cele realizate pe suprafata solului (in aer). Era exploziilor a fost inaugurata in 1945, in desertul Alamogordo (New Mexico), fiind urmata, la scurt timp, de detonarea celor doua arme nucleare, de la Hiroshima Si Nagasaki, din Japonia, pe 6 si respectiv 9 august 1945. cele doua explozii nucleare au facut sute de mii de vicime omenesti - efectele lor nu au disparut in totalitate nici in zilele noastre, alaturi de distrugeri materiale incalculabile.

Explozia unei arme nucleare elibereaza in natura o gama larga de produse de fisiune si de activare, precum si material nefisionat (uraniu-235 sau plutoniu-239), care sunt transportate in straturile inalte ale atmosferei, ceea ce face ca aceasta radioactivitate artificiala sa fie raspandita in toata lumea. De aici radionuclizii fixati pe particule de praf, in functie de dimensiuni revin pe pamant la diversi timpi dupa explozie, sub forma de caderi sau depuneri de ploi radioactive, numite si fall-out radioactiv.

Datorita numeroaselo teste nucleare, evaluarile din 1964 aratau ca emisfera nordica prezenta o contaminare radioactiva de 3 ori mai ridicata fata de cea sudica, iar inventarul continutului de strontiu-90 din stratosfera se ridica la uriasa activitate de 5^.10 ¹⁷ Bq. In ceeasi situatie se afla si cesiu-137, in timp ce pe sol s-au depus cca 3 tone de plutoniu-239.

Radioactivitatea depunerilor atmosferice a scazut treptat dupa 1963 (odata cu semnarea Tratatului de interzicere a experientelor cu arme nucleare, intre SUA, fosta URSS si Anglia), ajungand in prezent sa fie foarte redusa si greu de decelat.

Deversari in mediu  

In cazul utilizarii fisiunii nucleare in scopuri pasnice, pentru obtinerea curentului electric (energetica nucleara), sunt deversate in mediul inconjurator o serie de substante radioactive, cu activitati relativ reduse, cand reactorul functioneaza la parametrii normali.

Pe plan mondial se considara ca uzina de tratare a combustibilului nuclear uzat prezinta cele mai mari riscuri de contaminare a mediului.

Printre alte utilizari ale fisiunii in scopuri pasnice, dar care chiar daca contamineaza mediul, dilutia este foarte mare, sunt reactorii utilizati pentru propulsia navelor maritime si a celor cosmice, daca la cadere ajung in oceanul planetar.

Doza primita de populatie, ca urmare a radionuclizilor deversati in mediu de la reactorii nucleari energetici sau uzinele de tratare a combustibilului nuclear uzat, se datoresc atat inhalarii acestora, dar si transferarii lor prin diverse lanturi trofice la om, specifice zonelor limitrofe. Activitatea radionuclizilor ajunsi in om, in aceste conditii, depinde de tipul si activiatea radionuclizilor eliberati, de modul de viata si de obiceiurile alimentare ale populatiei din zona contaminata.

Dupa datele prezentate de Consiliul National de Protectie Radiologica din Marea Britanie, persoanele din zona supusa deversarilor de radionuclizi in apa de la centralele din tara pot primi pana la 50 Sv pe an, in timp ce, prin gaze si aerosoli radioactivi aruncati in aer, doza poate ajunge la 100 Sv pe an. Doze mult mai mari pot fi primite de populatia limitrofa uzinelor de tratare a combustibilului nuclear uzat, care se situeaza intre 200 si 840 Sv pe an; valoarea dozei, pentru persoanele cele mai expuse, poate atinge chiar 1000 Sv pe an.

Expunerea profesionala  

Radiatiile din surse artificiale sunt utilizate in diverse ramuri ale economiei, in controlul unor procese industriale si al calitatii produselor, in scop de diagnostic si tratament medical uman si veterinar, in cercetari din biologie, medicina, agricultura etc., in sterilizarea unor produse farmaceutice si in conservarea unor produse alimentare etc. Persoanele care lucreaza in aceste domenii de activitate, alaturi de cele care lucreaza in tot ciclul combustibilului nuclear, inclusiv in energetica nucleara, sunt expuse la radiatii in procesul muncii, constituind categoria de personal expus profesional la radiatii ionizante.

In Romania sunt cca 15000 de persoane expuse profesional, din care 8000 lucreaza in sectorul sanatatii, alte 3000 lucreaza in sectorul de extractie si prelucrare industriala a minereurilor radioactive, iar alte 4000 in cercetare si alte activitati, inclusiv personalul de la CNE Cernavoda.

In tara noastra, radiatiile ionizante sunt putin utilizate, comparativ cu unele state occidentale, astfel ca personalul expus profesional reprezinta sub 0,1 % din populatie, fata de 0,24 in Marea Britanie si aproape 1% in SUA.

Expunerea profesionala din Romania contribuie la doza efectiva mediata la populatia tarii cu numai 1 Sv pe an, redusa comparativ cu doza din unele tari occidentale, care se ridica la 8 Sv pe an.

Alte surse de radiatii

Exista persoane care sunt expuse la radiatii ionizante provenite de la alte surse precum cadranele ceasurilor luminate cu substante radioactive sau de la ecranele televizoarelor. In ultimul timp, aceasta doza a scazut considerabil, prin utilizarea unor radionuclizi mai putini periculosi, iar dozele de la cinescoape sunt reduse printr-o ecranare mai buna.

Doza efectiva medie anuala data de alte surse de radiatii este estimata, pentru populatia globului, sub 10 Sv.

Daca la doza totala de 522 Sv se mai adauga doza de 10-15 Sv, data de urmarile accidentului de la Cernobal la 10 ani dupa producere, atunci se poate considera ca populatia Romaniei primeste o doza anuala, data de radiatiile din surse artificiale, de cca 537 Sv, rotunjit 540 Sv, cu fluctuatii pentru diverse zone ale tarii.

Doza totala de expunere

In prezent, estimarile arata ca populatia Romaniei primeste o doza efectiva totala de cca 2,8 mSv (2807 Sv) pe an.

Repartizarea procentuala a dozei de expunere, in Romania, arata astfel:

expunerea la radiatia naturala, din care 80,9%

- radiatia data de radon, thoron si descendentii lor 46,3%

- radiatia gamma terestra de la alti radionuclizi naturali 16,4%

- radiatia cosmica 10,0%

- radiatia interna de potasiu-40, radiu-226 si alti radionuclizi 8,20%

expunerea la radiatii din surse artificiale, din care            19,1%

- radiatii utilizate in medicina 17,8%

- radiatii din depuneri atmosferice date de testele nucleare 0,35%

- deversari radioactive din industria nucleara 0,04%

- expunerea profesionala 0,04%

- radiatii de la alte surse radioactive 0,35%

- radiatii date de contaminarea post-Cernobal 0,52%

Metabolizarea radinuclizilor de catre om   

Caile de patrundere a radionuclizilor in organismul uman sunt:

respiratorie, prin inhalarea aerosolilor incarcati radioactiv dintr-o atmosfera contaminata;

digestiva, prin ingerarea de apa si alimente contaminate radioactiv;

cutanata, prin pielea intacta sau cu rani si arsuri.

Radionuclizii patrund in om mai ales prin primele doua cai, iar in functie de compozitia lor chimica sunt metabolizati mai mult sau mai putin. Astfel, radionuclizii din compusi insolubili stationeaza in organism, la nivelul tractului gastro-intestinal, o perioada de timp corespunzatoare tranzitului, dupa care sunt eliminati. Radionuclizii, cu continut radioactiv mare, prezinta un risc crescut pentru organism, prin radiatiile emise, chiar daca stationeaza un timp scurt.

Radionuclizii patrunsi in organism, in functie de modul cum sunt metabolizati sunt impartiti astfel:

-transferabili - radionuclizi in combinatii solubile in mediu biologic, difuzeaza cu usurinta in organism, astfel sunt: hidrogen-3, carbon-14, sodiu-22, radiu-226, cesiu-134, strontiu-89, strontiu-90, iod-131 etc.

-netransferabili - radionuclizi in combinatii insolubile la orice pH din mediu biologic, practic difuzeaza putin sau de loc in organism, chiar daca au trecut de bariera intestinala. Este cazul plutoniului si al altor radionuclizi care au ca organ critic ficatul, unde stationeaza foarte putin dupa care sunt eliminati prin urina;

-uraniul, care constituie un caz particular. In mediu biologic, in functie de forma chimica in care se afla la patrunderea in organism, se comporta fie precum elementul calciu, fie este eliminat repede din organism.

Radionuclizii ajunsi in sange trec apoi in tesuturi, unde sunt fixati sau sunt eliminati, mai ales prin urina. In functie de activitatea metabolica a tesutului, radionuclizii sunt reantrenati in sange si sunt fixati din nou sau eliminati. In timp ce strontiul radioactiv, odata fixat in sistemul osos, este metabolizat putin, alta este situatia cesiului radioactiv, care fiind fixat mai ales in organe moi si in sistemul muscular, este metabolizat intens, ceea ce duce la eliminarea lui destul de rapida din organism.

Toxicitatea radionuclizilor

Toxicitatea radionuclizilor patrunsi in organismul uman depinde de:

tipul radionuclidului si energia radiatiilor emise;

forma chimica ( compusi solubili sau insolubili) a nuclidului;

timpii de injumatatire ai radionuclidului- fizica, biologica si efectiva.

Datorita acestor caracteristici, radionuclizii naturali si artificiali sunt clasati in patru grupe de toxicitate:

grupa 1 - radiotoxicitae foarte mare (o parte din descendentii radionuclizilor naturali, printre care: radiu-226, radiu-228, plumb-210, precum si radionuclizii artificiali plutoniu-239, plutoniu-240, plutoniu-241);

grupa a-2-a - radiotoxicitate mare ( iod-131, cesiu-137, strontiu-89);

grupa a-3-a - radiotoxicitate medie ( carbon-14, fier-59, fosfor-32, radon-220, radon-222);

grupa a-4-a - radiotoxiciate mica (hidrogen-3, tecnetiu-99, thoriu natural, uraniu natural);

Radionuclizii din grupele 1 si 2, in general radionuclizi naturali si produsi de fisiune, sunt considerati printre cei care prezinta un risc radiobiologic mai mare pentru om.  

O serie de radionuclizi, artificiali sau naturali, scapati de sub controlul omului in mediu, sunt metabolizati si transferati prin lanturi trofice similar cu elemente chimice din structuta materiei vii.

Radionuclizii, prezenti in depunerile atmosferice, sunt rapid regasiti in apa, organismele vegetale si animale, deci si in alimente, de unde pot ajunge cu usurinta la om; in schimb, radionuclizii ajunsi in sol sunt putin metabolizati de plante, astfel ca si organismele animale se vor gasi in cantitati reduse.

Efectele radiatiilor asupra materiei vii

Compozitia materiei vii difera la plante fata de organismele animale, difera de la un organ la altul, ceea ce face ca radiatiile sa produca o multitudine de efecte, care , de multe ori, sunt greu de explicat. In functie de tipul si energia radiatiei, se poate spune, in general, ca radiatiile alfa sunt oprite de stratul superficial al pielii, radiatiile beta pot traversa mai multi centimetrii de tesut moale, iar radiatiile gamma, cosmice si neutronii interactioneaza sau trec cu usurinta prin organism, putand traversa si blindaje de plumb.

In cazul contaminarii interne cu radionuclizi emitatori de radiatii alfa, sunt produse leziuni celulare grave, ca si in cazul neutronilor, evidentiate destul de usor la nivelul acizilor nucleici.

In principal, efectul radiatiilor ionizante asupra omului se datoreaza inducerii unor radicali liberi si ioni cu reactivitate chimica mare si toxicitate, aparuti, mai ales, in interactiunea radiatiilor cu apa din organism.

Efectele biologice la iradiere sunt multiple. La doze mici de radiatii, specifice fondului natural, organismele reactioneaza in limitele fiziologice normale, o stimulare temporara a metabolismului. Dozele mari de radiatii, cu mult peste fondul natural, duc la distrugerea unor constituenti celulari, in special acizii nucleici, iar in final celula, tesutul, sau chiar organismul moare.

Nu toate organismele sunt afectate la fel. Cele mai inevoluate specii, cum ar fi bacteriile, rezista doze de iradiere de ordinul miilor de Gray, pe cand organismele cu sange cald mor la 5-6 Gy.

Efectele biologice ale radiatiilor ionizante pot fi grupate in efecte imediate, intarziate si ereditare.

Efectele imediate apar in mod deosebit la doze mari de expunere si la nivelul unor organe sau al tesuturilor cu rata mare de multiplicare ( maduva rosie). Iradierile unice, la nivelul intregului organism, cu doze de peste 1 Gy, pot induce aparitia bolii de iradiere care tratata precoce, poate duce la insanatosirea bolnavului. La doze de 5- 6 Gy, considerate doze letale, cu tot tratamentul aplicat, moartea survine in 50% din cazuri. La doze mai mari de 10 Gy moartea survine in cateva zile sau chiar mai repede.

Aceeasi doza sau mai mare, primita local de o parte a organismului, poate fi suportata, dar cu alte efecte imediate, cum ar fi eritemul, adica inrosirea pielii. Doze locale mari si unice pot produce necroza partii respective.

Iradierea la nivelul organelor genitale cu doze de 5-6 Gy induce sterilitate permanenta, iar la doze mai mici, sterilitate temporara.

Efectele tardive apar dupa perioade mari de timp de la iradiere si se manifesta sub forma de boli maligne precum cancerul. Insa nu toate persoanele expuse la radiatii fac cancer, dar gradul de risc este mare.

Studiile epidemiologice au dovedit aceste efecte tardive ale radiatiilor nu numai la supravietuitorii bombardamentelor din Japonia ci si la persoanele expuse profesional, din care mai ales la minerii din minele uranifere si la populatia locala afectata de testele nucleare din insulele Marshall.

Alte efecte intarziate, induse de expuneri de peste 10 Gy, sunt opacifierea cristalinului si radiodermita cronica.

Accidentele nucleare

Principalele accidente nucleare de pana acum

Sursele majore de contaminare radioactiva a mediului, implicit a omului, care s-au dovedit destul de grave sunt date de:

-defectarea uneia sau mai multor componente ale reactorului nuclear, al instalatiei unde se produc sau se separa diversi radionuclizi;

-revenirea pe sol si deci scaparea de sub control a unor sateliti purtatori de mici reactori nucleari;

-testele nucleare;

-pierderi de surse puternice de radiatii.

Accidentul nuclear, conform definitiei date de Normele Republicane de Securitate Nucleara din Romania, este evenimentul care afecteaza instalatia nucleara si provoaca iradierea si/sau contaminarea populatiei si a mediului inconjurator peste limitele admise.

Centralele nucleare electrice, cu reactori a caror putere depaseste 300-400 MWe constituie sursele potentiale cele mai periculoase de contaminare a mediului si expunere la radiatii a populatiei, in caz de accident nuclear.

In functie de impactul posibil asupra mediului in caz de accident, reactorii energetici se impart in reactori cu anvelopa si fara anvelopa. Anvelopa este o constructie din beton armat, avand peretii cu grosimea de 1-2 m, care constituie ultima bariera impotriva raspandirii radionuclizilor in caz de accident; importanta anvelopei este subliniata de doua accidente grave care au avut loc in ultimii 20 de ani. Primul, la un reactor anvelopat american, s-a soldat cu topirea zonei active, dar cu influenta minima asupra mediului si asupra omului ( Three Mile Island - SUA, martie 1979), iar al doilea la un reactor neanvelopat sovietic ( Cernobal- 1986), dar cu influenta catrastofala asupra mediului si populatiei umane. Impactul celui de-al doilea a fost marit si de tipul moderatorului folosit ( grafit, material care arde in caz de accident).

Principalele accidente si activitati nucleare, cu impact asupra mediului, care au avut loc de cand s-a inaugurat "era nucleara", sunt:

-iulie 1945, la Alamogorodo in New Mexico - SUA, prima explozie nucleara;

-6 si 9 august 1945, Hiroshima si Nagasaki - Japonia, atacuri cu arme nucleare( prima cu uraniu-235, a doua cu plutoniu-239), ehivalent cu 35 kt TNT;

-1948 - 1951, la Celiabinsk-65 - URSS, la istalatiile de producere a plutoniului au fost deversati cca 10 ¹⁷ Bq in paraul Teka;

-decembrie 1952, la Chalk River - Canada, accident la un reactor soldat cu deversarea in apa de racire a 3,7 .10 ¹⁴ Bq;

-octombrie 1957, la Wwindscale - Marea Britanie, accident la un reactor avand ca moderator grafitul, soldat cu incendiu si emisii atmosferice de radionuclizi;

-decembrie 1957, la Kistim -URSS, la instalatiile de producere a plutoniului are loc o explozie a unui tanc cu deseuri, urmata de imprastierea in mediu a 7.10¹⁷ Bq;

-1954-1963, in poligoanele de testare a armelor nucleare din URSS, SUA si din oceanul Pacific, program intens de explozii nucleare atmosferice;

-1960-1990, in oceanele Atlantic, Pacific si in marile Barent si Kara, sunt aruncate deseuri radioactive, cca 1,3. 10 ¹⁷ Bq;

-1965-1985, la Sellafield - Marea Britanie, la uzinele de reprocesare sunt deversate anual in Marea Irlandei, cca 3,7 . 10 ¹⁵ Bq de cesiu-137;

-ianuarie 1976, la Palomares - Spania, un avion B-52 cu incarcatura nucleara sufera o ciocnire, rezultand imprastierea in mediu a plutoniului de la doua bombe cu hidrogen;

-martie 1979, Three Mile Island - SUA, accident la un reactor nuclear anvelopat;

-aprilie 1986, Cernobal - Ucraina, accident la reactorul nr.4, neanvelopat, moderat cu grafit si soldat cu explozie si incendiu, care a dus la imprastirea a peste 3,7. 10 ¹⁷ Bq de radionuclizi ai cesiului, strontiului, iodului si ai altor elemente;

-septembrie, Goiania in Brazilia - pierderea unei surse de cesiu-137 pentru radioterapiel se contamineaza masiv mai mute persoane, dintre care 3 au decedatin cateva saptamani.

In tara noastra au fost evidentiate depuneri radioactive datorate testelor nucleare atmosferice, inclusiv ale testelor efectuate in China in ultimii 15 ani, dar mai ales factorilor de mediu, a alimentelor si a omului dupa accidentul de la Cernobal.

Accidentul de la Cernobal

Accidentul de la Cernobal poarta in sine o crima dubla: prima, de sorginte tehnica, ca rezultat al nerespectarii tehnicii securitatii regimului de exploatare a centralei termonucleare, si a doua, de caracter statal -politic. Conducerea de varf a fostei URSS a incercat sa camufleze dimensiunile, proportiile si pericolul acestei tragedii, din care cauza nu s-au luat masurile de protectie corespunzatoare. Nu au fost crutate nu numai tarile vecine, ci nici propriul popor. Pentru confirmare e de ajuns amintirea iesirii unei brigazi de elevi din Cernobal, in ziua accidentului, la lucrarile de camp, de organizare si desfasurare la 1 mai la Kiev a traditionalei parade si demonstratii in timp ce vantul aducea dinspre Cernobal mase enorme de substante radioactive.

Reactorii de la Cernobal sunt cu uraniu slab imbogatit( deci mari producatori de plutoniu - material cu importanta strategica militara), avand ca moderator o prisma de grafit si ca agent de racire apa. Acesti reactori sunt in intregime de constructie ruseasca si au trecut prin toate fazele de proiectare si constructie tipice pentru un reactor de putere, asa incat personalul de exploatare cunostea foarte bine tipul de reactor si considera ca nu este posibil nici un accident. Aceasta convingere a dus la neglijarea grosolana, de catre personalul de exploatare, a tuturor regulilor stabilite pentru functionarea reactorului. Una din cele mai importante reguli era interzicerea functionarii reactorului la o putere sub 90% din puterea nominala. Netinand cont de normele de exploatare si dorind sa faca un experiment pentru verificarea functionarii turbinelor generatoare de curent electric in regim inertial, personalul de exploatare a coborat puterea reactorului la 10 % din puterea instalata (experimentul se desfasura in noaptea dintre 25 spre 26 aprilie). Revenirea la normal nu s-a mai putut realiza, puterea reactorului a crescut brusc la sute de mii de MW in numai 2 secunde. Aceasta a dus la cresterea mare a temperaturii zonei active si la imposibilitatea opririi reactorului (desi operatorul a dat drumul barelor pentru oprirea in caz de avarie - locasele de coborare se deformasera datorita temperaturii ridicate). Au urmat, la interval de cateva secunde, doua explozii succesive, care au aruncat placa de beton de 1000 de tone aflata deasupra reactorului, cu rol de protectie, precum si cantitati mari de combustibil nuclear incarcat cu radionuclizi de fisiune si moderator arzand, in curtea centralei. Moderatorul de grafit a luat foc si a ars cca doua saptamani, cu toate eforturile masive facute de pompieri pentru stingere. Primele victime au aparut din randul pompierilor care au stins aceste focare de incendii. In cursul exploziei initiale, precum si a indelungului incendiu, produsi de fisiune, produsi de activare, precum si parti ale combustibilului nuclear au ajuns in atmosfera si s-au depus nu numai in jurul centralei, ci in toata emisfera nordica. Cele mai afectate au fost regiunile din Ucraina, Belarus si Rusia. pozitia imediat urmatoare, in privinta contaminarii, o ocupa tarile nordice( Norvegia, Suedia, Finlanda) deoarece directia de deplasare a maselor de aer deasupra Europei a fost in primele zile ale accidentului, spre nor si nord-vest. In zilele de 29, 30 aprilie si 1 mai, directia de deplasare a maselor de aer s-a shimbat spre sud ceea ce a dus la contaminarea atmsferei din tara noastra. Datorita precipitatiilor si fenomenelor naturale de depunere uscata, radionuclizii au ajuns pe sol, intrand in celelalte componente ale mediului (apa, sol biosfera).

Reactorul avariat a fost inchis intr-un sarcofag de beton pentru a se evita contaminarea aerului si a panzei de apa freatica. In prezent au aparut fisuri in peretii sarcofagului; se executa continuu masurari de doze de iradiere in interior si de contaminare radioactiva in exterior.

Arctica nucleara

Lungile perioade fara lumina, temperaturile extreme si mecanismele de crestere naturala deosebit de lente sunt elementele care transforma regiunile arctice in extraordinari "captatori" ai poluarii. Activitatile industriale si militare au afectat aceste ecosisteme deosebit de vulnerabile si, mai departe, au antrenat distrugerea aproape totala a mediului. Situatia este catastrofala in partea occidentala a Peninsulei Kola, in insulele Novaia Zemlia si in regiunile Arhanghelsk si Norilsk. Principalii responsabili de poluarea aerului din zona sunt uzinele de pasta de hartie si giganticele combinate metalurgice instalate pentru exploatarea zacamintelor de nichel, cupru si fosfor. La originea gravelor probleme de sanatate publica se afla emisiile de dioxid de sulf, in crestere de la an la an (circa 600 000 de tone pe an in Peninsula Kola si 2 milioane de tone pe an in regiunea Norilsk, la sfarsitul anilor 80).

Vegetatia este total distrusa pe un larg perimetru din jurul centrelor industriale (mai multe zeci de mii de hectare) si degradata in restul zonei. Regiunea primeste, de asemenea, poluarea generata de Europa occidentala - transportata prin sistemele atmosferice - si o fixeaza.

Deja afectata de ploile acide, uriasa padure de conifere este, in aceeasi masura, amenintata prin supraexploatarea legata de industriile de prelucrare a lemnului. Solurile, poluate pe mari suprafete prin intermediul zapezilor contaminate, contin rate ridicate de metale grele (cupru, nichel si zinc). Calitatea apelor raurilor este in general mediocra. Prezenta unor concentrari importante de lignosulfonati (produsi de industriile de pasta de hartie), amoniac, fenoli si metanol nu este o raritate. Micile rauri din Peninsula Kola sunt saturate cu metale grele, caci minele si topitoriile isi deverseaza in ele apele reziduale.

De la inceputul anilor 50, instalatiile nucleare civile si militare supun regiunea la o noua amenintare. Cele mai multe teste atomice au loc in arhipelagul Novaia Zemlia (peste o suta intre 1955 si 1990). Mari cantitati de deseuri radioactive solide si lichide au fost scufundate in marile Barent si Kara. Flota Nordului, compusa in cea mai mare parte din submarine si spargatoare de gheata nucleare - uneori fara armament, dar intotdeauna cu reactoare -, este divizata in mai multe baze infiintate de-a lungul tarmului de nord al Peninsulei Murmansk, iar centrala nucleara de la Poliarnii este clasata "periculoasa" de Agentia Internationala pentru Energia Atomica (AIEA). In sfarsit, intre anii 1969 si 1988, sovieticii au folosit, de cel putin 20 de ori, explozii nucleare pentru lucrari publice si exploatari miniere. Cea mai mare parte a acestor activitati nu este mentionata in rapoartele oficiale si nu se stie decat foarte putin despre contaminarea radioactiva a regiunii.