Monitoring EM zračenja

EM spektar EM spektar je podeljen na: jonizujuće (-zraci i x-zraci) i nejonizujuće zračenja (10 nm do 104 km)

Karakteristike EM talasa

Nuklearna fizika struktura atomske jezgre radioaktivni raspadi zakon radioaktivnog raspada nuklearane reakcije: fisija i fuzija

Građa atomske jezgre Nuklearna fizika – proučava atomsku jezgru (NUKLEUS) Građa jezgre- NUKLEONI: protoni (pozitivno nabijene čestice) i neutroni (neutralne čestice) Neutron – kasno otkriven jer ga u prirodi nema slobodnog

Broj protona Z – ATOMSKI BROJ broj protona = broju elektrona Broj neutrona N Ukupni broj nukleona A – NUKLEONSKI ili MASENI BROJ ( A = Z + N) IZOTOPI – jednak Z različit N (npr. O – 16, O -17, O -18 ili H-1 vodik, H-2 deuterij, H–3 tricij

Nukleone na okupu drži JAKA NUKLEARNA SILA

MEĐUDJELOVANJE (INTERAKCIJA) Osnovne sile u prirodi MEĐUDJELOVANJE (INTERAKCIJA) NABOJ RELATIVNA JAČINA jako nuklearno boja 1 elektromagnetsko električni naboj 10 -2 slabo nuklearno slabi naboj 10 -5 gravitacijsko masa 10 -39

Maria i Pierre Curie Henri Becqurele Marie Sklodowska-Curie

Radioaktivnost Radioaktivni raspad – proces spontanog mjenjanja atomske jezgre bez vanjskog utjecaja Vrste radioaktivnosti – alfa zračenje, beta zračenje i gama radioaktivnost

Alfa zračenje Spontano emitiranje dva p i dva n (jezgra helija) Početna jezgra pretvara se u drugu jezgru s 2p i 2n manje

Beta zračenje Beta – minus zračenje: sponatano pretvaranje jednog neutrona u proton Početna jezgra se pretvara u drugu

Beta – plus zračenje: spontano pretvaranje jednog protona u neutron

Gama raspad Elektromagnetsko zračenje (fotoni) koje emitiraju atomske jezgre Fotoni vrlo visoke energije – MeV

Radioaktivno zračenje - zračenje vrlo velike energije Razlika prodiranja pojedinog zračenja kroz materijale

Zakona radioaktivnog raspada Broj jezgri nekog elementa koji se raspada Zakon radioaktivnog raspada –statistički opis vanjske manifestacije

Vrijeme poluraspada izraženo preko konstante raspada Aktivnost Zakon radioaktivnog raspada Vrijeme poluraspada može biti od 10-10 s do 1015 god.

Nuklearne reakcije masa se pretvara u energiju E = mc2 - nuklearna energija NUKLEARNA FISIJA NUKLEARNA FUZIJA

Defekt mase ukupna masa jezgre mj uvijek je manja od zbroja masa nukleona koji čine jezgru razliku nazivamo defekt mase pri nastanku atomske jezgre dio mase prijeđe u energiju – energija vezanja Ev

Energija vezanja po nukleonu

Fisija teška jezgra raspada se na dvije lakše uz oslobađanje energije

Lančana reakcija lančana reakcija - pri procesu se oslobode neutroni koji mogu dovesti do nove fisije termalni neutroni – energija odgovara energiji termičkog kretanja T = 300 K, E = 0,025 eV - 0,04 eV moderatori (obična voda, teška voda, grafit) – usporavaju neutrone kritična masa – odgovarajuča količina materijala da bi se odvijala lančana reakcija

Atomska bomba Hiroshima: 140 000 žrtava (još više od radijacije) temepratura blizu središta eksplozije 5000C udarni talas vjetra 800 km/h vreli gljivasti oblak visok 15 250 metara HIROSHIMA 6. 8. 1945. “LITTLE BOY” NAGASAKI 9. 8. 1945. “FAT MAN”

Nuklearna elektrana kontrolirana fisija regulacijski štapovi od kadmija, broma – elementi koji apsprbiraju neutrone nuk. energija grije vodu, para pokreće turbinu, turbina pokreće generator

Černobil najveća ekološka katastrofa novijeg doba 26. 4. 1986. u 1 sat 23 minute eksplozija na 4. reaktoru noćna smjena radila eksperimen i jedan operater opteretio reaktor od 25 kontrolnih šipki u reaktoru ostalo 6 drugi operater isključio dovod vode koja hladi i nastala je eksplozija radioaktivni oblak nošen vjetrom išao prema Skandinaviji te središnjoj i jugoistočnoj Europi

danas radijacija 100 metara od reaktora 50 000 puta veća od “normalne” od posljedica radijacije preminulo 200 000 do 400 000 (neslužbeni izvori, vlasti taje podatke) dan i po nakon eksplozije u obližnjem gradu Pripjata radijacija 300 000 puta veća od “normalne” danas radijacija 100 metara od reaktora 50 000 puta veća od “normalne” područje Černobila neseljivo tek za oko 600 godina Na slici se vidi sarkofag oko 4. reaktora

Fuzija proces u kojem se spaja više lakih atomskih jezgri u težu jezgru pri čemu se oslobađa energija

Izvor energije na Suncu energija Sunca je fuzionog porijekla temperatura Sunca: - površina 6000 K - unutrašnjost 1.5  107 K spajanje 4 protona u  česticu uz oslobađanje energije

“Mini zvijezda” na Zemlji Dobivena energija fuzijom veća nego fisijom: PREDNOSTI: produkti nisu radioaktivni nije potrebna kritična masa PROBLEMI: potrebna visoka temperatura da bi se postigle visoke kinetičke potrebno održati stanje plazme

H – bomba (termonuklearna bomba) hiljadu puta jača od atomske (fisijske) bombe zemlje koje posjeduju H – bombu: SAD, Rusija, Francuska, Ujedinjeno Kraljevstvo, Kina i Indija atomska bomba kao upaljač H - bombe

Delovanje jonizujućeg zračenja na živu materiju radiobiološki paradoks - doza zračenja od 10 Gy (greja) je dovoljna da usmrti čoveka, a raspoređena na toplotu povisila bi temperaturu tela za 0,001 0C. Postoje dve vrste efekata: somatski i genetski.

DOZIMETRIJA Dozimetrija jonizujućeg zračnja meri dejstva zračenja na materiju. Mera tog dejstva naziva se doza zračenja. Apsorbovana doza ( D ) se za sve vrste ztačenja definiše kao apsorbovana energija po jedinici mase Jedinica za apsorbovanu dozu je grej (Gy= J/kg).

Ekspoziciona doza ( X ) se definiše za x i  zrake energije ispod 3 MeV-a - količina naelektrianja jona istog znaka storenih zračenjem u jedinici mase vazduha Jedinica je kulon po kilogramu, mada se u praksi često sreće i stara jedinica za ovu veličinu rendgen (R) U praktičnoj dozimetriji se najčešće meri ekspoziciona doza, a za određen tip supstance se iz ekspozicione doze može izračunati apsorbovana doza. Tako za vazduh i tkiva čovečijeg tela ona iznosi 1 C/kg  35 Gy.

Jedinica je sivert ( Sv ). Ekvivalentna doza (H) se koristi za opisivanje biološkog dejstva zračenja, a izražava se formulom: D –apsorbovana doza, Q – faktor kvaliteta (njime se opisuje relativno biološko dejstvo raznih vrsta zračenja, a vrednosti su date u tabeli) i N – faktor (se uzima da je jednak jedinici). Jedinica je sivert ( Sv ). Vrsta zračenja Q x-,-zraci 1 -zraci Emax 0,03 MeV -zraci Emax0,03 MeV 1,7 n,p do 10 MeV 10 -čestice teška jezgra 20

Kolektivna efektivna doza(S) - Ukupna doza zračenja kojoj je izložena populacija Ei- srednja efektivna doza u i-toj podgrupi populacije Ni - broj pojedinaca u i-toj podgrupi Jedinica: čovek-sivert (man.Sv)

Праћење радијације Научни комитет Уједињених нација за праћење ефеката атомских радијација (УНСЦЕАР) скупља потребне податке о изворима и учинцима радијације и сређује их. Далеко највећи део радијације коју светско становништво прима потиче од природних извора. Излагање највећем делу ове радијације је неизбежно.

Извори Природни – Вештачки Космичко зрачење Радиоактивни елементи на Земљи Вештачки

Efektivna doza kao rezultat nekih delatnosti

Radon

Nejonizujuće EM zračenje oblasti optičkog zračenja (UV, vidljivo, IC) i oblast radiotehnike

UV zračenje UV zračenja se deli na više različitih načina: Prema definiciji CIE (Commision Internationale de l`Eclairage): UVC oblast (200-280nm), UVB oblast (280-315nm) i UVA oblast (315-400 nm). Prema svom biološkom dejstvu UV zračenje se deli na: UV-C oblast (λ = 180-290 nm), UV-B oblast (λ = 290-320 nm) i UV-A oblast (λ = 320-400 nm). Prema hemijskom dejstvu UV zračenje se deli na: zračenje koje učestvuje u sintezi ozona (λ = 175-220 nm), zračenje koje ima germicidno dejstvo (λ = 220-300 nm), zračenje koje ima eritemalno dejstvo (λ = 280-320 nm).

Kao posledica hroničnog dejstva UV zračenja na kožu dolazi do pojave prevremenog starenja kože, stvaranja slobodnoh radikala, oštećenja imunološkog sistema i pojave tumora kože.

Vidljivo zračenje Interval talasnih dužina od 380 nm do 760 nm pripada vidljivoj oblasti spektra, što znači da ljudsko oko na njega reaguje. Nisu poznata štetna dejstva

Infracrveno (toplotno) zračenje Obuhvata interval talasnih dužina od 760 nm do nekolimo milimetara Posledice – poremećaj termoregulacije

Radiofrekvencijsko zracenje oblast niskih frekvencija (do 3·kHz). Ova zračenja potiču od uređaja za prenos i distribuciju električne energije frekvencije 50 Hz i indukcionih peći oblast srednjih frekvencija (od 3·kHz dо 30 kHz). Izvori zračenja ovih frekvencija su indukcione peći za termičku obradu metala. oblast visokih frekvencija (od 30·kHz dо 30 MHz). Elektromagnetno zračenje ove oblasti proizvode peći za termičku obradu metala, poluprovodnika i dielektrika, i uređaji za radiodifuzni prenos na ultrakratkim, srednjim i dugim radio talasima. oblast ultra-visokih frekvencija (od 30·MHz dо 3 GHz), emituju uređaji ultrakratkih radio i TV prijemnika i predajnika, WiFi uređaji, mobilna telefonija. oblast hiperfrekvencija (iznad 3 GHz) obuhvata različite predajnke koji emituju elektromagnetna zračenja talasnih dužina decimetarskog, centimetarskog i milimetarskog područja.

утицаја ЕМ поља на људски организам спрега са нискофреквентним електричним пољима, чији су ефекти протицање наелектрианих честица (струје), поларизација везаних наелектрисања (формирање ел. дипола) и преоријентација дипола који већ постоје у ткивима.

спрега са нискофреквентним магнетним пољима, која у људском телу индукују електрична поља и тако проузрокују вртложне струје. апсорпција енергије електромагне-тних поља, која је занемарива на нижим фреквенцијама и долази до изражаја изнад 100 kHz као повећање температуре тела.

Viskofrekventno EM zračenje U oblasti visokofrekventnih EM talasa nivo izlaganja se izražava u specifičnoj brzini apsorpcije energije - SAR (Specific energy absorption) u W/kg.

Zakonska regulativa u R Srbiji Закон о заштити од нејонизујућих зрачења 2009. god Правилник о садржини евиденције о изворима нејонизујућих зрачења од посебног интереса, Правилник о границама излагања нејонизујућим зрачењима, Правилник о изворима нејонизујућих зрачења од посебног интереса, врстама извора, начину и периоду њиховог испитивања, Правилник о условима које морају да испуњавају правна лица која врше послове испитивања нивоа зрачења извора нејонизујућих зрачења од посебног интереса у животној средини, Правилник о садржини и изгледу обрасца извештаја о систематском испитивању нивоа нејонизујућих зрачења у животној средини и Правилник о условима које морају да испуњавају правна лица која врше послове систематског испитивањa нивоа нејонизујућих зрачења, као и начин и методе систематског испитивања у животној средини).

Fizičke veličine kojima se određuju ograničenja kontaktna struja (IC) između osobe i nekog predmeta izloženog EM polju. Izražava se u amperima (A); gustina struje (Ј) je protok struje kroz jedinični poprečni presek normalan na tok struje u zapremini provodnika kao što je ljudsko telo ili njegov deo. Izražava se u amperima po kvdratnom metru (А/m2); jačina električnog polja (Е) predstavlja silu kojom polje deluje na naelektrisanu česticu u njemu. Izražava se u voltima po metru (V/m); jačina magnetnog polja (H), određuje magnetno polje u nekoj tački prostora а, izražava se u amperima po metru (А/m); gustina magnetnog fluksa (B), ispoljava se kao sila koja deluje na čestice u pokretu a izražava se u Teslama (Т = Wb/m2). gustina snage (S) predstavlja snagu zračenja koja pada normalno na površinu. Jedinica je vat po kvadratnom metru (W/m2). Upotrebljava se u visokofrekventnoj oblasti u kojoj je dubina prodiranja u telo mala.

Референтни гранични нивои изложености становништва електричним, магнетским и електромагнетским пољима (0 Hz до 300 GHz)

ICNIRP

Поређење акционих вредности вредности излагања ЕМ пољу фреквенције 50 Hz

Zaključak Na osnovi izloženog treba naglasiti da su pojmovi elektromagnetno zračenje i elektromagnetni talasi sinonimi. Naime, pojam „zračenje“ se obično primenjuje kada se govori o jonizujućim oblastima spektar, dok se za nejonizujuće oblasti u svakodnevnom životu koriste oba izraza. Ukoliko se govori o nejonizujućim zračenjima, kod ljudi koji su manje upućeni u ovu oblast, izaziva se podozrenje i strah. Međutim, ukoliko se kaže nejonizujući talasi, bez obzira što je to potpuno isto, uobičajena reakcija ljudi je da je to bezopasno ili pak manje opasno.