რას ნიშნავს რადიაცია და რადიოაქტიურობა?

ზოგადად, რადიაცია გულისხმობს ენერგიის გამოყოფას ან გადაცემას ტალღების ან სწრაფად მოძრავი ნაწილაკების სახით. რაც არ უნდა გასაკვირი იყოს, რადიაცია ბუნებრივად არის (და იყო ჩვენი პლანეტის გაჩენამდეც) ყველგან. გარდა ბუნებრივისა, რადიაცია შეიძლება ხელოვნურად შექმნილიც იყოს. მაგალითად, ელექტრომაგნიტური რადიაციის შემადგენელი კომპონენტებია: რადიოტალღები, რასაც იყენებს ტელევიზორი, მობილური ან სხვა საკომუნიკაციო საშუალებები; ასევე, მიკროტალღები, რომელიც ათბობს ჩვენს მიკროტალღურ ღუმელს, ხილული სინათლეც კი და ა.შ. თუმცა, ამ სტატიაში მაიონიზირებელი გამოსხივების ხუთ ძირითად ტიპს განვიხილავთ, რომელიც გამოწვეულია რადიოაქტიური დაშლით. ესენია: ალფა, ბეტა, გამა, რენტგენის და ნეიტრონული გამოსხივება. სტატიაში მათ წარმომავლობას, ადამიანის ჯანმრთელობაზე ზეგავლენასა და გამოყენებასაც შევეხებით.

რადიოაქტიურია ქიმიური ელემენტი, რომელსაც გააჩნია არასტაბილური ატომბირთვი და გარე ჩარევის გარეშე, დამოუკიდებლად აქვს სპონტანურად დაშლის უნარი. ასეთ დაშლას კი ეწოდება რადიოაქტიური დაშლა. იმის მიხედვით, თუ რა ტიპის რადიოაქტიურ დაშლასთან გვაქვს საქმე, შეგვიძლია გავიგოთ რა სახის რადიაციულ ტალღებსა და ნაწილაკებს გამოასხივებს ატომი და რა ენერგიის მატარებელია ის. თუმცა, ვიდრე რადიაციაზე გადავალთ, განვიხილოთ რა აკავშრებს პროტონებს და ნეიტრონებს ერთმანეთთან და რა ძალებია ატომბირთვში თავმოყრილი.

მასის დეფექტი და ბირთვული ძალები

ჰელიუმის ატომი შეიცავს 2 ნეიტრონსა და ამდენივე პროტონს. ვიცით, რომ ნეიტრონის მასა შეადგენს 1.00866490 მასის ატომურ ერთეულს, ხოლო პროტონის — 1.00727647 მ.ა.ე-ს. მაშინ ჰელიუმის ბირთვის მასა უნდა იყოს 2 x 1.00866490 + 2 x 1.00727647 = 4.03188274 მასის ატომური ერთეული, თუმცა მისი რეალური მასა 0.03037666 მ.ა.ე-თ ნაკლებია და 4.00150608 მ.ა.ე-ს შეადგენს. ამ მასას, რომელიც "იკარგება", მასის დეფექტი ეწოდება. თუმცა, სინამდვილეში ის არსად დაკარგულა, არამედ, როდესაც ჰელიუმის ბირთვი შეიქმნა და ნუკლონები (პროტონები და ნეიტრონები) შეიკრა, მასის მცირე ნაწილი გადავიდა ენერგიაში, რომელსაც ბირთვული ბმის ენერგია ეწოდება. მისი გამოთვლა აინშტაინის ცნობილი ფორმულით: E = mc² შეგვიძლია, სადაც m მასის დეფექტია (კილოგრამებში), ხოლო c — სინათლის სიჩქარე.

ამასთან, იმ ძალას, რომელიც დადებითად დამუხტულ პროტონებს შორის ელექტროსტატიკურ განზიდვის ძალას ანეიტრალებს და მათ ერთმანეთთან ძლიერად აკავშრებს, ეწოდება ძლიერი ურთიერთქმედება ან ბირთვული ძალა. ხოლო ატომბირთვში ნუკლონების რაოდენობის ცვლილებას (პროტონების რაოდენობის ცვლილებას შესაძლოა მოჰყვეს ერთი ელემენტის ატომიდან სხვა ელემენტის ატომის მიღებაც), ან პროტონების და ნიტრონების გადალაგებას (მათი რაოდენობის შეუცვლელად) ატომური რეაქცია ეწოდება.

ატომის სტაბილურობა

იმისთვის, რომ ბირთვში თავმოყრილმა ელექტროსტატიკურმა და ბირთვულმა ძალებმა ერთმანეთი დააბალანსონ, საჭიროა პროტონებისა და ნეიტრონების რაოდენობის ბალანსი და თუ ატომბირთვში ეს ბალანსი არაა შენარჩუნებული, მაშინ ის არასტაბილურია და შეიძლება ნებისმიერ მომენტში სპონტანურად დაიშალოს, რაც ნიშნავს, რომ იგი რადიოაქტიურია.

კერძოდ, 1-დან 20-მდე (Z<20) ატომური ნომრის მქონე ელემენტებისთვის ნეიტრონების პროტონებთან შეფარდება უნდა იყოს 1-ის ტოლი. თუმცა, იმ ნუკლიდებისთვის, რომლისთვისაც Z>20, ნეიტრონების იგივე რაოდენობა საკმარისი აღარაა, რადგან ბირთვული ძალა ელექტროსტატიკურს მხოლოდ ძალიან მცირე მანძილზე სჯობნის. ამიტომ, თუ ერთმანეთისგან შორს მყოფ პროტონებს შორის მანძილს ნეიტრონები არ ამოავსებენ და ბირთვულ ურთიერთქმედებას არ გააძლიერებენ, ელექტროსტატიკური ძალა ბირთვს დაშლის. შესაბამისად, მათთვის N/Z თანაფარდობა 1.5-მდე იზრდება, ხოლო Z ≥ 82 ნუკლიდები ყველა რადიოაქტიურია.

რადიოაქტიური დაშლის ტიპები

ყველა დამუხტული ნაწილაკი ან სხივი შეიძლება იყოს რადიოაქტიური, მაგრამ ყველა მათგანს არ გააჩნია ატომის იონიზაციისთვის (მის დასამუხტად) საკმარისი ენერგია. აქედან გამომდინარე, რადიაცია შეიძლება იყოს მაიონიზირებელი ან არამაიონიზირებელი, რაც განისაზღვრება იმით, თუ როგორ ზემოქმედებს იგი მატერიაზე. არამაიონიზირებელი გამოსხივებაა ხილული სინათლე, სითბო, მიკროტალღები, რადიოტალღები და ა.შ. ამ ტიპის რადიაცია, მართალია, გადასცემს მატერიას საკუთარ ენერგიას, თუმცა ეს ენერგია არაა საკმარისი მოლეკულების დასაშლელად ან ატომიდან ელექტრონის ამოსაგდებად, ანუ ატომი რჩება ისევ ნეიტრალურად დამუხტული და იონიზაცია ვერ ხერხდება.

მეორე მხრივ, მაიონიზირებელი გამოსხივება გაცილებით უფრო მაღალენერგეტიკულია. მას შეუძლია როგორც მოლეკულების დაშლა, ისე ელექტრონის გადაადგილება (ატომიდან ამოგდება) ან ბირთვული რეაქციების პროვოცირებაც კი და იწვევს იონიზაციას, რამაც შესაძლოა დააზიანოს მცენარეების, ცხოველებისა და ადამიანების სასიცოცხლო უჯრედები.

როდესაც ალფა, ბეტა და გამა დაშლები აღმოაჩინეს და გახდა მეცნიერთა დაკვირვების საგანი, თავდაპირველად მათ ვერ შეძლეს ამ ნაწილაკების იდენტიფიცირება და მათ აღსანიშნად ბერძნული ანბანის პირველი სამი ასო გამოიყენეს. თუმცა, მოგვიანებით დადგინდა, რომ ალფა ნაწილაკები ჰელიუმის ბირთვების, ბეტა ნაწილაკები კი თავისუფალი ელექტრონების ნაკადი იყო, ხოლო გამა სხივები ელექტრომაგნიტური რადიაციის ფორმა, ისევე როგორც რენტგენის სხივები, თუმცა, გაცილებით უფრო მაღალი ენერგიის მატარებელი და საფრთხისშემცველი ცოცხალი ორგანიზმებისთვის.

ალფა დაშლა (α)

როდესაც ატომის ბირთვი არასტაბილურ ვითარებაშია, ის ცდილობს დასტაბილურდეს, რა დროსაც, შესაძლოა, სხვადასხვა ტიპის დაშლა მოხდეს, ანუ ბირთვმა გამოასხივოს სხვადასხვა ტიპის ნაწილაკები, რის შედეგადაც ის შედარებით უფრო სტაბილური ხდება. ერთ-ერთი ასეთი ნაწილაკია ალფა ნაწილაკი, რომელიც შეიცავს ორ პროტონსა და ორ ნეიტრონს. ანუ შეგვიძლია ვთქვათ, რომ ის არის ჰელიუმის ატომის ბირთვი +2 მუხტით.

გამოდის, რომ რადიოაქტიური ელემენტის ალფა დაშლისას ვიღებთ მასზე ორით ნაკლები ატომური რიცხვისა და ოთხით ნაკლები ფარდობითი ატომური მასის მქონე ელემენტის ბირთვს. მასთან ერთად გამოსხივდება ჰელიუმის (სამყაროში წყალბადის შემდეგ ყველაზე გავრცელებული ელემენტის) დადებითად დამუხტული იონიც (ბირთვი).

ურანის 146 ნეიტრონიანი იზოტოპისგან ალფა დაშლის შედეგად მიიღება თორიუმის ბირთვი, რომელიც თავის მხრივ, კიდევ იშლება რადიუმისა და ჰელიუმის ბირთვებად, თუმცა, ვინაიდან რადიუმიც რადიოაქტიურია, პროცესი ისევ გაგრძელდება მისი ალფა დაშლით.

ბეტა დაშლა (β)

ბეტა დაშლისას ნეიტრონი გარდაიქმნება პროტონად. მართალია, ელექტრონს არ შეუძლია ატომბირთვში არსებობა, თუმცა ის იქმნება და გამოსხივდება ნეიტრონის პროტონად გადაქცევის შედეგად.

თუმცა, იმ ფაქტმა, რომ მიღებული ელექტრონისა და პროტონის ენერგიების ჯამი ნაკლებია ნეიტრონის ენერგიაზე, რაც თითქოს არღვევს ენერგიის შენახვის კანონს, მეცნიერები მიიყვანა დასკვნამდე, რომ ენერგიის ნაწილი მიაქვს მასისა და მუხტის არმქონე ნაწილაკს, რომელიც ამ პროცესში წარმოიქმნება და მას ნეიტრინო უწოდეს. თუმცა, იმ ტიპის ბეტა დაშლისას, როდესაც ნეიტრონი გარდაიქმნება პროტონად, წარმოიქმნება არა ნეიტრინო, არამედ ანტინეიტრინო (ნეიტრინოს ანტინაწილაკი).

ასეთ შემთხვევაში, ელემენტის ფარდობითი ატომური მასა არ შეიცვლება, თუმცა იმის გამო, რომ პროტონების რიცხვი ერთით გაიზარდა, შვილობილი ბირთვი იქნება საწყისი ბირთვის შესაბამისი ელემენტის მარჯვნივ მდგომი ელემენტის ბირთვი პერიოდულ სისტემაში.

იმის მიხედვით, თუ რა სჯობს ბირთვის დასტაბილურებისთვის, შეიძლება მოხდეს საპირისპიროც, ანუ პროტონი გარდაიქმნას ნეიტრონად, რა დროსაც ელექტრონის მაგივრად წარმოიქმნება და გამოსხივდება მისი ანტინაწილაკი — პოზიტრონი, რომელიც ელექტრონისგან მხოლოდ მუხტით განსხვავდება. ანალოგიურად ანტინეიტრინოსთვისაც, პროტონის დაშლისას მის ნაცვლად მისი ანტინაწილაკი — ნეიტრინო გამოსხივდება.

იმის გამო, რომ პროტონების რიცხვი ერთით შემცირდა, ამ ტიპის დაშლისას მიღებული შვილობილი ბირთვი პერიოდულ სისტემაში არა მარჯვნივ, არამედ საწყისის მარცხნივ მდგომი ელემენტის ბირთვი იქნება.

გამა დაშლა (γ)

განსხვავებით ალფა და ბეტასგან, გამა გამოსხივება არ შეიცავს რაიმე მასის ან მუხტის მქონე ნაწილაკებს, არამედ ის არის ძალიან მაღალი ენერგიის მატარებელი ფოტონების (ხილული სინათლისა და ზოგადად, ელექტრომაგნიტური სპექტრის კვანტი) ნაკადი. გამა გამოსხივება თან ახლავს ბირთვულ რეაქციებს, რა დროსაც მასის დეფექტი ენერგიაში გადადის, რომელსაც ბირთვი სწორედ გამა სხივების სახით გამოასხივებს. გამოდის, რომ ვინაიდან, როგორც ალფა, ისე ბეტა დაშლის დროს ხდება ბირთვული რეაქცია, ორივე მათგანს უნდა ახლდეს გამა გამოსხივებაც. ეს მართლაც ასეა, მაგალითად, ალფა დაშლისას მიღებული ჰელიუმის ბირთვი შესაძლოა აღგზნებულ მდგომარეობაში (ანუ მაღალ ენერგეტიკულ დონეზე) აღმოჩნდეს, რაც პროტონებისა და ნეიტრონების ერთმანეთის მიმართ განლაგებით განისაზღვრება. იგი ცდილობს დასტაბილურდეს. ამ მიზნით, ნუკლონები შესაძლოა გადალაგდნენ და მივიღოთ ერთი ან რამდენიმე გამა სხივი.

სიმარტივისთვის, ზემოთ განხილული ურანის ალფა დაშლის რეაქციაში გამა კვანტები გამოვტოვეთ, თუმცა ახლა მისი სრულყოფილად ჩაწერაც შეგვიძლია.

ნეიტრონული რადიაცია

რადიაციის კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი ფორმაა ნეიტრონული რადიაცია. ის წარმოადგენს სწრაფი და მაღალი ენერგიის მქონე თავისუფალი ნეიტრონების ნაკადს. ზემოთ განხილული რადიაციის სხვა ფორმებისგან განსხვავებით, ნეიტრონს შეუძლია ნივთიერების რადიოაქტიურად გადაქცევა მის ატომბირთვთან ურთიერთქმედებით. ნეიტრონული გამოსხივება არის ირიბად მაიონიზირებელი, რაც იმას ნიშნავს, რომ მუხტის არქონის გამო, ატომთან ურთიერთქმედებისას არ შეუძლია მისი იონიზაცია, თუმცა, როდესაც რომელიმე სტაბილური ატომის ბირთვი ნეიტრონს მიიერთებს, ის გადაიქცევა არასტაბილურად და გამოასხივებს რომელიმე სხვა ტიპის მაიონიზირებელ გამოსხივებას. ამიტომ ნეიტრონულ გამოსხივებას ირიბად მაიონიზირებელს უწოდებენ.

რადიოაქტიური დაშლის სერიები

დაშლისას, ყველა რადიოაქტიური ბირთვის მიზანია გახდეს სტაბილური. თუმცა ხშირად ამის მიღწევა შეუძლებელია ბირთვის მხოლოდ ერთხელ დაშლით და საჭიროა ჯაჭვური რეაქციით მთელი რიგი დაშლებისა, ვიდრე სტაბილურ ატომს მივიღებდეთ. ამის ნათელი მაგალითია ურან-238-ის იზოტოპი. ალფა დაშლის შედეგად მისგან მიიღება თორიუმის ბირთვი, რომელიც ასევე რადიოაქტიურია. თორიუმის დაშლის შემდეგ ატომი ისევ არასტაბილურია და იმისათვის, რომ სტაბილური ბირთვი მივიღოთ, საჭიროა 14 სხვადასხვა რადიოაქტიური ელემენტის რიგ-რიგობით დაშლა.

ზოგიერთი ატომის ბირთვი მხოლოდ რადიოაქტიური დაშლის სერიის რომელიმე ფაზაში წარმოიქმნება. მაგალითად, ჩვენ შეგვიძლია ვნახოთ რადიოაქტიური რადონი მისი ფორმირების პერიოდში, მაგრამ, სავარაუდოდ, საწყისი სახით არსებული ყველა რადონი უკვე დაშლილი იქნება.

ნახევარდაშლის პერიოდი

საინტერესოა, თუ რა დროში დაიშლება კონკრეტული რადიოაქტიური ელემენტის გარკვეული რაოდენობა. ამის ზუსტად განსაზღვრა საკმაოდ რთულია, თუმცა მისი სასიცოცხლო პერიოდის აღსაწერად მეცნიერებმა ნახევარდაშლის პერიოდი შემოიტანეს. ნახევარდაშლის პერიოდი დამოკიდებულია კონკრეტულ რადიოაქტიურ ელემენტზე და ეს არის ის დრო, რა დროის განმავლობაშიც დაიშლება რადიოაქტიური ნივთიერების დაახლოებით ნახევარი. ანუ, თუ გვაქვს 2 გრამი პოლონიუმ-218, ვინაიდან მისი ნახევარდაშლის პერიოდია 3.05 წუთი, ამ დროის შემდეგ პოლონიუმის დაახლოებით 1 გრამი იქნება დაშლილი. კიდევ 3.05 წუთის შემდეგ კი 1 გრამის ნახევარი, ანუ 0.5 გრამი.

რადიაციული გამოსხივების გამჭოლუნარიანობა

მატერიაზე რადიაციის ზეგავლენა, პირველ რიგში, მისი ენერგიით განისაზღვრება, რომელიც დამოკიდებულია ბირთვულ რეაქციაზე, საიდანაც წარმოიქმნა იგი. არამაიონიზირებელი გამოსხივება შედარებით დაბალი ენერგიის მატარებელია. როდესაც ასეთი გამოსხივების ნაწილაკი ეჯახება ატომებს მოლეკულაში, ის კარგავს მთლიან ენერგიას (შეიწოვება ატომების მიერ), მოლეკულის სტრუქტურული ცვლილების გარეშე. ანუ მის მიერ ატომებისთვის გადაცემული ენერგია იწვევს მათ მობრუნებას, ვიბრაციას ან უფრო სწრაფად ამოძრავებას. იმის გამო, რომ ეს ენერგია მოსაზღვრე მოლეკულებს ან იონებს სითბოს სახით შეიძლება გადაეცეს, ბევრი რადიოაქტიური ნივთიერება შეხებისას თბილია.

მაიონიზირებელ გამოსხივებას კი მისი ძალიან მაღალი ენერგიის გადაცემით შეუძლია ელექტრონების აღგზნება და ატომიდან ამოგდება, რასაც მივყავართ დადებითად დამუხტული იონების ფორმირებამდე. ამ გზით იონიზირებული მოლეკულები ხშირად ძალიან რეაქტიულები არიან და შეიძლება დაიშლონ ან სხვა ქიმიური ცვლილებები განიცადონ, რაც ქმნის რეაქტიული მოლეკულების კასკადს, რომელსაც შეუძლია ბიოლოგიური ქსოვილების დაზიანება.

რადიაციის სხვა ფორმებთან შედარებით, ალფა ნაწილაკები ყველაზე მძიმეა, კერძოდ, მათი მასა ელექტრონის მასაზე 7 300-ჯერ მეტია. დიდი მასის დამსახურებით ალფა ნაწილაკებს ყველაზე მეტი იონიზაციის და ქსოვილების დაზიანების უნარიც შესწევთ. თუმცა, იგივე დიდი მასა მათ ხელს უშლის, ღრმად შეაღწიონ მატერიაში. ალფა ნაწილაკები ხშირად და სწრაფად ეჯახებიან მოლეკულებს, მალე საჭირო ორ ელექტრონსაც მიიერთებენ და ხდებიან ჰელიუმის სტაბილური ატომები. ამიტომ, მათ გააჩნიათ ყველაზე ნაკლები შეღწევადობის უნარი, არ შეუძლიათ თაბახის ფურცელში გავლა, ტანსაცმელში ან კანის გარე ფენებში შეღწევაც კი. მიუხედავად იმისა, რომ გარე დასხივებისას არ შესწევთ უნარი, მნიშვნელოვანი ზიანი მოგვაყენონ, ძალიან საშიშია მათი ორგანიზმში მოხვედრა. ამის ცნობილი მაგალითია ალექსანდრე ლიტვინენკო. იგი ჩაიში პოლონიუმ-210 -ს ჩაყრით მოწამლეს, რომელიც ალფა დაშლას განიცდის.

ბეტა ნაწილაკები ალფაზე გაცილებით მცირენი არიან. შესაბამისად, გააჩნიათ უფრო ნაკლები იონიზაციის უნარი, მაგრამ მცირე მასის დამსახურებით მათ უფრო მარტივად შეუძლიათ მატერიაში შეღწევა (რამდენიმე სანტიმეტრი შეუძლია გაიაროს კანში). იმის მიხედვით თუ რა ენერგიას ატარებენ, ბეტა ნაწილაკებმა შესაძლოა გამოიწვიონ კანის დამწვრობები, თუმცა, ისევე როგორც ალფა გამოსხივების შემთხვევაში, ყველაზე დიდი საფრთხისშემცველი ბეტა გამოსხივების წყაროს ორგანიზმში მოხვედრაა.

გამა სხივები უფრო ზუსტად, არა ნაწილაკები, არამედ ენერგიის კვანტებია, რომელსაც არც მასა და არც მუხტი გააჩნია. გამა სხივებს უზარმაზარი შეღწევადობის ძალა აქვთ (თავისუფლად გავლა შეუძლია 30 სმ-იან რკინის ფირფიტაში) და მათგან დასაცავად საჭიროა რამდენიმე სანტიმეტრიანი მკვრივი მასალა (მაგალითად ტყვია). გამა სხვივებს შეუფერხებლად შეუძლია ადამიანის ორგანიზმში გავლა. ითვლება, რომ მათ აქვთ ყველაზე ნაკლები მაიონიზირებელი და უდიდესი შეღწევადობის უნარი.

ნეიტრონებს აქვთ პროტონის მსგავსად დიდი მასა, თუმცა, მათგან და ელექტრონებისგან განსხვავებით, არ გააჩნიათ ელექტრული მუხტი, რაც ხელს უწყობს მათ თავიდან აირიდონ დაჯახებები და ღრმად შეაღწიონ მატერიაში. ზოგიერთ შემთხვევაში (იმის მიხედვით თუ რა ენერგიას ატარებს) ნეიტრონები გამა სხივებზე უფრო გამჭოლუნარიანებიც კი არიან. თუმცა, დაბალი ატომური ნომრის მქონე სტაბილურ ატომებში ნეიტრონები უფრო ადვილად შეიწოვება, ხოლო გამა სხივები უფრო მარტივად გადიან (ნაკლები კოლიზიების გამო).

ჩვენ გარშემო ყოველთვის არის რადიაციის გარკვეული რაოდენობა და ამას თავიდან ვერ ავიცილებთ, რადგან კოსმოსური სხივებიც კი (მათ შორის მზიდან მომავალი რადიაცია) ბევრ სხვადასხვა ტიპის, მაიონიზირებელ თუ არამაიონიზირებელ გამოსხივებას აერთიანებს, თუმცა, ატმოსფეროს გამოვლის შემდეგ ჩვენამდე იმდენად მცირე რაოდენობით აღწევს, რომ საზიანო აღარაა. ამიტომ, ჩვენი მიზანია რადიაციის დოზის მაქსიმალურად შემცირება, რისთვისაც საუკეთესო გზაა შევამციროთ დასხივების მიღების დრო და გავზარდოთ დისტანცია რადიაციის წყაროებთან.

რადონის აირი

ადამიანის მიერ ყოველდღიურად მიღებული რადიაციის ნახევარი რადონის აირზე მოდის. Rn-222 არის ალფა გამოსხივების წყარო, რომლის ნახევარდაშლის პერიოდია 3.82 დღე. ეს იზოტოპი წარმოიქმნება U-238 -ის რადიოაქტიური დაშლის სერიაში და მრავლად გვხვდება კლდეებსა და ნიადაგში. რადონი მცირე რაოდენობით გვხვდება სახლში და მის გარეთაც, ამიტომ მისგან მომდინარე რისკები საგანგაშო არაა, თუმცა ეს უფრო მეტად დამოკიდებულია გეოგრაფიულ ლოკაციაზე. იქ, სადაც ნიადაგი დაზიანებულია, რადონს შეუძლია მისგან თავის დაღწევა და სახლებში შეჭრა. ვინაიდან ის ჰაერზე რვაჯერ უფრო მკვრივია, რადონი გროვდება სარდაფებსა და ქვედა სართულებში და ნელ-ნელა ვრცელდება შენობებში. ჰაერში მოხვედრის შემდეგ რადონი სხეულში შედის ჩასუნთქვის ან გადაყლაპვის გზით. ალფა ემისიის საშუალებით Rn-222 იშლება და წარმოქმნის დიდ (ალფა) ნაწილაკებს. ეს ნაწილაკები სასუნთქ გზების გავლით გადაადგილდებიან, სადაც ისინი ფილტვის ქსოვილებს აიონიზირებენ. რადონის ზემოქმედება ზრდის კიბოს (განსაკუთრებით ფილტვის კიბოს) განვითარების რისკს და მისი მაღალი კონცენტრაცია შეიძლება ისეთივე საზიანო იყოს ჯანმრთელობისთვის, როგორიც დღეში ერთი კოლოფი სიგარეტის მოწევაა. რადონი არის ფილტვის კიბოს ნომერ პირველი მიზეზი არამწეველებში და საერთო ჯამში, ფილტვის კიბოს მეორე წამყვანი მიზეზი. ითვლება, რომ წელიწადში რადონის ზემოქმედება იწვევს 21 000-ზე მეტ სიკვდილს აშშ-ში.

რადიაცია მედიცინაში — რენტგენის აპარატი და მისი მუშაობის პრინციპი

1895 წელს ვილჰელმ რენტგენმა აღმოაჩინა მაიონიზირებელი გამოსხივების კიდევ ერთი ტიპი. ვინაიდან ამ გამოსხივების ბუნება იმ დროს ყველასთვის უცნობი იყო, რენტგენმა მათ X-სხივები (ინგ. x-rays) უწოდა. რენტგენის სხივებიც გამა სხივების მსგავსად ფოტონების ნაკადია, თუმცა, მასზე გაცილებით დაბალი ენერგიის მატარებელი. გარდა ამისა, მათი წარმოშობის წყარო არა ბირთვული რეაქციები, არამედ აღგზნებული ელექტრონებია. როდესაც ელექტრონები ცდილობენ დასტაბილურდნენ და მაღალი ენერგეტიკული დონიდან დაბალზე გადადიან, x-სხივების სახით გამოასხივებენ დაკარგულ ენერგიას. ვინაიდან რენტგენის სხივებსაც გამა გამოსხივების მსგავსად შესწევთ ქსოვილებში გავლის უნარი, ისინი აქტიურად გამოიყენება მედიცინაში. რენტგენის აპარატიც სწორედ მათზე დაყრდნობით გვაძლევს ორგანიზმის შიგნით არსებული სურათის დანახვის შესაძლებლობას.

რენტგენის აპარატში მოთავსებულია ელექტროდების წყვილი: უარყოფითად დამუხტული კათოდი, რომელიც ენერგიას ასხივებს ელექტრონების სახით. მის საპირისპიროდ არის დადებითად დამუხტული ანოდი, რომელიც იზიდავს მისგან წამოსულ ელექტრონებს. ეს ყველაფერი ხდება ვაკუუმში, რათა ელექტრონებს არ შეექმნათ რაიმე დაბრკოლება კოლიზიების სახით. ძალიან სწრაფი, მაღალი კინეტიკური ენერგიის მქონე ელექტრონი ანოდთან შეჯახების დროს მისი ენერგიის 99%-ს კარგავს ანოდის გაცხელებაში, ხოლო 1% გამოსხივდება რენტგენის სხივების სახით. იმისათვის, რომ ანოდი არ დალღვეს, იგი წრიულად ბრუნავს და იმ წერტილს, რომელსაც ელექტრონები დაეჯახა, შემდეგ დაჯახებამდე, ბრუნვისას ეძლევა გაციების საშუალება. ვაკუუმს გარშემო შემოკრული აქვს ტყვიის დამცავი ფენა, რათა სხივები გავრცელდეს მხოლოდ ერთი კონკრეტული და არა უკონტროლოდ, სხვადასხვა მიმართულებით.

აპარატიდან გამოსულ სხივებს თავისუფლად შეუძლიათ გაიარონ რბილ ქსოვილებში, თუმცა, ისინი შეიწოვება ძვლების მიერ (ვინაიდან ძვლები შეიცავს კალციუმს, რომლის ატომური ნომერია — 20 და ფოტონები ელექტრონებს უფრო მეტად ეჯახებიან). პაციენტის უკან კი მოთავსებულია ფირი. ფირზე ის ადგილები სადაც ფოტონები (რენტგენის სხივი) დაეცა აისახება შავად, ხოლო სადაც ფოტონებმა ვერ მიაღწია — თეთრად (ესაა ძვლები, რომელშიც ფოტონმა ვერ გაიარა). წარმოქმნილ სხივში ზოგჯერ დაბალი ენერგიის მატარებელი ფოტონებიც გამოერევა ხოლმე, რომელიც შეიძლება ქსოვილებმაც შეიწოვონ. ისინი არანაირ საჭიროებას არ წარმოადგენენ და მხოლოდ ზედმეტი რადიაციის დოზაა (რაც სულაც არ გვჭირდება), ამიტომ მათ გასაფილტრად ალუმინის თხელ ფირფიტას იყენებენ, რომელშიც მხოლოდ მაღალენერგიული ფოტონები გააღწევს, დანარჩენი კი შთაინთქმება.

რადიაცია, როგორც კიბოს გამომწვევიც და მკურნალიც

როგორც უკვე აღვნიშნეთ, მაიონიზირებელი რადიაციის დასაშვებზე მეტმა რაოდენობამ შესაძლოა გამოიწვიოს უჯრედის დაზიანება და წარმოშვას სიმსივნური უჯრედები.

ზოგჯერ რადიაცია აზიანებს უჯრედის შიგნით არსებულ დნმ-ის მოლეკულას და იწვევს ზოგიერთი გენის მუტაციას. მართალია, ყოველდღიურად ჩვენს უჯრედებში ისედაც მრავალი მუტაცია ხდება, თუმცა, ამაზე პასუხისმგებელი p53 გენი მათთან პროტეინებს გზავნის, რომლებიც მომხდარ დაზიანებებს ასწორებენ, ხოლო თუ დაზიანება გამოსწორებას არ ექვემდებარება, უჯრედი თავს იკლავს (ამას აპოპტოზი ეწოდება). ზოგიერთ შემთხვევაში ძლიერმა რადიაციამ შეიძლება მრავალი გენი გამოუსწორებლად დააზიანოს და პროტეინებმა მათი შეკეთება საერთოდ ვერ ან არასწორად შეძლონ. თუ უჯრედის გამრავლების მარეგულირებელი ონკოგენებიც დაზიანდა და "ჩართული" დარჩა (ჩართულია, როდესაც უჯრედს ნებას რთავს გამრავლდეს), იწყება დაზიანებული დნმ-ის მქონე უჯრედის გამრავლება, რის შემდეგაც მუტირებული გენები კიდევ უფრო მეტ მუტაციას განიცდიან და ისევ მრავლდებიან. სიმსივნურ უჯრედებს არ აღელვებთ, რომ მათი გამრავლებისათვის ადგილი აღარაა, გამრავლებას განაგრძობენ, გარშემო არსებულ ორგანოებს აწვებიან და აზიანებენ.

კიბოს სამკურნალოდ ხშირად ისევ რადიაციას მიმართავენ (რადიოთერაპია). უპირველეს ყოვლისა მაქსიმალური სიზუსტით ადგენენ კიბოს ადგილმდებარეობას და ცდილობენ რადიაციის ლოკალურად, სიმსივნურ უჯრედებზე დასხივებას და მძიმე ზიანის მიყენებით მათ განადგურებას, თუმცა, ეს ყოველთვის ვერ ხერხდება, რადგან რადიაციის მხოლოდ ერთ წერტილში დასხივება რთულია, რის გამოც იგი ხშირად კიბოს უჯრედებთან ერთად მის გარშემო არსებულ ჯანმრთელ უჯრედებსაც ანადგურებს.

სასარგებლოა რადიაცია თუ საზიანო? პასუხი მარტივია — ყველანი ვიყენებთ დანას და მის გარეშე ცხოვრება თითქმის წარმოუდგენელია, თუმცა, თუ მისი გამოყენების წესი არ ვიცით, შესაძლოა, მძიმე ზიანიც მოგვაყენოს. ასეა რადიაციაც, თუმცა თუ მას კარგად შევისწავლით და დავიმორჩილებთ, ალბათ, კიდევ უფრო გავაფართოებთ მისი გამოყენების არეალს მრავალი მიმართულებით და ზიანსაც სარგებელი გადაწონის.