Vyznáte se v jednotkách radioaktivity?

V dubnu se mi dostal do rukou článek Deadly levels of radiation found in food 225 miles from Fukushima: Media blackout on nuclear fallout continues (V potravě vzdálené 225 mílí od Fukušimy nalezena smrtelná úroveň radiace: média pokračují v mlčení). V článku se píše, že v prefektuře Šchizuoka byly v potravě objeveny radioizotopy Cesium-137 a Cesium-134 v množství větším než v malém.

Konkrétně v rýžových lupíncích 3,7 Bq/kg a v mandarinkách 1,46 Bq/kg Cesia-134 a 3,14 Bq/kg Cesia-137. Jak s touto informací naložit? Je to hodně nebo málo? A co to vůbec je ty Becquerely? A jakou mají vazbu na jiné jednotky radiace, jako jsou Sieverty a Greye?

Otázky mě zajímaly i z toho důvodu, že jsem si před časem koupil na Ukrajině přes eBay dosimeter a do dnes jsem plně nepochopil jeho různé režimy a funkce.

Napsal jsem email panu Markovi Boženhardovi z SÚJB (Státní úřad pro jadernou bezpečnost). Poslal jsem mu odkaz na článek o objevení radioaktivity v potravě s dotazem, zda jsou uvedená množství důvodem k neklidu. Odpověděl:

...co se týče toho článku, 3,7 Bq/kg není žádná nebezpečná radiace. Tam snad jediné, co je nepříjemné je to, že jde o nuklid, který se v těle ukládá, ale to dělá i spousta jiných "přírodních nuklidů".

Odkazuji Vás na článek ve zvědavci.

Máte tam uvedeno, a je to dohledatelné, že banány mají aktivitu cca 200 Bq/kg a že lidské tělo září v průměru aktivitou 7000Bq.

Pokud by se někdo živil pouze tou rýží a snědl jí za rok 30 kg, dostane přídavnou aktivitu asi 100 Bq za rok, přičemž se aktivita snižuje dle rozpadového poločasu. I kdyby jedl jen tu rýži a mandarinky, pořád to bude jen zlomek aktivity, kterou dostává od jiných potravin, například od těch banánů. Naopak bych řekl, že když vynechá ony banány a houby, a bude jíst jen tu rýží a ono "kontaminované"ovoce, dostane menší dávku.

Odpověděl jsem:

Děkuji za vysvětlení. Četl jsem ten odkazovaný článek ve Zvědavci. Prostě tomu nerozumím. Nechápu, proč se něco uvádí v mSV a µSV/hod a něco v Bq/kg a jaký je přepočet mezi těmi jednotkami a proč vůbec jsou dvě různé.

Říkáte, že ty hodnoty v článku nejsou škodlivé. Tak proč píšou "deadly level of radiation"? Jak může něco být smrtelné a přitom neškodit? Někdo tady kecá.

Jeho odpověď byla vyčerpávající, publikuji ji tady celou:

Vladimíre, Aktivita (Bq) a Dávka či dávkový příkon jsou odlišné veličiny. Zkusím Vám to zde vysvětlit:

Aktivita je vlastnost radioaktivní látky, ta se samovolně rozpadá (přeměňuje) v látku jinou. Její aktivita se měří v Bq. 1 Bq znamená, že látka se rozpadá 1 rozpadem za sekundu. Aktivita radioaktivní látky se postupně snižuje s jejím poločasem.

Když budu mít gram nějaké látky s aktivitou 1Bq, každou sekundu se v ní rozpadne jeden atom a vyzáří se jedna částice. Logicky, když té látky budu mít 20 gramů, bude mít aktivitu 20Bq.

Pokud mám kilo nějaké potraviny s aktivitou 3,5 Bq (tedy měrná aktivita 3,5Bq/kg) znamená to, že když sním oné pochutiny půl kila , bude moje tělo zářit (než aktivitu zas vyloučím nebo se ona látka rozpadne) o cca 1,75 Bq víc než září normálně (v průměru člověk září 7000Bq).

Oproti tomu Sievert je jednotka dávkového příkonu, taky se používá Gy (Grey - dávka). Tato jednotka (Gy) bere v potaz jednu vlastnost radioaktivního rozpadu. Když se látka rozpadá, vzniká částice s určitou energií. Co prvek, to jiná energie částice, některé prvky umí emitovat i částice s více energiemi. Na tomto principu funguje např. Gamaspektometrie. Tato metoda měří energii částic, které vznikají rozpadem a podle energie velice přesně určí o jaký aktivní prvek se jedná. Energie záření každého prvku se dá najít např. na Wikipedii.

Zpět k Greyum: Tedy vlastnost radioaktivní látky je Aktivita (počet rozpadů za čas) a Energie vzniklých částic (kolik energie odnáší radioaktivní záření z rozpadu).

Grey má jednotku (J/kg) tedy kolik Joulů energie radioaktivního záření působí na 1 kilogram živé hmoty. je to logické, můžete být ozářen látkou, která má vysokou aktivitu, ale její částice mají malou energii, nezpůsobí tedy vašemu tělu moc problémů, nebo naopak jiná látka, která nemá takovou aktivitu může mít "tvrdé" záření, tedy jste ohrožen víc.

Přirovnejte to ke zbraním (hodně to zjednodušuji, ale pro představu ): Co Vám ublíží víc? 100 ran ze vzduchovky nebo tři rány z malorážky nebo dvě rány z revolveru? Aktivita je vlastně počet výstřelů za sekundu (kadence) a Dávka je rychlost a hmotnost střely (její energie).

A poté je ten Sievert. Je to vlastně Gy (grey) ale bere v úvahu ještě jednu vlastnost, každé záření - alfa, beta, gama, neutrony... trochu jinak působí na živou tkáň, každé trochu jinak destrukčně. Proto se ještě Grey přepočítává přes tzv. Jakostní faktor. (zjednodušuji zas přes zbraně... jestli je střela explozivní, s ocelovým pláštěm, normální či trhavá).

Pane Vladimíre, mějte na paměti, že příměr k projektilům a zbraním je jen pro lepší pochopení. Záření jsou malilinké částečky s miniaturní energií proti nějakým projektilům!!!

Hodnoty jakostního činitele Q

Pro jakostní faktor Q jsou používány následující hodnoty.[1]

Pro rentgenové záření, záření gama a elektrony Q = 1

Pro neutrony o neznámém energetickém spektru Q = 10

Pro částice s jedním nábojem o neznámé energii a klidové hmotnosti větší než 1 atomová hmotnostní jednotka Q = 10

Pro částice alfa a další vícenásobně nabité částice o neznámé energii Q = 20

Pro tepelné neutrony Q = 2,3

Vezměme si příklad: Když sníte 1 kilogram banánů , které mají aktivitu 300 Bq, přičemž budete vědět, že prvek, který tu aktivitu způsobuje je 40K (40-Draslík) ten má energii částice 1461 keV (kiloelektronVoltu) a emituje záření beta.

Přitom 1 eV = 1.6×10−19 Joule.

Kilo banánů mi tedy dá dávku 300 Bq ( aktivita) × 1461 (energie keV) × 1000 (přepočet mezi keV a eV) × 1,6x10-19 (přepočet mezi eV a J) × 1 (jakostní faktor Q, záření beta jsou elektrony) = 0,0000000070128 Sv/sekunda což je 0,007 µSv/sekunda.

Když vezmeme ty nešťastné rýže či mandarinky u Fukushimy, Mají aktivitu 3,5 Bq/kg. Rozpadají se beta rozpadem s energií 1176 keV. Analogicky když sníte kilo těchto produktů dostanete dávku:

3,5 (aktivita) × 1176 (energie keV Cesium 137 ) × 1000 (přepočet mezi keV a eV) × 1,6x10-19 (přepočet mezi eV a J) × 1 (jakostní faktor Q pro beta záření) =0,00000000000065856 Sv což je přibližně 0,0000007 µSv/sekunda.

Sám vidíte, že u toho "smrtelného záření" je to mnohonásobně méně než u banánů. můžete si to převést i na hodiny (vynásobte výsledky 3600, tedy počtem sekund v hodině).

Kdyby jste to chtěl za den, (zhruba tak dlouho setrvá nuklid v lidském těle) vynásobte dál 24.

I tak se dostáváte k číslům která jsou malá i u toho banánu natož u té rýže.

Jste z toho chytří? Já moc ne. Ale snad nás to alespoň inspiruje k tomu, že podobné katastrofické články budeme brát více s nadhledem.

Pro doplnění zajímavá stránka, kde jsou radiační hodnoty a jejich škodlivost celkem přehledně graficky popsány: http://xkcd.com/radiation/.