Naravna radioaktivnost v okolju

Radioaktivnost je pojav, da jedra nestabilnih atomov (radionuklidov) prehajajo v stabilno stanje in pri tem oddajajo energijo v obliki ionizirajočega sevanja. Za vsak radionuklid sta značilna vrsta sevanja, ki ga jedro odda, in njegov razpolovni čas. Radioaktivnost je lahko naravnega ali umetnega izvora.

Naravni radionuklidi so prisotni v ozračju in v zemeljski skorji. Vsi organizmi na zemlji so od samega nastanka izpostavljeni naravnemu sevanju.

Radioaktivnost zemeljskega izvora

Radioaktivnost zemeljske skorje povzročajo radionuklidi iz uranove in torijeve razpadne vrste ter kalijev izotop K-40.

Uranova (U-238) razpadna vrsta, ki se začne z dolgoživim U-238 (razp. čas 4.5 milijard let) vsebuje 14 radionuklidov, od tega je 8 sevalcev alfa in 6 sevalcev beta. Najpomembnejši radionuklidi so Ra-226, Rn-222 in Pb-210. Radonov izotop Rn-222 je prisoten v zraku in v Sloveniji najbolj prispeva k prejeti dozi sevanja na prebivalca, celo 80 odstotkov.

Torijeva razpadna vrsta z dolgoživim Th-232 (razp. čas 14.1 milijard let) vsebuje 11 radionuklidov, od tega 7 sevalcev alfa in 5 sevalcev beta (Bi-212 oddaja delce alfa in beta). Radionuklidi torijeve razpadne vrste večinoma prispevajo k zunanji obsevanosti prebivalstva zaradi naravnih virov.

Kalijev radionuklid K-40 (razp. čas 1.28 milijarde let) oddaja sevanje gama in sevanje beta. K-40 prispeva k zunanji obsevanosti prebivalstva zaradi naravnih virov.

Poleg teh so v naravi prisotni še dolgoživi radionuklidi z razpolovnimi časi od 10⁹-10¹¹ let kot so Rb-87, La-138, Sm-147 in Lu-176.

Kozmično sevanje

Kozmično sevanje je posledica jedrskih reakcij na Soncu in zvezdah. Galaktične kozmične žarke sestavljajo v skoraj 90 odstotkov protoni ter helijeva jedra - 10 odstotkov in elektroni - 1 odstotek. Ko ti žarki zadevajo ob Zemljino atmosfero, povzročajo sekundarne jedrske reakcije.

Pri tem nastajajo sekundarni nevtroni, ki še nadalje povzročajo jedrske reakcije. Na površini Zemlje pripada ionizirajoči komponenti kozmičnih žarkov daleč največji del, ki znaša okrog 32 nSv/h (na višini morske gladine). Nevtronska komponenta kozmičnega sevanja prispeva le okrog 6-8 nSv/h. V večnadstropnih zgradbah je dozna hitrost zaradi kozmičnega sevanja od dva do desetkrat manjša kot na prostem.

Dve tretjini doznega polja sevanja za sekundarno kozmično sevanje odpade na muone (≈20 nSv/h), tretjino na elektrone in pozitrone (≈10 nSv/h), ter nekaj odstotkov (>2 nSv/h) na fotone.

Človek prejme od kozmičnih žarkov slabo desetino letne efektivne doze sevanja. Pod vplivom kozmičnih žarkov se v gornjih plasteh ozračja stalno tvorijo radionuklidi, kot so H-3, Be-7, C-14, Na-22.

Umetna radioaktivnost v okolju

Umetni radionuklidi, ki nastajajo v jedrskih procesih ki so posledica človeške dejavnosti, načeloma ostanejo v nadzorovanih pogojih in malo vplivajo na okolje. So pa tudi nenadzorovane situacije, pri katerih pride do razširjanja umetnih radionuklidov v okolju.

Globalno razpršena radioaktivnost

V preteklih primerih nenadzorovanih razmer, kot so bile zračne jedrske eksplozije, velike jedrske nesreče, pa se je večina pri verižni reakciji nastalih radionuklidov sprostila v okolje, zaradi visokih temperatur tudi v višje plasti ozračja. Tu so jih močni zračni tokovi razpršili po vsej Zemeljski obli, kjer so kontaminirali tudi prizemno ozračje in površino tal. V prvih dneh in tednih je bilo onesnaženje precejšnje, ker je bilo prisotno mnogo kratkoživih radionuklidov, v naslednjih mesecih in letih pa so začeli prevladovati dolgoživejši cepitveni radionuklidi.

Zračne jedrske poskusne eksplozije

V obdobju od 1945-1980 so velesile ZDA, Sovjetska zveza, Velika Britanija, Francija in Kitajska opravile 520 zračnih jedrskih poskusov (UNSCEAR 1993). Dolgoživa radionuklida Cs-137 in Sr-90 tega izvora sta prisotna v tleh še danes, delno tudi C-14 (v rastlinah) in v manjši meri H-3 (v padavinah in površinskih vodah).

Jedrske nesreče

Doslej se je zgodilo pet večjih jedrskih nesreč z občutnimi posledicami za širše okolje in prebivalstvo. Tri v jedrskih objektih (Three Mile Island, ZDA, 1979, Černobil, SZ, 1986 in Fukushima, Japonska, 2011) in dve v vojaških objektih (Kištim na Uralu, SZ, 1957 in Windscale, VB, 1957).

Znatnejša radioaktivna kontaminacija je dosegla naše kraje le ob nesreči jedrskega reaktorja elektrarne v Černobilu v aprilu 1986. Takrat se je več kot tretjino radioaktivnega materiala razpršilo po Evropi izven tedanje Sovjetske zveze. Radioaktivna kontaminacija z I-131, zlasti pa s Cs-137 je bila v naših krajih nekajkrat višja, kot so jo povzročile vse dotedanje jedrske zračne eksplozije skupaj.
Globalno razpršeni pa so v zelo nizkih koncentracijah umetni radionuklidi (H-3, C-14, Kr-85, I-129), ki se stalno sproščajo iz obratov za predelavo goriva (v Evropi v Franciji in v Veliki Britaniji).

Lokalno povišana radioaktivnost zaradi obratovanja jedrskih in sevalnih objektov

Umetno radioaktivnost, ki jo izpuščajo v okolje jedrski in sevalni objekti, najdemo večinoma v lokalnem okolju v njihovi neposredni okolici. V Sloveniji so ti objekti:

• jedrska elektrarna v Krškem (NEK),
• raziskovalni reaktor na Brinju (TRIGA),
• prehodno skladišče radioaktivnih odpadkov na Brinju (CSRAO),
• nekdanji rudnik urana na Žirovskem vrhu (RUŽV) in
• umetne radionuklide izpuščajo v okolje tudi nekatere bolnišnice.

Jedrska elektrarna stalno izpušča majhne količine aktivacijskih in cepitvenih produktov, vključno z žlahtnimi plini, radioaktivnimi aerosoli, izotopi joda, tritija in C-14. Iz raziskovalnega reaktorja se med obratovanjem sprošča žlahtni plin Ar-41. Iz rudnika urana in obrata za predelavo uranove rude so se med preteklim obratovanjem sproščale precejšnje aktivnosti naravnih radionuklidov iz uranove razpadne vrste zlasti Rn-222, U-238, Ra-226 in Pb-210). Radiofarmake (I-131, Tc-99m) tedensko periodično izpuščajo bolnišnice z oddelki za nuklearno medicino. Radioaktivna kontaminacija okolja zaradi obratovanja jedrskih in sevalnih objektov je nizka in je v večini primerov težko merljiva.