Účinky ionizujúceho žiarenia

Ionizujúce žiarenie má schopnosť pri prechode látkou ionizovať jej atómy. Vyraďuje z nich elektróny, čím vytvára ióny. Tento proces môže poškodzovať molekuly alebo spôsobovať štrukturálne zmeny v ožiarenej látke.

Biologické účinky

Ionizujúce žiarenie prechádzajúce živou bunkou ju môže poškodiť alebo dokonca usmrtiť. Poškodenie môže vzniknúť priamo, keď žiarenie zasiahne molekulu DNA, alebo nepriamo, keď vytvorí voľné radikály, ktoré následne DNA poškodia.

Bunka dokáže opraviť menšie poškodenia, napríklad narušenie jedného z vlákien molekuly DNA. Ak však poškodenie opraviť nedokáže, bunka odumrie. Odumretie jednej bunky nepredstavuje pre organizmus významné riziko. Ak však poškodená DNA nespôsobí zánik bunky, môže viesť k mutáciám a zmene správania bunky aj všetkých jej potomkov, čo môže byť jednou z príčin vzniku rakoviny.

Nízke dávky ionizujúceho žiarenia nepredstavujú pre živé organizmy významné riziko, pretože organizmus dokáže takéto poškodenia priebežne opravovať. Mierne zvýšené dávky môžu zvyšovať riziko vzniku rakoviny. Na druhej strane môžu aktivovať prirodzené opravné mechanizmy organizmu, ktoré následne účinnejšie odstraňujú poškodené alebo nádorové bunky. Táto hypotéza je známa ako horméza a vychádza zo štúdií naznačujúcich, že obyvatelia oblastí s vyšším prirodzeným radiačným pozadím môžu mať nižší výskyt niektorých druhov rakoviny.

Vysoké dávky žiarenia spôsobujú rozsiahle poškodenie tkanív a orgánov, zlyhanie ich funkcie a v krajnom prípade aj smrť.

Vedeli ste, že…?

Technécium sa každoročne používa približne pri 30 miliónoch diagnostických vyšetrení v nukleárnej medicíne.

 

Využitie biologických účinkov

Priaznivé účinky nízkych dávok ionizujúceho žiarenia sa využívajú v rádioaktívnych kúpeľoch po celom svete. Vysoké dávky sa využívajú pri liečbe nádorových ochorení. Keďže nádorové bunky sa delia rýchlejšie než väčšina zdravých buniek, sú na ionizujúce žiarenie citlivejšie.

Jednou z možností liečby je zavedenie malého zapuzdreného zdroja alfa žiarenia priamo do nádoru. Ďalšou metódou je použitie zväzkov gama žiarenia, ktoré sa pretínajú v nádore a zničia ho (Leksellov gama nôž), alebo neutrónového žiarenia, ktoré odovzdáva väčšinu svojej energie až po zastavení v tkanive, čím umožňuje veľmi presné zacielenie nádoru.

Vysoké dávky žiarenia sa používajú aj na sterilizáciu zdravotníckych nástrojov alebo ožarovanie potravín. Keďže žiarenie ničí mikroorganizmy, potraviny sa nekazia tak rýchlo a zostávajú dlhšie čerstvé. Ožarovanie sa využíva aj na obmedzenie klíčenia alebo ničenie škodcov. Kultúrne pamiatky možno bez použitia chemických látok chrániť pred drevokazným hmyzom a plesňami, ktoré by ich mohli nenávratne poškodiť.

 

Už od 50. rokov 20. storočia sa mutácie vyvolané ožiarením využívajú v šľachtiteľstve rastlín a živočíchov na vytváranie nových odrôd a plemien. Týmto spôsobom bol napríklad vyšľachtený ružový bezsemenný grapefruit.

Vedeli ste, že…?

Každoročne sa v dôsledku kazenia, škodcov, plesní a predčasného klíčenia zničí 25 až 30 % všetkých potravín.

 

Účinky na materiály a ich využitie

Ióny a voľné radikály vznikajúce pri ožiarení materiálov sú chemicky veľmi reaktívne, a preto môžu meniť ich vlastnosti. Tento jav možno cielene využiť na úpravu fyzikálnych, chemických, elektrických alebo mechanických vlastností materiálov.

Radiačné technológie sa využívajú napríklad pri výrobe polymérnych pien, vulkanizácii gumy alebo pri rádiosyntéze, kde ionizujúce žiarenie pôsobí ako iniciátor chemických reakcií. Žiarenie sa používa aj na vytvrdzovanie náterových hmôt, zmenu vlastností textílií (farby, schopnosti farbenia alebo nasiakavosti) či pri výrobe laminátov polymerizáciou tenkých vrstiev.

Pomocou ionizujúceho žiarenia možno vytvárať materiály s novými vlastnosťami bez potreby pridávania chemických prísad. Ožarovaním možno meniť aj farbu skla a vytvárať nové farebné odtiene. V polovodičoch ionizujúce žiarenie ovplyvňuje dobu života nosičov náboja a umožňuje upravovať vlastnosti kremíkových a ďalších kryštálov spôsobom, ktorý by inak nebolo možné dosiahnuť. Pamäťový efekt vyvolaný ožiarením polyetylénu sa využíva pri výrobe teplom zmrštiteľných materiálov.

Vedeli ste, že…?

Kopírovacie zariadenia obsahujú nepatrné množstvo rádioizotopu, ktorý neutralizuje statický elektrický náboj a zabraňuje zlepovaniu papiera.

Radiačné krehnutie spôsobené dlhodobým ožiarením môže meniť štruktúru kovov. Preto musí byť tlaková nádoba jadrového reaktora vyrobená zo špeciálnej oceľovej zliatiny, ktorá odoláva účinkom neutrónového žiarenia počas až osemdesiatich rokov prevádzky.