POUŽITÍ ZÁŘENÍ
 |
Rentgenový počítačový
tomograf. |
Používání radiační a jaderné techniky v medicíně, průmyslu, zemědělství, energetice a v jiných vědeckých a
technických oborech znamenalo ohromný přínos pro lidskou společnost. Elektřina z jaderných elektráren není tedy zdaleka
jedinou výhodou, kterou nám svět atomů poskytuje.
ZDRAVOTNICTVÍ
Díky radiačním diagnostickým a léčebným aplikacím bylo zachráněno mnoho
lidských životů. Tři ze čtyř hospitalizovaných pacientů v průmyslově vyspělých
zemích mají nějakým způsobem prospěch z nukleární medicíny. Každý z nás se už
pravděpodobně v životě setkal s rentgenem. Známe radioterapii jako revoluční
způsob léčení rakoviny.
 |
Scintigram mozku |
Nukleární medicína
Vybrané radionuklidy se používají pro
zobrazení orgánů nebo procesů v lidském těle, např. ledvin, štítné žlázy,
srdce, struktury kostí, nádorů apod. Vhodná látka se označí radionuklidem a vpraví
do těla. Koluje krevním oběhem a podle svých vlastností se usazuje ve sledovaném
orgánu. Zobrazovací zařízení pak detekuje vysílané záření a ve spojení s
počítačem umožní vytvořit obraz zkoumaného orgánu. Používají se radionuklidy s
krátkým poločasem přeměny, aby pacient nebyl zbytečně zatěžován. Stopovací
vyšetření umožňují sledovat základní životní pochody, např. proudění krve,
činnost ledvin, plic atd.
Radioimunoanalýza
Pomocí značených látek a protilátek se ve zkumavce studují vzorky tělních tekutin
(např. krve) a velmi přesně se tak stanovují hormony, enzymy, viry, některé drogy a
jiné látky. Spolehlivě zjistí přítomnost látky již při koncentraci 0,000 000 000
001 g v 1 litru. Při radioimunoanalýze pacient do žádného kontaktu s radioaktivní
látkou nepřijde.
|
 |
|
Brachyterapeutické zářiče.
Různé tvary jehel a tub naplněné radioaktivním zářičem se aplikují přímo do
těla pacienta, do nádorového ložiska, nebo tělní dutiny. Potřebná léčebná
dávka záření se dosáhne jednak aktivitou aplikovaných zářičů, jednak dobou, po
kteropu jsou v těle pacienta umístěny. |
Radiofarmaka
Léčiva obsahující radionuklidy se užívají v diagnostice, ke stopovacím účelům i
k terapii. Radiofarmaka se chemicky ani biologicky neliší od příslušného
neaktivního léčiva. V praxi se používají takové sloučeniny, které se selektivně
zachytávají a koncentrují v určitém orgánu a umožňují tak při diagnóze sledovat
jeho tvar. Při terapii mohou radiofarmaka selektivně nahromaděná v rakovinné tkáni
účinně ozařovat nádor zevnitř.
Léčení nádorů
Pro radioterapii se nejčastěji užívají silné zářiče gama, rentgenové záření a
někdy i záření z urychlovačů. Někdy
se zářiče ve tvaru jehel aplikují přímo do nádorového ložiska nebo tělní
dutiny. Nádory jsou tvořené mladými buňkami, které se velmi rychle dělí a jsou
mnohokrát citlivější k záření než zdravá tkáň. Místo, v němž je zhoubný
nádor, se s velkou přesností ozáří a nádor se tak zničí. Na tomto principu je
založen i Leksellův gama nůž, který úspěšně léčí nádory a jiné chorobné
procesy v lidském mozku.
Leksellův gama nůž
Někteří nemocní mají mozkový nádor, který nejde vyoperovat klasickou metodou.
Jiní nemocní trpí deformací nitrolebečních cév a krvácením do mozku. Tam, kde
nepomůže neurochirurgie, může pomoci radiochirurgie, tj. zničení nemocné tkáně
paprskem záření. Může se jednat o paprsek částic urychlených v urychlovači, nebo
o paprsek záření gama z radionuklidu 60Co.
Metodu zavedl švédský neurochirurg profesor Lars Leksell. První zařízení -
pojmenované po svém objeviteli Leksellův gama nůž - bylo sestrojeno ve Švédsku v
roce 1968. Gama nůž se skládá z pohyblivého operačního stolu a z velké ocelové
ozařovací hlavice, která obsahuje 201 kobaltových zářičů ve formě proutků.
Důmyslný systém clon zajistí namíření jednotlivých paprsků záření do místa,
které má být operováno, s přesností 0,1 mm. Celé zařízení je řízeno
počítačem. Vysoká dávka záření gama zničí v krátkém okamžiku a zcela
bezbolestně přesně vymezený a ostře ohraničený kousek tkáně. Terapie trvá 5 až
30 minut, celá procedura včetně předchozího zobrazení tkání a cév v mozku a
radiofyzikálních výpočtů asi 3 až 5 hodin. Druhý den může jít pacient domů.
Díky peněžní sbírce má Česká republika vlastní gama nůž v pražské nemocnici
Na Homolce.
Sterilizace
Zdravotnický materiál, injekční stříkačky, nástroje, protézy, obvazy atd. se
ozářením zbaví bacilů a jiných škodlivých mikroorganismů. Výhodou je, že se
může sterilizovat jednak materiál už neprodyšně uzavřený, neboť záření
pronikne i obalem, jednak se mohou sterilizovat materiály, které nelze ošetřit
klasicky, např. horkým vzduchem nebo vyvařením.
 |
Šlechtitelství je náročné na
čas a trpělivost. Radiační mutace pomáhají získat rychlejší výsledky. |
ZEMĚDĚLSTVÍ
Aplikace jaderné techniky v zemědělství přinesla podivuhodné zlepšení, pokud
jde o odrůdy a výnosy zemědělských plodin. Na Zemi 35 tisíc lidí denně umírá
hlady. Radionuklidy a záření pomáhají snižovat toto hrozné číslo.
Potravinářství
Hniloba, škůdci, plísně a předčasné vyklíčení osiva znehodnotí
ročně na Zemi 25 až 30 % všech potravin. Záření
gama ničí škůdce a mikroby, sterilizuje. 30 let se již v mnoha zemích světa
ozařují plodiny, koření, ovoce, houby, ryby i hotová jídla (sterilní dieta pro
těžké pacienty nebo pro kosmonauty). Ozářené potraviny jsou naprosto nezávadné a
zdravější, než chemicky ošetřované.
Ozařování potravin je nyní dovoleno v 36 zemích jako alternativa k chemickému
zpracování. Používá se ke zpomalení klíčení nebo k ničení choroboplodných
zárodků.
|
 |
|
Ozářené a neozářené jahody
skladované
1 týden v chladu. |
Potraviny takto ozářené nejsou samy radioaktivní, tedy ani jejich konzumenti
nejsou ohroženi zářením. Ozářené potraviny jsou označeny, aby spotřebitel byl
ujištěn o jejich nezávadnosti a mohl se rozhodnout, zda je chce koupit.
Ozáření semen rostlin může vyvolat mutaci, v důsledku níž se změní důležité
vlastnosti kulturních plodin, nebo vznikne nová odrůda s vyšším výnosem, vyšším
obsahem výživných látek, odolnější proti chorobám a nepřízni počasí, proti
polehnutí, s výhodnější dobou zralosti apod. Záření se ve šlechtitelství
používá již více než 50 let.
Likvidace škodlivého hmyzu
Značná část úrody, hlavně v rozvojových zemích, padne za oběť škodlivému
hmyzu. Jiný hmyz přenáší nebezpečné choroby na užitková zvířata i na člověka.
V boji proti hmyzu se často používají jedovaté nebezpečné látky, škodlivé i pro
člověka a celou ostatní přírodu. Radiační technika životní prostředí
neohrožuje ani v nejmenším. V laboratoři se vypěstuje velké množství samečků
příslušného hmyzu a ti se sterilizují, tj. ozáří se takovou dávkou záření, že
nemohou mít živé potomstvo. Ozáření samečci se vypustí do přírody, páří se se
samičkami, ale nakladená vajíčka jsou neoplozená a nová generace se nenarodí. V
některých zemích se tak podařilo výrazně snížit populace škodlivého hmyzu.
 |
Skleník jaderného
zemědělského centra CENA
v Brazílii. Jaderné metody zde pomáhají při šlechtění, zkoumání výživy rostlin
a
v parazitologii. |
Hnojiva
Hnojiva jsou drahá a v případě nadměrného nebo chybného použití mohou ohrozit jak
zdraví člověka, tak poškodit životní prostředí. Je potřeba, aby se hnojivo
dostalo do rostlin a minimalizovaly se jeho ztráty vznikající špatným rozmístěním
nebo hnojením v nevhodnou dobu. Vzorek hnojiva se označí vhodným radionuklidem, např. 32P (běžný
neradioaktivní izotop 31P je
součástí hnojiva a jeho "bratříček" 32P se chemicky chová
úplně stejně). Radioaktivní 32P se dá snadno zjistit, a proto je možno
sledovat, kolik hnojiva rostlina přijala, kolik zůstalo v půdě, kolik se ho spláchlo
do vodotečí apod. Na základě těchto znalostí se ztráty hnojiva dají snížit na
minimum.
Krmivářství
Hospodářská zvířata v moderních chovech dostávají různé krmné směsi, u nichž
záleží na vyváženosti složek. Radioaktivní stopovače při výzkumu pomohou určit
optimální dobu míchání nebo tvar míchacího żařízení, aby některé složky
směsi nezůstaly příliš koncentrované a nevyvolaly u zvířete potíže z
předávkování.
Lesnictví
Sazenice lesních stromů se pro snadnou manipulaci balí do speciálních materiálů,
které byly vyrobeny z ozářeného polypropylenu. Takový materiál se snadno v půdě
rozloží a kořínky sazenic prorostou. Podobné materiály se používají jako tzv.
geotextilie pro zpevňování svahů. Po vytvoření zpevňujícího rostlinného krytu se
látka rozloží a neznečišťuje životní prostředí.
Chovatelství
Stejně jako v lidské medicíně se i ve veterinární široce uplatňují radiační
diagnostické metody (rentgen, radioimunoanalýza, radioenzymatická analýza). Kontroluje
se zdravotní stav, podle hladiny hormonů v krvi se stanovuje správná doba k
inseminaci. Radiačními technikami se kontroluje nezávadnost krmiva.
|
 |
|
Různé polovodičové
součástky, jejichž materiál se při výrobě kontroluje radioanalytickými metodami. |
PRŮMYSL
Radioaktivita se dá snadno měřit a
této vlastnosti lze dobře využít všude tam, kde je potřeba "vystopovat"
nějaký prvek nebo sloučeninu. Například když se ve válcovnách vnese do železa
malé množství radioaktivního izotopu železa, dá se přesně určit jeho přítomnost
i po projití všech procedur - tažení, válcování atd. Radioaktivní stopovač tak
umožní snížit ztrátu materiálu při opracování, zjistit místa nerovnoměrného
propracování atd.
Radioaktivní stopovací techniky jsou široce používány např. při sledování pohybu
a distribuce hmoty v různých technologických zařízeních. Sledují se průtoky,
míchání směsí, filtrace, úniky, koroze, kontroluje se čistota surovin. Záření se
používá pro měření a kontroly průmyslových procesů v papírnictví,
ocelářství, uhelném průmyslu - šetří zdroje a energii.
Kosmické rakety a satelity využívají pro zásobování elektrickým proudem tzv.
“jaderné baterie".
 |
Odstraňování
elektrostatického náboje z povrchu látek. |
Kontrola opotřebení
Radioaktivním stopovačem se označí namáhaná součástka a pak se měří
přírůstek nebo úbytek radioaktivity v mazací nebo chladící kapalině. Zabudováním
malého zářiče do stěny vysoké pece lze přesně zjistit okamžik protavení
výstelky pece, pec včas odstavit a opravit.
Tloušt'koměry a hladinoměry
V papírnách, sklárnách, gumárnách, při výrobě plastů a v mnoha jiných provozech
měří čidla vybavená radioaktivním zářičem a detektorem tloušt'ku materiálů na
běžících pásech, nebo hladinu kapaliny v nádobách a nádržích. Dají se použít
všude tam, kde nelze kvůli teplotě, korozi, tlaku nebo z jiných důvodů použít
klasická měřidla. Výhodou radionuklidových měřičů je, že měření probíhá bez
doteku s měřenou látkou, údaj o naměřené hodnotě je k dispozici okamžitě a
průběžně v kteroukoliv chvíli a měřiče nejsou drahé.
Radiografie
Tato metoda pracuje na principu rentgenu. Záření prozáří materiál a odhalí v něm
dutiny, vady, slabá místa, zobrazí části jinak neviditelné. Prozařováním se
kontroluje kvalita svarů potrubí, kvalita strojních dílů, konstrukcí atd. Záření
spolehlivě a včas odhalí netěsnosti a závady.
Radiační polymerace
U dálkových kabelů potažených izolační vrstvou velmi záleží na její kvalitě.
Pevný, pružný, odolný a dokonale těsnící materiál lze vyrobit tak, že kabel
obalený plastem se ozáří, záření způsobí v obalu tzv. zesíťování, tj. vznik
mnoha chemických vazeb, a vznikne materiál, který má všechny žádané vlastnosti.
Pomocí ionizuícího záření lze vyrábět různé druhy pěnových polymerů, které
se používají pro čalounění automobilů, k výrobě sportovní výstroje a obuvi.
Velké výhody přináší radiační polymerace tenkých vrstev laků, lepidel,
tiskařských barev atd. Lze tak vyrábět různé lamináty, obalové materiály, tapety
atd. Při výrobě polymerních vláken pro textilní průmysl se zářením dá
dosáhnout naroubování vhodných chemických látek na povrch vlákna, čímž se
modifikují vlastnosti - nasákavost, nemačkavost atd. Vytvrzování nátěrových laků
bez použití zdraví škodlivých rozpouštědel šetří životní prostředí.
 |
Dodáním různých příměsí
do skla a ozářením různými dávkami se docílí mnoha barevných odstínů. |
Jestliže se vhodný pórovitý materiál nechá nasáknout monomerem a poté se
ozáří dávkou, která vyvolá polymeraci, lze vyrobit materiál se zcela novými
vlastnostmi - tvrdostí, leštitelností atd. Tyto kompozitní materiály nacházejí
uplatnění jako podlahové krytiny, náhražky vzácných dřev, obkládací cihly atd.
Zářením se také dají barvit různé druhy skel do odstínů žluté, hnědé,
kouřové, ametystové. Ozářením lze dosáhnout jinak těžko realizovatelných
barevných dekorů. Ve větším měřítku byla u nás tato metoda poprvé aplikována na
skleněném obložení budovy Nové scény Národního divadla v Praze a na stanici
Jinonice pražského metra.
Vodohospodářství
Radioaktivní indikátory pomáhají sledovat prosakování, propojení a cesty spodních
vod. Pohlcováním záření se určuje tloušt'ka vrstev ledu a obsah vody ve sněhové
pokrývce, což je důležité pro odhad množství vody při jarním tání. Zářiče
umístěné v blízkosti studní brání tzv. zaokrování studní - rozvoji
mikroorganismů a tvorbě hydroxidů železa. Radioanalytické metody pomáhají měřit
průtok vody v potrubí i na povrchu, parametry filtrace vody v pískovém podloží,
čistíren odpadních vod a účinnost úpraven pitné vody.
Geologie
Tzv. radionuklidová karotáž pomáhá získat podrobné znalosti o geologickém
složení hornin. Do vrtu se spustí zářič a vyhodnocovací zařízení, které měří
záření vyvolané v hornině a určí obsahy prvků přítomných v horninách. Obsah
síry v uhlí nebo jeho popelnatost se měří rentgenfluorescenční analýzou. Rozptylem
neutronů se měří vlhkost půdy.
|
 |
|
Příprava uměleckých
předmětů
v ozařovně v Roztokách u Prahy. Uprostřed místnosti je ve stínění ukryt zářič,
který se vysouvá
do pracovní polohy až když osoby opustí místnost. |
Archeologie
Radionuklidové metody datování určují stáří hornin i stáří nalezených
archeologických předmětů. Měření aktivity zbytku izotopu uhlíku 14C
spolehlivě určí stáří dřeva, kostí, textilií, slonoviny. Radioanalytické metody
určí složení barev na obrazech starých mistrů, složení mincí, keramiky, mramoru,
skla. Poskytnou tak informaci o metodě zpracování, místě původu, stáří a
pravosti.
Ochrana uměleckých památek
Ozáření ničí plísně, hmyz a mikroby, které ohrožují historické předměty z
papíru, textilu a dřeva. Záření pronikne celým předmětem a zničí např.
červotoče i hluboko v gotických dřevěných sochách, kde povrchové chemické
ošetření nepomáhá. Zachraňují se tak umělecké, historické a kulturní hodnoty. U
nás je ozařovna uměleckých předmětů v Roztokách u Prahy.
Stavebnictví
Neutronové vlhkoměry měří obsah vlhkosti v čerstvém i tuhnoucím betonu, což je
velmi důležité např. při stavbě přehrad nebo jiných obřích betonových
konstrukcí, kde na jakosti betonu velmi záleží. Kontrola obsahu radioaktivity vyřadí stavební
materiály, jako např. panely, které by mohly uvolňováním radonu ohrozit zdraví
obyvatel. Prozařovací metody odhalí nebezpečné defekty např. v konstrukcích mostů
a mohou zabránit neštěstí.
Kriminalistika
Radioanalytické metody rozeznají spolehlivě třeba padělaný obraz od originálu nebo
falzifikáty bankovek. Radiodiagnostické metody pomohou při určování otrav nebo
identifikaci pozůstatků neznámého člověka. Speciální radioaktivní prášek může
zviditelnit otisky prstů lépe než klasické metody. |