Jak je to s lednovou detekcí jódu 131?

V nedávné době se po internetu začala šířit informace, že detekční stanice v celé Evropě zaznamenaly v atmosféře stopy jódu 131. Poločas rozpadu tohoto radionuklid je zhruba 8 dní, takže je jasné, že jde o umělý radionuklid a musel se dostat do ovzduší nedávno. To na internetu vyvolalo celou řadu fám a spekulací. Podívejme se, co o dané události reálně víme a co to znamená.

Umístění dvou odběrných zařízení – jsou to ty dvě bílé kopule (zdroj SÚRO).

Stopy jódu zaznamenaly ty nejcitlivější měřící stanice, kterých je v Evropě pouze několik, ale je i v Česku. Ty dokáží filtrovat vzduch v objemu až 900 kubíků za hodinu. To provádějí i řadu dní. Potom se příslušné filtry vyjmou a pomocí velice citlivých detektorů záření gama se zase řadu hodin měří jejich radioaktivita. Jednotlivé radionuklidy vyzařují záření gama s přesně danými energiemi. A toto záření tak funguje jako otisk prstu daného radionuklidu a umožňuje jej snadno identifikovat. Je třeba zdůraznit, že se takto daří identifikovat složku jódu v aerosolech, které se zachytí na filtrech, a ne plynnou.

Jaké jsou problémy s měřením tak nízkých aktivit v atmosféře?

U nás tyto odběry v síti měřících míst kontaminace ovzduší zajišťuje několik organizací, jednou z nejdůležitějších je Státní ústav radiační ochrany (SÚRO). V síti je deset odběrných míst s možností čerpání podle velikosti od 40 do zmíněných 900 m3/hod. A právě to největší naměřilo zmiňovaný jód .

Výměna aerosolového filtru (zdroj SÚRO).

Pokud jsou tak radionuklidy antropogenního původu s krátkým poločasem rozpadu a stabilně se v atmosféře nevyskytují, tak je lze zjistit i v extrémně malém množství. Je to podobné tomu, kdyby si někdo v Kralupech vykouřil cigaretu a měřením v Praze bychom to zjistili. To by šlo v případě, že by při tom kouření vznikaly atomy či molekuly, které jinak neexistují, a dokázaly bychom zachytit a přesně identifikovat jednotlivé tyto atomy či molekuly. To je možné u umělých radionuklidů, ale ne u atomů a molekul vznikajících při spalování tabáku. Ty vznikají v celé řadě procesů a i při nepříliš velkém zředění stopy cigaretového kouře zmizí na pozadí obrovského množství stejných atomů a molekul produkovaných v jiných procesech. Jen pro hnidopichy doplňuji, že zakouřená hospoda je trochu jiná situace.

Problémem, který zhoršuje možnost identifikace co nejmenšího množství radionuklidů je i to, že ne vždy se veškerá energie fotonu gama pohltí v detektoru. Neúplné detekce vytváří ve spektru gama pozadí, které může skrýt slabé intenzity radionuklidů, které mají nižší energii vyzařovaného záření gama. Citlivost měření tak závisí i na pozadí, které ve spektru vytváří přirozené i umělé radionuklidy v atmosféře.Pravidelně se měří radionuklidy vznikajících interakcí kosmického záření v atmosféře (například beryllium 7), v rozpadech radonu vznikajícího v rozpadové řadě uranu (olovo 210) a dlouhodobější radionuklidy umělého původu z testu jaderných zbraní čí havárií jaderných zařízení (cesium 137). Na grafech měření těchto radionuklidů z let 1986 až 2016 je vidět u cesia 137 vliv havárie v Černobylu i ve Fukušimě. Co se naměřilo?

Zvětšit obrázek

Spektrum záření gama radionuklidu kobalt 60 v polovodičovém detektoru.

Je vidět, že kromě dvou linek s energií 1173 keV a 1332 keV (v daném spektru zhruba na kanále 2600 a 3100) je tam i pozadí vytvořené fotony, které nepředaly veškerou energii v detektoru. Pokud máme intenzivní linky s vysokou energií, může pozadí od nich zhoršovat možnost identifikace linek jiných radionuklidů s nižší energií gama.

Co se naměřilo?

Síť stanic, která dokáže filtrovat zmíněné extrémní objemy vzduchu, zaznamenala v druhém až čtvrtém týdnu ledna velmi slabé stopy jódu 131. Hodnota měrné aktivity byla téměř všude menší než 0,5 mikrobequerelů na metr krychlový (μBq/m³). Jen v Polsku se naměřila hodnota o řád větší. Stanice naměřily pouze jód 131 a žádný jiný umělý radionuklid z krátkým poločasem rozpadu. To ukazuje, že nemůže pocházet z jaderné havárie, protože tam by se uvolnila řada dalších radionuklidů, například cesium 137. To, že šlo o hodnoty na hranici citlivosti těch nejvýkonnějších měřících stanic, lze dokumentovat na pražském měření. V grafu, který zobrazuje měření jódu, je vidět, že hranice citlivosti v případě, že se nic nezměřilo, je v blízkosti dvou hodnot, kdy bylo měření jódu pozitivní. Pokud by takové měření bylo pouze v jedné stanici, například té pražské, tak by to mohla být statistická fluktuace na pozadí ve spektru gama v místě, kde by měla být energie záření gama jódu. V tom případě by nešlo o reálný výskyt tohoto radionuklidu. Mohlo by také jít o slabý signál z toho, že v pražských nemocnicích zrovna měli větší počet pacientů, kteří byli vyšetřování nebo léčení jódem. Jód se z jejich těla následně uvolňuje, dostane se do atmosféry a zachytí ve filtrech zařízení. I to se někdy stane.

Zvětšit obrázek

Měsíční měření objemové aktivity ¹³⁷Cs, která je dána přísunem z vyšších vrstev atmosféry z globálního spadu zkoušek jaderných zbraní, jen část z havárie JE Černobyl.

Současná hodnota je cca 1 µBq/m³. ⁷Be je kosmogenního původu. Průměrná hodnota objemové aktivity je okolo 3000 µBq/m³. ²¹⁰Pb je produktem přeměny radonu. Průměrná dlouhodobá hodnota činí přibližně 500 µBq/m³. (Zdroj SÚRO).

Jód 131 se totiž využívá k terapeutickým účelů, hlavně při poruchách štítné žlázy. V štítné žláze se hromadí a v případě nadprodukce hormonů v štítné žláze ji část pomůže zničit. Využívá se také v lékařské diagnostice. Měřením záření gama lze zjistit, jak se jód 131 v různých sloučeninách pohybuje v těle a kde se ukládá. Proto se pro nemocníce produkuje v několika laboratořích v Evropě. Většinou tak záznamy stanice ukáží problém s filtrováním jódu v některém z takových zařízení. To se stalo například v listopadu 2011, kdy unikl jód 131 z maďarského závodu pro výrobu izotopů, který jej připravuje pro maďarské nemocnice. Jako první zachytila tento únik právě Česká republika.

To, že zaznamenala jód 131 řada evropských stanic na rozsáhlém území, vylučuje, že by šlo o statistickou fluktuaci nebo jód z aplikace pacientům v některéz blízkých nemocnic. Jako první jej zaznamenaly stanice na severovýchodě, v severonorském Svanhovdu a v Rovaniemi ve finském Laponsku. Největší objemovou aktivitu naměřili v Polsku. Právě tyto skutečnosti by mohly naznačovat, že zdroj jódu je spíše na východě Evropy.

Častou otázku v diskuzích pod články o této události je, proč se o jódu, který se vyskytl v lednu, referovalo až v únoru. Vysvětlení je dáno právě povahou měření. Celý cyklus měření trvá řadu dnů i týdny. Teprve pak lze získat hodnotu měrné aktivity. Navíc byly hodnoty extrémně nízké a na hranici citlivosti měřícího zařízení. Mohl to tak být i falešný signál způsobený statistickou fluktuací ve spektru záření gama. Teprve, když zjistily stopy jódu 131 i další stanice v Evropě, bylo jasné, že jde o reálný jeho výskyt.

Zvětšit obrázek

Týdenní měření objemových aktivit v posledních dvou letech.

Je zde vyznačeno i měření jódu. Prázdná kolečka ukazují pouze limit citlivosti, tedy v tomto období se žádný jód nenaměřil, byl pod citlivostí přístroje. Reálná měření jsou pouze plné body. A ta jsou na hranici citlivosti. (Zdroj SÚRO).

Závěr – co se tedy reálně ví?

V lednu byly po celé Evropě zaznamenány v atmosféře stopy jódu 131. Naměřené hodnoty objemové aktivity jsou extrémně nízké. Kromě stanice v Polsku jsou nižší než 0,5 mikrobequerelů na metr krychlový. Jak bylo zmíněno, filtry v měřících zařízeních zachycují pouze radioaktivní jód obsažený v aerosolech, ne ten v plynné podobě. Toho bývá zhruba pětkrát více. Reálná objemová aktivita tak mohla být zhruba do 3 mikrobequerelů na metr krychlový. To je hodnota extrémně nízká a o mnoho řádů nižší než taková, která by mohla mít nějaké dopady.

Časový průběh a záznam vyšší objemové aktivity v Polsku naznačuje, že zdroj by mohl být spíše na východě Evropy. Jen připomenu, že na Slovensku, v Estonsku, Litvě a Lotyšsku žádná dostatečně citlivá měřící stanice není. To je i odpověď na časté dotazy na internetových diskuzích, proč se tam nic nenaměřilo. Upřesnění by v principu mohly poskytnout stanice v Rusku. Je však třeba zdůraznit, že možnost a čas detekce jsou kromě polohy zdroje velmi silně ovlivněny i atmosférickou situací, hlavně směrem a silou větrů.

Zvětšit obrázek

Podrobněji měření objemové aktivity jódu.

Prázdná kolečka ukazují hodnotu citlivosti měření v době, kdy se nic nenaměřilo. Tři období, kdy se jód 131 změřil, jsou pouze tři a jsou vyznačená plným bodem. (Zdroj SÚRO.)

Rozložení měřících stanic v Evropě a naměřené hodnoty jódu 131 (zdroj IRSN).

Protože se zaznamenal pouze jód 131, je jasné, že nešlo o havárií jaderného zařízení, ale problém v nějakém farmaceutickém provozu, který produkuje jód 131 pro medicínské aplikace. To, že nejde o test jaderných zbraní či havárii jaderného zařízení, ukazuje i to, že žádné známky takové události nezaznamenala ani síť stanic organizace pro kontrolu zákazu testů jaderných zbraní, která se na oblast Ruska zaměřuje. Je však třeba poznamenat, že vzhledem k zaměření těchto stanic je jejich způsob měření jiný a citlivost nižší než u stanic, které zaznamenaly jód 131 v Evropě.

Pořád je otevřenou otázkou, z kterého zařízení jód 131 pochází.
Můžeme o tom spekulovat nad mapou s vyznačenými hodnotami měření
francouzské organizace IRSN.

Měření potvrdilo excelentní citlivost evropské měřící sítě, která je schopna zaznamenat i extrémně slabé stopy aktivity v atmosféře. Pražská stanice a celá česká síť patři k těm nejlepším.

Autor se omlouvá za chybu. V první verzi byla informace, že se zdá, že i za tímto únikem byl maďarský podnik pro produkci radionuklidů. To však není pravda. Zdroj zatím pořád není znám. Maďarskému výrobci radionuklidů se omlouvám.

Autor: Vladimír Wagner

Datum: 25.02.2017

Tisk článku

Související články:

Černobylský přírodní park Autor: Stanislav Mihulka (30.04.2006)
Byl Jásir Arafat další obětí útoku poloniem-210? Autor: Miloslav Pouzar (08.02.2016)
Radiace z Fukušimy zamořila celý Tichý oceán... Autor: Vladimír Wagner (15.12.2016)

Diskuze:

Jen pro zajímavost

Vladimír Wagner,2017-02-27 22:30:26

Jak už bylo v diskuzi uvedeno, je terapeutická aplikace až v řádu GBq, může být při složitých hyperthyreóz (nadměrné funkce štítné žlázy) až 5 GBq. Rozloha Evropy je okolo 10 milionů km2. Jestliže budeme předpokládat, že se uniklý jód 131 rovnoměrně rozptýlil po Evropě do výšky 1 km, dostaneme objem vzduchu 10 milionů km3. Přepočteme na kubické metry a dostaneme 10^16 m3. Objemová aktivita, kterou dostaneme podělením aktivity a objemem, pak je 0,5 mikrobequerelů na kubický metr. Shoda je to náhodná, protože takový odhad je hrozným zjednodušením, ale ukazuje to, že danou aktivitu může způsobit únik dávek běžně pro nemocnice připravovaných.