Nükleer savaşta Radyasyon etkisi

Elektromanyetik Spektrum

İyonizan Radyasyonlar Elektromanyetik X-ışını gamma ışını Partiküler alfa beta(elektron) nötron proton pi-mezon, ağır iyonlar

Enerji üretiminin mekanizmaları Patlama Konvansiyonel kimyasal patlama Nükleer patlama Nükleer radyasyon Madde ile etkileşim Yüklü partiküllerin etkileşimi Nötron etkileşimi Nötron - gamma oranları

Konvansiyonel kimyasal patlama Kimyasal patlayıcıların molekülleri unstabildir ve yüksek enerjilidir. Reaktif hale geçirildiğinde stabil ürün oluşur ve enerji salınır. Moleküller arasındaki bağları değiştiren ani ve müthiş bir kimyasal reaksiyonda enerji ortaya çıkar(TNT)

Nükleer Patlama Nükleer reaksiyon fizyon ve füzyon gibi tepkici materyalin çekirdek kompozisyonundaki temel deðiþikliklerden oluþur. Kütle enerjiye dönüþür. Fizyon, aðýr ve unstabil çekirdek ikiden fazla hafif çekirdekçiklere parçalanýr ve yüksek enerji açýða çýkar(U-235, PU-239).

Füzyon Füzyon, fizyonun karþýtýdýr. Daha aðýr bir çekirdek oluþturmak için iki hafif çekirdeðin birleþmesidir. Çekirdekleri hýzlandýrmak için yüksek ýsý ve ara etkileþimi arttýran yüksek basýnç yoðunluðu gerekir. Bunun saðlanmasý füzyon patlamasýyla yapýlýr. Yani fizyon-füzyon silahýnýn patlamasýnda bu proçesler eþit miktardadýr (U-235).

Nükleer radyasyon Ra ve U gibi aðýr elementleri aðýr radyoizotoplarý alfa partikülü þeklindeyken emülsiyon þekliyle olur. Daha aðýr elementlerde ise nötron salýnýmý ile sonuçlanan spontane fizyon ile bozunurlar. Daha hafif elementler için beta partikül emülsiyonu sýktýr. Gamma veya X ýþýn emülsiyonu daima alfa ve beta radyasyona eþlik eder. Nükleer patlamalarda temel hasar verici unsur gamma ve X ýþýnýdýr.

Madde ile etkileþim Ýyonizan radyasyon madde ile ya saçýlarak yada abzorbe edilerek etkileþir. Bu enerji aktarýmý ile sonuçlanýr. Abzorbe eden molekülün atomlarýna enerji transferi sonucu eksitasyon veya iyonizasyon oluþur. Gamma etkileþimindeki iyonizasyon fotoelektrik olay, compton saçýlýmý veya çift oluþum þeklindedir.

Yüklü partikül etkileşimi Abzorbe eden ortamda bir alfa partikülü ile orbital elektronlar arasýnda birim yol boyunca iyon çifti oluşur. Burada alfa partikülü kýsa bir mesafede enerjisini kaybeder. Beta partikülü ve orbital elektronlarýn yükleri negatiftir. Komþuluklarýnda elektrostatik itme oluþur.

LET LET (Lineer Enerji Transferi):Ýyonizan radyasyonun içinden geçtiði maddede takip ettiði yolun herbir birim uzunluðunda aktardýðý enerji miktarýdýr (LET=KeV/m)

Nötron etkileþimi Ýyonizan radyasyonda yaralanmanýn çoðunluðu gamma radyasyona baðlýdýr. Ancak yüksek enerji nötronlarý patlamada yayýlarak tehlike teþkil eder. Nötron bir partiküldür, elektrik yükü yoktur. Atomun çekirdeði ile direk etkileþime girer. Nötronlarýn enerjileri termal nötron denen hýzlý füzyon nötronlarýdýr. Nötronlar enerjilerini çekirdek ile yaptýklarý çarpýþmalarla aktarýrlar.

Nötron Gamma Oranlarý Patlamadan çýkan radyasyon dozu nötron ve gammadan oluþan iki komponente bölünür. Nötron gamma oraný silahýn gücü ve özelliklerine baðlýdýr. Patlamadan uzaklaþtýkça nötron gamma oraný düþer.

Nükleer patlamalarýn etkileri Patlama tipleri Blast dalgasýnýn teþekkülü Termal radyasyon Nükleer radyasyon Elektromanyetik impuls Radyoaktif serpinti Nükleer patlamalarýn klimatik etkileri

Blast Termal Nükleer Klimatik etki %35 %50 %15 Radyoaktif Serpinti Elektromagnetik impuls Radyoaktif Serpinti Klimatik etki %50 %35 %15

Blast dalgasý oluþumu Patlama noktasýnda yüksek sýcaklýklar ve basýnç sonucu sýcak gaz halindeki kalýntýlar çok yüksek hýzlarla radiyel olarak yayýlýrlar. Bu, hidro dinamik cephe denen yoðun bir kabuðun içindedir. Saniyenin altýnda yoðun þok cephesi ateþ topunu gizler. Blastýn sebebi oluþan muazzam basýncýn ve bomba içeriðinin ani buharlaþmasýdýr.

Termal Radyasyon Elektromanyetik spektrumun görünen, infrared ve ultraviyole radyasyonu patlamadan hemen sonra ateþ topundan salýnýr. Saniyede 300.000 km. hýzla gider. En önemli etkisi yanýklar ve göz yaralanmalarý ile yangýnlardýr. Çarptýðý organik herþeyi buharlaþtýrýr.

Nükleer radyasyon Elektromanyetik ve partikül þeklindedir. Patlamadan hemen sonra oluþur. Residuel radyasyon ise patlamada oluþan radyoizotoplarýn bozulumu ile oluþur. Gamma ve nötron radyasyonu emülsiyon ile çok yükselir.

Elektromanyetik impuls Patlamanýn yüksekliði ile orantýlýdýr. Ýnsana zararlý olmamakla birlikte çok yaygýn ve tüm radyofrekanslarýný etkilediðinden tüm iletiþimi bozar.

Radyoaktif serpinti Lokal serpinti 24 saatte oturur. Yere yakýn patlamada termal blast çarptýðýnda bir toz ve çakýl(mantar) veya ateþ topunun içine nükleer füzyon ürünleri ile birlikte emer. Mantar soðudukça rüzgara baðlý olarak hýzla serpilir. Patlama yüksekte olursa radyoaktif maddeler atmosferde kalýr. Yerküreye aylar yýllar sonra serpilir.

Nükleer patlamanýn klimatik etkileri Termal dalga ve oluþan yangýnlara ek olarak geniþ alanlarýn üzerinde tabakalaþan kara bir duman oluþurki güneþ ýþýnlarýnýn geçmesini engeller. Yer sýcaklýðýný dörtte bire indirir. Aylar, haftalar boyu kalabilir. Dumana ek olarak toksik nitrik ve sülfür oksit gibi maddeler salar.

Ani etkiler Patlamadan hemen sonra yaralanmýþ hastalarýn tahliye ve triyajýnýn yapýlmasý gerekir. Bu organizasyonlarda yol ve hava transportu güçlüðü, haberleþme güçlüðü ve lojistik problemlerle karþýlaþýlýr. Saðkalanlarýn %35’i yara, yanýk ve kýrýkla beraberdir. %18’inde baþ, göðüs ve abdomen etkilenir.

Radyobiyoloji

Ýyonizan radyasyonun biyofiziksel ve biyolojik etkileri Nükleer radyasyon Gamma radyasyon Nötron radyasyonu Beta radyasyonu Alfa radyasyonu Radyokimyasal etki

Ýyonizan radyasyonun hücresel etkileri Hücre ölümü Hücre fonksiyonlarýndaki deðiþiklikler Genetik etkiler Hücre kinetik etkileri

Hücre Ölümü Piknoz Karyoliz Protoplazmik koagulasyon Karyoreksis Sitoliz

Hücre fonksiyonlarýnda deðiþiklikler Mitotik siklusta gecikme Hücre büyümesinde sapma Permeabilite deðiþiklikleri Hücre motilitesinde deðiþiklikler

Rölatif hücresel radyosensitivite Vegetatif hücreler : en sensitif Diferansiye hücreler : daha az sensitif Tamamen diferansiye hücreler: radyorezistan Çoðalmayan hücreler : en radyorezistan

Rölatif organ radyosensitivitesi

Radyasyonun neden olduðu kromozom hasarý DNA’dan oluþan sellüler somatik ve reprodüktif aktiviteyi içeren kromozomlar radyasyon hasarýna hassastýr. Iþýnlamadan sonra mitoz ve transkripsiyon esnasýnda normal kromozomun ayrýmasýný önler veya kalýcý kromozomlar arasý köprü oluþumu olur.

Genetik etkiler Radyasyon dozlarý doðal mutasyon hýzlarýný arttýrýr ve görünür olarak saptanamayan oluþan mutasyonlar gelecek nesillere taþýnýr.

Hücre kinetik etkileri Radyasyon hücre kinetiðinde derin etkilenme yapar. Hem hematopoetik, hem GIS’de hýzlý hücresel replasman vardýr. Primitif kök hücrelerinden olgunlarýna kadar maturasyon ve diferansiyasyonun tüm evrelerinde etkilidir. Matur fonksiyonel hücreler rölatif olarak radyorezistandýr.

Kemik iliði kinetiði Üç yenilenme sistemi içerir Eritropoetik Miyelopoetik Trombopoetik Bu üç sistemin siklus hücre daðýlým ve ýþýna cevabý farklýdýr.

GIS kinetiði Ýnce barsak radyasyona en hassastýr. Bu segmentin villileri hücreyi yenileme kinetiði önemli rol oynar.

Tüm beden ýþýnlanmasýnda sistemik etkiler Öldürücülük Ortalama öldürücü doz LD 50 Radyasyonun neden olduðu erken kapasite kaybý Reproduktif hücre kinetiði ve sterilite Gecikmiþ etkiler Radyasyon hastalýðý

Ortalama öldürücü doz (LD50) Populasyonun %50’sini insanlarda 60 günde öldüren dozdur. LD 50/60 insanlar için 400 rad 200 rad’ýn altýnda septomsuz yaþanabilir. 700 rad’ýn üzerinde radyasyona baðlý ölüm Ölüm baþlýca hematopoetik, GIS ve SSS hasarý nedeniyle olur.

Tüm vücut radyasyon sendromu SSS GIS Hematopoetik S. Hedef Organ Beyin Ýnce Barsak Kemik Ýliði Eþik Doz(semptom) 2000 500 150 Doz(ölüm) ? 5000 ?1000 250 LD-50 ?10.000 ?2.000 400 Latent Süre dk-saat 3-5 gün 2-3 hafta Ölüm ilk 2 gün gün -2 hafta 3-6 hafta Semptomlar (klinik) Konfüzyon, Ataksi, Koma, Konvülzyon Malezia, Anoreksi, Bulantý, Kusma, Ýshal, Dehidratasyon Malezia Ateþ Purpura Ýnfeksiyon Major Patoloji Vaskülit Ensefalit Menenjit Ödem Barsak epitel bozulmasý Kemik Ýliði Hipo sellüleritesi

Radyasyona baðlý erken kapasite kaybý 1000 cGy’in üzerinde tüm bedenin ýþýn almasýnda erken geçici kapasite kaybý 5-10 dk. içinde olur. Doz azalýrsa 12-15 dk. çýkar. 30 Gy dozda akut kapasite kaybý olan asker hemen yada birkaç saatte safdýþý kalýr. 150 cGy’den az alanlar savaþabilir. 530-830 cGy’lik doz letaldir. 2-3 saatte düþkünleþtirir ve 2 gün devam eder.

Reprodüktif hücre kinetiði ve sterilite Testisler ve overler geçici olarak etkilenir. Ancak subletal dozlarda azospermi görülebilir. Oluþan sterilite 1 ay-1 yýl sürebilir. Düþük dozlarda mutasyon oraný fazladýr. Gelecek nesillerde anormal genetik bozukluk yapabilir.

Ýyileþme Kromozomlar kendilerini yenileyebilir ancak kromozom hasarý kalabilir. Ýntrasellüler iyileþme olabilir. Repopulasyon önemli bir iyileþme mekanizmasýdýr.

Gecikmiþ etkiler Aylar yýllar sonra ortaya çýkabilir. En çok ömür kýsalmasý, karsinogenez, katarakt, kronik dermatit, azalmýþ fertilite ve genetik mutasyon ihtimali artar.

Radyasyon hastalýðý Radyasyon hastalýðý tanýsý, hastanýn gösterdiði klinik tabloya göre belirlenir, ancak saðlýklý bilgi almak zordur. Bu nedenle fiziksel bulgu ve karekteristikler laboratuar bulgularýyla saptanýr. Stress, yaþ ve fizik durum önemlidir. Lenfosit düzeyleri biyolojik bir dozimetre olarak kullanýlýr.

Radyasyon yaralanmasýnda triyaj Radyasyon yaralanmasý ihtimal dýþý Radyasyon hasarý muhtemel Radyasyon hasarý ciddi

Bu semptomlar ilk birkaç saatte oluþur. Radyasyon Hasarýnýn Olasý Kategorisi Semptomlar Yok gibi Olasý Ciddi Bulantý - ++ +++ Kusma + Diyare den +++ Hipertermi + dan +++ Hipotermi + dan ++ Eritem - den ++ SSS disfonksiyonu = Yok = Var = Aþýrý +++= Çok aþýrý Bu semptomlar ilk birkaç saatte oluþur.

Semptomlar 0-75-100cGy 150-300 cGy 300-530cGy 530-830cGy Bulantý 0-4 23 saat 0-36 saat 0-48 saat 0-48 saat 3. hafta sonrasý Kusma 4-19 saat 0-23 saat 1-23 saat 1-22 saat 3. Anoreksi 1-48 saat 0-48 saat 4. Diyare 4-6 saat 4-6 hafta 2-8 saat 1. Baþ dönmesi 1.saat sonrasý 4 saat-6 hafta 2. saat sonrasý Halsizlik 1 saat sonrasý Hipotansiyon Kulak Çýnlamasý 3. hafta sonrasý Dizoryantasyon Kanama 1-8 hafta 6 gün sonrasý 1. hafta Ateþ 2-5 gün 2-5 hafta 1-6 hafta 5 gün sonrasý 5. gün sonrasý Enfeksiyon 2-6 gün 2-10 gün 2-72 saat 3-7 gün Ülserasyon 3.hafta sonrasý 2. hafta Sývý kaybý ve elektrolit dengesizliði 8-48 saat 4-8 hafta Baþaðrýsý 4-23 saat 4-7 hafta Baygýnlýk Dermansýzlýk Ölüm 6.hafta sonrasý 5.hafta sonrasý

1500-3000 cGy 3000-4500 cGy Semptomlar 830-1100cy 1100-1500cy Bulantý 0-72 saat 1-3 hafta 1-60 saat 5-21 gün 1 saat - 18 gün 0 saat - 5 gün Kusma 0-36 saat 2-3 hafta Anoreksi 0-60 saat 4-21 gün 1-72 saat 5-18 gün 2 saat - 5 gün Diyare 2-6 saat 5-10 saat 4-8 saat 4-18 gün 3-5 gün Baþ dönmesi 2 saat - 3 hafta 1 saat - 3 hafta 0 saat- 18 gün 1 saat - 5 gün Halsizlik 0 saat 18 gün Hipotansiyon 4-24 saat 6-21 gün Kulak Çýnlamasý 2-36 saat Dizoryantasyon Kanama 6-18 gün Ateþ 1-24 saat Enfeksiyon 3-8 gün 3-7 gün 2-4 gün Ülserasyon Sývý kaybý ve elektrolit dengesizliði 8-48 saat 4 saat - 4 saat - 18 gün 4 saat - 5 gün Baþaðrýsý 5-24 saat 4-60 saat 4-96 saat Baygýnlýk 6-25 gün 1-5 gün Dermansýzlýk Ölüm 1-2 hafta 2-14 gün 1-4 gün

Nükleer savaþta Radyasyon etkisi