خواص اشعه رادیواکتیو

دیدکلی

عناصر رادیواکتیومعمولا سه نوع ذره یا اشعهاز خود صادر می‌کنند که شاملذرهآلفا ،ذره بتا واشعهگاما است. با قرار دادن اشعه رادیواکتیو تحت تاثیرمیدان مغناطیسیمتوجه شده‌اند که ذره آلفادارایبارمثبت ، بتا دارای بار منفی و اشعه گاما بدون بار است.

خواص ذره آلفا

جنس ذره آلفا ، هستهاتم هلیوماست که از دونوترون ودوپروتون تشکیل یافته است. جرم آن حدود 4 برابر جرم پروتون و بار الکتریکی آن 2+ و علامتاختصاری آن⁴₂He است. برد ذره آلفا به عنصر مادر ،انرژی اولیه وجنس محیط بستگی دارد. مثلا برد ذره آلفا صادره ازرادیوم درهوا تقریبا 4.8 سانتیمتر می‌باشد. ذره آلفا به علت داشتن 2 بار مثبت هنگامی که ازنزدیکی یکاتم عبور می کند، ممکن استتحت تاثیرمیدانالکتروستاتیکی خود ،الکترون مدار خارجی آن اتم را خارج سازد و یا به عبارت دیگر اتم را یونیزه کند. همچنین ذرهآلفا قادر است محل الکترون را تغییر دهد، یعنی الکترون تحت تاثیرمیدانالکتریکی ذره آلفا از مدار پایین تری به مدار بالاتر صعود می‌کند و در نتیجهاتم بهحالت برانگیختهدر می‌آید. قابلیت نفوذ ذرهآلفا بسیار کم است.

خواص ذره بتا

جنس ذره بتای منفی ، از جنس الکترون می‌باشد، بار الکتریکیآن 1- و علامت آن β- است. برد ذره بتا در هوا در حدود چند سانتیمتر تا حدود یک متراست. البته برد این ذره نیز به انرژی اولیه (عنصر مادر) و جنس محیط بستگی دارد. برخلاف ذره آلفا ، ذره بتا از نظر حفاظت یک خطر خارجی محسوب می‌شود. خاصیت یون سازیاین ذره به مراتب کمتر از ذره آلفا است، یعنی بطور متوسط در حدود 100 مرتبه کمتر ازذره آلفا می‌باشد. ذره بتا می‌تواند دراتمها ایجاد برانگیختگی کند،ولی این خاصیت نیز در ذره بتا، به مراتب کمتر از ذره آلفا است. قدرت نفوذ ذره بتابطور متوسط 100 برابر بیشتر از ذره آلفا است. طیف ذره بتا تکانرژی نیست، بلکهیک طیف پیوسته است که تمام مقادیر انرژی از 0 تا انرژی ماکزیمم را دارا می‌باشد. این ذره همانپوزتیروناست کهضد ماده الکترون می‌باشد. جرمآن با جرم الکترون برابر بوده و دارایباری مخالف با بار الکترون است و علامت اختصاری آن β+ یا⁰₁β است.

خواص اشعه گاما

جنس اشعه گاما از جنسامواجالکترومغناطیسی می‌باشد، یعنی از جنسنور است. ولی باطول موجبسیار کوتاه که طول موج آن از 1 تا 0.01 آنگستروم تغییر می‌کند. جرم آن در مقیاس اتمی صفر ، سرعت آن برابرسرعتنور ،بارالکتریکی آن صفر و علامت اختصاری فوتونهای گاما ، δ می‌باشد. انرژی اشعه گامااز 10کیلو الکترون ولتتا 10 مگا الکترون ولتتغییر می‌کند. برد آنها بسیار زیاد است. مثلا در هوا چندین متر است. خاصیتایجادیونیزاسیونو برانگیختگی در اشعه گاما نیزوجود دارد. ولی به مراتب کمتر از ذرات آلفا و بتا است. مثلا اگر قدرت یونیزاسیونمتوسط اشعه گاما را یک فرض کنیم، قدرت یونیزاسیون متوسط ذره بتا 100 و ذره آلفا 104خواهد بود. قدرت نفوذ این اشعه به مراتب بیشتر از ذرات بتا و آلفا است. طیف انرژیاشعه گاما ، همانند ذرات آلفا تک انرژی است. یعنی تمام فوتونهای گامای حاصل از یکعنصر رادیواکتیو دارای انرژی یکسانی هستند.

حفاظتدربرابرموادپرتوزا

پرتو انتقال دهنده انرژي از راه تابش است. هنگامي ‌كه پرتويانرژي خود را از دست بدهد، ديگر پرتو نيست. پرتو مي‌تواند وارد اتم بشود و بابرخورد به الكترونها و يا هسته اتم را از حالت عادي و طبيعي خارج كند.

اصول كليحفاظتدربرابرپرتوزاها

پرتودرهر برخوردبخشي از انرژي خود را از دست مي‌دهد ودرنهايت متوقف مي‌شود. برايمثال پرتوهاي آلفا پس از متوقف شدن از حالت پرتوي خارج شده و به هسته اتمي ‌تبديلمي‌گردند. پرتوها مي‌توانند ذره يا امواج الكترومغناطيسي باشند. پرتوگيري بدن ازموادراديواكتيومي‌تواند منبع داخلي و يا خارجي داشتهباشد، ولي برايحفاظتاز پرتوها بايد بهحفاظتاز بدندربرابرورودموادپرتوزا به بدن توجه كردو اين مستلزم اين است كه محيط اطراف ازموادپرتوزا عاري باشد ودرصورت آلودگي محيط بايد راه‌هاي ورود آلودگي به بدن مسدود شود.

موادپرتوزا مي‌توانند از راه تنفسي ، خوردن و آشاميدن مايعاتوموادغذايي آلوده و يا از راه پوست جذب شوند. خطر آلودگي شيميايي يكماده به مراتب كمتر از خطر آلودگي پرتوي همان ماده پرتوزا است. لذا تكنيك كنترلآلودگي محيط بهموادپرتوزا به مراتب مهمتر از كنترل تركيبات شيمياييغيرفعال است.

حداكثر مقادير مجاز آلودگي

بايد توجه داشت كه هر مقدار آلودگي ، حتي اگر به مراتب كمتر از حداكثرميزان آلودگي مجاز باشد، باز هم كاملا بي‌خطر و بدون عارضه نمي‌باشد. براي آب و هواحدود آلودگي مجازي كه بدن انسان مي‌تواند تحمل كند و براي بدن عارضه‌اي پيش نيايد،تعيين شده است.

نكات اساسيدرتعيينمقادير مجاز آلودگي

- تمام محاسبات ، با منظور كردن خصوصياتاندامهاي يك انسان با هيكل استاندارد (70 كيلوگرم وزن و 170سانتيمتر قد) انجاممي‌شود.

- براي تعيين حداكثر آلودگي مجازدرآب ، محاسبات براساس ميزان مصرف و دفع روزانه آب از بدن انجام مي‌شود.

- حداكثر آلودگيمجازدرهوا بر اساس ميزان استنشاق هوادرمحيط كار حسابمي‌شود.

- طرز توزيع ماده پرتوزادراندام ،درمجموع پرتوزاهايي كه مي‌تواننددراندام خاصي جايگزين شوند، منظورمي‌گردد.

- نوع و همچنين نيم عمر فيزيكي و نيم عمر بيولوژيكي و بالاخره نيمعمر موثر ماده پرتوزادرنظر گرفته مي‌شود.

- كليه محاسبات براساس حداكثر مجاز پرتوگيري بدن انجام مي‌شود.

پرتوزاهاي آلوده كننده محيط

موادپرتوزاي آلوده كننده محيط زيست به دو دسته طبيعي و مصنوعي تقسيم مي‌شوند. آلودهكننده‌هاي طبيعي همانموادراديواكتيوموجوددرطبيعت هستند و آلوده كننده‌هاي مصنوعي خود به سه گروه تقسيممي‌شوند. اول پرتوهاي ناشي از انفجارهاي هسته‌اي ، دوم ، زباله‌ها و پسماندهاي اتمي‌و سوم ، پرتوزاهايي كهدرراكتورهاي هسته‌اي و شتاب‌دهنده‌ها توليدمي‌گردند.

كنترل آلودگي هوا

موادپرتوزا به دليل تنفس هواي آلوده ، خوردنموادآلوده و يا به علت آلوده شدن پوسته بهموادراديواكتيو، وارد بدن شده و موجب پرتوگيري آن مي‌گردند. مي‌توان ازورودموادپرتوزا از راه‌هاي بلع و آلودگي پوستي ممانعت كرد، ولي برايجلوگيري از ورود اينموادبه بدن از راه استنشاق ، بهترين راه جلوگيرياز آلوده شدن هواي مورد استنشاق است، كه انجام آندرمحيطهاي كارالزامي ‌و اجتناب‌ناپذير است. درمحلهاي محدود و سربسته‌اي كه احتمالآلودگي هوا وجود دارد، الزاما بايستي ميزان آلودگي بطور مداوم تحت كنترل باشد.

موثرترين راه براي كاهش ميزان آلودگي هوادرچنين محل‌هاييخارج كردن هواي آلوده و رقيق كردن و پخش كردن آنهادرهواي آزاد است. درمحلهايي كه از چشمه‌هاي بار پرتوزا استفاده مي‌شود، بهترين راهبراي جلوگيري از آلوده شدن هواي مورد استنشاق اين است كه كليه عمليات بر روي آنهادرمحفظه‌اي با فشار منفي (فشار كمتر از فشار محيط) انجام شود. براياين كار هواي داخل محفظه بوسيله هواكش مكيده مي‌شود و پس از عبور از ورقه‌هاي صافيبه خارج فرستاده مي‌شود. براي جلوگيري از ورود مجدد آن به محل اوليه و يا به محلهايمجاور ، عمل تخليه هوادرارتفاع مناسبي قرار مي‌گيرد.

قسمتهواكش دستگاهدرانتهاي آن قرار داده مي‌شود تادرصورتوجود منفذ يا سوراخ هواي آلوده نتواند به خارج سرايت كند. درصورتي‌كهتخليه هواي آلوده به خارج از محيط كار ممكن نباشد، با گذراندن هواي آلوده ازصافي‌هاي مناسب و مطمئن ، آلودگي از هوا گرفته مي‌شود و هواي نسبتا پاك مجددا بههمان محل اوليه برمي‌گردد. درصورتي‌كهدرهواي آلودهگازراديواكتيوي وجود داشته باشد، نظر به اينكه جذب آن بوسيله صافيهايمعمولي امكان‌پذير نيست، بايستي نخست هوا از رويموادجاذب گاز عبورداده شود و سپس بوسيله سيستم تهويه مناسب ،درهواي باز تخليه گردد.

اصولحفاظتفردي

پس از اينكه تمام اقدامات لازم جهت كنترل آلودگي هوا بهموادپرتوزا انجام شد، باز لازم است كه هر فرد جهت رعايت بهداشت و حفظ سلامتي خود ازروشها و وسايل خاص استفاده كند و از ورودموادپرتوزا به بدنش جلوگيريكند. بهترين وسيله براي جلوگيري از ورودموادپرتوزا به بدن از راهاستنشاق استفاده از ماسكهاي مخصوص است. براي جلوگيري از ورودموادپرتوزا به بدن از راه دهان بايد خوردن و آشاميدندرمحيط كار اكيداممنوع باشد. همچنين توصيه شده كهدرمحلهاي آلوده بايد از انجام هرعملي كه احتمالا موجب انتقال آلودگي به دهان مي‌شود، مانند سيگار كشيدن و حتياستفاده از تلفندرمحل كار خودداري شود.

براي جلوگيري از جذبموادپرتوزا به بدن از راه پوست از دستكش‌هاي نازك پلاستيكي يكبارمصرف ، روپوش ، كلاه و كفش نايلوني يكبار مصرف يا پارچه‌هاي قابل شستشو و همچنين ازكرم‌هاي ساده جهت پوشش دادن قسمت باز و بدون حفاظ سطح بدن استفاده كرد. استفاده ازاين وسايل هنگام كار و استحمام پس از انجام كار بخش مهمي ‌ازحفاظتفرد را تامين مي‌كند. پس از ورودموادپرتوزا به بدن و جايگزين شدن آندراندامي‌ از بدن جلوگيري از اثر بيولوژيكي آن محدود به دفع سريع اينمواداز بدن است كه اين كار تقريبا غير ممكن است.

حفاظت در برابر اشعه

مواد پرتوزاى طبيعى از بدو تشکيل کره زمين درآن وجود داشته و بهره بردارى انسان ازمعادن و منابع مختلف، يکى از عواملى است که باعث برهم خوردن نظم و آرايش و تعادل طبيعى اين مواد شده، درنتيجه بسيارى از مواد پرتوزاى طبيعى ازاين طريق به محيط زيست افزوده شده اند. ازديگر عوامل برهم زننده نظم وتعادل ياد شده ميتوان به پديده هاى طبيعى مثل زلزله، ‌سيل و رانش زمين اشاره نمود. با اين وجود مواد پرتوزاى طبيعى موجود در زيست کره و به تبع آن درکليه عناصر تشکيل دهنده ازقبيل آب، خاک، هوا و بدن موجودات زنده عواملى را تشکيل مى دهند که با محيط بيولوژيکى درتعادل هستند. از طرفى با توسعه فن آورى، منابع پرتوزاى ساخت دست بشر درمحيط زيست رو به افزايش گذاشته است. يکى از اين منابع، مواد پرتوزاى مصنوعى مى باشند که درنتيجه فعاليتهاى بشرى دررشته هاى گوناگون هسته اى، به محيط زيست راه يافته اند.

به منظور حفاظت راديولوژيکى محيط زيست، شناسائى توام اکوسيستم ها و منابع پرتوزا و نحوه عملکرد آنها در اجزاء مختلف محيط از ضروريات اوليه مى باشد. علمى که دراين راستا انسان را يارى مى دهد راديواکولوژى ناميده مى شود که از دو واژه راديو، مشتق شده از راديواکتيو به معنى پرتوزا، و اکولوژى يا بوم شناسى تشکيل شده است. اين علم نحوه عملکرد جابجائى، توزيع و رفتار هسته هاى پرتوزا را دراجزاء اکوسيستم ها بررسى مى نمايد.

بطور کلى هدف از حفاظت راديولوژيکى، پايش انسان و محيط زيست دربرابر عملکرد مواد پرتوزاى ( طبيعى و مصنوعى) موجود در محيط مى باشد ومنظور از تحقيقات درزمينه راديواکولوژى، پيش بينى مسيرهاى راهيابى مواد پرتوزا به محيط زيست و تخمين ميزان دز دريافتى توسط مردم درمناطق مختلف است تا بتوان ميزان خطر ناشى از پرتوگيرى هاى داخلى وخارجى را تعيين نمود. بنابراين مطالعات و بررسيهاى مداوم جهت تعيين عملکرد مواد پرتوزا درمحيط زيست مورد نياز مى باشد تا نتيجه مطلوب و اطلاعات مورد نظرحاصل شود. بدين ترتيب حفاظت راديولو ژيکى محيط زيست بعنوان يک ضرورت اجتناب ناپذيرجهت تضمين پايدارى اکوسيستم ها و جلوگيرى از پرتوگيريهاى ناخواسته مطرح شده است.

براساس آخرين اطلاعات ارائه شده توسط کميته علمى سازمان ملل در زمينه اثرات پرتوهاى اتمى (2000 UNSCEAR ) متوسط پرتوگيرى هر شخص از منابع پرتوزاى طبيعى معادل 4/2 ميلى سيورت در سال برآورده گرديده است. حال آنکه متوسط پرتوگيرى وى از کليه فعاليتهاى هسته اى شامل ريزشهاى ناشى از انفجارات اتمى، حوادث هسته اى، کارکرد عادى نيروگاههاى اتمى وهمچنين پرتوگيريهاى پزشکى ( تشخيص ودرمان ) دراثر کاربرد مواد پرتوزا و دستگاهها پرتو ساز ،حدود 8/. ميلى سيورت درسال تخمين رده شده است.

نظام هسته‌اي كشورايران

الف) آلودگي با مواد راديو اكتيو:از آنجا كه آلودگي ناشي ازمواد پرتوزا تابع مقررات خاص خويش است و حفاظت از اين نوع آلودگي زير نظر سازمان انرژي اتمي ايران، انجام مي‌گيرد لذا به تدابير به كار گرفته شده در اين خصوص در ايران مي‌پردازيم. به موجب قانون حفاظت در برابر اشعه مصوب 20/1/1368 هر گونه فعاليت در سطح كشور در رابطه با منابع مولد اشعه (اعم از طبيعي يا مصنوعي) شامل واردات و صادرات، ترخيص و توزيع، تهيه، ساخت، تملك، تحصيل، اكتشاف، استخراج، حمل و نقل، نقل و انتقال و كاربري، مستلزم اخذ پروانه كسب از واحد ذي‌ربط و پروانه اشتغال از سازمان انرژي اتمي ايران است. همچنين كليه امور مربوط به حفاظت در برابر اشعه از قبيل منابع مولد اشعه، كار با اشعه، احداث و بهره‌برداري و تصدي هر واحدي كه در آن كار با اشعه انجام شود، مطابق قانون فوق نياز به كسب پروانه اشتغال دارد. (ماده سوم) مشروط بر اينكه اين فعاليت‌ها پايين‌تر از استاندارد تعيين شده توسط سازمان نباشد(ماده سوم آيين نامه اجرايي). هر گونه تغيير در وضعيت حقوقي يا منابع مولد اشعه (اعم از كيفي و كمي)، بدون كسب مجوز قانوني مجدد از سازمان انرژي اتمي امكان‌پذير نيست. مطابق قانون فوق حفاظت كاركنان، مردم و نسلهاي آينده و محيط، به طور كلي در برابر اثرات زيان‌آور اشعه بر عهده سازمان است. سازمان براي حسن اجراي مقررات فوق نظارت و بازرسي دقيق را اعمال مي‌كند و دارندگان پروانه اشتغال موظف هستند كه در حوزه فعاليت شغلي خود تسهيلات لازم را براي اعمال نظارت و بازرسي سازمان فراهم نمايند. چنانچه سازمان به اشكالات يا تخلفاتي در كار با اشعه وقوف پيدا كند، ضمن ابلاغ كتبي به مؤسسه مزبور، اخطار مي‌كند كه نسبت به رفع اشكالات اقدام نمايد. در صورت عدم رعايت توصيه‌ها، سازمان دستور توقف يا تعطيل بهره‌برداري از منابع را صادر نموده، يا پروانه صادره را لغو مي‌نمايد. و در صورت لزوم با اخذ مجوز لازم از مرجع ذي‌صلاح، اقدام به لاك و مهر آن مي‌نمايد(ماده هفدهم). در جهت حفاظت و جلوگيري از آلودگي‌هاي مواد هسته‌اي، قانونگذار ايران در ماده هجدهم، جرايم و مجازاتهايي را براي افرد متخلف و مجرمين پيش‌بيني نموده است كه در آن، مرتكب بر حسب مورد، با رعايت شرايط و امكانات خاطي و دفعات و مراتب جرم و مراتب تأديب از وعظ و توبيخ و تهديد و درجات تعزير، به مجازاتهاي جريمه نقدي و حبس تعزيري محكوم خواهد شد. وزارتخانه‌ها، نهادها، تأسيسات و سازمانها و شركتهاي دولتي و ساير مؤسسات و كليه مأموران انتظامي موظفند كه در اجراي قانون حفاظت در برابر اشعه با سازمان همكاري كنند . آيين نامه اجراي اين قانون كه در 2/2/69 به تصويب هيأت وزيران رسيده با توجه به تغييرات سريع در دانش حفاظت در برابر اشعه، هر دو سال يكبار بر حسب ضرورت، طبق تشخيص سازمان و پس از تصويب هيأت دولت قابل تجديد نظر است. علاوه بر موارد قانوني فوق، ايران با توجه به عضويت در آژانس بين‌المللي انرژي اتمي و عضويت در كنوانسيونهاي مربوط به آن،‌موظف است كه مقررات داخلي خود را با تعهدات سپرده شده در كنوانسيونها براي حفاظت در برابر آلودگي‌هاي اتمي وفق دهد؛ زيرا به موجب ماده نهم قانون مدني، مفاد اين قراردادها در حكم قانون قابل اجرا در ايران است. جمهوري اسلامي ايران تمام سرمايه‌گذاري‌هاي خود را در مورد انرژي هسته‌اي، به مصارف صلح جويانه آن اختصاص داده و برنامه‌هاي بازرسي هسته‌اي آژانس را به طور كامل پذيرفته است.(قوام، حمايت كيفري از محيط زيست، ص 112)

ب) ساختار سازمان انرژي اتمي ايران: اين سازمان كه به موجب قانون 16/4/53 ايجاد و جايگزين مركز اتمي دانشگاه تهران شد، داراي اهداف و وظايفي از جمله استفاده از انرژي اتمي در صنايع ? كشاورزي، و خدمات است. طبق ماده ششم قانون فوق، سازمان انرژي اتمي ايران داراي سه ركن است كه عبارتند از: شوراي انرژي اتمي، كميته انرژي اتمي، و رئيس سازمان. از وظايف و اختيارات شورا تصويب ضوابط و مقررات مربوط به حفاظت در برابر اشعه اتمي و هسته‌اي، و تعيين طرز نظارت در اين باره است. در اين مورد مي‌توان به تهيه لايحه حفاظت در برابر اشعه اشاره كرد، كه قانون آن در 20/1/68 به تصويب مجلس شوراي اسلامي رسيد. سازمان همچنين معاونت‌هاي مختلفي از جمله معاونت حفاظت و ايمني هسته‌اي دارد كه از سه بخش تشكيل شده است:

1- امور حفاظت در برابر پرتو كه وظيفه‌اش تهيه و تنظيم برنامه‌هاي حفاظت در برابر پرتو با هدف كاهش ميزان تشعشع است. مديريت مذكور از سه قسمت تشكيل شده است:

الف) قسمت بازرسي كه وظيفه‌اش نظارت و كنترل بر ميزان پرتوگيري كاركنان است.

ب) قسمت محيط زيست، كه تعيين ميزان آلودگي محيط زيست به مواد پرتوزا را بر عهده دارد و نيز تهيه، جمع آوري و ارزيابي اطلاعات هواشناسي و بررسي راديولوژيك هوا، آب، خاك و مواد غذايي، تجزيه و تحليل آمارهاي انساني، حيواني و كشاورزي و تعيين مسير گروههاي بحراني و تشخيص نوع و ميزان راديوتوكلئيدها را در نمونه‌ها به عهده دارد.

ج ) قسمت دزيمتري،‌كه وظيفه‌اش تعيين ميزان پرتوگيري به روشهاي مختلف اندازه‌گيري است.

2- امور نظام ايمني هسته‌اي.

3- مديريت كنترل آلودگي هسته‌اي. (تقي زاده انصاري، حقوق محيط زيست در ايران، ص‌)