Önce, ‘radyasyon’ sözcüğünden ne anladığımızı, konuya
yabancı olanlar için açıklayalım:
Kabaca genel anlamıyla radyasyon, enerjinin bir yerden
başka bir yere ışınlar ya da tanecikler halinde iletiminden başka bir şey
değil.
Örneğin güneşten yeryüzüne, güneş ışınlarıyla enerji iletiliyor. Güneş
ışınları ise elektromanyetik radyasyondan başkası değil. Yeryüzündeki
yaşamın varlığını ve sürmesini,
güneş ışınlarına borçlu olduğumuzu biliyoruz. Eğer dünyaya güneş ışınları
ulaşmasaydı, bitkiler özümleme yapamayacaklarından yer yüzündeki bitki örtüsü
tahıl, sebze, meyve de oluşamayacağından, ancak bunlarla yaşamda kalabilecek
diğer canlılar da var olamazdı. Bunu herkes bilir ama herkesin bilmediği, yerkürenin
üst katmanlarındaki kayaçlarda (kabaca taşlarda, Şekil 1) başlangıçtan beri
bulunan doğal radyoaktif uranyum, toryum ve potasyum ile
bunlardan türeyen bir dizi başka radyoaktif maddelerin
(Bkz.Şekil 2 ve 3) yayınladığı radyasyonların yaşam için zorunlu
olduğudur.
Şekil 1: Yerküre: Crust:Yerkabuğu, Mantel: Manto, Dış ve İç Çekirdek
Doğal radyoaktif maddeler yaşam için neden zorunlu?
Doğal radyoaktif maddelerden yayınlanan alfa, beta ve
gama ışınları halindeki radyasyonların/1/, Yer Kabuğunu ve onun altındaki Manto’yu
zamanla ısıtarak canlılara yaşayabilecekleri bir ortam hazırladıklarından
çoğumuzun bilgisi yoktur.
Son yıllarda yapılan bilimsel çalışmalar ve
hesaplamalar /2/, yer kabuğu ve manto’daki toplam 44 TW’lık (*) ısıl güc’ün
(her saniye üretilen ısıl enerji) yarısının (kabaca 24 TW) dünyanın oluşumu
sırasındaki (primordial) enerjiden arta kaldığını, diğer yarısının (kabaca 20
TW) ise doğal radyoaktif maddelerden yayınlanan radyasyonların maddeyle
etkileşmesi sonucu oluştuğunu gösteriyor.
Bu 20 TW“lik ısıl güc'ün 8 TW’lık bölümü uranyum dizisindeki radyoaktif
maddelerden, aynı miktarı da toryum dizisindekilerden ve 4 TW’lık bölümü de
potasyum 40 radyoaktif maddesinden yayınlanan radyasyonlardan kaynaklanıyor.
Bunu açarsak: Bu dizilerdeki radyoaktif maddeleden (Bkz. Şekil) yayınlanan alfa
ya da beta ve gama radyasyonlarının çevrelerindeki maddeye (kayaçlar içindeki
minerallere) enerjilerini aktararak, yani bunların enerji düzeylerini
yükselterek, tepkimelerle (kinetik enerjiye dönüştürerek) ortamı ısıtmaları ve
yer yüzünün sıcaklığının, yaşanabilir belirli aralıklarda kalmasını
sağlamalarıdır (Genellikle yeryüzünün sıcaklığı: +60 ve – 90 C derece
arası, ortalama +9 derece kabul ediliyor). 20
TW= 20.000 GW’lık ısıl güç ise, 1 GW(1000 MW)“lık ısıl
güçlü 20.000
adet kömürlü ya da nükleer santralın ısıl gücüne
(ya da saniyede üretilen ısı enerjisine) eşdeğer demektir.
Doğal radyoaktif
maddeler bir yandan dünyamızın sıcaklığını yaşanabilir düzeyde tutarken, öte
yandan da mağmadaki sıvı metallerin zamanla katılaşmasını önlüyorlar.
Dünyanın rotasyon harektiyle sıvı mağma dinamo gibi dönerken, mağmadaki
metaller (demir), dünyanın çevresinde bir manyetik kuşak oluşturuyorlar. Manyetik
kuşak, güneş rüzgarlarını saptırıp, atmosferin süpürülüp uzaya götürülmesine ve
arta kalacak çok düşük basınçlı atmosferde de suyun çabucak buharlaşmasına
engel olmakta. Böylelikle dünyamızda, Mars’ın aksine, atmosfer ve su yok
olmuyor.
Özetle, yaşamımızı yer küredeki doğal
radyoaktif maddelerin hem dünyamızı ısıtmasına hem de böylelikle mağmanın
zamanla katılaşmayıp dünyanın çevresinde manyetik kuşak oluşturmasına
borçluyuz.
Şekil 2: Yerküre’deki U238 , Toryum 232 ve Potasyum 40
(K40) doğal radyoaktif maddeleriyle bunlardan türeyen diğer radyoaktif maddeler
ve bunların yayınladıkları alfa ve beta
radyasyonları aşağıdaki şekillerde gösteriliyor. K 40’ın yarılanma süresi :
1,28 milyar yıl (1,28 milyar yıl sonra örneğin 1kg K
40, yarım kiloya iniyor demek).
Doğal radyoaktif maddelerle, insan
yapısı (yapay) radyoaktif maddeler arasında fark var mı?
Doğal radyasyonun
yeryüzünün ısıl enerjisini sağlayarak, dünyadaki yaşamın ancak böylelikle
oluşabildiğini yukarıda açıkladık.
Gerek reaktörlerde
gerekse özel laboratuvarlarda üretilen ya da ortaya çıkan (insan yapısı, yapay)
radyoaktif maddeler ve bunların yayınladıkları radyasyonların, aynı cinsten
doğallarıyla, aralarında bir fark bulunmuyor. Nükleer santrallardan, Röntgen makinalarından
ya da tıpta kullanılan kobalt ve diğer radyoaktif kaynaklardan yayınlanan
radyasyonların vücudumuza etkisi ya da
zararlı olma riski nedir? Tüm bu insan yapısı radyasyon kaynakları kontrol
altında, güvenli olarak kullanıldığında
insana etki belirli sınırlar ya da sınır değerler altında kaldığından
vücudumuza zararlı olma riski de çok düşüktür. Ancak çok seyrek olan kaza
durumlarında vücudumuza zararlı olma riski artabiliyor. Tıpta, tümörlerin
öldürülmesi gibi hastaya yararı olacak durumlarda ise yüksek radyasyon dozları,
hastanın yaşamını sürdürmesi ön planda olduğundan, zararlı olma riski göze
alınıyor.
İnsan yapısı radyoaktif maddelerden yayınlanan
radyasyonların vücutta oluşturabileceği düşük düzeydeki radyasyon dozlarının
vücuttaki etki ve riskleri, ancak doğal radyasyonların vücuttaki etki ve
riskleriyle karşılaştırıldığında bir anlam taşıyabiliyor. Şekil 2’de görülen radyoaktif maddeler topraktan
bitkilere, sulara, hayvanlara ve bunlardan da sindirim ve solunum
yollarıyla, insan vücuduna bir miktar
giriyorlar. Bu nedenle vücudumuz, az da olsa radyasyon saçıyor. Örneğin
topraktan salınan radon gazı, vücudumuzdaki doğal radyasyon dozunun yarısını
oluşturuyor ve bu, hiç de az değil. Özellikle iyi havalandırılmayan evlerin alt
katlarında radon gazı daha çok bulunduğundan vücuda etkisi ve kanser riski de
daha fazla /1/. Öte yandan kozmik ışınlar ve onların ürettikleri bir dizi
radyoaktif madde de doğrudan(dıştan) ve solunum yoluyla da bizi ışınlıyor. Vücudumuzdaki
hücreler evrimle sadece radyasyonlara direnmeyi değil, bunlarla birlikte
yaşamayı ve belki de radyasyonlardan yararlanmayı öğrenmişler ki sağlıklı
yaşayabiliyoruz diyebiliriz.
İnsan yapısı radyoaktif maddelerden yayınlanan radyasyonların
vücuda etkileri incelenirken, doğal radyasyonu ölçüt alarak karşılaştırmalar yapıp değerlendirmek
ve bunların etkilerini büyütmemek doğru
olur. Tıpta, kobalt 60’dan yayınlanan
gama ışınlarıyla tümörler öldürülürken ya da Röntgen filmi çektirdiğimizde
Röntgen makinasından yayınlanan Röntgen ışınları (radyasyonu), bilgisayar
tomografisinde (BT) hedef olduğumuz
radyasyonlar, insan için yararı olan radyasyonlara örneklerdir.
Ancak bu uygulamaların da, az da olsa, vücuda zararlı
olma riskleri vardır. Bu nedenle özellikle tıp doktorlarımız, bu uygulamaları
ancak gerekli ya da zorunlu olduğunda kullanmalıdırlar.
Her şeyde olduğu gibi, radyasyon dozunda da, miktarın
aşırı olmaması önemlidir.
Vücudumuzdaki
ve çevremizdeki doğal radyoaktif maddelerden yayınlanan radyasyonlarla ve
kozmik ışınlarla, insan var olduğundan beri, iç içe yaşıyoruz. Vücudumuza her
saniye 10.000 kadar (günde 860 milyon) giren, çıkan çeşitli doğal radyasyonlardan
habersiz olarak, hatta sevgiden sarıldıklarımızı, az da olsa ışınlayarak, yaşamımızı
sağlıklı olarak sürdürürken, ‘radyasyonsuz yaşam’ düşünülebilir mi?
Radyoaktif madde, radyoizotop, radyonüklid
/1/
Bir elementin atom çekirdeklerinde aynı sayıda proton ve farklı sayıda
nötron bulunduğunda, bu çeşit atomlar o elementin izotopları adını alıyorlar.
Çekirdeklerindeki nötron fazlalığı sonucu izotopların çoğu ‘kararsız’
olduklarından radyasyon (ışın) salıp bozunarak başka izotoplara
dönüştüklerinden bu çeşit maddelere ‘radyoaktif madde’(örneğin radyum,
uranyum), ve bunların belirli örnekleri de ‘radyoizotop’ ya da ‘radyonuklid’
(örneğin Ra 226, U 235) adını alıyorlar. Örneğin doğal potasyumun 40 nolu örneğinin radyasyonlar yayayarak argon ve
kalsiyum“a dönüşmesi gibi (Bkz. yukarıdaki şekil).
110 kadar elementin toplam 2.500 kadar izotopu olup bunlardan 250 kadarı
‘kararlı’, diğerleri karasız olan radyoizotoplardan oluşuyor (Kararlı izotop:
Radyoaktivite özelliği göstermeyen ya da
ışın salmayan atom çekirdeği).
Aşağıdaki şekillerde, urayumu zengin bir taş örneğiyle, radyoaktif bozunma ve
ortaya çıkan doğal radyasyonların maddeyle etkileşme şekilleri gösteriliyor.
Radyasyon, Doğal Radyasyon,
iyonlaştırıcı radyasyon?
Radyasyon deyince, halk arasında, genellikle radyoaktif maddelerin
yayınladığı alfa, beta ve gama ışınları akla geliyor ama bu doğru değil. Genel
anlamda, radyasyon, her çeşit ışınları kapsıyor. Örneğin güneş ışınları da
radyasyondur ama radyoaktif maddelerden yayınlanan gama ışınlarına oranla
enerjileri sadece milyonda bir kadar olduğundan madde ya da vücut içlerine
girip, hücrelerdeki atomlarla etkileşip bunlardan
elektron sökemezler ya da bunları iyonlaştıramazlar. Halbuki Şekil 3’ün en sağında görüldüğü gibi radyoaktif
maddelerden yayınlanan, dalga boyları çok daha küçük, enerjileri çok daha
yüksek radyasyonlar ya da ışınlar
atomlardan elektron sökebildikleri için bunlara ‘iyonlaştırıcı ışınlar ya da
iyonlaştırıcı radyasyonlar’ deniyor.Görünür ışığın bileşenlerinden en girici
(enerjisi en yüksek) olan mor ötesi (UV) ışınları bile, gama ışınlarından 10.000 kat daha az
enerjidedir ve bu nedenle mor ötesi ışınları yazları deniz kıyısında uzun süre
yattığımızda sadece deride hasar oluşturabilirler, vücudun içine pek fazla
giremezler.
Şekil 3: Uranyumu
zengin bir taş örneği, Radyoaktivite (Atom çekirdeklerinden radyasyonların
yayınlanması) ve yayınlanan radyasyonların başka atomlardan elektron sökmesi
(iyonlaştırma)
------------------------------------
(*)
1 TW (1 Terawatt)= 1012 Watt= 1000 GW (Gigawatt)= 1 Milyon MW
(Megawatt)
/1/ Radyasyon ve Sağlığımız? kitabı Nobel
yayınları, 2014, Yüksel Atakan
https://www.nobelkitap.com/kitap_113005_radyasyon-ve-sagligimiz.html
https://www.nobelkitap.com/kitap_113005_radyasyon-ve-sagligimiz.html
/2/ T. Araki et
al. (KamLAND collaboration), Nature 436, 499 (2005).https://doi.org/10.1038/nature03980, Google Scholar
Yüksel Atakan,
Dr.Radyasyon Fizikçisi,
Almanya
Hiç yorum yok:
Yorum Gönder