Protecția la poluarea prin radiații

Scurt istoric

Radioactivitatea este prezenta pe planeta noastra de la inceputurile existentei sale, in ciuda faptului ca fenomenul in sine a fost descoperit abia la sfarsitul secolului al XIX – lea de catre H. Becquerel (1896), pe cand incerca sa obtina radiatii X pe alta cale decat cea folosita de Roentgen.

Ulterior Becquerel ajunge la concluzia ca toate combinatiile chimice ale uraniului manifesta fenomenul de radioactivitate, indiferent daca sunt sau nu fluorescente si ca el este o proprietate a atomului de uraniu. Maria Sklosovska Curie stabileste ca radioactivitatea este proportionala cu continutul de uraniu in combinatia respectiva si ca de fapt, ea nu este o proprietate exclusiva a atomului de uraniu, dovedind ca mineralele de toriu prezinta de asemenea radioactivitate.

Intr-o colaborare stiintifica unica, impreuna cu sotul ei Pierre Curie, Marie Curie descopera in anul 1898 doua elemente radioactive noi: elementul 84 pe care-l numeste poloniu in cinstea patriei sale de origine (Polonia) si elementul 88, caruia ii da numele de radiu, datorita radioactivitatii puternice, care s-a dovedit de circa un milion de ori mai intensa decat radioactivitatea unei mase egale de uraniu. In anii care au urmat, au fost descoperite celelalte elemente radioactive, membre ale familiilor radioactive naturale, iar in anul 1904, dupa ce E. Rutherford si F. Soddy recunosc fenomenul de izotopie, se stabilesc locurile noilor radioizotopi descoperiti in sistemul periodic al elementelor.

Anul 1903 are o semnificatie deosebita in evolutia cunostintelor din domeniul nuclear, deoarece este anul in care E. Rutherford si F. Soddy au demonstrat practic ca radioactivitatea este legata de transformarea prin dezintegrare a atomilor unui element in atomii altor elemente. In mod concret, ei au stabilit experimental ca atomul de radiu emitand o particula α se transforma intr-un atom de radon:

O noua etapa importanta in dezvoltarea stiintelor naturii, in particular a fizicii nucleare, a inceput in anul 1934, deschizand calea spre eliberarea energiei nucleare. In acest sens Irene si frederic Joliot Curie au desoperit radioactivitatea artificiala, iradiind o folie de aluminiu cu particule α: ;

Un alt moment important in evolutia cercetarilor nucleare l-a constituit activitatea desfasurata de E Fermi care in anul 1963, a reusit sa obtina radioizotopi artificiali pe baza unor reactii nucleare cu neutroni termici (n, γ), cand majoritatea elementelor iradiate se transforma in radioizotopi ai tintei.

Prin iradierea cu neutroni termici, el obtine pentru prima data elemente transuraniene (93 si 94):

La scurt timp, Joliot-Curie demonstreaza ca pe langa produsii de fisiune rezulta si 2-3 neutroni, prevazand posibilitatea realizarii reactiei in lant. In felul acesta s-a facut un nou pas important pe drumul eliberarii energiei nucleare si deja la 2 decembrie 1942 a intrat in functionare primul reactor nuclear construit de Enrico Fermi la Chicago (S.U.A.) iar la 16 iunie 1945, explodeaza experimental prima bomba atomica la Alamogardo (S.U.A.) pe un poligon experimental.

Urmatoarele doua bombe atomice au fost aruncate de catre fortele armate ale S.U.A. asupra oraselor japoneze Horosima si Nagasaki in 1945 spre sfarsitul celui de al doilea razboi mondial.

La 1 martie 1954, S.U.A. a experimentat prima arma termonucleara (bomba cu hidrogen) pe Atolul Bikini, care a fost amorsata cu o bomba atomica obisnuita cu plutoniu, situata in interiorul ei.

Pentru oamenii de stiinta contemporani, care lucreaza in domeniul energeticii nucleare, o preocupare prioritara o constituie gasirea unor mijloace si cai de a controla si dirija procesele de fiziune si a le pune in slujba scopurilor pasnice. Pe aceasta cale va fi posibil sa creasca nelimitat rezervele de energie, avand in vedere faptul ca resursele de hidrogen si alte elemente usoare de pe pamant, inclusiv din hidrosfera (oceane, mari, lacuri, rauri) sunt comparabile cu cifre astronomice si socotite practic nelimitate.

Desigur problema cheie a domolirii reactiilor termonucleare o constituie gasirea unor metode de realizare a temperaturilor inalte necesare armosarii acestor reactii, altfel decat cu ajutorul bombei atomice, precum si a obtinerii unor materiale care sa reziste la temperaturi asa de mari.

De un interes deosebit se bucura si folosirea unor surse radioactive pe baza de elemente actinoide, generatoare de energie termica si electrica cu variate aplicatii in tehnica, medicina si cercetare, caracterizate de o functionare constanta si indelungata (minim 10 ani), desi energia obtinuta este mai redusa. Printre acestea se remarca bateriile electrice care functioneaza pe baza radiatiilor α emise de plutoniu 238 si utilizate in biostimulatorii de pulsuri ale inimii sau la functionarea unor instalatii montate pe sateliti si diverse vehicule spatiale.

In paralel rezultatele obtinute in domeniul energeticii nucleare industriale si miliare s-au dezvoltat si amplificat cercetarile si aplicatiile practice ale izotopilor radioactivi artificiali, ca surse de radiatii sau ca atomi marcati (trasori) in cele mai variate domenii de activitate: chimie, tehnica si industrie, petrol, metalurgie, geologie, medicina si biologie, agricultura si silvicultura etc.

Pe baza posibilitatii de identificare si diferentiere a atomilor si moleculelor marcate de cele nemarcate, s-au instituit metode rapide si simple de analiza cu radioizotopi. Printre acestea se numara metodele cu reactivi radiochimici (precipitarea, titrarea si dilutia izotopica), metode de analiza prin activare, metode de analiza cu fascicule cu radiatii (adsorbtia neutronilor, retrodifuzia radiatiilor β, ionizarea mediului etc.).

Raspandirea elementelor radioactive

in mediul inconjurator

Planeta noastra a mostenit inca de la formare o zestre apreciabila de radioactivitate terestra, din care s-a pastrat o parte, respectiv elementele si izotopii radioactivi de viata lunga cu timpi de injumatatire foarte mari:238U(T4,47·109 a), 235U(T7,04·108 a ) si 232Th(T1,4·1010 a), generatori ai celor trei familii radioactive naturale si descendentii lor radioizotopi ai elementelor cu Z=81-92, dintre care cei mai importanti sunt 226Ra (T 1600 a), Io(230Th)(T 7,7·104 a) si 231Pa(T3,25·104 a). Aceste radioelemente nu sunt decat niste resturi care ne reamintesc de o vreme in care aproape toate speciile nucleare erau radioactive. Dintre ele, cel mai raspandit in scoarta terestra si cel mai important sub toate aspectele este uraniul (3·10-4 %), element dispers, mai raspandit decat aurul, argintul si mercurul, urmat de toriu (8·10-4 %) si de radiu (2,0·10-10 %). Ele sunt prezente intr-o masura mai mica sau mai mare in rocile eruptive, metamorfice si sedimentare, in hidrosfera si in troposfera. In unele zone ale scoartei terestre, concentratia lor in rocile de suprafata poate atinge valori de ordinul zecimilor si chiar al catorva procente. Sub actiunea agentilor atmosferici (vanturi, precipitatii si variatii de temperatura), mineralele radioactive sunt partial alterate, solubilizate si transportate de ape, contribuind la poluarea mediului. Fenomene de acest gen se remarca mai ales in procesele de exploatare miniera a uraniului, cand acesta se oxideaza si solubilizeaza, trecand in apele de mina sub forma de saruri de uranil (10-6 – 10-2 g/l) si de aerosoli in aerul atmosferic. In acelasi timp in atmosfera se mai concentreaza si o cantitate apreciabila de radon, gaz radioactiv degajat prin transformarile succesive ale uraniului, care intra in echilibru cu radonul din apele de mina, eliberat de sarurile de uranil solubilizate.