Sugárzások környezetünkben Kiss Ádám Atomfizikai Tanszék 2006. december 4.

A természet jelenségei és az em-. beri tevékenység következtében A természet jelenségei és az em- beri tevékenység következtében környezetünkből sugárzások érnek Osztályozásuk: Elektromágneses sugárzások Radioaktív sugárzások (Hangsugárzások)

Jellemzőik: Távoli forrásból hullámok vagy részecskék formájában energiát juttatnak el a megfigyelőhöz Érzékszerveink többségükre teljesen érzéketlen → érzékelők Egészségügyi hatással járhatnak Indokolt és indokolatlan félelmek

Az előadás célja: A témakörnek a környezet értékelése szempontjából való fontosságának bemutatása A sugárzások alapvető fizikai tulajdonságainak áttekintése Környezetünk állapotára vonatkozó kérdések felvetése

1. Az elektromágneses sugárzások A biológiai lét alapja Kiterjedt jelenségkör → a sugár- zások és a biológiai rendszerek kölcsönhatásának összetettsége Forrása lehet természetes és mesterséges Hat a biológiai rendszerekre

Hullám: haladó zavar – nincs anyagmozgás, – hullám energiát közvetít. Pl.: motorcsónak – horgászcsónak Hullám lehet: Transzverzális: részecske kitérése merőleges a haladási irányra Longitudinális: kitérés║terjedéssel

hullámhossz, periódusidő, sebesség Hullámok jellemzői: hullámhossz, periódusidő, sebesség A hullám (fázis)sebessége: c=λ/T

Elektromágneses (EM) sugárzások Az elektromos és a mágneses tér hely és idő szerint periodikus

Hullám frekvenciája: ν=1/(periódusidő)=1/T Egység: 1/s (Hz) A hullám sebessége: c=λ/T= λ. ν Az EM hullám sebessége: c=3.108m/s (fényseb. vákuumban) λ=1 km → ν=300 kHz λ=1.10-9m = 1 nm → ν=3.1017 Hz

Lényeges változás ionizál: > 3PHz, <100 nm Foton energiája: E=h.ν → Planck-á. h=6.62.10-34J.s 1 eV = 1.6.10-19 J

Fő EM sugárzó: Nap (178 PW) A földi élet alapja

A Föld geotermikus sugárzása: ~0.063W/m2 → ~0.5 PW

Általában: sugár-egészségügyileg eltérő tulajdonságú tartományok: Melyek a káros jelenségek? Mi a káros jelenségek kialakulásának feltétele? Milyen mennyiségekkel jellemezzük a besugárzásokat? Dozimetriájuk, védekezés

Külön tárgyalandók: Alacsony frekvenciák (<3kHz) Nagyfrekvenciás terek (10 kHz- 300 GHz; E ~ neV – meV ) Optikai tartomány (IR-látható-UV → 1 mm < λ < 100 nm; 300 GHz–3PHz) Ionizáló sugárzások (Rtg, gamma)

Példa: mobilok → 0.9, 1.8, 2.1GHz A sugárzó készülék: problematikus

Rengeteg nyitott kérdés! Milyen egészségügyi hatásai vannak a nem-ionizálóknak? Melyek a hatásmechanizmusok sejtszinten? Hogyan kell dózisokat a legjobb módszerrel megállapítani és mekkorák engedhetők meg? Közérdeklődés, nehéz kutatások

2. Term. radioaktív sugárzások Részecske és EM sugárzások: ionizáló sugárzások Célunk: a természetes okú ionizáló sugárzások áttekintése Ionizálás: > 10eV; a részecskék energiája általában ennél nagyságrendekkel nagyobb

Radioaktivitás a természetben: Az aktív magok bomlásai α → 4He (2p+2n) mag, A 4-el Z 2-vel csökken β- → el. és antineutrinó, A marad, Z eggyel nő γ → ugyanaz a mag marad Minden esetben ionizáló sugárzás!

Hosszú felezési idejű izotópok:. túlélték a Föld kialakulása. (~4 Hosszú felezési idejű izotópok: túlélték a Föld kialakulása (~4.6 mrd év) óta eltelt időt Nehézeknél: radioaktív családok 4n → tóriumsor 23290Th, 14mrd év 4n+1 → nincs, 23793Np 2.2 mill. év 4n+2 → uránsor 23892U, 4.5mrd.év 4n+3 → aktiniums. 235U, 0.7mrd.

U és Th sok van a Földön U ppm mennyiségben mindenütt → főleg 238U (99.3%) → leányele-me a 22286Rn (3.8 nap) → probléma Más hosszú felezési idejű izotópok: Példa: 4019K (1.28 mrd.év, 0.012%) A K ~ mindenütt jelen van!

Kozmikus sugárzás: világűrből érkezik Ok: asztrofizikai folyamatokban nagy energiájú részecskék és gamma fotonok keletkeznek Összetétele: folyamatos vizsgálat Föld felszínére a légkörön át érkezik

Kozmikus sugárzás: főleg proton kozmikus záporok

Kozm.: 8%-ban okozza a terhelést

Folyamatosan keletkező izotópok: 3H, 14C; ok: kozmikus sugárzás 146C (5730 év), reakció: 14N(n,p)14C Évente 7kg keletkezik, ~56t CO2-n keresztül gyors keveredés Élő szervezetekben mindenütt van: egyensúlyban g-ként 13.5 bomlás/s Radiocarbon kormeghatározás!

M.o.-on 3mSv/év; ettől ~1.5.10-4 rák

Összefoglalás: az EM és a radioaktív sugárzások mindenütt jelen vannak az EM sugárzások forrása természetes és mesterséges A radioaktivitás a természet része: a környezet sugármente-sítése lehetetlen illúzió Számos nyitott kérdés!

Sok megállapítás nyilvánvaló: Jól ismerjük az ionizáló sugárzá- sok hatásait A hatások mindenütt vannak és küszöbhöz kötődnek Megengedett dozimetriai értékek Nem csak természettudományos szempontok, de társadalmiak is