Zainteresowanych częścią referatu dotyczącą promieniotwórczości naturalnej w środowisku odsyłam do mojego artykułu w Postępach Fizyki 44, 439 (1993). Dla przypomnienia podaję dawki napromienienia wywołane naturalną promieniotwórczością w środowisku o normalnej radioaktywności, otrzymywane przez osoby dorosłe: napromienienie zewnętrzne - 840 µSv, wewnętrzne - 1520 µSv, całkowite - 2360 µSv.
| Źródło napromienienia | Typ dawki kolektywnej | Kolektywne dawki skuteczne (osobo-Sv) | |
| lokalne | globalne | ||
| Źródła naturalne | DB | --- | 14 400 000 |
| Źródła cywilizacyjne Wydobycie i przerób surowców | PDO | --- | 380 000 |
| Diagnostyka i terapia medyczna | DB | --- | 3 300 000 |
| Zastosowania izotopów promieniotwórczych | DO | --- | 80 000 |
| Energia jądrowa: Próby broni jądrowej | DO | 6 200 | 22 300 000 |
| Produkcja broni jądrowej | DO | 11 000 | 10 000 |
| Cykl paliwowy energetyki jądrowej | PDO | 300 000 | 100 000 |
| Awarie reaktorów | DO | 2 000 | 600 000 |
| Awarie innych urządzeń jądrowych | DO | 2 900 | 2 100 |
Cywilizacyjnymi źródłami promieniowania nazywamy te źródła, które pojawiły się i przyczyniają się do napromienienia ludności w wyniku działalności człowieka. Do tych działań należy zaliczyć wydobycie i spalanie paliw organicznych, wydobycie i przerób fosforanów, radiomedycynę, a więc diagnostykę i terapię za pomocą promieni X, radioizotopów i wiązek cząstek naładowanych, oraz obszerny kompleks działań związanych z zastosowaniem energii jądrowej. Większość danych liczbowych w tej części referatu pochodzi z opracowań UNSCAER [1].
Oszacowanie skutków źródeł promieniowania jonizującego wytwarzanych i stosowanych przez człowieka jest bardzo trudne ze względu na rozmaitość tych źródeł. Nie chodzi tu tylko o bogactwo izotopów promieniotwórczych, ale także o stosowanie promieni X i wiązek cząstek naładowanych. Jednak rozmaitość cywilizacyjnych źródeł promieniowania polega przede wszystkim na tym, że niektóre z nich powodują napromienienie poszczególnych osób, czego przykładem jest diagnostyka lub terapia w medycynie. Inne działają lokalnie lub regionalnie, jak np. skażenia odpadami promieniotwórczymi zbiorników wodnych przez zakłady wytwarzające broń jądrową. Inne wreszcie, jak np. próbne wybuchy wielkich bomb atomowych w atmosferze, mają działanie globalne, obejmujące wszystkich mieszkańców kuli ziemskiej. Przez rozmaitość należy również rozumieć różne przebiegi w czasie działania tych źródeł.
Na pełny obraz sytuacji radiologicznej wytworzonej przez źródła cywilizacyjne składa się wiele czynników i obliczanie skutecznych rocznych dawek indywidualnych, skutecznych dawek obciążających lub skutecznych dawek kolektywnych nie jest prostym zadaniem. Dawka kolektywna może obejmować mieszkańców określonego regionu lub całej kuli ziemskiej. W przypadku wytwarzania długożyciowych źródeł promieniotwórczych obliczenie kolektywnej dawki obciążającej wymaga daleko idących ekstrapolacji, zarówno przyszłych zmian skażenia rozpatrywanego obszaru, i to nie tylko spowodowanych rozpadem promieniotwórczym, ale także wywołanego przez inne czynniki, jak i przyszłych zmian zaludnienia tego obszaru. Przyjęto w takich przypadkach ograniczać kolektywną dawkę obciążającą do 10 000 lat jej projekcji w przyszłość.
W ocenie napromienienia wywołanego naturalnymi źródłami promieniotwórczymi podana została średnia roczna dawka skuteczna wynosząca ok. 2,4 mSv. Mnożąc tę wartość przez liczbę mieszkańców Ziemi (6 mld) otrzymujemy roczną kolektywną dawkę skuteczną 1,44 × 107 osobo-Sv. Pozwala to porównać napromienienie przez źródła naturalne z wywołanym przez cywilizacyjne źródła promieniowania jonizującego. Próba takiego porównania jest przedstawiona w tab. 1, w której podane są kolektywne dawki skuteczne spowodowane działalnością człowieka.
Skażenia środowiska mogą mieć charakter globalny (wybuchy broni jądrowej w atmosferze) lub lokalny (awarie urządzeń jądrowych). W pierwszym przypadku w obliczaniu dawki kolektywnej należy uwzględnić liczbę ludności wielkich obszarów globu ziemskiego. W drugim przypadku dawka kolektywna dotyczy tylko mieszkańców skażonego obszaru. W związku z tym skuteczne dawki kolektywne w tab. 1 są podzielone na dwie grupy: dawek lokalnych i dawek globalnych. Oprócz tego obliczane dawki kolektywne zależą od charakteru źródeł promieniowania.
Źródła promieniowania mogą mieć charakter stały (naturalna promieniotwórczość w środowisku) lub mogą działać tylko w ciągu krótkiego czasu (diagnostyka i terapia za pomocą promieni X i wiązek cząstek z akceleratorów). W obu przypadkach obliczenie rocznej skutecznej dawki kolektywnej nie nastręcza zasadniczych trudności. Takie dawki można nazwać bieżącymi skutecznymi dawkami kolektywnymi (DB).
Inny rodzaj źródeł to takie, które pojawiają się nagle, a następnie zanikają stopniowo (czasem w ciągu bardzo długiego czasu) przez rozpad promieniotwórczy lub wskutek innych czynników powodujących ich usuwanie z biosfery. Przykładami są wybuchy broni jądrowej lub awarie urządzeń jądrowych. W przypadku takich źródeł znajomość szybkości ich zaniku pozwala obliczać kolektywne skuteczne dawki obciążające, przy uwzględnieniu zmian populacji narażonych na napromienienie w czasie. Należy przy tym określić górną granicę czasu, na której ucinamy obliczenia.
Trzecim rodzajem źródeł promieniowania są źródła o określonym czasie zaniku, pojawiające się stopniowo w wyniku działalności ludzkiej lub innych procesów w środowisku. Przykładami może być wytwarzanie odpadów promieniotwórczych lub stosowanie w budownictwie materiałów zawierających substancje promieniotwórcze. W przypadku takiej stopniowo narastającej dawki kolektywnej może być obliczany roczny przyczynek do skutecznej dawki kolektywnej obciążającej, który w tab. 1 oznaczono literami PDO.
Podane w tab. 1 wielkości średnie są obarczone dużymi błędami i mogą jedynie służyć do przybliżonego porównania dawek pochodzących od różnych cywilizacyjnych źródeł promieniowania z dawkami od naturalnych źródeł promieniowania jonizującego. Porównując wartości skutecznych dawek kolektywnych trzeba pamiętać, że są one różnego typu, co zostało zaznaczone w drugiej kolumnie tabeli.
Porównanie ilościowe może dotyczyć dawek tego samego typu. Na przykład można stwierdzić, że kolektywna skuteczna dawka bieżąca od źródeł medycznych stanowi ok. 23% dawki naturalnej. Można także obliczyć, że kolektywna skuteczna dawka obciążająca spowodowana wybuchami broni jądrowej jest 40 razy większa niż spowodowana awariami reaktorów. Można też porównywać ze sobą roczne przyczynki do kolektywnej skutecznej dawki obciążającej.
Literatura
[1] Sources and Effects of Ionizing Radiation, UNSCAER 1993 Report
to the General Assembly with Scientific Annexes (UN, New York 1993).