t10_riešenie krízových situácií pri úniku rádioaktívnej látky

RIEŠENIE KRÍZOVÝCH SITUÁCIÍ – ENVIRONMENTÁLNYCHIng. Mária Šimonová, PhD.

10.Riešenie krízových situácií pri úniku rádioaktívnej látky

10 RÁDIOAKTÍVNE LÁTKY

Pri vyhodnocovaní možných rizík, ktoré môžu ohroziť človeka a jeho prostredie, je treba zvláštnu pozornosť venovať rádioaktívnym látkam, ktoré na jednej strane vytvárajú relatívne neškodné prirodzené rádioaktívne pozadie, no na strane druhej, predstavujú rádioaktívne látky prírodnej povahy a celý rad umelo pripravených rádioaktívnych látok, využívaných v energetike, priemysle, výskume, medicíne a inde, ktoré pri haváriách rôzneho typu môžu negatívne ovplyvniť prostredie človeka. Riziko predstavujú hlavne rádioaktívne látky a ich štiepne produkty, ktoré sa vyskytujú v jadrových energetických komplexoch.Napriek tomu, že spomínané zariadenia pracujú v režime s najvyššou jadrovou bezpečnosťou, prísne kontrolovanou Úradom jadrového dozoru a Medzinárodnou agentúrou pre atómovú energiu (IAAE), nemožno absolútne vylúčiť vznik technologických a režimových havárií. V prípade jadrovej havárie, v závislosti od jej rozsahu, druhu, konkrétnych meteorologických podmienok a konfigurácie terénu, môže dôjsť k rádioaktívnej kontaminácii nielen centra havárie, ale aj rozsiahlych priestorov po smere vetra od priestoru havárie. Únik rádionuklidov rôznej životnosti by vytvoril rádioaktívne prostredie s vysokými dávkovými príkonmi, v ktorom by bol ohrozený život obyvateľstva. Takéto prostredie by vzhľadom na škodlivé účinky rádioaktívneho žiarenia, vytvorilo vážnu a dlhodobú krízovú situáciu pre život spoločnosti.

10.1 CHARAKTERISTICKÉ VLASTNOSTI RÁDIOAKTÍVNYCH LÁTOK

15.1.1 RÁDIOAKTIVITA

V prírode existujú prvky, ktorých izotopy majú menšiu stabilitu, t.j. nestabilné jadro, a preto sa snažia dostať do stabilného stavu. Proces vedúci ku stabilite je charakteristický tým, že pri ňom dochádza buď k vyžiareniu nadbytočnej energie v podobe emisie gama fotónov alebo určitých častíc. V uvedenom procese (rádioaktivita) dochádza v niektorých prípadoch pri stabilizácii jadier k emisii jedného až štyroch nukleónov. Jadrá tých rádionuklidov, ktoré majú zvýšený počet protónov sa snažia prejsť do najvýhodnejšieho stavu (najnižší energetický stav) tak, že dôjde k premene protónu na neutrón, zatiaľ čo pri prebytku neutrónov dochádza k premene neutrónu na protón. Pri najťažších jadrách (urán, plutónium), dochádza až k deleniu jadier.

Premeny rádioaktívnych jadier majú zákonitý charakter, pričom samotná rýchlosť tejto premeny vystihuje konštanta premeny . Táto predstavuje konštantu úmernosti medzi časovým úbytkom počtu atómov určitého rádionuklidu dN /dt , spôsobených samovoľnou premenou a celkovým počtom ešte nepremenených atómov N, t.j. :

dNdt

=−λ a N t=N 0 . e− λt

- (15.1,15.2) 31


kde No je pôvodný počet rádionuklidov a Nt je počet ešte nepremenených atómov po uplynutí času t.

Pre potreby praxe sa stanovuje polčas premeny T, ktorý stanovíme tak, že do rovnice (15.2) dosadíme za N hodnotu No a t položíme rovné T. Potom :

N o

2=N o .e

-T - (15.3)

odkiaľ λ T= ln 2 T= ln2

λ s a λ=ln 2

T s-1 (15.4),(15.5),(15.6)

Mierou rádioaktivity určitého rádioaktívneho zdroja je tzv. aktivita, ktorú možno chápať ako stredný počet rádioaktívnych premien v danej vzorke za jednotku času. Aktivita klesá s časom rovnako počet rádioaktívnych atómov, pričom platí :

At=A o. e -t Bq (15.7)

kde Ao je aktivita v čase t = 0 , a At je aktivita v čase t. Jednotkou aktivity je becquerel (Bq), ktorého rozmerom je (s-1). Pri aktivite 1 Bq sa uskutoční priemerne 1 rádioaktívna premena za 1 s. Energia jadrových procesov sa meria v elektrónvoltoch (eV), v praxi častejšie v keV a MeV.

10.1.2 RÁDIOAKTÍVNE LÁTKY Z HĽADISKA EKOLÓGIE A RÁDIOTOXICITY

Z ekologického hľadiska môžeme rádionuklidy rozdeliť do troch skupín. Jedna skupinu tvoria prírodné rádionuklidy, druhú rádioizotopy metabolicky dôležitých prvkov a tretiu skupinu tvoria rádionuklidy vznikajúce pri štiepení uránu a niektorých ďalších prvkov. Zástupcovia tretej skupiny s výnimkou 131I, nie sú síce metabolicky významné, ale sú nebezpečné, pretože štiepne rádionuklidy vznikajú vo veľkom množstve ako pri jadrových výbuchoch, tak aj pri riadenom uvoľňovaní jadrovej energie. Tieto rádionuklidy ľahko vstupujú do biochemických cyklov a mnohé z nich, hlavne rádioaktívne stroncium a cézium sa koncentrujú v potravinovom reťazci. Prehľad ekologicky významných rádionuklidov prináša nasledujúca tabuľka:

Tabuľka 15.1Tabuľka ekologicky významných rádionuklidov 31,6

Skupina Rádionuklid Ekologický význam

I 235U,238U,226Ra,232Th,40K,14C V prírode sa vyskytujúce rádionuklidy, ktoré prispievajú k

radiačnému pozadiuII 45Ca,14C,60Co,

6

4Cu,131I,59Fe,3H,54Mn,32P,42K,22Na,24Na,35S,65Zn

Rádioizotopy prvkov, ktoré sú dôležitými zložkami organizmov

III 90Sr+dcérske90Ya89Sr, 137Cs+dcérske137Ba a 134Cs, 144Ce+dcérske144Pr a 141Ce,

Významné štiepne rádionuklidy z rádioaktívneho spadu, prípadne

ako odpad


106Ru+dcérske106Rh a 103Ru, 95Zr + dcérsky 95Nb,140Ba+dcérsky

140La,147Nd+dcérske147Pm, 91Y,239Pu,131I,

Hlavný rozdiel medzi chemicky toxickými a rádioaktívnymi látkami je v tom, že rádioaktívne látky sú toxické i vo veľmi malých koncentráciách. V pracovnom ovzduší sa napr. dovoľuje koncentrácia neaktívneho Pb až 102g.m-3, ale pre rádioaktívne 210Pb je najvyššia prípustná koncentrácia 5.10-6g.m-3. Rádiotoxicita jednotlivých rádionuklidov závisí najmä od polčasu premeny, druhu a energie žiarenia, metabolizmu prvku a biologickej rýchlosti vylučovania rádionuklidu z organizmu. Platí, že rádionuklid je tým nebezpečnejší, čím má dlhší polčas premeny, čím má žiarenie vyššiu ionizačnú schopnosť, čím selektívnejšie sa ukladá v určitej časti organizmu. Z toho hľadiska sa rozdeľujú rádionuklidy do štyroch skupín rádiotoxicity, čo je uvedené v tabuľke 15.2.

Tabuľka 15.2

Rozdelenie rádionuklidov podľa ich relatívnej rádiotoxicity 31, 6

Skupina rádiotoxicity RádionuklidyA-vysoko toxické 90Sr+90Y,210Pb+210Bi,210Po,211At,226Ra,227Ac,

transuránové prvky .

B-veľmi toxické45Ca,59Fe, 89Sr,91Y,107Ru+106Rh,110Ag,126I,129I,131I,

13

4Cs,140Ba+140La,144Ce+144Pr,151Sm,152Eu,170Tu,207Bi,223Ra,228Ac,227Th,228Th,230Uaž238U.

C-stredne toxické

14C,16N, 22Na, 24Na, 31Si, 32P, 35S, 36Cl42K, 47Ca, 52Mn, 55Fe, 60Co, 59Ni, 63Ni, 65Zn, 72Ga, 73As, 75Se,

82Br, 87Kr, 86Rb, 88Rb, 85Sr, 89Sr, 91Sr, 92Sr, 91Y, 92Y, 93Y, 103Ru, 105Rh,103Pd, 105Ag, 111Ag, 109Cd,

115Cd, 113Sn, 122Sb, 124Sb,129Te, 132Te, 133I,134I, 135I, 135Cs, 136Cs, 137Cs, 131Ba, 141Ce, 143Ce, 142Pr, 143Pr,

146Nd, 147Pm, 155Eu, 153Gd, 159Gd, 169Er, 171Er, 171Tu, 177Lu, 181Hf, 187W, 183Re, 186Re, 191Os, 190Ir,

192Ir, 194Ir, 191Pt, 193Pt, 197Pt, 196Au, 199Au, 203Hg, 202Te, 204Te, 203Pb, 212Pb, 231Th, 240U.

D-mierne toxické

3H, 7Be, 13N, 17N, 18F, 38Ca, 37Ar, 41Ar, 51Cr, 69Zn, 71Ge, 77Kr, 85Kr, 71Ge, 85Kr, 87Rb, 97Nb, 97Ru,

115In, 129Sb, 133Te, 135Xe, 135Xe, 131Cs, 139Ba, 141-

142La, 145Ce, 145Pr, 144Nd, 147Sm, 165Dy, 187Re, 201Tl.

10.1.3 RÁDIOAKTÍVNE PREMENY

Rádioaktívne premeny tvoria 3 druhy premien (rozpadov) : premena alfa (), premena beta () a premena gama () 31.Rad za sebou idúcich premien jedného druhu vytvára daný druh žiarenia, napríklad alfa žiarenie. Alfa premena predstavuje spontánnu premenu atómového jadra určitého


rádionuklidu bez vonkajšieho zásahu, pričom je z jadra uvoľnená častica identická s jadrom hélia 2

4He. Pri alfa premene sa zmenší počet nukleónov o 4, z čoho protónov o 2 podľa nasledujúcej schémy:

ZAX Z-2

A-4 Y + 24He (15.8)

kde X je východiskový rádionuklid a Y nový-dcérsky rádionuklid. Tento druh premeny je charakteristický pre rádionuklidy s počtom protónov väčším ako 82. Podľa vyššie uvedenej schémy sa chová aj rádium, ktoré sa alfa premenou mení na radón :

88226Ra 86

222R + 24He (15.9)

Pri prechode alfa žiarenia cez hmotné prostredie dochádza k silnej ionizácii tohoto prostredia v dôsledku čoho sa dolet - častíc (t.j. jadier 2

4He) veľmi skracuje, a pre čistý vzduch činí táto vzdialenosť len niekoľko cm a v pevných materiáloch predstavuje dolet len x.10-2-10-3cm (alfa častice o energii 7,6 MeV 214Po majú vo vzduchu dolet 6,95 cm). Napriek tomu, že dolet alfa častíc vo vzduchu je veľmi malý, tento druh žiarenia je pre človeka veľmi nebezpečný vtedy, keď dochádza k jeho povrchovej a hlavne k vnútornej kontaminácii rádioaktívnym prachom, kedy i pri malom dosahu tohto žiarenia dochádza k zasiahnutiu tkaniva človeka.. Alfa žiarenie, ktoré emitujú hlavne ťažké rádionuklidy ako sú Ra, Th, Pa a ďalšie, vyvoláva u vnútorne kontaminovaného človeka silnú ionizáciu tkaniva (až 40.000 párov iónov. cm-1 pre energiu alfa častíc = 3 MeV). V závislosti na stupni kontaminácie človeka uvedenými rádionuklidmi, môžu nastať i veľmi závažné zdravotné poruchy.

Beta žiarenie predstavuje súvislý tok beta premien, pri ktorom vznikajú atómy s vyššou vnútornou stabilitou. Najčastejšia je záporná beta premena, tzv. negatrónová, pri ktorej sa v jadre mení neutrón na protón za uvoľnenia zápornej častice (elektrónu) a antineutrina týmto spôsobom :

no p+ + e- + o (15.10)

kde no predstavuje elektricky neutrálny neutrón, ktorý sa mení na protón p+ s kladným jednotkovým nábojom, e- predstavuje zápornú časticu, t.j. elektrón a o antineutrino. Uvedená premena sa môže vyjadriť takto :

ZAX Z+1

AY + e- + o (15.11)

Ako príklad možno uviesť beta premenu rubídia na stroncium :

3787Rb 38

87Sr + e- + o (15.12)

Pri kladnej beta premene (pozitrónovej) sa protón mení na neutrón za uvoľnenia e+ a neutrina podľa rovnice :

p+ no + e+ + o (15.13)

Ako príklad beta premeny možno uviesť premenu nuklidu síry 31S na nuklid fosforu 31P :

3116S 15

31P + e+ + o (15.14)


Beta premeny sa vyskytujú v širokom pásme prvkov, s jadrami ľahkými až po ťažké jadrá.

Vzhľadom na skutočnosť, že beta častice majú v porovnaní s alfa časticami podstatne menšiu hmotnosť, dolet tohoto žiarenia bude v hmotnom prostredí podstatne väčší (viac ako o 2 rady ), avšak jeho ionizačná schopnosť bude podstatne menšia (približne o 3 rady menšia ). Napríklad beta častice o energii 3 MeV, s doletom vo vzduchu okolo 100 cm, vytvoria okolo 40 párov iónov na dráhe 1 cm, čo predstavuje tisícinu ionizačnej schopnosti žiarenia alfa o tej istej energii. Dolet beta žiarenia v hmotnom prostredí bude závislý od energie tohoto žiarenia a od počtu elektrónov v jednotkovom objeme, s ktorými interaguje pri prechode cez konkrétnu hmotu. Pre človeka je nebezpečné vysokoenergetické beta žiarenie, ktoré podobne ako alfa žiarenie spôsobuje ionizáciu tkaniva, na ktorom sa - rádionuklidy nachádzajú. V závislosti od energie beta žiarenia, na jeho záchyt postačia relatívne tenké vrstvy pevných materiálov. Dolet beta žiarenia v niektorých materiáloch prináša tabuľka :

Tabuľka 15.3

Dolet beta žiarenia v niektorých materiáloch 31

LátkaEnergia častíc

(MeV)0,5 1 2

vzduch 0,9 m 3 m 7 mkoža, guma, tkanivo

človeka1,2 mm 4 mm 8 mm

sklo, hliník 0,4 mm 1,6 mm 3,3 mm

Ak pre stabilizáciu atómového jadra postačí zníženie jeho vlastnej vnútornej energie, uskutočňuje sa to formou emisie fotónov gama (), ktoré odvádzajú prebytočnú energiu jadra. Pokiaľ jadro prechádza z vybudeného stavu do základného, je emitovaný 1 fotón. Ak sa prechod do základného stavu uskutočňuje stupňovito cez niekoľko energetických hladín, potom dochádza k emisii viacerých fotónov, ktoré sú monoenergetické, t.j. ich energia je charakteristická pre určitý rádionuklid. Gama žiarenie je aj sprievodným javom premeny alfa a beta. Emisiu rádioaktivity gama pre vápnik možno zapísať takto :

2038Ca* 20

38Ca + 3,5 MeV (15.15)

V tomto prípade nuklid vápnika, ktorý bol pôvodne vo vzbudenom stave, prechádza priamo do základného energetického stavu emisiou 1 fotónu gama s energiou 3,5 MeV. Medzi najznámejšie rádionuklidy, ktoré emitujú gama fotóny patria beta žiariče 60Co s polčasom rozpadu 5,26 roka a 137Cs s polčasom premeny 30 rokov. K intenzívnej emisii gama fotónov, t.j. gama žiarenia dochádza pri indukovaném delení ťažkých jadier niektorých prvkov (urán, plutónium, kalifornium,...) vplyvom vonkajšieho zásahu, napríklad bombardovaním jadier týchto látok hmotnými časticami (neutrónmi, protónmi,...) ako aj gama fotónmi. Uvedené delenie, tzv. štiepenie jadier sa využívalo pôvodne len v oblasti vojenstva, no dnes hlavne pri výrobe jadrovej energie v jadrových elektrárňach. Ako príklad možno uviesť delenie uránu : 92

235U + o1n 38

94Sr + 54140Xe + 2 o

1n (15.16)


Vzniklé stroncium a xenón tvoria premenné rady v priemere s 3-4 beta premenami, počas ktorých sa stronciový rad rádionuklidov stabilizuje na zirkóne a xenónový rad na cére. Príklad premien, ktoré nastanú pre xenónový rad :

54140Xe 55

140Cs 56140Ba 57

140La 58140Ce (stabilný) (15.17)

16 s 66 s 12,8 d 40,2 h

Časy uvedené pod šipkami predstavujú polčasy premien jednotlivých rádionuklidov. Celý proces premien je doprevádzaný permanentným tokom gama fotónov, t.j. gama žiarením, ktorého energia leží v oblasti 0,018 - 10 MeV, čo predstavuje až miliónkrát silnejšiu väzbu ako pri chemických procesoch viazaných s elektrónovým obalom atómu. Gama žiarenie, ktoré je vlnového pôvodu má dlhý dolet, pričom efektívne maximá doletu tohoto žiarenia (v závislosti od množstva zreagovaného štiepneho materiálu) sa pohybujú okolo 2-3.103 m. Pokles intenzity gama žiarenia, ktoré prechádza hmotou vyjadruje Lambert-Beerov zákon [31]:

I = Io . e-x , MeV (15.18)

kde I - intenzita po prechode absorbentom MeV, Io - pôvodná intenzita MeV, - lineárny absorbčný koeficient [cm-1], x - hrúbka materiálu absorbentu [cm].

Problematika zoslabovania gama žiarenia je vysoko aktuálna predovšetkým pri mierovom využívaní jadrovej energie. Musí byť aplikovaná do praxe pri tienení jednotlivých častí jadrových elektrární, pri manipulácii s jadrovým palivom ako aj z hľadiska radiačnej ochrany personálu jadrovej elektrárne resp. u záchrannej techniky. Pre prípady krízových situácií spojených s únikom rádioaktívnych látok rieši radiačná ochrana na teritóriu Slovenskej republiky úlohy spojené s ochranou obyvateľstva, domácich zvierat, úrody, obydlí, komunikácií a materiálu.

Pre praktické potreby sa používa polvrstva (polhrúbka) zoslabenia, ktorá predstavujú hrúbku ľuboľného absorbentu d1/2, ktorá znižuje intenzitu zväzku žiarenia gama na polovicu jeho pôvodnej hodnoty. V tomto prípade sa volí taký lineárny absorbčný koeficient, ktorý zodpovedá najvyššej energii gama žiarenia aktuálneho zdroja:

d1/2 =

ln 2μ =

0 , 693μ m (15.19)

10.1.4 TEORETICKÉ STANOVENIE RADIAČNÝCH VELIČÍN

Nebezpečný charakter rádioaktívneho žiarenia sa prejavil už bezprostredne po jeho objave vedcom H. Becquerelom a preto sa ochrana pred žiarením stala celosvetovou záležitosťou, ktorú riadi Medzinárodná komisia pre pre rádiologickú ochranu (ICRP). Škodlivé účinky tohoto žiarenia (leukémia, nádory,...) môžu byť buď somatické (týkajúce sa jednotlivca) alebo genetické (týkajúce potomstva ožiareného jedinca). Pre stanovenie veľkosti ožiarenia je zavedená tzv. absorbovaná dávka D, ktorá je daná vzťahom 31


D= ΔE D

Δm Gy (15.20)

kde D je absorbovaná dávka v jednotkách Gy (gray), pričom 1 Gy = J.kg-1 , (1 Gy 100 R) ΔE D je stredná radiačná energia v jednotkách J, odovzdaná hmotnostnej jednotke Δm ožiarenej sústavy.

Absorbovaná dávka (dávka) je priamo úmerná dávkovému príkonu D*, pre ktorý platí:

D* =

ΔDΔt Gy.s-1 (15.21)

kde D je stredný prírastok dávky D v časovom intervale t.

Pre objektívne posúdenie fyziologických účinkov absorbovanej dávky v závislosti od druhu žiarenia je zavedený tzv. dávkový ekvivalent H, ktorý má tvar : H = D.Q.N J.Kg-1 (15.22)

kde H - dávkový ekvivalent udávaný v jednotkách sievert (mSv), Q - akostný faktor, ktorého veľkosť je závislá na druhu a energii žiarenia (pre

žiarenie gama Q=1, pre žiarenie beta Q=1,7, pre protóny a alfa častice Q = 10, pre tepelné neutróny Q=3 a pre rýchle neutróny Q=8),

N - súčin ostatných faktorov, ktorého veľkosť je podľa Medzinárodnej komisie pre rádiologickú ochranu (ICRP) =1.

10.2 GRAFICKÉ VYOBRAZENIE RÁDIOAKTÍVNEJ KONTAMINÁCIE

Rádioaktívne látky sa využívajú vo viacerých oblastiach, predovšetkým v energetike, námornej doprave, kozmickom a všeobecnom výskume, medicíne, v kontrolnej a meracej technike, vojenstve, atď. Bezpečná manipulácia s nimi predpokladá prísne protiradiačné opatrenia, ktoré sa dosahujú konštrukčnými a technickými úpravami rôznych zariadení ako aj režimovými zásadami, ktoré zamedzia ožiareniu personálu, respektíve tolerujú ožiarenie len v takom rozsahu, ktoré je podľa zdravotných noriem tolerovateľné.

K rádioaktívnej kontaminácii môže dôjsť pri neočakávaných radiačných haváriách v jadrových elektrárňach, výskumných ústavoch, pri ciachovaní, prípadne v malom rozsahu i v oblasti medicíny. Zvláštny druh kontaminácie predstavuje zámerné použitie rádioaktívnych látok v oblasti vojenstva formou pokusov s jadrovými náložami alebo formou terorizmu.

Z hľadiska plošného rozsahu rádioaktívnej kontaminácie, najväčšie nebezpečenstvo pre človeka predstavujú jadrové havárie v oblasti jadrovej energetiky a samotné pokusy s jadrovými zbraňami, respektíve ich použitie pre vojenské ciele. Rozsah rádioaktívnej kontaminácie vo vyššie uvedených prípadoch je mimoriadne veľký a dosahuje rádovo x. 103-106 km2 v závislosti hlavne od veľkosti a druhu havárie (výbuchu), terénu a meteorologických prvkov.


Terén, ktorý je kontaminovaný rádioaktívnou látkou, je nebezpečný pre človeka a živočíchy z toho dôvodu, že prítomné rádionuklidy vyžarujú zdraviu škodlivé rádioaktívne lúče, ktoré môžu ožarovať človeka buď zvonka, alebo zvnútra (ak sa dostanú do dýchacieho alebo tráviaceho traktu. Pre potreby riadenia krízových situácií spôsobených únikom rádioaktívnych látok, musia krízové manažmenty vykonať predovšetkým tieto opatrenia: a) zaznamenať čas, miesto, druh a veľkosť radiačnej havárie do pracovnej mapy,b) zistiť aktuálne meteorologické prvky a z nich vyhodnotiť pravdepodobný smer postupu rádioaktívneho oblaku,

c) aktivizovať radiačný monitoring a získavanie informácií o radiačnej situácii,

d) graficky vyhodnotiť predpokladaný dosah rádioaktívnej kontaminácie a jej jednotlivých pásiem,

e) stanoviť ohrozené objekty, sídla a iné záujmové objekty, ktoré zasiahne rádioaktívna kontaminácia,

f) stanoviť režimové opatrenia pre chod života v kontaminovaných pásmach,

g) odstrániť následky radiačných havárií a naviesť systém do rovnovážneho stavu.

Objektívne grafické vyhodnotenie radiačnej havárie predpokladá racionálne zúžitkovať výsledky radiačného prieskumu a monitoringu - najčastejšie cestou Civilnej ochrany, alebo prieskumu a monitoringu z vlastných síl a prostriedkov. Grafické vyhodnotenie radiačnej havárie sa spracováva buď ručne-obvykle na mapách (planšetoch), alebo pomocou výpočtovej techniky.

Grafické vyhodnotenie obsahuje 43:

- grafický záznam miesta havárie, označenie druhu, rozsahu a času havárie,- eliptické a farebné vyhodnotenie jednotlivých radiačných pásiem podľa stupňa ich

nebezpečnosti (obvykle sa vyhodnocujú pásma M- pásmo monitorovania (červená), A- pásmo slabej kontaminácie (modrá) , B -pásmo miernej kontaminácie (zelená) , C - pásmo silnej kontaminácie (hnedá) a D- pásmo veľmi silnej kontaminácie (čierna)).

centrum havárie D C B A smer vetra

Pri grafickom vyhodnocovaní radiačnej havárie, krízové manažmenty sa môžu ocitnúť v dvoch diametrálne odlišných situáciách. V prvom prípade majú k dispozícii výsledky radiačného prieskumu, zatiaľ čo v druhom prípade tieto výsledky nie sú k dispozícii.


V prípadoch, kedy sú k dispozícii výsledky radiačného prieskumu v dostatočnej hustote, možno vyobraziť jednotlivé radiačné pásma spojením rovnakých dávkových príkonov (úrovní radiácie), pričom platí, že hraniciam jednotlivých pásiem prináležia po havárii takéto dávkové príkony:

Tabuľka 15.4

Stredné hodnoty dávkového príkonu na vonkajších hraniciach pásiem (cGy.h-1)

Doba od havárie

Pásma kontaminácie

M A B C D1 h 0,014 0,14 1,42 4,2 14,22 h 0,011 0,12 1,19 3,6 11,95h 0,009 0,09 0,92 2,7 9,29h 0,007 0,08 0,76 2,3 7,61d 0,005 0,05 0,54 1,6 5,4

V tých prípadoch, kedy krízové štáby výsledky radiačného prieskumu nebudú mať k dispozícii, vyobrazenie radiačných pásiem sa vykoná pomocou tabuľkových údajov, kde sú k dispozícii teoretické dĺžky a šírky jednotlivých radiačných pásiem. Tieto sú adekvátne rozsahu havárie a zohľadňujú meteorologické vplyvy. Presnosť vyobrazenia bude v druhom prípade menšia, lebo pomocou tejto metódy nemožno zohľadniť všetky činitele, ktoré môžu ovplyvniť dĺžku i šírku radiačného pásma.

10.3 ÚČINKY RÁDIOAKTÍVNYCH LÁTOK V ORGANIZME

Rádionuklidy, t.j. rádioaktívne látky vstupujú do organizmu rozličným spôsobom:

a) dýchacími cestami vdychovaním rádioaktívnych plynov a aerosólov (inhalácia),

b) ústami s potravou a tekutinami (ingescia),

c) porušenou i neporušenou kožou a sliznicami (transkutánna rezorpcia).

Rádionuklidy môžu byť v organizme v závislosti od svojich fyzikálno-chemických vlastností a cesty vstupu rozmiestnený rozlične. O niekoľko minút po vstupe do organizmu sa objavujú v krvi, čo sa využíva aj na diagnostikovanie. Podľa správania sa v organizme, možno rádionuklidy rozdeliť na 3 skupiny takto 31:

a) rádionuklidy s rovnomernou distribúciou v organizme (napr. izotopy H, C, K, Rb, Cs), b) osteotropné rádionuklidy, t.j. hromadiace sa v kostiach (napr. izotopy Ca, Sr, Ra, Pu, Np

a ťažké lantanoidy),c) rádionuklidy hromadiace sa v bunkách (napr. ľahké lantanoidy).


V dôsledku nerovnomerného rozdelenia rádionuklidov v tele človeka, má poškodenie vyvolané vnútorným ožiarením, charakter miestnych zmien. Rádioaktívne látky sa v tele môžu viazať s rôznymi iónmi, tvoriť koloidy, disociovať atď. Vzhľadom na to, že pre potlačenie ich škodlivých účinkov nestačí chemická neutralizácia, je nutné ich odstránenie. Tento proces v skutočnosti aj prebieha - vďaka schopnosti tela exkomunikovať rádionuklidy buď obličkami alebo hrubým črevom.

Napríklad pri inhalačnej kontaminácii zmesou štiepnych produktov sa vylúči počas 2. a 3. dňa 50-60 % vdýchnutého množstva rádionuklidov, v priebehu 4. až 5. dňa ďalších 5-6 % a od 7. po 10. deň sa denne vylúči cca 1 %. Radiačno-chemické a radiačno-biologické zmeny môžu byť vyvolané priamym a nepriamym účinkom žiarenia. Priame účinky predstavuje priamy vplyv na štrukturálny útvar, t.j. molekuly, bunky alebo orgán. Najčastejšie ide o ionizáciu alebo excitáciu, kedy sa uvoľňujú chemické väzby a zasiahnuté bunky sa inaktivujú. Na molekulárnej úrovni dochádza ku zmenám kyseliny deoxyribonukleovej (DNK), za vzniku pyrimidínových dimérov.

Na úrovni buniek rádioaktívne žiarenie spôsobuje morfologické zmeny (rozpad buniek), biochemické zmeny (zastavenie syntézy nukleových kyselín, narušenie činnosti enzýmov) a funkčné zmeny. Najvýznamnejším zmenám podliehajú chromozómy v jadrách buniek, v ktorých dochádza k mutácii, t.j. ku zmene genetickej informácie, ktorej princíp je v presnom poradí purínových a pyrimidínových zásad v DNK. Uvedené zmeny majú za následok vznik mutantov .

Zmeny na jednotlivých bunkách sa v priebehu času prejavia aj na orgáne ako celku. K najnápadnejším zmenám dôjde u tých orgánov, v ktorých prebieha intenzívne bunkové delenie. K najcitlivejším orgánom (rádiosenzitivita) patria lymfatické tkanivo, sliznica tenkého čreva, kostná dreň a pohlavné orgány. Odolnejšie sú kostné bunky, nervové tkanivo a svalové tkanivo. Nepriamy účinok predstavujú funkčné poruchy spôsobené mimo postihnutej jednotky v dôsledku ionizácie vody, prítomnej v organizme (až 70 %). Vznikajú voľné radikály, ktoré svojou vysokou reaktivitou vstupujú do reakcií s aktívnymi skupinami biologicky dôležitých proteínových makromolekúl za deštrukcie týchto látok. Ako príklad tvorby rádiolýzy (H2O2, H2) a voľných radikálov (H°, OH°) je vhodné uviesť tieto reakcie 31:

2 H2O H2 + H2O2 (15.23) 2H2O 2H° + H2O2 (15.24) H2O H° + OH° (15.25)

Následky ožiarenia vyšších organizmov sa označujú ako choroba z ožiarenia . V závislosti od dávky môže mať akútna choroba z ožiarenia 3 stupne 31,4:

1.mierny stupeň - pri dávkach 1-2,5 Gy, 2.stredný stupeň - pri dávkach 2,5-4 Gy,3.ťažký stupeň - pri dávkach 4-10 Gy.

Akútnu chorobu z ožiarenia spôsobuje jednorázové ožiarenie človeka dávkou väčšou ako 1 Gy, pričom kritickým tkanivom je črevná výstelka, krvotvorné tkanivo a CNS. Akútna choroba z ožiarenia má typický klinický priebeh, ktorý sa dá rozdeliť do štyroch štádií takto:


Prvé štádium - tzv. prodromálne, je dôsledkom priameho účinku žiarenia na CNS, kedy sa dostavujú bolesti hlavy, pocit nevoľnosti, zvracanie, nechutenstvo, smäd, poruchy spánku a celková telesná slabosť. Výnimočne možno pozorovať hnačky ako dôsledok poškodenia črevnej sliznice.

Druhé štádium - latentné, je obdobie, kedy choroba prechádza do latentného stavu. Väčšina subjektívnych a objektívnych príznakov sa výrazne zlepší, prípadne celkom ustúpia. Zostávajú len niektoré laboratórne registrovateľné zmeny v krvnom obraze, v podobe anémie, leukopénie a trombocytopénie, ktoré môžu podmieniť náchylnosť k infekciám a krvácavosti. Vznikajú i lokálne zmeny chronického poškodenia kože. Druhé štádium trvá 2-4 týždne a so stúpajúcou dávkou sa skracuje. Pri dávkach väčších ako 6 Gy, môže úplne chýbať a toto štádium prechádza do štádia rozvinutého klinického obrazu.Tretie štádium - štádium rozvinutého klinického obrazu nastupuje obvykle náhlym zvýšením teploty, ktoré býva spravidla podmienené ťažkou nekrotickou angínou. V tomto stave zníženej obranyschopnosti, vytvárajú sa aj iné hnisavé ložiská.. Sprievodný jav tvoria hnačky, najskôr hlienové a neskôr krvavé, krvácanie z nosa, do podkožia, nechutenstvo, poruchy rytmu srdca, predráždenosť na svetlo a zvuk. V rámci tohoto štádia pri vyšších dávkach vznikajú nádory, leukémia, útlm činnosti kostnej drene, genetické a populačné následky. Toto štádium môže trvať niekoľko týždňov až mesiacov, a pokiaľ postihnutý prežije, prechádza do štádia rekonvalescencie, ktoré môže skončiť úplným alebo čiastočným uzdravením. Za dôležitý sprievodný znak choroby z ožiarenia sa považuje veľmi vážna porucha krvetvorného systému, najmä kostnej drene a sleziny, v dôsledku čoho sa zníži počet bielych krviniek. Ďalej je to porucha krvných kapilár, ktoré prepúšťajú krv, v dôsledku čoho nastáva povrchové krvácanie. Na koži sa objavujú krvné výrony, krváca aj črevná sliznica a dochádza aj k rozpadu jej tkaniva.

Štvrté štádium predstavuje smrť, ku ktorej môže dôjsť pri vysokých dávkach ožiarenia v priebehu niekoľkých hodín následkom zlyhania regulačných funkcií centrálneho nervového systému

10.4 RIEŠENIE KRÍZOVÝCH SITUÁCIÍ SPÔSOBENÝCH RÁDIOAKTÍVNYMI LÁTKAMI

Havárie spojené s rádioaktívnymi látkami sú málo pravdepodobné vzhľadom na to, že na ich transport, využitie a skladovanie sa kladú tie najvyššie bezpečnostné požiadavky. Najväčšie nebezpečenstvo pre obyvateľstvo, predovšetkým z hľadiska širokoplošnej kontaminácie predstavujú tie havárie, pri ktorých uniknú rádioaktívne látky v podobe aerosolu, alebo jemne rozptýleného prachu. Ak by takýto prípad nastal napríklad pri havárii jadrovej elektrárne, spôsobil by zložitú krízovú situáciu.

V takýchto situáciách sa prijímajú v zmysle vyhlášky MV č. 300/96, Z.z. všetky základné opatrenia, ktoré sa prijímajú v prospech ochrany obyvateľstva spolu s doplnkovými opatreniami , ktoré spočívajú v

- jódovej profylaxii osôb, ktorou sa výrazne eliminuje absorbcia rádioaktívneho jódu v tele človeka,

- ukrytí osôb, ktorým zamedzíme ich zbytočnému ožiareniu,


- vydaní zákazu konzumovania a používania nechránených potravín, krmív a vody ako aj v regulácii príjmu kontaminovaných potravín pre osoby a zvieratá. Obe opatrenia sa vyhlásia obyvateľstvu ako povinná norma,

- dezaktivácii terénu, budov a materiálu.

Pri dlhodobejšej kontaminácii terénu s obytnými sídlami, sa stane veľmi aktuálnou potreba regulácie pohybu osôb a dopravných prostriedkov, ktorou územné orgány štátnej správy budú sledovať minimalizáciu rádioaktívneho ožiarenia a povrchovej kontaminácie osôb i dopravných prostriedkov. Najdôležitejšou zásadou, pre život obyvateľstva v kontaminovanom prostredí bude zákaz pohybu v kontaminovanom prostredí z dôvodu zamedziť ožiareniu osôb, ktoré by mohlo vyvolať závažné akútne formy chorôb z ožiarenia. Rovnakú vážnosť bude mať zásada použitia prostriedkov individuálnej ochrany u osôb, ktoré sa z rôznych dôvodov budú musieť pohybovať v kontaminovanom prostredí. Veľmi aktuálnou sa stane pravidelná dezaktivácia vozidiel, ktoré zo zásobovacích, zdravotných a iných dôvodov budú musieť byť v prevádzke ako aj pravidelná hygienická očista tých osôb, ktoré z rôznych dôvodov museli opustiť úkrytové priestory a vystavili sa určitej forme kontaminácie.

I za predpokladu, že všetky protiradiačné opatrenia budú dodržované, nebude vždy možné dosiahnuť úplnú ochranu všetkých obyvateľov. U tých jednotlivcoch, ktorí boli napriek bezpečnostným opatreniam ožiarení, bude nutné rátať s prejavmi akútnej formy choroby z ožiarenia a s jej liečením.

Liečba akútnej choroby z ožiarenia je veľmi zložitá a delí sa do 31 :

substitučnej, kauzálnej, symptonickej.

V rámci substitučnej terapie sa nahradzujú najmä tekutiny, spôsobené hnačkami, zvracaním a stratou krvných elementov. Podáva sa infúzia fyziologického roztoku a glukózy spolu s transfúziou plazmy, krve, alebo separovaných trombocytov a leukocytov. Realizuje sa aj transplantácia kostnej drene.

Kauzálna terapia pozostáva z podávania antibiotík na prekonanie infekcie a z podávania hemokoagulancií na zníženie krvácania. Osvedčený liek je Prednizon. Symptonická terapia spočíva v hospitalizovaní postihnutého v tichom a tepelne stabilizovanom prostredí. Podávajú sa analgetiká, sedatíva, antibiotiká, vitamíny a hormóny. Strava má byť bohatá na proteíny.

Za účelom zmiernenia, prípadne aj zastavenia mnohých chemických a biochemických reakcií sa podávajú špeciálne chemické preparáty (rádioprotektívne), ktoré zvyšujú odolnosť proti žiareniu, avšak nedokážu chrániť pred následkami vysokých dávok žiarenia. Podmienkou ochrany je prítomnosť rádioprotektívnej látky už počas ožiarenia. Hlavné typy rádioprotektívnych látok sú 31:

a) aminoalkyltioly a ich deriváty, napr. cysteín, cysteamín, merkaptoetylguanidín a guanidetyldisulfid,

b) látky, ktoré zastavujú enzymatickú činnosť, napr. kyanidy, nitrily, azidy,c) látky, ktoré sú produktmi látkovej premeny, napr. fruktóza, alkoholy,


d) látky s aktívnou aminoskupinou, napr. histamín, tryptamín, tyramín, serotonín,e) niektoré respiračné depresory, napr. morfium heroín, etylalkohol, f) látky, ktoré podporujú alebo znižujú nervovú činnosť,g) niektoré hormóny.

Podstata ochranného účinku uvedených látok je vo vychytávaní voľných radikálov, ktoré žiarením vznikli. Tým, že rádioprotektívna látka viaže na seba voľné radikály, konkuruje ich reakciám s biologicky významnými zložkami živého tkaniva. Ako príklad možno uviesť princíp reakcie cysteamínu:

OH° + RSH H2O + R°S (15.26) H° + RSH H2 + R°S (15.27)

V prípadoch rádioaktívnej kontaminácie terénu, vrátane osôb, zvierat, obydlí a materiálu, je nutné čo najskôr sa zbaviť rádionuklidov. Tento proces sa nazýva dekontaminácia alebo dezaktivácia. Včasnými dezaktivačnými opatreniami znížime u osôb dávky ožiarenia a znížime riziko kontaminácie vnútorných orgánov. Pri dekontaminačných procesoch sa používajú fyzikálne, fyzikálno-chemické, chemické a biologické metódy. Niektoré dekontaminačné metódy možno realizovať za sucha (napr. ometanie, zotretie rádioaktívnych častíc), tzv. mokré metódy sa realizujú pri používaní rôznych dekontaminačných roztokov, ktoré môžu obsahovať detergenty, saponáty, koagulanty, zrážacie látky a pod.

Záchranné, lokalizačné a likvidačné práce v prostredí kontaminovanom rádioaktívnymi látkami sa budú vyznačovať týmito špecifikami:

permanentným monitoringom radiačnej situácie v priestore činnosti, vopred pripravenými a priebežnými kalkuláciami o pravdepodobných dávkach ožiarenia

záchranných jednotiek, vykonávaním záchranných a protipožiarnych akcií v prostriedkoch individuálnej ochrany,

resp. v izolačných odevoch s prídavnou ochrannou vrstvou, čo výrazne zníži akcieschopnosť zásahových jednotiek,

nasadením techniky so zvýšeným koeficientom oslabenia, skrátenou dobou činnosti, ktorá bude limitovaná maximálne prípustnou dávkou

ionizujúceho žiarenia (20 mSv podľa zákona NR SR č. 290/96 Z.z.), z čoho plynie nutnosť striedania a obmeny jednotiek, ktorých stupeň ožiarenia bol vyčerpaný,

priebežnou dekontamináciou a hygienickou očistou ako aj dozimetrickou kontrolou účinnosti dekontaminácie a ožiarenia osôb,

potrebou relatívne veľkého množstva prostriedkov celotelovej ochrany a dekontaminačných látok ako aj použitím adekvátneho množstva vhodných dozimetrických prístrojov a rádioprotektívnych látok.

t10_riešenie krízových situácií pri úniku rádioaktívnej látky

Documents