Radiatia si corpul omenesc

Saturday, 19 March, Year 3 d.Tr. | Author: Mircea Popescu

Cu toata agitatia din ultima vreme apropo de fizica interactiunilor nucleare si efectele lor asupra biologiei (agitatie propagata in special de cetateni care n-au absolut nici o treaba cu aceste teme, nici sub aspectul intereselor ori curiozitatilor lor intelectuale, nici sub aspectul studiilor ori experientelor, si care miine se vor muta la a discuta astronomie, ecologie, politica internationala sau arheologie cu aceeasi usurinta a recipientului complet gol) ma gindesc c-ar fi poate o idee sa trecem in revista faptele.

In principal, efectul nociv al interactiunilor nucleare asupra fiintelor vii survine prin intermediul radiatiei. Radiatia e o forma de manifestare a energiei, care are capacitatea de-a interactiona cu materia (alta forma de manifestare a energiei). Cu cit materia se afla agregata in structuri mai complexe, cu atit poate tolera plaje mai inguste de energie.

Spre exemplu, o bucata de lut amorf poate rezista fara sa se dezintegreze la temperaturi de mii de grade. Apa, care-i o molecula foarte simpla, H2O precum bine stiti, poate rezista la zeci de mii de grade fara a suferi. In schimb zaharul, care-i o molecula organica destul de simpla, nu rezista peste doua sute de grade, ci se descompune. Cenusa pe care-o obtineti daca ardeti zahar dincolo de caramel este de fapt carbune, adica carbon (C). Restul pina la C12H22O11, adica niste H[idrogen] si niste O[xigen] se pierde discret in atmosfera, mai ales sub forma de apa.

Hirtia, care-i celuloza, care-i un fel de polimer - (C6H10O5)n -, nu rezista la fel de bine precum rezista zaharul, de aceea hirtia lasata la soare se ingalbeneste - energia comunicata moleculelor de razele soarelui le strica legaturile, descompunind fibrele de celuloza. Din acelasi motiv ambalajul de plastic (care-i tot un polimer) nu rezista la flacara brichetei, ci arde, si din acelasi motiv cauciucul sintetic din rotile masinii (si el un compus organic, chiar daca sintetic) se "uzeaza" chiar si cind nu folositi masina.

Pe scurt, cu cit sunt mai complexe moleculele in discutie, cu atit mai putine variatii de energie pot ele tolera. ADN-ul, cea mai complexa molecula dintre toate, compus din zeci de mii de proteine, care la rindul lor sunt molecule destul de complexe, rezista cel mai putin. Asta-i modul principal in care radiatiile sunt nocive fiintelor vii : ADN-ul este o uriasa placa de sticla in care cineva trage cu bile de otel. Se face tandari, dupa care nu mai poate servi scopului sau initial.

O celula al carei ADN a fost spart de loviturile radiatiei nu mai este capabila sa functioneze, pentru ca acolo, pe placa aia de sticla isi tinea toate instructiunile, regulile, procesele si procedurile corporatiei care este ea. Pentru ca da, orice celula e o mica corporatie.

Aceste efecte nocive se manifesta in principal la celulele care se divid des, pentru ca atunci se foloseste intr-o mai mare masura ADN-ul : celula noua trebuie sa primeasca o copie. In lipsa diviziunii celula poate functiona oarecum normal in virtutea inertiei o perioada, chiar daca ADN-ul i-a fost intrucitva afectat, pentru ca inca mai are proteine, enzime si organite functionale care isi vad de treaba lor. Moartea va surveni cind vre-o piesa vitala se va defecta si va trebui inlocuita, atunci se va constata ca... nu mai exista codul necesar si se declanseaza apoptoza (autodistrugerea) celulara.

De aceea oamenii afectati de radiatii isi pierd intii parul, maduva osoasa si celulele epiteliului intestinal : aceste categorii de celule se divid cel mai des. Alta categorie de celule care se divid des sunt diverse neoplasme, si de aceea radiatia poate fi folosita in tratamentul a diverse tipuri de cancer (tot de aceea pacientii astfel tratati se prezinta fara par).

Distrugerea ADN-ului nu este singurul mod in care radiatiile nucleare pot afecta negativ celula vie, dar este de departe cel mai important. Totusi, in doza suficient de mare radiatia poate arde pur si simplu, asa cum va poate arde soba (sau Soarele).

Exista doua moduri principale in care radiatia poate ajunge sa interactioneze cu celulele care va compun : din interior si din exterior. Fapt este ca interactiunile nucleare elibereaza doua categorii de compusi nocivi : radiatii si radionuclide. Radionuclidele sunt bucatele de materie instabile, care se vor fragmenta mai departe in alte bucatele de materie mai mici, eliberind radiatie. In general radionuclidele sunt izotopi ai elementelor deja cunoscute, asa numitii izotopi radioactivi. In raport cu ei masura principala este timpul mediu de injumatatire, care masoara durata necesara unei cantitati oarecare de material sa... se injumatateasca.

Sa luam spre exemplu radionuclida cunoscuta drept I-131. Acest izotop al iodului obisnuit (I-127) are un timp de injumatatire de aproximativ 8 zile, ceea ce inseamna ca daca astazi punem intr-o cutie un kilogram de I-131, pe data de 27 martie vom gasi in respectiva cutie cam 500 de grame, restul fiind reprezentat in principal de Xe-131, un gaz inert. Procesul elibereaza de asemenea o mare cantitate de radiatii.

Ei si-acum suntem intr-o pozitie adecvata pentru a intelege modul in care un accident nuclear poate afecta corpul omenesc. Sa zicem ca o centrala nucleara explodeaza, pur si simplu miezul intra in stare critica, urmeaza un mare bum si asa mai departe. Un cetatean aflat prin zona va primi o doza semnificativa de radiatie direct, care-l poate carboniza complet daca-i suficient de aproape. In faza urmatoare, diversele radionuclide eliberate in urma exploziei plutesc vesele prin atmosfera, se depun pe plante de unde sunt mincate de vaci de unde ajung in lapte, se scurg in apa si ies afara pe robinet etc.

Un cetatean care reuseste sa obtina doua grame de I-131 in stomacul propriu, bind de exemplu lapte produs de vaci care-au mincat iarba contaminata va primi, in caz ca-i constipat si nu face caca opt zile la rind, o doza egala cu echivalentul descompunerii unui gram de I-131 (in Xe-131), o cantitate de radiatii absolut uriasa.

Daca ar fi sa comparam efectele nocive ale radiatiei directe cu efectele nocive ale contaminarii cu radionuclide ne-ar rezulta clar ca prima categorie este semnificativ, cu ordine de marime mai putin daunatoare decit a doua. In primul rind pentru ca in majoritatea cazurilor distanta intre sursa radiatiei si fiinta vie se masoara in kilometri la radiatie primara si milimetri la radionuclide, in al doilea rind pentru ca pielea ofera o protectie insemnata in raport cu efectele nocive ale radiatiei, si-n al treilea rind pentru ca expunerea este de foarte scurta durata in primul caz, dar prelungita in al doilea.

In cadrul contaminarii cu radionuclide, exista o categorie speciala de risc : acele radionuclide care sunt absorbite de corpul uman in cadrul tesuturilor. Intr-adevar, intrucit toate procesele fiziologice ale fiintei vii au loc pe baze chimice, numai si numai proprietatile chimice ale unei substante sunt luate in calcul de organism. Astfel, tiroida nu distinge intre I-127, care-i perfect stabil si nu prezinta pericol si I-131, care iradiaza masiv.

La copiii in crestere in special, glanda tiroida preia iod din mediu, si in cazul unui dezastru nuclear e posibil ca tiroida sa preia I-131, pe care sa-l inglobeze in tesut, urmind apoi sa fie iradiata timp de zile, saptamini, luni, cu efecte dintre cele mai dezastruoase. Un alt exemplu de material radioactiv periculos este strontiul, pe care organismul nu-l distinge prea bine de calciu, asa incit il preia si-l instaleaza in oase, de unde izotopii radioactivi pot iradia in voie maduva, cu efecte din nou dintre cele mai dezastruoase.

Se intimpla ca la centralele functionind pe baza de uraniu, asa cum a fost cea de la Cernobil, o buna parte din radionuclidele eliberate erau fix I-131, pentru ca asa se descompune uraniul. Plutoniul, un alt combustibil nuclear folosit frecvent are alte linii de descompunere.

In tot cazul, protectia impotriva efectelor nocive ale radiatiilor pe care o furnizeaza iodura de potasiu este strict si fix urmatoarea : omul care a primit o doza de IK format din I-127 va avea o cantitate suficienta de iod in tiroida, asa incit aceasta nu va mai fixa iod din alimentatie. Ca atare, alimentarea cu I-131 nu va avea efectul nociv de-a duce la fixarea izotopului respectiv in glanda tiroida ori distribuirea lui prin corp in hormoni. In rest, toate efectele nocive ale radiatiei ramin in continuare, neatinse.

Iodura de potasiu nu "apara" de radiatie, ci pur si simplu impiedica fixarea unui anumit izotop de catre glanda tiroida. Asta-i tot, si ca atare respectiva substanta nu este eficienta decit daca respectivul izotop se chiar afla in mediu. In particular iodura de potasiu nu are absolut nici un efect in raport cu iradierea directa, si nu are absolut nici un efect in raport cu iradierea interna produsa de alte radionuclide, precum nu are absolut nici un efect in raport cu iradierea interna produsa de I-131 in trecerea normala de la gura la scaun, in repaos pe piele, mucoase, cornee etc. La fel de bine puteti tine in gura o piatra in timp ce pasiti increzatori in fata trenului, ca va apara piatra.

Cred ca intelegeti acum de ce nu m-am obosit sa inghit iodura de potasiu, si de ce nici nu prea aveti sanse sa va foloseasca la ceva : probabilitatea de-a va intilni in mediul imediat cu una bucata atom I-131 care cumva a reusit sa strabata douazeci de mii de kilometri fara insa sa se fi descompus pe drum e atit de mica, incit literalmente aveti sanse mai bune sa muriti electrocutati in baie.

In speranta ca v-am fost de folos, a bon entendeur, salut.

Category: Trilenciclopedia
Comments feed : RSS 2.0. Leave your own comment below, or send a trackback.

21 Responses

  1. Sanatate-ee!

  2. Mircea Popescu`s avatar
    2
    Mircea Popescu 
    Sunday, 20 March 2011

    Sanatatea contine E-uri ?! Cine-ar fi crezut ?

  3. unul din cateva (maxim 10) articole de pe Trilema pe care am avut rabdarea sa le citesc pana la capat! restul sunt peste capacitatea mea de a intelege :D

  4. Mircea Popescu`s avatar
    4
    Mircea Popescu 
    Sunday, 20 March 2011

    Sorry :(

  5. Adica radiatiile sunt naspa, dar macar sunt la distanta :P

  6. Mircea Popescu`s avatar
    6
    Mircea Popescu 
    Monday, 21 March 2011

    Pai da, uite, sa construim un exemplu numeric cu numere abstracte ca mi-i lene sa caut constantele si nu mi le mai amintesc.

    Fie substanta radioactiva X, care se descompune in substanta stabila Y, pierzind masa unui proton, unui electron si a doi neutroni. Intrucit precum cunoastem E = mc2, energia rezultata din aceasta descompunere este 938 MeV + 0.51 MeV + 2 x 939 MeV. Deci fiecare atom de X care se descompune emite in mediu 2.81 GeV. Sa consideram greutatea atomica a lui X ca fiind 100.

    Sa comparam acum doua situatii :

    Situatia I. O centrala nucleara explodeaza, si ca rezultat doua kilograme de X fisioneaza dind Y (la Cernobil au fost cam 3.5 tone de echivalent combustibil pierdute in total). Doua kilograme de X, care are o masa molara de 100, inseamna douazeci de moli. Un mol inseamna cam 6 x 1023 atomi, si deci douazeci de moli sunt 1.2 x 1025 atomi.

    Energia totala radiata in urma acestui accident este atunci 1.2 x 1025 (dezintegrari) x 2.81 x 109 (energie per dezintegrare) = 3.37 x 1034 eV (energie totala degajata). Cum 1.602×10-19 eV inseamna 1 Joule, rezulta ca in termeni macroscopici energia degajata de centrala noastra este cam 2 PetaJouli.

    Cum 1 kwh = 3,6 MegaJouli, rezulta de-aici ca explozia noastra trimite in atmosfera undeva peste jumatate de milion de Gigawatti-ora, sau cam tot consumul de energie sub forma electrica al Romaniei (70 TWh/an) pe vreo zece ani (ca ordin de marime). En passant, sa mentionam ca Transelectrica pune la dispozitie consumul instantaneu.

    Data fiind o persoana de inaltime si latime normala (2m si 50cm), aflata la cinci kilometri distanta de locul exploziei, ea va receptiona cantitatea de radiatie cuvenita unei suprafete de 1m2 pe o sfera de cinci kilometri raza. Cum suprafata sferei este 4 x pi x r2, rezulta ca suprafata totala a unei sfere aflate la 5km de locul (considerat punctiform) al exploziei este 314km2, sau 3,14 x 108 metri2.

    Energia care revine persoanei este atunci 2 PetaJouli (energie totala) x 1 m2 (suprafata persoanei) / 3,14 x 108 metri2 (suprafata totala) = adica a 6,37 MegaJouli, sau suficienta energie pentru a incalzi apa din care-i compusa cu aproximativ douazeci de grade. In realitate insa mare parte din radiatie trece prin persoana, nu receptioneaza ea in totalitate tot (daca ar receptiona tot atunci am putea face scuturi de reactor din carne de om, cu eficienta 100%).

    Situatia II. Aceeasi centrala explodeaza, persoana nu-i in nici un fel atinsa de radiatia de la explozie, dar din nebagare de seama inghite doua miligrame de nuclei instabili de X. Admitind ca toti nucleii respectivi se descompun in persoana, inainte de a fi eliminati nu mai avem a lua in considerare problema suprafetelor de sfera, si astfel energia totala primita de persoana este 2 PetaJouli (energie totala) x 2 Kg (masa initiala) / 2 mg (masa finala) = 2 GigaJouli, adica de aproximativ o mie de ori mai multa energie decit in situatia I, sau suficienta energie pentru a-i da citoplasma-n fiert.

    Deci precum numerele iti arata clar, este cam cu trei ordine de marime mai grav sa inghiti doua miligrame de substante radioactive decit sa stai la cinci kilometri de locul unde s-au dezintegrat total doua kilograme din acelasi material. Dat fiind ca intr-un eveniment de criticitate nu se consuma chiar TOT combustibilul, rezulta un reactor destul de imens care ar trebui sa o ia razna ca sa produca asa ceva. In plus, la situatia I n-am luat in nici un fel in considerare eventualele sisteme de protectie/izolatie ale reactorului, ci am considerat pur si simplu un miez intr-un cimp undeva, si de asemenea am presupus linie directa intre miez si cetatean, neobstructionata de... nu stiu, un zid, sa zicem.

    Cam asta e.

  7. Text e, cifre sunt...dar lipsesc pozele :P

  8. Mircea Popescu`s avatar
    8
    Mircea Popescu 
    Monday, 21 March 2011

    gen ?

  9. Ai partial dreptate. Dar daca I-131 se fixeaza in tiroida, ramane acolo pana la descompunere, si radiaza continuu. Astfel, daca tiroida este saturata cu I-127, I-131 radiaza mai putin timp, fix timpul necesar ca I-131 sa "parcurga" traseul fiziologic.
    Pentru o protectie mai buna, sunt diverse alimente si suplimente ce ajuta corpul in lupta lui cu boala de radiatie.

  10. Mircea Popescu`s avatar
    10
    Mircea Popescu 
    Thursday, 14 April 2011

    Pai si-atunci de ce partial ?

  11. Am facut tratament cu I 131 , 30 mCi ( am ingerat o tableta de I 131 de 30 mCI) . In cat timp se elimina total din organism si cat timp pot fi un potential pericol pentru apropiati?

  12. Mircea Popescu`s avatar
    12
    Mircea Popescu 
    Friday, 16 December 2011

    I-131 are un timp de injumatatire de ~8 zile. Asta inseamna ca la fiecare 8 zile cantitatea de radiatie emisa de iodul fixat in organism se injumatateste. Ca ordin de marime iradierea dintr-o doza de I-131 este cam 10`000 razi per mCI, iar doza medie anuala primita de o persoana in virtutea radiatiilor cosmice scl este undeva in jur de 1 rad. Ca atare, dupa 144 de zile de la tratament revii aproximativ la nivelul de emisie al persoanei medii. Deci sa zicem asa dupa vreo sase luni nu mai poti fi detectata cu aparate de masura. Calculul este aproximativ, la nivel de ordine de marime, ca sa-ti faci o idee.

    Tratamentele pentru hipertiroidism cu I-131 sunt gindite de asa natura incit sa nu prezinte pericol pentru cei din jur. Respecta sfaturile medicului curant si instructiunile pe care le-ai primit in scris si cam asta-i tot. Daca bine retin regula era ca sa nu te apropii la mai putin de un metru de copii si femei insarcinate in prima saptamina dupa tratament, si idem sa nu concepi.

    PS. 30 de mCI e o doza destul de mare, eu stiam ca se aplica 8 la femei si 10 la barbati.

  13. Adica se poate suge fara probleme.

    Daca-ii apar tentacule tipului, da-i poza lu' Popescu, ca parca el avea ceva fantezie cu.

  14. Mda... mai nasol pare să fie de cei care supraviețuiesc catastrofei decât de cei care mor pe loc de la explozie/căldură.

  15. Mircea Popescu`s avatar
    15
    Mircea Popescu 
    Friday, 9 March 2012

    Apai acuma atita timp cit masuri dupa cit de mult se vaita lumea intotdeauna cel mai nasol e pentru aia care traiesc pentru ca aia au cu ce sa se vaite.

  16. O fi și mult văitat, nu zic nu, dar nu mi se pare o plăcere să trăiești cu cancer sau alte afecțiuni. Filmul The Day After tratează problema asta... într-un mod artistic bineînțeles.

  17. Lotus tu esti?

  18. Mircea Popescu`s avatar
    18
    Mircea Popescu 
    Friday, 9 March 2012

    Vazusi On the Beach ?

  19. Nu, nici măcar n-am auzit de el.

  1. Radiatia si corpul omenesc pe Trilema - Un blog de Mircea Popescu-...

    Mircea explica (destul de pe'nteles) de ce nu e deloc util sa luam iod :)
    ...

  2. [...] de insemnata la care se manifesta dinsul (o problema discutata in comentariile articolului aluia cu Radiatia si corpul omenesc) si-n al doilea rind izolatia Pamintului, compusa din magnetosfera, troposfera si ce alte sfere (si [...]

Add your cents! »
    If this is your first comment, it will wait to be approved. This usually takes a few hours. Subsequent comments are not delayed.