Radyoaktif kirlilik

Radyoaktif kirlenme ya da radyolojik radyoaktif maddelerin yüzeylerde veya katılar, sıvılar ve gazlar (insan vücudu da dahil) içinde kasıtsız ve istemeden bulunması durumudur.

Böyle kirlenmeler atık maddelerin radyoaktif bozulmalarından dolayı alfa veya beta parçacıkları, gama ışınları ya da nötronlar gibi iyonlaşan zararlı radyasyon yayması açısından risk arzeder. Riskin derecesi atık maddelerin yoğunluğuna, yayılan radyasyonun enerjisine, radyasyonun çeşidine ve kirletmenin vücut organlarına olan yakınlığına bağlıdır. Şuna açıklık getirmek önemlidir ki kirlenme radyasyon riskini arttırır ve “radyasyon” ve “kirlenme” terimleri kendi içlerinde yer değiştiremez.

Kirlenme bir insanı, bir yeri, bir hayvanı veya giysi gibi bir objeyi etkileyebilir. Atmosferik bir nükleer silah ateşlenmesi veya bir nükleer reaktörden atık sızıntısının ardından civardaki hava, toprak, insanlar, bitkiler ve hayvanlar nükleer yakıt ve fizyon ürünleri tarafından kirletilmiş olacaktır. Uranil nitrat gibi bir nükleer maddenin dökülen bir şişesi yeri ve temizlemek için kullanılan paçavraları kirletecektir. Yaygın radyoaktif kirlenmelere örnek olarak Bikini Mercanadası, Colorado’daki Rocky Flats tesisi, Fukushima Daiichi nükleer felaketi, Kiştim Kazası sebebiyle Rusya’da Mayak tesisi etrafındaki alandaki kirlenme ve Çernobil felaketi verilebilir.

Radyoaktif kirlenme tipik olarak üretim sırasında bir dökülme veya kaza sonucu veya kararsız çekirdeğe sahip olan ve radyoaktif bozulmaya uğrayan radyoizotopların kullanımından kaynaklıdır.

Daha tipik haliyle nükleer atık nükleer patlama tarafından radyoaktif kirlenmenin yayılmasıdır. Bir kazada serbest kalan radyoaktif maddenin miktarı kaynak terim olarak adlandırılır.

Kirlenme radyoaktif gazlardan, sıvılardan veya parçacıklardan kaynaklanabilir. Örneğin nükleer tıpta kullanılan radyonüklid dökülmüştür (kazara veya, Goiania kazasında olduğu gibi ihmalden), madde insanlar etrafta yürüdükçe onlar tarafından yayılabilirdi. Radyoaktif kirlenme ayrıca nükleer yakıt yeniden işlenmesinde nükleer yakıt içinde radyoaktif ksenon maddesinin serbest kalması gibi belirli işlemlerde kaçınılmaz olabilir. Radyoaktif maddenin hapsedilemediği durumlarda madde güvenli yoğunluklara seyreltilebilir. Alfa yayıcılar tarafından çevresel kirlenme hakkında açıklama için lütfen çevredeki aktinitler (actinides in the environment.) bakınız.

Kirlenme devre dışı bırakıldıktan sonra bölgede kalan artık radyoaktif maddeyi içermez. Bu yüzden mühürlenmiş ve işaretlenmiş kaplardaki radyoaktif maddeler ölçü birimleri aynı olabilse de tam olarak kirlenme yerine geçmezler.

Kasıtlı kirlenme içinde olmak radyoaktif madde ve radyoaktif kirlenmeyi birbirinden ayırır. Radyoaktif maddeler önlem alanının dışında saptanabilir seviyede bir konsantrasyondayken etkilenen alan genel olarak kirlenmiş olarak ima edilir.

Radyoaktif maddeleri yayılmadan ve kirlenme haline gelmeden önlemek için çok sayıda tekbik vardır. Sıvılar kosununda yüksek sağlamlıkta tanklar ya da konteynerler kullanılarak, genellikle bir yağ karteli sistemi ile sızıntı radyometrik veya konvensiyonel aletler tarafından saptanabilir.

Madde havada taşınabilir olduğunda birçok endüstrideki işlemlerde ve riskli laboratuvarlarda “glovebox” (içerideki maddeyi dışarıdan manipüle edebilen bir sisteme sahiptir) denilen kapların kullanımı yaygındır. Gloveboxlar az da olsa negatif bir basınç altında tutulmuştur ve sızan gaz doğru çalıştıklarını garantiye almak için radyolojik cihazlarla görüntülenen yüksek verimli filtrelerle filtrelenmiştir.

Radyonüklidlerin bir türü çevrede doğal olarak oluşur. Uranyum ve toryum gibi elementler ve onların bozunma ürünleri kaya ve toprakta mevcuttur. İlkel bir nüklid Potasyum-40 tüm potasyumun küçük bir yüzdesini oluşturur ve insan vücudunda mevcuttur. Karbon-14 gibi tüm yaşayan organizmalarda bulunan diğer nüklidler sürekli olarak kozmik ışınlar tarafından oluşturulmaktadır.

Bu seviyedeki radyoaktivite az tehlike arz edebilir ama ölçmeyi karmaşıklaştırabilir. Doğal olarak üretilen ve normal arka plan seviyelerine yakın kirlenmeyi saptamak üzere kurulan cihazları etkileyebilecek radon gazı ile ilgili özel bir problem yanlış alarmlara sebep olabilmesidir. Bu yüzden radyolojik ölçüm ekipmanının operatörünün arka plan radyasyonu ile kirlenmeden doğan radyasyonu ayırt etme yeteneğine sahip olması gerekir.

Doğal olarak oluşan radyoaktif maddeler (NORM) yüzeye çıkarılabilir ya da insanlar tarafından madencilik ve yağ ve gaz ekstraksiyonu ile konsantrasyonu sağlanabilir.

Yüzey kirlenmesi sabit de “serbest” de olabilir. Sabit kirlenme durumunda, radyoaktif madde tanımdan da anlaşılacağı gibi yayılamaz fakat radyasyonu hala ölçülebilirdir. Serbest kirlenme durumunda kirlenmenin deri veya giysiler gibi diğer yüzeylere yayılma riski vardır. Radyoaktivite tarafından kirlenen beton bir zemin kirlenen madde yok edilmek üzere bırakılarak spesifik bir derinliğe kadar traşlanabilir.

Meslekle ilgili işçiler için kirlenme riski olan bölgeler belirlenir. Böyle bölgelere girişler bazen elbise ve ayakkabı değişimlerinin gerekmesini de içerebilen bariyer tekniklerinin bir çeşidiyle kontrol edilir. Kontrol altındaki bir bölge içindeki kirlenme normal olarak düzenli görüntülenir. Radyolojik koruma cihazları (RPI) potansiyel kirlenme yayılmalarının saptanması ve görüntülenmesinde anahtar rol oynar ve elle tutulan sayaçlar ile Havasahası partiküler monitörü ve bölge gama monitörleri gibi kalıcı olarak kurulan görüntüleyicilerin bir kombinasyonudur. Vücut ve bitkisel yüzey kirlenmesinin saptama ve ölçümü genellikle Geiger sayacı, ışıldama sayacı veya orantılı sayaç ile yapılır. Orantılı sayaçlar ve ikili fosfor ışıldama sayaçları alfa ve beta kirlenmeleri arasındaki farkı ayırt edebilir ancak Geiger sayacı edemez. Parıldama dedektörleri genellikle elle tutulan görüntüleme cihazları için tercih edilir ve büyük alanların görüntülemesini daha hızlı yapmak için büyük bir saptama camı ile tasarlanmıştır. Geiger sayaçları küçük kirlenme alanları için daha kullanışlı olan daha küçük camlı olmaya eğilimlidir.

Nükleer maddelerin kullanıldığı veya işlendiği kontrol edilen alandan çıkan personel tarafından oluşan kirlenmenin yayılımı arama sondaları, el kirlenme monitörleri ve tüm vücut çıkış monitörleri gibi özelleştirilmiş çıkış kontrol cihazları tarafından görüntülenir. Bunlar çıkan kişilerin vücutlarında veya giysilerinde kirlenme mevcut olup olmadığını kontrol emek için kullanılır.

Birleşik KrallıktaHSE (Sağlık ve Güvenlik Yönetimi) ilgili uygulama için doğru portatif ölçüm cihazı seçme üzerine bir kullanım kılavuzu notu çıkarmıştır. Bu tüm radyasyon ölçüm teknolojilerini kapsar ve kirlenme türüne için doğru teknolojiyi seçmede kullanışlı karşılaştırmalı bir kılavuzdur.

Birleşik Krallık Ulusal Fiziksel Laboratuvarı kontrol altındaki alanlardan çıkan personelin kirlenmeye maruz kalıp kalmadığını kontrol eden cihazların alarm seviyeleri üzerine bir kılavuz yayınlar. Yüzey kirlenmesi genellikle alfa ve beta yayıcılar için birim alan başına radyoaktivite birimleriyle gösterilir. SI birim sistemi için bu Bq/m² dir. picoCuries/100 cm² veya 1 dpm/100cm²=167 Bq/m² gibi birimler de kullanılabilir.

Hava parçacık soluma tehlikesi barındıran partiküler formdaki radyoaktif izotoplar ile kirlenebilir. Uygun hava filtreli solunum cihazları veya kendi hava desteği olan tamamıyla kapalı giysiler bu tehlikeleri hafifletebilir.

Fitre yavaşça hareket eden bir şerittir ve bir radyasyon dedektörü ile ölçüm yapılır. Bunlar yaygın olarak “hareketli filtre” cihazları olarak adlandırılır ve filtreyi otomatik olarak ilerleterek toplanma için temiz bir alan oluşturur ve bu sayede havadaki konsantrasyonun zamana göre grafiğinin çizimine olanak sağlar.

Alfa parçacıklarını saptamak için tasarlanan havasahası kirlenme monitörleri ile ilgili özel bir problem doğal olarak var olan radon çok yaygın olabilir ve düşük kirlenme seviyelerinde kirlenme gibi görünebilir. Modern cihazlar sonuç olarak bu etkinin üstesinden gelmek üzere “radon telafisine” sahiptir.

Bu sebepten dolayı radyoaktif maddeler ile çalışırken kişisel koruyucu ekipmanı kullanmak önemlidir. Radyoaktif kirlenme ayrıca kirlenmiş bitkileri ve hayvanları yiyerek veya su veya maruz kalmış hayvanlardan alınan sütü içerek vücuda alınabilir. Büyük kirlenme olayının ardından iç maruz kalmanın her türlü potansiyel yolu göz önünde bulundurulmalıdır.

Kirlenmenin temizlenmesiradyoaktif maddelerin tekrar işleme yoluyla ticari kullanıma dönüştürülmediği takdirde radyoaktif atığa sonuç olur. Büyük kirlenme alanlarının bazı durumlarında kirlenme kirlenen maddenin beton, toprak veya kaya içine gömülmesi veya kaplanması yoluyla çevreye daha fazla yayılmasını engellemek için hafifletilebilir.

Kirlenme ürünleri Birleşik Devletler Enerji Deparmanı (DOE) ve ticari nükleer endüstri tarafından onyıllardır radyoaktif ekipman ve yüzeylerde kirlenmeyi en aza indirmek için kullanılmaktadır. “Kirlenme kontrol ürünleri” sabitleştiricileri, soyulabilir tabakaları ve dezenfektasyon jellerini içeren geniş bir terimdir. Sabitleştirici ürün radyoaktif kirlenmenin üzerine kalıcı bir tabaka gibi etki ederek yerinde kalmasını sağlar ve yayılmasını önler; bu kirlenmenin yayılmasını önler ve kirlenmenin havasahasına dağılma ihtimalini azaltır, ayrıca işgücü maruziyetini azaltır ve gelecekteki devredışı bırakma ve etkisiz hale getirme aktivitelerini kolaylaştırır. Soyulabilir tabaka ürünleri gevşekçe yapıştırılan boya benzeri ince tabakalardır ve dezenfektasyon becerileri için kullanılmaktadırlar. Hareket edebilir radyoaktif kirlenmenin olduğu yüzeylere uygulanırlar ve önce kurutulur sonra soyulurlar bu sayede kirlenme yüzeyden ayrılmış olur. Yüzeydeki artık radyoaktif kirlenme soyulabilir tabaka kaldırıldığı anda büyük ölçüde azalır. Modern soyulabilir tabakalar yüksek dezenfektasyon verimliliği gösterir ve geleneksel mekanik ve kimyasal dezenfektasyon methodlarına rakip olabilir. Dezenfektasyon jelleri soyulabilir tabakalarlar çok benzer şekilde iş yapar. Kirlenme kontrol ürünlerinin kullanımının sonucu yüzeyin türü, seçilen kirlenme kontrol ürünü, kirleticiler ve çevresel şartlara(sıcaklık, nem vs.) bağlıdır.

Dezenfekte edilmesi gereken en büyük alanlardan bazıları Japonyadaki Fukushima Vilayetindedir. Ulusal hükûmet Mart 2011’deki Fukushima nükleer kazasından kaynaklanan radyoaktiviteyi 110,000 göç etmiş insandan bazılarının geri dönebilmesi için olabildiğince fazla yerden temizlemek üzere baskı altındadır. Düşük seviyeli atıklardan sağlığı tehtit eden anahtar radyoizotop sezyum-137 nin soyulup alınması dramatik şekilde özel yok etme gerektiren atık hacminde de azalmaya sebep olabilir. Bir hedef kirlenen toprak ve diğer maddelerden sezyumun % 80'den % 95 e kadar verimli ve topraktaki herhangi başka organik bir içeriğe zarar verilmeden arındırılmasını sağlayacak teknikler bulmaktır. Araştırılan bir tane hidrotermal üfleme olarak adlandırılır. Sezyum toprak parçacıklarından ayrıştırılmış ve ferik demirsiyanür ile çökeltilmiştir. Bu özel gömme bölgesi gerektiren tek bileşen olabilir. Amaç kirlenen çevreden kaynaklı maruziyeti yıllık 1 mSv ye düşürmektir. Radyasyon dozlarının 50 mSv/yıl dan büyük olduğu en fazla kirlenen alanlar kapalı sınırda kalmalıdır fakat şu an 5 mSv/yıl dan daha düşük alanlar 22,000 yerlinin geri dönüşüne izin verecek şekilde dezenfekte edilebilir.

Radyoaktif olarak kirlenmiş coğrafik bölgelerde yaşayan insanların korunmasına yardım etmek için Uluslararası Radyasyondan Korunma Komisyonu bir kılavuz yayınlamıştır: ” Yayın-111 –Nükleer bir Kaza veya Radyoaktif Tehlike ardından Uzun Süre Kirlenmeye Maruz Kalmış Alanlarda Yaşayan İnsanların Korunması için Komisyonun Tavsiyelerinin Uygulanması”.

Radyoaktif kirlenmenin insanlara veya çevreye tehlikeleri radyoaktif kirleticinin doğasına, kirlenme seviyesine ve kirlenme yayılmasının kapsamına bağlıdır. Radyoaktif kirlenmenin düşük seviyeleri daha az risk arz eder fakat hala radyasyon cihazları tarafından saptanabilir. Kirlenen bölge hakkında bir anket veya harita yapıldıysa rastgele örnek alınan yerler aktiviteleri (becquerel veya curies birimleri ile ) ile belirtilmelidir. Düşük seviyeler bir parıldama sayacı kullanılarak sayı/dakika şeklinde rapor edilebilir.

Kısa yarı ömürlü izotoplarlardan kaynaklı düşük seviye kirlenme durumunda, en iyi hareket tarzı maddenin doğal olarak bozulmasına izin vermek olabilir. Uzun süre var olan izotoplar temizlenerek düzgün şekilde yok edilebilir çünkü düşük seviye bir radyasyon bile uzun süre maruz kalındığında hayati tehlike arz edebilir.

Kirlenmenin yüksek seviyeleri insanlar ve çevreye karşı büyük riskler barındırır. İnsanlar büyük radyoaktif maddeler içeren kazalar sonrası kirlenmenin yayılmasından hem içten hem dıştan potansiyel olarak öldürücü radyasyon seviyelerine maruz kalabilir. Harici maruz kalmaların biyolojik etkileri x- ışını makineleri gibi radyoaktif madde içermeyen harici radyasyon kaynaklarında olan etkilere benzer ve absorbe edilen doza bağlıdır.

Radyoaktif kirlenme yerinde ölçüldüğü veya haritalandırıldığı zaman radyasyon kaynağı olarak görünen her nokta aşırı derecede kirlenmiş olmaya yatkındır. Yüksek kirlilikte bir yer konuşma diliyle “sıcak bölge” olarak adlandırılır. Kirlenen yerin bir haritasında sıcak bölgeler “temas” dozu oranlarıyla mSv/h şeklinde gösterilebilir. Kirlenmeye maruz kalmış bir tesiste sıcak bölgeler bir işaretle belirlenebilir ve radyoaktif yonca sembolü bulunan şeritlerle etrafı çevrilebilir.

Radyasyon izlemesi radaysyon maruziyetinin değerlendirmesi ya da kontrolüyle ilgili sebeplerden radyasyonun dozunun veya radyonüklid kirlenmesinin ölçülmesi ve sonuçların yorumlanmasını içerir. Farklı radyonüklidler, çevresel ortam ve tesis türleri için çevresel radyasyon izleme sistemleri ve programlarının tasarım ve operasyonunun methodolojik ve teknik detayları IAEA Güvenlik Standartları Serisi No. RS—G-1.8 de ve IAEA Güvenlik Raporları Serisi No.64’ te verilmiştir.

Radyoaktif kirlenme havasahasındaysa solunum yoluyla veya yiyecek içeceklerden insan vücuduna girebilir ve içeriden ışınlama yapabilir. Dahili olarak üretilen radyasyon dozunu belirleme sanatı ve bilimine Dahili dozimetre denir.

Vücut içine giren radyonüklidlerin biyolojik etkileri aktivite, biyolojik dağılım, radyonüklidin kalan oranına (kimyasal formuna dayalı), parçacık büyüklüğüne ve enerji hattına bağlıdır. Etkiler ayrıca radyoaktivitesinden bağımsız olarak maddenin kimyasal toksisitesine bağlıdır. Toz haline getirilmiş su durumunda olduğu gibi bazı radyonükleidler genellikle vücuda dağılmış olabilir ve hızlıca kaldırılabilir.

Bazı organlar belirli elementleri ve aynı zamanda onların radyonükleit varyantlarını barındırırlar. Örneğin tiroit bezi vücuda giren iyodun büyük bir yüzdesini alır. Radyoaktif iyotun fazla miktarda alınması tiroidi diğer dokular daha az kapsamlı etkilenirken zayıflatabilir veya yok edebilir. Radyoaktif iyot-131 yaygın bir fizyon ürünüdür; Çernobil felaketinde serbest kalan radyoaktivitenin dokuz ölümcül pediatrik tiroid kanserine ve hipotiroidizme yol açan önemli bir bileşeniydi. Diğer taraftan radyoaktif iyot tiroidin iyotla olan ilişkisinden yola çıkılarak tiroidle ilgili birçok hastalığın tanı ve tedavisinde kullanılmaktadır.

Uluslararası Radyasyondan Korunma Komisyonu (ICRP) tarafından açıklanan radyasyon riski 1 sievert (100 rem) lik etkin bir dozun %5.5 lik kanser geliştirme riski taşıdığını tahmin etmektedir.

ICRP insan vücuduna giren radyonüklidlerin fiziksel yarı ömür ve vücut içinde biyolojik olarak kalmalarına göre zaman dilimleri boyunca içeriden ışınlama yaptıklarını açıklamıştır. Yani nükleidler alındıktan aylar veya yıllar sonra vücuda dozlar verebilir.Reonüklidlere maruz kalmaların düzenlenme ihtiyacı ve geçen zamanlarda radyasyon dozunun toplanması belirli doz değerlerinin tanımlarına olanak sağlamıştır. ICRP ayrıca dahili maruz kalma için etkin dozların genellikle alınan radyonüklidlerin biyo-deney ölçümleri ve diğer değerlerin (vücutta kalan aktivite veya günlük dışkı) göz önüne alınmasıyla belirlendiğini açıklamıştır. Radyasyon dozu tavsiye edilen doz katsayıları kullanılarak belirlenir.

Bağlı eşdeğer doz, HT(t), t yıl bazında integrasyon zamanı olmak üzere, Aracı bir kişi tarafından vücuda radyoaktif madde alınmasının ardından tek başına özel bir organ veya doku eşdeğer doz oranının zaman integralidir. Bu harici eşdeğer doza benzer şekilde spesifik bir organ veya dokudaki dozu ima eder.

Bağlı efektif doz, E(t), t alımın ardından yıl bazında integrasyon zamanı olmak üzere, ilgili organ veya dokunun eşdeğer dozları ve uygun doku ağırlaştırma faktörü WT nin toplamıdır. Taahhüt periyodu yetişkinler için 50 yıl, çocuklar için 70 yıl olarak alınmıştır. Harici efektif doza benzer şekilde spesifik olarak tüm vücuda yayılan doza tekabül eder.

Düşük seviye radyasyonun sonuçları sıklıkla radyolojik olma yerine psikolojiktir. Çok düşük seviye radyasyonun hasarı saptanamadığından maruz kalan insanlar kendilerine ne olacağı konusunda kederli bir belirsizlik içindedirler. Birçoğu hayat boyu kirlenmeye maruz kaldıklarını düşünmekte ve doğum etkilerinden korkarak çocuk yapmak istememektedir. Toplumlarında bir çeşit gizemli bulaşmadan korkan insanlardan çekinmektedirler.

Radyolojik veya nükleer bir kaza sonucu zorla tahliye edilmek sosyal izolasyon, endişe, depresyon, psikosomatik madikal problemler, dikkat dağınıklığı ve hatta intihara yol açabilir. Bunlar 1986’da Ukrayna'da meydana gelen Çernobil nükleer felaketinin sonuçlarıydı. 2005’teki kapsamlı bir çalışma kazadan bu yana Çernobilin en büyük toplumsal sağlık probleminin mental sağlık etkisi olduğunu ortaya çıkarmıştır. Amerikalı bilim adamı Frank N. Von Hippel 2011 Fukushima nükleer faciası hakkında “iyonlaşan radyasyonun korkusu kirlenen bölgelerde insanların büyük kısmında uzun vadeli psikolojik etkiye sebep olabilir” demiştir.

Böyle büyük psikolojik tehlikeler insanları kanser riskine veya diğer ölümcül hastalıklara iten maddelere eşlik etmez. İç organlara ait korku geniş yankı bulmamıştır. Örneğin yanan kömürün günlük emisyonu Ulusal Bilim Akademisinin bir çalışmasında bulunan verilere göre yılda 10,000 prematüre ölüme sebep olur(ABD nüfusu 317,413,000). ABD’deki hastanelerde ölüme sebebiyet veren medikal hatalar 44,000 ila 98,000 arasında tahmin edilmektedir. Tarihsel bir miras taşıdığından dolayı nükleer radyasyon büyük bir psikolojik yük üstlenmektedir.