Tu ești radioactiv. 5000 de atomi de Potasiu-40 de descompun în tine chiar acum

Mai întâi să vedem filmul de mai sus. Radiația la 10 000 de metri altitudine este de 30 de ori mai mare decât cea de la sol, cu toate acestea poți zbura liniștit cu avionul fără să ai probleme de sănătate. Radiația de fond, cea care ne înconjoară la nivelul solului, este de aproximativ 3 miliSievert pe an. În filmul de mai sus vezi că inginerul calculează 0.1 microSievert/oră, ceea ce este un lucru normal. La 10 metri de centrul reactorului nuclear este de 10 ori mai mare, dar la înâlțimea de 10 000 de metri ai de-a face cu radiație de 30 de ori mai mare, adică 3 microSievert/oră.

Reactoarele nucleare de azi sunt mult mai sigure decât cele de acum 20 de ani și este interesant de aflat că putem fi iradiați cu mai multă radiație într-o plimbare cu avionul decât dacă stăm lângă un asemenea reactor.

Care este legătura, totuși, cu radioactivitatea umană? Ei bine, află că totul pe Terra este radioactiv, de la miezul foarte fierbinte până la bananele ce le mânânci cu atâta poftă. Oamenii au evoluat să suporte cantități destul de mari de radiație și de aceea nu avem dificultăți. Excepție este, totuși, o plimbare la reactorul 4 de la Cernobîl.

Cei de la Health Physics Society și-au pus întrebarea: este omul radioactiv? Răspunsul este un răsunător da, dar cantitatea de radiație este atât de mică încât este neglijabilă. În fiecare secundă 5000 de atomi de Potasiu-40, element care se găsește în fiecare om, se descompun radioactiv în alte elemente prin ceea ce se numește descompunere beta minus (beta decay, β−), eliberând un electron și un antineutrino.

În descompunerea beta minus, cea mai raspândită descompunere din cadrul celor 5000 de atomi, un neutron se va tranforma într-un proton și va elibera un electron și un antineutrino. Procesul este descris în detaliu în articolul despre Quantum Field Theory.

Cei de la Health Physics Society au calculat că procesele de descompunere radioactivă din noi ne iradiază cu aproximativ 0,3 miliSievert pe an, de 10 ori mai puțin decât cei 3 miliSievert pe an din mediul ambiant. Este rău sau bine? Ei bine, pentru asta trebuie să avem aproape un tabel excelent legat de cât de multă radiație este în jur și cât de mult ne poate afecta (sursa imagine):

Din imaginea de mai sus poți vedea că 3-4 mSv/an este o doză normală. Maximul admis pentru lucrătorii în zone cu radiație este de 50 mSv/an iar de la 100 mSv/an avem risc crescut de cancer. La 2000 mSv sau 2Sv primiți deodată avem de-a face cu efecte imediate asupra sănătății iar la 4Sv supraviețuirea este opțională. La 8 Sv poți fi considerat deja mort.

Fun fact: dacă mânânci o banană, te iradiezi mai mult decât dacă ai dormi 2 ore cu cineva în pat, adică 0.1microSv. Tocmai de aceea s-a inventat unitatea de măsură numită BED – banana equivalent dose. Dacă ai reuși să mănânci un milion de banane odată, atunci te-ai intoxica de radiație și ai avea șanse să mori.

Acum, câtă radiație emite un om? Din tabel vei vedea că avem de-a face cu 0,05 microSv pe secundă sau cu 390 de microSv/an. Da, cu cât dormi mai mult cu cineva cu atât te iradiezi mai mult. În plan localizat, pe termen scurt, efectul este imperceptibil, însă efectul cumulat de-a lungul anilor se poate resimți în risc puțintel mai mare de cancer.

Richar Muller, profesor de fizică la Universitatea California din Berkeley a prezentat public, în articolul Radioactivity of the human body, un calcul prin care un om din 28 000 de oameni care moare din cauza cancerului are acel cancer generat de propria radiație. Calculat la populația SUA el a ajuns la cifra de 35 de oameni, din 340 de milioane, care mor anual de cancer generat de propria radiație. Calculele nu sunt exacte, dar ne prezintă cu perpectivă nouă asupra lucrurilor.

Richard Muller mai are o serie de asemenea calculate puse în directorul public. Interesant de citit și calculele despre obezitate și moduri de a slăbi. De știut: eliminăm 120 de grame de carbon din corp în fiecare zi numai respirând. Ce trebuie să faci ca să slăbești? Muller zice clar: respiră mai mult, adică fă sport mai mult.

Revenind la radioactivitatea umană, cantitatea de izotopi radiaoctivi de Potasiu-40 este de 5000 Becquereli, adică acei 5000 de atomi care se descompun în fiecare secundă. Potasiu-40 are perioada de înjumătățire de 1,23 miliarde de ani, ceea ce înseamnă că acest element provine de la supernova ce a generat Sistemul Solar.

De aici aflăm că doar 10% din cei 500 de atomi generează radiație gamma iar o parte bună din această radiație se duce către exterior. Radiația gamma este suficient de puternică încât să afecteze ADN-ul din celule. Gamma are energii de cel puțin 1MeV, suficient de mari încât să arunce electronii de pe orbitele din jurul atomilor, rupând astfel legăturile moleculare. Din fericire generăm doar 500 de raze gama pe secundă iar parte bună din acestea nu ne afectează.

Un om de 70 kg are aproximativ 140 de grame de Potasiu-40 în corp (0.2-0.4% din greutatea corpului) astfel că, la o activitate specifică de 30.5 Bq/g (Becquereli/gram), putem calcula faptul că există 4.26 kBq sau 4260 de atomi în descompunere acum. Circa 0.0117% din potasiul din corp este Potasiu-40. Un lucru interesant: Carbon-14, alt element radioactiv din corpul uman, element ce are o perioadă de înjumătățire de 5730 de ani, se află în cantitatea de 3.08kBq în om.

Ok, dar de unde atâta radioactivitate în jurul nostru? Orice atingem are o urmă de radioactivitate, oricât de mult ai curăța lucrurile. Elementele radioactive provin de la formarea sistemului solar și vor mai trece miliarde de ani până toate se vor descompune în elemente ne-radioactive.

Un lucru mai puțin știut este că planeta noastră este una dintre cele mai mari surse de elemente radioactive din zona noastră. Datorită fenomenului de descompunere radioactivă Pământul are suficient de multă căldură încât să îi ajungă pentru câteva miliarde de ani de-acum încolo.

Cum am scris și în articolul citat în linkul de mai sus, în momentul de față planeta noastră își menține căldura în proporție de 20% datorită căldurii reziduale rămase de la discul de acreție și în proporție de 80% datorită descompunerii radioactive a izotopilor Uraniu 238, Uraniu 235, Thoriu 232 și Potasiu 40.

Așadar, noi stăm pe un bulgăre încins la mii de grade de descompunerea radioactivă. Suntem protejați de expunere la radiația radioactivă de către scoarța terestră.

În acest context este ușor de răspuns la întrebarea „Ce am face dacă Soarele as dispărea pe loc?„. Ne-am ascunde sub pământ, loc unde vom avea căldură preț de miliarde de ani datorită proceselor radioactive ce au loc în centrul planetei. Același proces de descompunere radioactivă este folosit și la roverul Curiosity, trimis pe Marte. Nu are loc fuziune sau fisiune acolo, ci roverul își generează energia electrică din căldura rezultată în urma descompunerii radioactive a elemenetelor radiogenice.

Mai rămâne un mister: de unde radiație la altitudinea de 10 000 de metri? Ei bine, aceasta vine din spațiul interstelar, de departe. Vezi detalii în filmul de mai jos:

Așadar, chiar dacă tu ești radioactiv într-o mică măsură iar riscul de cancer crește odată cu creșterea timpului petrecut lângă alte persoane, nu ai nici un motiv să folosești pastă de dinți cu radon 😀 Prea multă radioactivitate strică!