ΡΑΔΙΟΧΗΜΕΙΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5. ΤΟΞΙΚΟΤΗΤΑ ΤΩΝ ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ 3. ΙΩΔΙΟ, ΡΑΔΙΟ, ΕΞΑΣΘΕΝΗΜΕΝΟ ΟΥΡΑΝΙΟ, ΠΟΣΕΙΔΩΝΙΟ

Transcript

1 ΡΑΔΙΟΧΗΜΕΙΑ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ ΤΟΞΙΚΟΤΗΤΑ ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΩΝ ΙΣΟΤΟΠΩΝ Τμήμα Χημικών Μηχανικών Ιωάννα Δ. Αναστασοπούλου Βασιλική Δρίτσα ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5. ΤΟΞΙΚΟΤΗΤΑ ΤΩΝ ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ 3. ΙΩΔΙΟ, ΡΑΔΙΟ, ΕΞΑΣΘΕΝΗΜΕΝΟ ΟΥΡΑΝΙΟ, ΠΟΣΕΙΔΩΝΙΟ

2 ΑΔΕΙΑ ΧΡΗΣΗΣ Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άδεια χρήσης άλλου τύπου, αυτή πρέπει να αναφέρεται ρητώς.

3 5.2.6 ΙΩΔΙΟ-131, 131 Ι 3 Το ιώδιο έχει 10 ραδιενεργά ισότοπα, τα οποία είναι προϊόντα της πυρηνικής σχάσης των αντιδραστήρων ή των πυρηνικών όπλων. Από βιολογική άποψη μόνο το 131 Ι παρουσιάζει ενδιαφέρον. Τα ραδιοϊσότοπα 132 Ι, 133 Ι, 134 Ι και 135 Ι είναι σημαντικά τη στιγμή της έναρξης του ατυχήματος. Το ραδιενεργό ιώδιο έχει χρόνο ημιζωής 8 ημέρες και για τον λόγο αυτό δεν θεωρείται σημαντικό στοιχείο ραδιενεργού ρύπανσης, παρά μόνο τις πρώτες ημέρες. Η μόλυνση του οργανισμού γίνεται μέσου της αναπνοής και γαστρεντερικά, από την διατροφή. Το ιώδιο-131 απορροφάται πολύ γρήγορα από τα φυτά. Πρέπει να αποφεύγεται η κατανάλωση του φρέσκου γάλακτος, αλλά αν πρόκειται το γάλα να μετατραπεί σε σκόνη, οπότε θα καταναλωθεί μετά από αρκετό χρονικό διάστημα, τότε μπορεί να χρησιμοποιηθεί, αφού μεταπίπτει σε σταθερό στοιχείο. Δεν μπορεί επίσης να καταναλωθεί ως φρέσκο τυρί. Για την κατανομή του ραδιοϊσοτόπου του ιωδίου δεν υπάρχουν μαθηματικά μοντέλα, λόγω του μικρού χρόνου ημιζωής. Οι καιρικές συνθήκες επηρεάζουν επίσης την επικάθιση στο έδαφος, οπότε δεν μπορούν να συλλεγούν αξιόπιστα αποτελέσματα, όπως συμβαίνει με το καίσιο-137 και το στρόντιο-90. Λόγω του μικρού χρόνου ημιζωής υπολογίζεται ότι το ιώδιο-131 μπορεί να απομακρυνθεί από τις τροφές σε διάστημα περίπου 6 ημερών.

4 5.2.6 ΙΩΔΙΟ-131, 131 Ι 4 Το ιώδιο-131 συγκεντρώνεται στον θυρεοειδή και ο χρόνος ημιζωής είναι 7,6 ημέρες. Το ραδιενεργό ιώδιο μπορεί να απομακρυνθεί 100% με χορήγηση mg σταθερού ιωδίου. Η χορήγηση γίνεται με την μορφή ιωδιούχου καλίου (ΙΚ) και πρέπει να γίνει μέσα σε 2 ώρες μετά την έκρηξη. Έχει υπολογισθεί ότι σε μία δοκιμή πυρηνικού όπλου παράγεται ανά 1 ktn (1 χιλιότονος) Ci ιωδίου-131. Σε ατυχήματα αντιδραστήρων διαχέονται στην ατμόσφαιρα περίπου Ci ιωδίου- 131.

5 5.2.7 ΡΑΔΙΟ-226, 226 Ra 5 Το ράδιο είναι ένα από τα πλέον μελετηθέντα ραδιενεργά στοιχεία. Έχει φυσικό χρόνο ημιζωής 1620 χρόνια και βιολογικό χρόνο ημιζωής 900 ημέρες για τα μαλακά μέρη του σώματος και στα οστά χρόνια. Εκπέμπει ακτίνες α με ενέργειες 4,78 MeV (94,3%) και 4,59 MeV (5,7%) και ακτίνες γ με ενέργειες 0,188 MeV (4%) και 0,26 MeV (0,007%). Το ράδιο-226 και τα θυγατρικά του ισότοπα συγκεντρώνονται κυρίως στα οστά όπου στους οστεοβλάστες παρέχουν δόση ακτινοβολίας 10 mrem/χρόνο. Στην δόση αυτή δεν συμπεριλαμβάνεται η δόση των θυγατρικών ραδιοϊσοτόπων.

6 5.2.8 ΡΑΔΙΟ-226, 226 Ra ΣΤΟ ΝΕΡΟ 6 Το 226 Ra στο νερό του πυθμένα των ωκεανών είναι ισόμορφα κατανεμημένο και πιστεύεται ότι προέρχεται από τα απόβλητα που περιέχουν θόριο-230 ( 230 Th). Η συγκέντρωση του Ραδίου-226 μεταβάλλεται από 0,09 pci/lit που είναι στον πυθμένα του Ινδικού Ωκεανού σε 0,15 pci/lit στον Ατλαντικό και Ειρηνικό Ωκεανό. Στην επιφάνεια των ωκεανών η συγκέντρωση του ραδίου-226 είναι pci/lit. Η συγκέντρωση του 226 Ra στα νερά των ποταμών, λιμνών και ποσίμου νερού μεταβάλλεται από περιοχή σε περιοχή, ακόμη και για την ίδια χώρα.

7 5.2.9 ΡΑΔΙΟ-226, 226 Ra ΣΤΙΣ ΤΡΟΦΕΣ 7 Το ράδιο-226 έχει χημική συμπεριφορά παρόμοια με εκείνη του ασβεστίου και επομένως τα φυτά το απορροφούν από το έδαφος με τον ίδιο τρόπο και μέσα από την διατροφή μπαίνει στο ανθρώπινο σώμα. Επομένως μπορεί χημικά να υπολογισθεί ο λόγος αντικατάστασης του ασβεστίου από το ράδιο-226 και να βρεθεί ο ρυθμός απορρόφησης από τα φυτά. Με τον τρόπο αυτό διαπιστώθηκε ότι τα φυστίκια Βραζιλίας είναι εξόχως ραδιενεργά αφού περιέχουν 1400 pci/100 gr σε συνολικό 226Ra και 228Ra.

8 ΡΑΔΙΟ-226, 226 Ra ΣΤΟΥΣ ΑΝΘΡΩΠΙΝΟΥΣ ΙΣΤΟΥΣ 8 Αρκετές μελέτες έχουν γίνει σε όλο τον κόσμο για τον υπολογισμό του 226 Ra στους ανθρώπινους ιστούς. Από την έρευνα που έγινε στις χώρες των Ηνωμένων Εθνών διαπιστώθηκε ότι η περιεκτικότητα του ραδίου-226 στον ανθρώπινο σκελετό κυμαίνεται από 0,010-0,015 pci/g μάζας (σε στάχτη) και αντιστοιχεί σε pci σκελετικής μάζας σε στάχτη βάρους 2800 g. Σύμφωνα με τον Hursh και τους συνεργάτες του το 78% του ραδίου-226 απορροφάται από τα οστά. Ο υπολογισμός της ποσότητας ραδίου-226 που εναποτίθεται στα οστά δεν είναι εύκολο να υπολογισθεί με βάση την δόση ακτινοβολίας, επειδή εκπέμπει ακτίνες α και επομένως μη διαπερατές από το σώμα.

9 ΕΞΑΣΘΕΝΗΜΕΝΟ ΟΥΡΑΝΙΟ DU (DEPLETED URANIUM) 9 Το DU χρησιμοποιείται ευρύτατα στη σύγχρονη πολεμική βιομηχανία. Χρησιμοποιήθηκε σε μεγάλες ποσότητες στον Πόλεμο του Περσικού Κόλπου (Ιράκ) καθώς και στους πολέμους της Βαλκανικής Χερσονήσου (Κροατία και Κόσσοβο). Αποτελεί ένα από τα κύρια παραπροϊόντα της διαδικασίας εμπλουτισμού του φυσικού ουρανίου στο ισότοπο U, που χρησιμοποιείται ως καύσιμο στους αντιδραστήρες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Το φυσικό ουράνιο αποτελείται από μίγμα ραδιοϊσοτόπων 234, 235 και 238. Κατά τη χρήση του ως οβίδα μετατρέπεται σε μίγμα οξειδίων. Όπως ανακοινώθηκε 2 min μετά την έκρηξη κάθε στρατιώτης που βρίσκεται μέσα στο τανκ (x 5) αναπνέει mg αδιάλυτου οξειδίου και 4-7 mg διαλυτού οξειδίου, η δε ισοδύναμη δόση ακτινοβολίας ανέρχεται σε 1 rem περίπου. Εισέρχεται στον οργανισμό ως σκόνη μέσω της αναπνοής. Έχει διαπιστωθεί με διάφορες φασματοσκοπικές μεθόδους ότι τα ευδιάλυτα οξείδια έχουν χρόνο παραμονής σε όλο το σώμα 100 ημέρες και στα νεφρά 15 ημέρες. Αν όμως δεσμευθεί από τα σκληρά μέρη του σώματος, όπως είναι τα οστά και μερικοί ιστοί, τότε παραμένει για πάντα. Επειδή η είσοδος στον οργανισμό γίνεται κυρίως με την αναπνοή είναι φυσικό να προσβάλλει τους πνεύμονες. Πρόσφατες μελέτες από τις κλινικές επιπτώσεις σε άτομα που ήλθαν σε επαφή με ισότοπα του ουρανίου, αλλά και από τις τερατογενέσεις στον πληθυσμό του Ιράκ, φαίνεται καθαρά ότι η βιολογική δράση του ουρανίου στον οργανισμό είναι διττή. Λόγω της υψηλής ενέργειας των ακτίνων που εκπέμπει είναι ραδιοτοξικό στοιχείο. Όμως επειδή ανήκει στα βαρέα στοιχεία είναι και νεφροτοξικό.

10 ΠΟΣΕΙΔΩΝΙΟ (NEPTUNIUM) 10 Το ποσειδώνιο είναι από τα πρώτα υπερουράνια στοιχεία και μετά από σύλληψη ηλεκτρονίου εκπέμπει ακτίνες α. Οι οξειδωτικές βαθμίδες είναι μεταξύ +3 και +7 και σχηματίζει χημικές ενώσεις συνδεόμενο κυρίως με άτομα οξυγόνου. Επίσης σχηματίζει αρκετές οργανομεταλλικές ενώσεις, γεγονός που συνδέεται με την μεταβολή των χημικών ιδιοτήτων όταν μεταβάλλεται το ph του περιβάλλοντος. Συσσωρεύεται στα οστά και το συκώτι και προκαλεί καρκίνο. Πιθανόν η καρκινογένεση του ποσειδωνίου να οφείλεται στο γεγονός ότι παρέχει αντιδράσεις παρεμβολής (intercalation). Έτσι, μπορεί να αντιδράσει με το DNA με παρεμβολή στις δύο αλυσίδες, παρεμποδίζοντας την ανάπτυξή του.

11 ΧΡΗΜΑΤΟΔΟΤΗΣΗ Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα Ε.Μ.Π.» έχει χρηματοδοτήσει μόνο την αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.