Izotopy, Czarnobyl

Czas połowicznego zaniku (rozpadu), potocznie czas życia izotopu promieniotwórczego, czas po jakim aktywność (równoznacznie: ilość jąder) danego izotopu promieniotwórczego (radionuklidu) spadnie do połowy swej początkowej wartości.

Przyjmuje się z grubsza, że całkowity rozpad danego radionuklidu następuje po czasie równym 5 czasom połowicznego zaniku (tj., gdy aktywność spadnie do poziomu 1/32 aktywności początkowej).

Czas połowicznego zaniku charakteryzuje dany izotop promieniotwórczy niezależnie od czynników zewnętrznych (np. temperatura, ciśnienie, postać chemiczna, stan skupienia itp.), oznaczany jest zazwyczaj T1/2. Rozpad promieniotwórczy charakteryzuje się również poprzez stał± rozpadu », związaną z czasem połowicznego zaniku zależnością
» = (ln 2 )/ T1/2.

Czas połowicznego zaniku jest pojęciem wykorzystywanym dla każdego rodzaju rozpadu promieniotwórczego. Oprócz powyżej zdefiniowanego czasu połowicznego zaniku (fizycznego) wprowadza się czas połowicznego zaniku biologiczny, odpowiadający czasowi, po jakim nastąpi spadek aktywności danego izotopu promieniotwórczego do połowy wartości wchłoniętej do organizmu.

Tak zdefiniowany czas połowicznego zaniku jest zawsze mniejszy od czasu fizycznego, ponadto zależy od wielu czynników i ma charakter przybliżony.


Czarnobyl (Czernobyl) miasto w północnej części Ukrainy, na północ od Kijowa, przy ujściu Prypeci do Zbiornika Kijowskiego, przy granicy z Białorusią. 14 tys. mieszkańców (1986), po awarii w Czarnobylskiej Elektrowni Jądrowej ludność ewakuowano.

Historia: wzmiankowane 1193, wchodziło w skład Księstwa Kijowskiego. Od XIV w. należało do Litwy, 1569 wcielone do Korony, własność królewska. W XVI w. rozwijało się jako centrum handlowe, położone przy szlakach wodnych. Od 1566 należało do rotmistrza królewskiego i starosty orszańskiego Filona Kmity, zw. Czarnobylskim, następnie do rodu Sapiehów, od poł. XVIII w. do Chodkiewiczów. Podupadło w XVII w. podczas powstania B. Chmielnickiego. Od 1793 pod zaborem rosyjskim. 1922-1991 w Ukraińskiej SRR. Prawa miejskie 1941. Od 1991 w granicach niepodległej Ukrainy.

W pobliżu Czarnobyla znajduje się Elektrownia Jądrowa (pierwotnie im. W.I. Lenina) posiadająca 4 reaktory typu RMBK-1000 o mocy elektrycznej 1000 MW każdy.

26 kwietnia 1986 roku, o godzinie 1.23 czasu moskiewskiego, na skutek ewidentnych błędów operatora i wyłączenia systemów awaryjnych w trakcie przeprowadzania eksperymentu mającego (paradoksalne!) zwiększyć bezpieczeństwo pracy reaktora, doszło do utraty kontroli nad reaktorem bloku IV.

Moc reaktora wzrosła ok. stukrotnie, co spowodowało wzrost temperatury rdzenia do ok. 2000C i dwa kolejne wybuchy (rozsadzenie układu chłodzenia przez parę wodną i wybuch mieszaniny piorunującej, pochodzącej z rozkładu wody na wodór i tlen pod wpływem kontaktu z rozżarzonymi materiałami konstrukcyjnymi, np. grafitem i cyrkonem).

Wybuch rozpoczął dziesięciodniowy pożar moderatora grafitowego, w trakcie którego rdzeń reaktora stopił się, a do środowiska przedostało się kilkadziesiąt izotopów promieniotwórczych o łącznej aktywności rzędu 1018 Bq, z czego ponad 30% pierwszego dnia.

Pożar ugaszono dzięki bezprzykładnemu poświęceniu gaszących strażaków i wojska, 31 osób zmarło w wyniku bezposredniego napromienienia i oparzeń, ponad 200 było hospitalizowanych w związku z chorobą popromienną.

Ocenia się, że u kilku tysięcy osób bezpośrednio narażonych na duże dawki, na skutek napromienienia wywiąże się (w przeciągu 10-20 lat) choroba nowotworowa. Substancje promieniotwórcze rozprzestrzeniały się, skażając rozległe terytoria, głównie Białorusi, Ukrainy, Rosji, ale i krajów skandynawskich oraz Europy środkowej i Wschodniej.

Trzydziestokilometrową strefę wokół reaktorów ewakuowano i zamknięto, później ewakuowano też ludność z najsilniej skażonych terenów Białorusi (np. wsie w rejonie Homla odległe o ponad 200 km od reaktora).

Nad Polskę napłynęły skażenia pochodzące z emisji pierwszego dnia. Spośród pierwiastków krótkożyciowych najistotniejszy z punktu widzenia ochrony radiologicznej był izotop 131I o czasie połowicznego zaniku T1/2 = 8,04 dnia dla długotrwałych skutków katastrofy największy wpływ ma opad długożyciowych izotopów cezu (137Cs, T1/2 = 30,04 lat oraz 134Cs, T1/2 = 2,02 roku).

Teren Polski został nierównomiernie skażony, na północnym-wschodzie wystąpiły największe skażenia izotopami krótkożyciowymi oraz śladami plutonu, natomiast największa depozycja długożyciowych izotopów cezu (wynosząca maksymalnie dla obu ponad 100 kBq/m2) miała miejsce na śląsku Opolskim, przy przeciętnej dla kraju rzędu 3 kBq/m2.

Szacuje się, że przeciętny mieszkaniec Polski otrzyma w ciągu 50 lat życia od izotopów pochodzących z Czarnobyla równoważnik dawki równy 0,3 0,4 mSv, czyli jedynie 10% dawki otrzymywanej corocznie od tła naturalnego. Na najsilniej skażonych terenach Polski, przy pesymizujacych założeniach, równoważnik dawki rocznej stanowi 30% dawki od tła naturalnego, a w pierwszym roku nie przekroczył 50% dawki od tła naturalnego.

Katastrofa w Czarnobylu była największą w dziejach katastrof± reaktora jądrowego, jednak pod względem ilości substancji promieniotwórczych wprowadzonych do środowiska ustępuje miejsca próbom z bronią jądrową prowadzonym w latach 50. i 60. głównie przez USA i były ZSRR oraz eksploatacji (w przeciągu 40 lat) zakładów przeróbki paliwa jądrowego w byłym ZSRR. W chwili obecnej w Czarnobylu reaktor IV pokryty jest ochronnym budynkiem (tzw. sarkofagiem), pozostałe trzy reaktory pracują.