BİR ELEMANIN RADİOAKTİVİTESİ NASIL ÖLÇÜLÜR
Radioaktif elemanların atom çekirdekleri kolay parçalanır cinsdendir. Belli bir radioaktif elemanda her çekirdeğin her an belli bir parçalanma olasılığı vardır. Bu yarı ömür He belirlenir, yarı ömür belli bir radioaktif elemanda bulunan atom çekirdeklerinden yarısının parçalanması için geçen süredir. Bir yarı ömür sonra başlangıçta bulunan çekirdeklerden ancak yarısı kalmıştır, iki yan ömür sonra 1/2’nin karesi kadar çekirdek kalmış, yani çekirdek sayısı 1/4’e inmiştir. 20 yarı ömür sonra 112’nin 20. kuvveti kadar çekirdek kalacaktır ki bu hemen hemen milyonda bir demektir. Yarı ömür bir elemandan ötekine çok büyük değişme gösterir, hatta ay m elemanın değişik izotop’ları farklı yarı ömürlere sahiptir.
• Bir radioaktif kaynağın etkinliği (aktivite) saniyede parçalanan çekirdek sayısı ile ölçülür. Birimi küri’dir (curie) : saniyede 37 milyar atom çekirdeği parçalanan bir kaynağın etkinliği 1 küri’dir. Bir gram Radyum — 226’nın aktivite’si 1 küri kadardır. İnsanda küri’nin alt birimleri sık kullanılır:
Küri’nin binde biri = miliküri Küri’nin milyonda biri = mikroküri Küri’nin milyarda biri = nanoküri Çevre radioaktivite’sini inceleyen uzmanlar pikoküri birimini kullanırlar (1 nanokü-ri’nin binde biri = 1 pikoküri). Yarı ömür ve etkinlik birbirleriyle bağlantılıdır, bir elemanın yarı ömrü kısaldıkça etkinliği artar veya bunun tersi olur. Örneğin 1 gram lyod — 131 ’in (yarı ömrü 8 gün) etkinliği 1 gram doğal uranyum’dan çok daha büyüktür, çünkü doğal uranyum başlıca uranium — 238 (yarı ömrü 4,5 milyar yıl) He biraz uranium —235 (yarı ömrü 713 milyon yıl) oluşur. Her radioaktif elemanda 4 fizik veri bilinmelidir, ancak ondan sonra bu elemanın canlılar üzerindeki etkisi söylenebilir:
1) Işınların cinsi: örneğin, (T , 3′ ve . y , a ve Y veya a, 3 ve Y.
2) Işınların enerjisi (kilo electronvolt-KeV-veya megaelectronvolt -MeV- olarak)
3) Yarı ömür
4) Etkinlik (aktivite) □
karnında iken veya dc^umdan sonra atom ışınları almış çocuklarda en fazladır.
Atom ışınlarının kansere yol açışını incelemek üç nedenle zorlaşmaktadır :
1. Normal hücreyi kanser hücresi haline getiren etkenleri tam bilemiyoruz. Hücre kendiliğinden mi değişiyor, yoksa değişmeye zorlanıyor mu (mütasyon), hücrede gizlenmiş bir vi-rüs’ün etkili duruma geçmesi mi söz konusu ?
2. Çevremizde bulunan çeşitli maddeler, özellikle endüstri çağından beri, kansere ve kan kanserine neden olmaktadır, örneğin, maden kömürünün ve ağır sıvı yakıtların yanmasından oluşan benzopiren maddesi kansere, benzen ise lösemi’ye yol açmaktadır,
3. Kanser veya lösemi’nin başlaması için sağlam hücrenin kanser hücresi şeklini alması yeterli değildir, vücudun kanser hücrelerine karşı savunmasının zayıflamış olması da şarttır (atom ışınları bunu da sağlamaktadır).
Kalıtsal Değişmelerin Belirmesi
Bütün canlılarda kendiliğinden beliren kalıtsal değişmeler (spontan mütasyon) vardır ve bu mütasyon’lar her canlı toplumunda hemen hemen değişmez bir oranda görülür. Yavrulara da geçen bu gibi değişmelere her hayvan yetiştirici tanık olmuştur, kalıtım bilim (genetik) uzmanları da bu konuyu inceler. Mütasyon canlıdaki bir özelliğin değişmesi demektir, bu değişme gözle görülebilir: saçların ve kılların doğuştan bembeyaz oluşu gibi (albinizm veya beyazlık hastalığı). Bazen gözle görülemiyen bir değişme olur : kanda anormal bir hemoglobin bulunuşu gibi. Bu değişme kalıtım yasalarına göre yavrulara geçer. Ortaya çıkan yeni karakterin kaybolma olasılığı çok azdır (bir mütasyon’un geri dönmesi olasılığı bu mütasyon’un belirmesi olasılığından binlerce kere küçüktür).
Her 50 mütasyon’dan 10 kadarı dölütün zamansız ölerek düşmesine neden olur, 40 kadarı hayatı kısaltır ve çocuk olmasını önler. Bir mütasyon’un zararsız olma olasılığı 1/50’dir.
Çok olağanüstü çevre koşullarında mütasyon’un canlıya yararlı olması bile mümkündür.
1928’de Müller ilk defa X ve gama ışınlarının sirke sineği üzerindeki kalıtsal etkilerini incelemişti. Kırk yıldan fazla bir zamandır biliniyor ki X veya gama ışınları canlılarda mütasyon olasılığını arttırmakta ve bu artış kabaca ışınların dozuna paralel gitmektedir.
İşte bu nedenledir ki yumurtalıkların ve özellikle erbezlerinin (husye) ışınlandırılması büyük ölçüde kısıtlanmıştır. Fare deneyleri göstermiştir
PLUTONIUM – URANİUM – STRONTIUM
■ Plutorıium oksit a ve y ışınlan saçar, bu madde uranium oksit He birlikte atom santrallerinin “yakıtı”dır. Bir işçinin kazara plutonium oksit’in çok ince tozlarını soluduğunu düşünelim. Bu metal oksid’i biyolojik sıvılarda az erir. Tozların az bir kısmı — en iri parçacıklar— burun iç zarında yapışıp kalır, kalan tozlar akciğerlere girer. Bronş temizleme mekanizması (sümüksü bir sıvı ve mukus ile örtülü titreşen mikroskopik tüyler) tozların çoğunu yutak ve gırtlağa geri atar. Buralardaki balgam ya çıkartılır, ya da yemek borusuna girer. Tozların kalanı akciğer hava keseciklerine (alveol) yerleşir. Yemek borusuna girmiş tozlar kalın barsakta (burada hızları yavaşlar) kanser başlatabilirler. Akciğerde kalan tozlar komşu hücreleri öldürür veya kanserleştirir. Bir miktar plutonium oksit kana geçer, çeşitli hücreleri bozar (lenf bezi, karaciğer…), sonra kemik yüzeyinde oturur (strontium
— 90 gibi kemiğin derinlerinde değil) ve kemik kanserine yol açabilir. Plutonium
— 239’un yarı ömrü 24.360 yıl, biyolojik yarı ömrü ise kemiklerde 100 yıl kadar olduğundan vücuttan tamamen temizlenmesi olanaksızdır. Bereket ki kana belli bir madde verilebilir, bu madde kandaki plutonium ile birleşir ve onu böbreklerle dışarı attırır. Akciğerlere çökmüş Plutonium tozlarını oradan ayırmak olanağı yoktur I
Uranium madenlerinde çalışanlar nadir gazlardan Radon’u solur. Radon Radyum parçalanması sırasında doğar ve madendeki kaya çatlaklarında birikir. Bu ağır gaz akciğer hava keseciklerine çöker ve orada Polonium’a parçalanır. Radon ve polonium a ışınları saçar (radon ayrıca fi ve Y da saçar).« partikül’leri komşu hücreleri öldürür veya kanserleştirir. Bohemya uranyum madenlerindeki istatistikler bu işçilerde akciğer kanserinin normallere göre 30 – 50 kere daha fazla görüldüğünü gösterdi. Havalandırma radon’u azaltarak akciğer kanseri olasılığını azaltmaktadır. Buna rağmen Amerikan uranium madenlerinde akciğer kanseri normale göre 5 kat fazladır. Polonium tozları deride kızartıya daha doğrusu ışınlardan ileri gelen bir deri iltihabına (radiodermit) neden olur, deriyi iyice yıkamakla bu tozlar giderilebilir. Ne yazık ki akciğerler yıkanamaz !
Strontium — 90 Uranium — 235 çekirdeğinin parçalanması sırasında doğar. Farkında olmadan besinlerle alınabilir (Strontium — 90 He bulaşmış otlaklardan ineklere, ineklerden süt ve etle insanlara) 0 ışınları saçan bu izotop ince barsaktan kana geçer. Kimyasal özellikleri calcium’a benzer. Kemiğin organik ana maddesine fosfat şeklinde girer. Büyüyen çocuklarda kemik birikimi daha belirgindir. Yarı ömrü 28.1 yıl, kemikdeki yarı ömrü ise 20 yıl kadardır. Basit bir hesap gösterir ki başlangıç radioaktivite’sinin yarıya inmesi için 11 yıl gerekir (effectif yarı ömür =11 yıl). Tehlikesi kemik iliğine devamlı ışın gördermesinden-dir, bunun sonucu olarak ya kan hücrelerinin kemik iliğinde yapılması durur, ya da ağır bir kan kanseri (miyeloid lösemi) başlar. □
Sözün kısası ışınım ile ışınıma bağlı geç hastalık belirtileri arasında geçen zaman çok uzundur : lösemi ve kanser için onlarca yıl, mütasyon için bir veya birçok kuşak.
Böylece anlaşılmaktadır ki atomların iyonlaşması ile biyolojik etkilerin ortaya çıkması arasında henüz ayrıntıları tam bilinemiyen zincirleme olaylar yer almaktadır : atom molekülü, molekül hücre organcığını, organcıklar hücreyi, hücreler organları ve organlar caniıyı değiştirmektedir. Cama ışınları ister dışarıdan verilsin ister içeriden alınsın (örneğin gama
ışınları saçan bir maddenin kazara yutulması) vücudun çok derinlerine geçerek hücreleri öldürür veya değiştirirler. Buna karşın alfa ışınları deriden geçemez, bu nedenle, çok uzun süre maruz kalmamak şartıyla, vücut dışında iken pek tehlikeli değildirler. Tam tersine alfa ışınları saçan bir maddenin yutulması, eğer mide ve barsakları hemen boşaltmak olanağı yoksa, korkunç sonuçlar doğurur.
Alfa için söylenenler beta ışınları saçan maddeler için de doğrudur. Bu gibi maddelerin iyon yoğunluğu alfa’dan daha azdır, fakat ağır atom’-
Hayvan ve bitki örtüsü (fauna ve flora) radyoaktif maddeleri biriktirerek filtre eder. Atom santrallerinin artık sulanndaki radioaktivite’nin az olmasına aldanmamalıdır. Hayvan ve bitkilerden insan’a uzanan beslenme zincirinde radyoaktif maddeler devamlı yoğunlaştınlır, burada görüldüğü gibi bu yoğunlaşma çok fazla olabilir. Burada strontium – 90 izotop’u ile bulaşmış küçük bir göldeki canlılar görülüyor. Sazan balığı strontium ‘u calcium gibi kullanmış ve bu nedenle sazan iskeletinde strontium 3000 kere yoğunlaşmıştır. Balıkçının kemiklerindeki strontium yoğunluğu klmbilir ne
olacaktır ?
radyoaktivite serbest kalmıştı, fakat 1972’deki ABD’nin resmi raporları atom endüstrisinin her yıl 10 milyon küri’den fazla radioaktivite saçtığını kabul etmektedir.
Atom endüstri si ekonomist’lerin ve politikacıların istediği düzeye ulaşırsa ne olacak ? Krypton — 85 kimyasal reaksiyonlara girmeyen bir gazdır : saklanması çok zor olduğundan serbestçe atmosfer’e verilmektedir. Depolanması mümkünse de çok pahalı olacağından ve o ölçüde kârları azaltacağından endüstri’de bu yola gidilmiyor. Krypton’un kimyasal reaksiyonlara girmediği için zararsız olduğu iddiası gerçekler-
den uzaktır, çünkü canlıların bu gazı vücutle-rinde biriktirdiklerini örtbas etmektedir: Krypton
— 85 vücut yağlarında kan plazma’sında eridiğinden 10 kat fazla erir.
En iyimser uzmanların hesaplarına göre, 2000 yılında yanlız bu ışın saçıcı gaz her insan vücuduna yılda 1/25 milirem, akciğerlere 1/10 milirem ve deriye 2 milirem ışın saçacaktır ve bu sayılar dünyadaki her insan içindir.
Işın saçan atom’lardan İyod — 131 (rvep saçar, yarı ömrü kısa : 8.05 gün) filtre’lerle tutulabilir, ama hiç bir zaman % 100 olarak değil : debi çok düşerdi o zaman. Bunun sonucu olarak
atmosfer’de belli oranda I – 131 bulunur, bitkiler, hayvanlar ve insan bu izotop’u vücuduna alır.
I – 131 ile bulaşmış otlaklarda otlıyan sığırların yanlız tiroid bezlerinde değil, sütlerinde de I -131 birikir.
Karalar üzerindeki sulara ve denizlere de radioaktif maddeler bulaşmıştır : basınçlı su ile çalışan atom reaktör’lerinden ve atom yakıtı kullanan bazı fabrikalardan atılan tritium (18.1 keV düzeyinde zayıf enerjili P ışınları verir) sularda birikir, çünkü Krypton — 85 gibi yarı ömrü uzundur : 12.2 yıl. 1970 yılında dünyadaki deniz ve ırmaklara toplam 500.000 —1 milyon küri arasında tritium’lu su bulaştı. Bu tritium bize şöyle bulaşmaktadır :
• Dolaysız bulaşma : Sindirim yolu ile tritium’lu su alınması. Tritium barsaklardan emilir ve sonra yavaş yavaş dışarı atılır (bu sırada yeni bir bulaşma olmazsa); vücuttaki yarı ömrü (biyolojik yan-ömür) 20 – 30 gündür. Bir bölümü sentez edilen organik moleküllerin bileşimine girdiği için aslında biyolojik yarı ömrü daha uzundur, çünkü bu, moleküllerin yenilenme hızına bağlıdır.
• Dolaylı bulaşma : Tritium’la bulaşmış bitki ve hayvanların yenilmesi ile. 1970 yılında Rhone ırmağı sularında tritium miktarı litrede 32 pikoküri’ye (10’°küri) erişmişti. Chooz santralinin kirlettiği Meuse ırmağında bundan da fazla tritium bulunuyordu. Aynı yıl ABD ırmak ve göllerinde ve kıyı şeritlerinde litrede 200 – 1.500 pikoküri tritium bulunduğu saptandı. ABD’nin kuzeybatısındaki Columbia ırmağında 1964 Ağustos’unda litre’de 5.700 pikoküri Fosfor — 32 (tritium’dan daha yüksek enerjili B ışınları saçar : 1.71 MeV, yarı ömrü 14.3 gün) bulundu. Bu ırmağa Hanford atom reaktörlerinin suları boşalmaktadır.
Tıpkı Tritium’da olduğu gibi insan radioaktif fosfor — 32 taşıyan sular içerek P32 alabilir. Fosfor — 32 vücutta sentez edilen çeşitli moleküllere girer. Fosfor — 32’yi kendi bünyesinde yoğunlaştırmış bitki ve hayvanların yenilmesi ile daha büyük miktarlarda fosfor — 32 alınmış olur.
Bu yoğunlaşma olayı iki besin zincirinde kendini gösterir :
• Biri balıkçıları ilgilendirir : ırmak suyundaki fosfor — 32 miktarı bir ünite (birim) kabul edilirse canlıların durumu şöyledir : plankton yosuncuklarında 1000, tatlı su kabuklularında ve böceklerin suda yüzen larvalarında (kurtçuk) 500, insan’ın yediği balıklarda ortalama 271 (bazı yenilmiyen balıklarda 5000) ünite fosfor — 32 birikmiştir.
• Diğeri ırmağa yakın yaşıyan kuşlarla ilgilidir : genç kırlangıçlar kendi ağırlıkları kadar ırmak suyundan 500.000 kere daha fazla fosfor — 32 ihtiva ediyordu, ördek yumurtaları fosfor — 32 yi ırmak suyuna göre 200.000 defa yoğunlaştırmıştı I
Plankton yosuncukları fosfor — 32’yi yoğunlaştırarak canlı (biyolojik) bir filtre görevi yapmaktadır. Ördekler ve genç kırlangıçlarda basamak basamak bir yoğunlaşma söz konusudur : bu kuşlar balık v.s. gibi su hayvanları yerler, su hayvanları ise plankton yer. Her basamakda fosfor — 32 biraz daha yoğunlaşır.
Teknoloji’nin getirdiği radioaktif kirlenmeden geriye dönüş olmadığı şu sayılardan anlaşılıyor :
• Strontium — 90 ve cesium — 137 gibi tehlikeli izotop’ların (bereket ki büyük kısmı depolanmış durumdadır) saçtığı ışınların milyonda bire inmesi için 600 yıl gereklidir.
• Plutonium — 239 izotop’unun “önemsiz” miktarlara inebilmesi için 20 X 24.360 yıl gerekmektedir (Köpeklerde yapılan deneyler gösterdi ki plutonium — 239 oksit’in çok ince tozlarının solunması sonucunda akciğerlerde
0.07 miligram izotop kalması kanser yapmaya yetmektedir).
Bütün bu elemanlar o derece tehlikelidir ki büyük kısmı —fakat tamamı değil— tekniğin olanakları dahilinde ışın sızdırmaz şekilde depolanmıştır, fakat bugün en iyimser uzmanlar bile ışın sızmasının tamamen önlendiği kanısında değildir I Sızmayı tam önleyen bir teknik bulunsa bile depolanan izotop miktarı o derece fazladır ki izotop’ların nerede ve hangi koşullarda saklandığını bir kuşaktan ötekine devretmek zorunluğu vardır.
İşin önemini bir örnekle belirtelim : eğer 2000 yılında ABD’de tüm elektrik üretimi basınçlı hafif su kullanan atom reaktörleri ile sağlanırsa 8 milyon Hiroşima tipi atom bombası patlatılmış kadar radioaktif artık meydana gelecektir, gelecek kuşaklara ne güzel bir armağan !
Canlıların atom ışınları karşısındaki duyarlığını karşılaştıran tüm incelemeler aynı sonuca varmıştır : evrimde en yüksek hayvanlar olan Kuşlar ve Memeliler atom ışınlarına en duyarlıdır. İnsanla diğer memeliler arasında bu bakımdan bir fark yoktur. Onun için fare ve sıçanlarda yapılan deneyler (çok doğurgan oluşları ve birkaç yılda birçok kuşak yetiştirmeleri nedeniyle tercih edilirler) bazı düzeltmelerle (metabolizma’nın daha hızlı oluşu v.s.) insanlara da uygulanabilir.
Ne yazık ki örneğin bizden 10 defa daha ışınlara duyarlı bir tür yoktur, olsaydı ışınlardan korunmada tam zamanında tehlike çanını çalabilirdik. Bugünün en önemli sorunlarından biri zayıf ışın dozlarının geniş canlı toplumları ve özellikle geniş insan toplumları üzerindeki etkisidir
