Scienco

AKTUALE

Moderna minaco: radioaktiveco

Okaze de la natura katastrofo en Japanio – tertremego kun tuj posta cunamo – kaj la tuj sekvinta nuklea katastrofo en Fukuŝimo rezulte de la cunamo – ŝajnas esti necese iomete detali la radiadajn problemojn, kiujn la japanoj nun aldone alfrontas. Do kio estas radioaktiveco?

Alfa, beta, gama

De radioaktiveco estas tri ĉefaj specoj: alfa-radiado, beta-radiado kaj gama-radiado, nomitaj laŭ la unuaj tri literoj de la greka alfabeto.

Gama-radioj tre parencas kun la iomete malpli danĝeraj tiel nomataj rentgenaj aŭ X-radioj. Temas pri speco de elektromagneta radiado, do jen survojas fotonoj. Gama-radioj penetras tra multaj materialoj. Por forŝirmi ilin necesas kelkcentimetra tavolo de plumbo. Sed ankaŭ betono sufiĉas, se ĝi havas dikon de kelkaj metroj.

Beta-radiado konsistas el rapidflugaj elektronoj – kvankam iam kaj iam povos temi pri pozitronoj – kvazaŭ la malo de negative ŝargita elektrono. Tiuj estas pli grandaj kaj pezaj ol fotonoj, sed ili estas relative simple haltigeblaj. Por tio sufiĉas aluminia folio el la kuirejo. Ankaŭ aero bremsas beta-radiadon – post kelkaj metroj.

Alfa-radiado konsistas el rapidflugaj atomkernoj de heliumo. Heliumon oni uzas en balonoj kaj eble tio sonas malmulte danĝera. Sed nuda senelektrona nukleo kaj kompleta atomo estas du malsamaj aferoj. Fakte tiu ĉi speco de radiado estas la plej damaĝa al vivaĵoj. Sed tre feliĉe, sufiĉas jam folio de papero por forŝirmi alfa-radiadon. Fakte sufiĉas jam la propra ekstera tavolo de la haŭto – do la morta tavolo. Sed se alfa-radiado tamen iel atingas vivantajn ĉelojn, ĝi estas la plej damaĝa radiado el la tri specoj. Tre feliĉe la aero mem bremsas alfa-radiadon post kelkaj centimetroj.

Propraĵo de kaj alfa- kaj beta-radiado, estas ke ĉe tio la radianta elemento transformiĝas en alian elementon. Ekzemple, jodo povas iĝi ksenono.

Tiel ne estas okaze de gama-radiado. Jen la elemento ne transformiĝas en alian. Fakte ĝia kerna energia stato ŝanĝiĝas.

Unu, du, tri

De kie venas nun la radioaktiveco?

Ĉiu scias sendube, kio estas ĥemiaj elementoj. Temas pri la fundamentaj materialoj, el kiuj ĉio ĉirkaŭ ni estas farita. Homoj donas al ĉiu elemento ne nur nomon. Ĉiu elemento aldone de sciencistoj ricevis numeron komenciĝantan ĉe 1: 1 hidrogeno, 2 heliumo, 3 litio, 4 berilio, 5 boro, 6 karbono ktp, ĝis pli ol 100. Tiu ĉi numero estas fakte la nombro de la protonoj, kiuj troviĝas en ĉiuj kernoj de la atomoj de specifa elemento. Ekzemple atomo de oksigeno havas 8 protonojn en sia kerno, alinome nukleo. Atomo kun 8 protonoj havas normalokaze ankaŭ 8 elektronojn ekster la kerno ie en la spaco rekte ĉirkaŭ ĝi. Jen oksigeno.

Sed tio estas nur duono de la rakonto. En la kerno, do en la nukleo, troviĝas ankaŭ dua speco de nukleono. Apud la protonoj, kiujn ni jam konas, povas aldone troviĝi neŭtronoj. Oni eble menciu, ke protonoj havas pozitivan elektran ŝargon kaj ke elektronoj havas negativan elektran ŝargon. Sume – ekzemple en oksigeno – la 8 protonoj en la kerno kaj la 8 elektronoj ĉirkaŭ ĝi donas nulan ŝargon. La neŭtronoj, male, ne havas ŝargon. Tamen, same kiel protonoj, ili havas pezon. Do se specifa volumeno de oksigeno devus havi pezon de 1 kilogramo – laŭ sia nombro de la protonoj en ĉiu atomo – en la realo, ĝi pro la aldonaj neŭtronoj fakte havos pezon de preskaŭ 2 kilogramoj. Nome, ĉiu neŭtrono pezas preskaŭ same multe kiel protono.

Kiel dirite, la nombro de la protonoj difinas pri kiu ĥemia elemento temas. La nombro de la neŭtronoj aldone pezigas la elementon. En la naturo la nombro de neŭtronoj povas iomete varii. Oni diras, ke specifa elemento povas havi plurajn „izotopojn” – alivorte ĉiuj oksigenaj atomoj havas ja 8 protonojn, sed ne nepre la saman nombron da neŭtronoj. Ekzemple, ekzistas en la naturo oksigenoj kun 8, 9 kaj 10 neŭtronoj. Fakte oni adicias ĉiujn nukleonojn – do protonojn kaj neŭtronojn – kaj parolas pri la izotopoj oksigeno-16, oksigeno-17 kaj oksigeno-18.

Kiel boligi akvon

Ne ĉiuj izotopoj de ĉiuj elementoj estas stabilaj. Ofte ne estas pli ol manpleno de stabilaj izotopoj eblaj. Se iel estiĝas izotopo, kiu ne estas stabila, ĝi disfalos. Ĉe tio ĝi ĉiam perdos ion kaj transformiĝos en alian elementon kun alia nombro da protonoj – iam pli, iam malpli. Tio povas okazi tuj, tio povas okaze kure de jarmiloj – depende de la elemento kaj de la specifa nestabila izotopo. Dum tiu ĉi disfala procezo ĝi dissendas alfa- aŭ beta-radiojn; alivorte, ĝi estas radioaktiva – aŭ alfe, aŭ bete. Aldone, la rezultantaj elementoj de tia alfa- aŭ beta-disfalo povas dissendiĝi kiel gama-radioj. Ĉe ĉio ĉi samtempe povas estiĝi varmego.

La principo de nuklea elektrejo baze de atomkerna disfendiĝo estas preni specifan izotopon de uranio, kiun oni povas disfaligi, kaj ĉe tio eĉ aldone disfendi, kaj per la estiĝanta varmego de la estiĝintaj produktoj de la disiĝo boligi akvon por peli turbinon, kiu generas elektron. Fakte la produktoj de la disigo hejtas la akvon, ne la deirbaza uranio mem.

Bedaŭrinde la disfalo ne nur produktas varmon, ĝi produktas ankaŭ radioaktivecon kaj aldone la disfalaj produktoj – kvazaŭ la atomoj de uranio meze distranĉitaj – mem estas nestabilaj izotopoj, kiuj same per si mem radioaktivas.

Vento ne blovu

Estas nun du danĝeroj:

Unue, mi starigu min rekte apud la disfalanta varmega uranio. Aparte de la varmego, la gama-radiado tuj mortigos min.

Due, mi starigu min unu kilometron for de la disfalanta uranio, eble aldone malantaŭ dika muro. La gama-radiado ne plu atingos min sufiĉe forte por mortigi min. Same kiel lumo, ĝi des pli malfortiĝas, ju pli oni forigas sin de la fonto. Precize tiel statas ankaŭ rilate gama-radiadon. Do mi troviĝas unuavide en sekureco. Mi estas sufiĉe for.

Sed se tiam ekestos forta vento kaj se komencos pluvi, jen mia pereo. Se la vento kunblovos ion ajn el la kaldrono, kie bele boligas mia uranio akvon, iujn erojn de la brulaĵo mi sendube enspiros. Se mi nun ĝuste plukas pomon de la pomujo apud mi, kaj komencos manĝi ĝin, mi same kunmanĝos iujn forportaĵojn.

Jen eĉ distance same mia fino, ĉar nun mi havos iujn ne stabilajn izotopojn de io ajn rekte en mia korpo. Tiuj nun priradios min de interne per alfa- kaj beta-radioj, ege danĝeraj por mi. Kaj same pri gama-radiado, kiu nun ne plu estas ie unu kilometron for. Ankaŭ la gama-radiantaj materialoj estas jam en miaj pulmoj kaj en mia stomako. La radiado kaŭzos mutaciojn de la genoj de miaj ĉeloj. Ili ne plu laŭplane disdividiĝos. Ĝuste tiel estiĝas tumoraj ĉeloj – do kancero. Aldone mi prefere ne plu generu idon. Ankaŭ ties genoj de mi transdonitaj povos esti difektitaj.

Ŝirmu bone

Evidente – oni ne disfaligu uranion por boligi akvon por produkti elektron en plena aero. Oni bezonas specon de ŝtala vaporkaldrono ĉirkaŭ ĝi. Oni aldone atentu pri tio, ke la tuta ekipaĵo ne ellasu gama-radiadon kaj aldone ĝi ne ellasu eĉ nur unu eron de la radioaktivaj materialoj, ĉu antaŭe ekzistantaj, ĉu estigitaj de la disfala procezo.

Plie estas problemo pri uraniaj stangoj aŭ buloj, kiuj estas jam plene eluzitaj. Bedaŭrinde ili plu radias kaj plu varmegas eĉ post sia uzo. Fakte sen malvarmigado ili rekomencas aktivi. Same pri la situacio post la malŝalto de elektrejo. La uraniaĵoj en la vaporkaldrono devas esti malvarmigataj por malhelpi reaktiviĝon. Iam la eluzitaj stangoj povas esti pli danĝeraj ol la ne-uzitaj – ili entenas ankaŭ radioaktivajn produktaĵojn de la disfala procezo.

„Apro laŭ bavara maniero”

Menciindas, ke post la katastrofo de Ĉernobilo, la vento portis radioaktivaĵojn al Bavario en Germanio. Tiuj koncentriĝis en la fungoj kaj en ties radikaro. Aproj ŝatas manĝi fungojn. Eĉ ĝis hodiaŭ, 25 jarojn pli poste, ĉasistoj ne plu povas manĝi la viandon de la aproj, kiujn ili mortpafas. La viando estas tro kontaĝita per radioaktivaĵoj. Oni devas forĵeti la viandon.

Ĉiuspeca alfa-, beta- aŭ gama-radiado en ĉiu ajn dozo generas kanceron kaj mutacias genojn. Estas simple tiel, ke rilate malgrandajn dozojn la organismo plej ofte kapablas ripari la damaĝon. Do sume statas tiel, ke ju pli granda la dozo, des pli verŝajne kaj des pli baldaŭ oni malsaniĝos.

Cetere, specifgradan ne tre altan oftecon de mutacio de genoj oni povas ankaŭ pritrakti avantaĝa por la laŭ-darvina evoluado.

En la kazo de enkorpigitaj radioaktivaĵoj estas menciinde, ke la homa korpo koncentros la radioaktivaĵojn ene de si. Kie tio okazos, dependas de la elemento enkorpigita. Ekzemple jodo koncentriĝas en la tiroido. Ĝuste la radioaktiva izotopo de jodo – la tiel nomata jodo-131 – troviĝas en la aero ĉirkaŭ Fukuŝimo kaj novdate eĉ en la trinkakvo de Tokio.

Pro tio oni prenas tablojdojn por klopodi bloki la jodsorbemon de la tiroido, ĉar feliĉe malstabila jodo-131 disfalas al stabila ksenono-131 duone ene de 8 tagoj. Bonan apetiton!

Fukuŝimo

En Fukuŝimo estas jam ĉio samtempe. Uranio estas ne plu ŝirmita, same pri la disfalaj produktoj. La tuto ne plu estas malvarmigata. Aldone, eluzitaj uraniaj stangoj ne plu estas sub malvarmiganta akvo kun aldono de boro kiel ŝirmilo.

Loke, ĉe la elektrejo, la rekta gama-radiado povas mortigi ĉiun, kiu, ne ŝirmata, estas tro proksima al la ruinoj kaj volas eble ripari ion.

Oni kiel rezerva malvarmiga strategio iomete de fore ŝprucigis marakvon en la ruinojn. La alpumpita marakvo evidente devas reflui. Tiu ĉi reflua akvo nun kunportas radioaktivajn materialojn el la difektita kaj ne plu sigelita reaktoro. Aldone vento kaj pluvo simile forportas radioaktivaĵojn.

Ĝis nun la japanoj havis bonŝancon en sia malbonŝanco. La vento blovis preskaŭ ĉiujn radioaktivaĵojn al Pacifiko. Samdirekte refluis la marakvo uzata por klopodi malvarmigi ĉion. Do la fiŝoj nun suferas. Aldone, ĉirkaŭ la reaktoro, ĉiuj plantoj nun portas tavolon de radioaktivaĵoj.

Ĉiuj radioaktivaĵoj, kiuj nun liberiĝis, radias. Kelkaj radios nur dum kelkaj semajnoj, kelkaj radios praktike ĉiam.

Pro tio, ke Tokio ne estu minacata, la vento nepre ne blovu de nordo. Ĝisdate la tokianoj havis bonŝancon. Pri la estonto oni povas nur esperi. Estonte estas tamen unu afero jam certa. La marbestojn el la proksima Pacifiko kaj la plantojn el la provinco Fukuŝimo oni evidente ne plu manĝu.

Kiom da sivertoj?

La danĝereco de dozo de radioaktiveco por organismoj – ĉu alfa, beta aŭ gama – oni mezuras laŭ sivertoj – kun la simbolo Sv. Evidente ekzistas milisiverto (mSv), mikrosiverto (µSv) kaj nanosiverto (nSv). Oni tamen ĉe tio ne forgesu, ke dozoj akumuliĝas. Homo normalokaze ricevas dozon de 2 mSv ĉiun jaron. Ĝi venas de ĉie – el la kosmo, el la tero, eĉ el bananoj.

La plej konata mezurilo estas eble la gejgera nombrilo. Reage al radiado – almenaŭ gama-radiado – ĝi klakas. Ĉe tio rilate al beta- kaj gama-radiado 100 klakoj en minuto egalas – iomete depende de la gejgerilo – al dozo de 1 µSv ĉiun horon. Ĉe tio oni notu, ke, se la 100 klakoj ĉiuminutaj devenas nur de alfa-radiado, la efiko estas dudekoble pli alta – nome jen 20 µSv ĉiun horon. Do alfa-radiado estas dudekoble pli danĝera, kvankam ege pli facile forŝirmebla – paperfolio sufiĉas.

Ne ĉiu gejgera nombrilo kapablas detekti alfa- aŭ beta-radiadon. Por tio ĝi devas havi specialan fenestron el materialo, kiu ne forŝirmas ĝin.

Hejme, gejgerilo klakos espereble ne je 100 klakoj, sed je nur 18 klakoj en minuto. Jen radiado liveranta dozon de proksimume 180 nSv hore, kio egalas al proksimume 1,6 mSv dum jaro. Jen normala fonradiada situacio. Fakte suma dozo de malpli ol 2 mSv en jaro estas normala.

Ĉiujara dozo

Oni taksas, ke longdaŭra eksponiĝado al radiado efikas jene:

Unufrapa dozo

Oni taksas, ke tuja, pli-malpli unufrapa dozo da radiado efikas jene:

Bonvolu noti, ke la dozlimoj donitaj estas disputeblaj kaj fakte estas multe diskutataj.