Z hlediska ozáření člověka jsou zvláště nebezpečné kontaminanty životního prostředí uvolněné během mimořádných událostí a vypadlé z radioaktivního oblaku uniklého z poškozeného jaderného zařízení nebo vzniklého po zkouškách jaderných zbraní v atmosféře. Převažující složkou spadu bývá směs štěpných produktů tvořená převážně beta a gama zářiči. Velikost ozáření závisí na druhu radionuklidu - přesněji na celkovém množství uniklých radionuklidů, složení směsi uniklých radionuklidů, energii, se kterou jsou radionuklidy do prostředí uvolňovány, a také na mechanismu jejich šíření.

Z hlediska časového sledu po jaderné havárii jde nejdříve o radionuklidy, které z ovzduší vypadávají ve formě suchého nebo mokrého spadu s deštěm na různé povrchy. Člověkem mohou být poté požity s vodou nebo nedostatečně očištěnou potravou. Později se radionuklidy z povrchu vegetace dostávají k hospodářskému zvířectvu odtud zpět k člověku konzumací mléka nebo masa. Z půdy se kořenovou cestou dostávají některé radionuklidy do vegetace a tak znovu kolují v potravním řetězci. Transfer radionuklidů v potravních řetězcích opět závisí na druhu radionuklidů a jejich fyzikální a chemické formě, která se však může během času měnit, a tím se může měnit i dostupnost radionuklidů pro přestup z půdy do rostlinstva. V některých ekosystémech je doba, po níž radionuklidy v potravních řetězcích kolují, velmi dlouhá.

Nejmasivnější vnitřní kontaminace obyvatelstva vznikla v důsledku zkoušek jaderných zbraní v atmosféře koncem padesátých a začátkem šedesátých let minulého století a po havárii v jaderné elektrárně v Černobylu.

Radionuklidy pocházející ze zkoušek jaderných zbraní v atmosféře

V souvislosti s radioaktivním spadem se mluví zejména o havárii v černobylské jaderné elektrárně, přestože byl rozsah kontaminace území veliký, nebyla to první událost, při níž se radionuklidy dostaly do ovzduší. Největší množství radionuklidů bylo do ovzduší uvolněno v důsledku zkoušek jaderných zbraní v atmosféře. Při těchto zkouškách se v letech 1945 až 1980 do životního prostředí uvolnil největší podíl z celkového množství všech antropogeních radionuklidů. Spektrum radionuklidů, které vzniká při výbuchu jaderných zbraní, je poměrně široké. Zahrnuje především samotné štěpné produkty jaderné reakce, zbytky nevybuchlé nálože a radionuklidy vzniklé z prvků prostředí aktivací neutrony. V současné době jsou z hlediska přítomnosti v životním prostředí a tudíž z hlediska ozáření osob nejdůležitější radionuklidy s dlouhým poločasem přeměny. Jedná se především o stroncium ⁹⁰Sr, cesium ¹³⁷Cs a uhlík ¹⁴C. Přehled radionuklidů uvolněných během atmosférických zkoušek jaderných zbraní je uveden v tabulce.

Přehled výtěžků během testování jaderných zbraní v jednotlivých letech je uveden na obrázku.

Přehled výtěžků z jaderných zkoušek v atmosféře.

Testováním byla více zasažena severní polokoule. Tato skutečnost byla způsobena vyšším počtem testů na severní polokouli a důležitou roli také hrála povaha vzdušných proudů (pasátů), díky kterým nedošlo k včasnému promíchání atmosféry, a proto radioaktivní spad byl nerovnoměrný. Srovnání ročních efektivních dávek na jižní a severní polokouli je patrné z následujících tabulek.

UNSCEAR provedl odhad důsledků pro celou planetu Země. Výbuchy jaderných zbraní způsobily kolektivní dávku asi 30 miliónů manSv. Z toho 26 miliónů manSv se připisuje dlouhodobého vlivu uhlíku ¹⁴C. Průměrné souhrnné ozáření je způsobeno ze 75 % ingescí, 20 % zevním ozářením a 5 % inhalací.

Radionuklidy pocházející z havárie jaderné elektrárny Černobyl

Havárie jaderné elektrárny Černobyl , která se stala 26. dubna 1986, je považována za největší v historii jaderné energetiky. Největším nebezpečím pro okolí se stalo radioaktivní zamoření. Bylo způsobeno únikem radioaktivity z reaktoru, který trval 10 dnů. Jednalo se o radioaktivní vzácné plyny, zejména izotopy xenonu a kryptonu . Dále to byly izotopy jódu v plynné fázi, ve formě aerosolů i ve formě organické. Další těkavé prvky a sloučeniny, především telur a cesium, se do ovzduší dostaly formou aerosolů nebo s částicemi rozprášeného jaderného paliva. V menším zastoupení šlo o radioizotopy málo těkavých prvků, jako je cer, zirkonium,baryum a stroncium. Tyto netěkavé radionuklidy se vyskytovaly ve formě větších aerosolů, a proto byl jejich dopad omezen převážně na území v bezprostředním okolí elektrárny. V menším množství se však dostaly i do větší vzdálenosti. S rozprášeným palivem unikly do ovzduší i aktinoidy a také izotopy plutonia a americia. Celkový únik radioaktivity z Černobylu v roce 1986 je odhadován na 1,2 x 10¹⁹ Bq (detaily jsou uvedeny v tabulce).

  V případě černobylské havárie se jednalo o největší dosud zaznamenaný krátkodobý únik radioaktivních materiálů z jednoho zdroje do atmosféry. Zejména čtyři prvky uvolněné z aktivní zóny nejvíce ovlivnily krátkodobou a dlouhodobou radiační situaci v postižených oblastech. Jednalo se zejména o jód (hlavně ¹³¹I), cesium (¹³⁴Cs a ¹³⁷Cs), stroncium (hlavně ⁹⁰Sr) a plutonium (²³⁰Pu a ²⁴⁰Pu). Kromě toho se také do atmosféry dostaly vysoce aktivní fragmenty paliva (horké částice).

V České republice bylo v ovzduší identifikováno až 20 různých radionuklidů. Jako nejvýznamnější kontaminanty byly označeny jód ¹³¹I, telur ¹³²Te, izotopy cesia ¹³⁷Cs, ¹³⁴Cs a ruthenium ¹⁰³Ru. Typické expozice významných radionuklidů se pohybovaly v řádu jednotek až desítek Bq/m³. Jód ¹³¹I se významně podílel na dávkách v prvním období, ale později jeho význam klesal vzhledem k jeho krátkému poločasu přeměny (8 dnů). Kontaminace ¹³⁴Cs byla v roce 1986 všude přibližně poloviční než ¹³⁷Cs. Později podíl ¹³⁴Cs klesal. Podíl ostatních radionuklidů nebyl tak významný. Od července 1986 bylo již více než 90 % dávek tvořeno ¹³⁴Cs a ¹³⁷Cs.

Objemová aktivita ¹³⁷Cs je především dána přísunem z vyšších vrstev atmosféry a resuspenzí původního spadu z půdního povrchu. Její hodnota se v současné době pohybuje okolo 1 µBq/m³. Část aktivity ¹³⁷Cs pochází z globálního spadu, který je důsledkem dřívějších zkoušek jaderných zbraní v atmosféře, část pochází z havárie jaderné elektrárny v Černobylu.

Nejdelší časovou řadu v České republice tvoří výsledky měření obsahu ¹³⁷Cs v lidském těle, které byly získány a zpracovány v laboratoři celotělového počítače Státního ústavu radiační ochrany (SÚRO) v Praze. Časový průběh aktivity ¹³⁷Cs v těle průměrné osoby z let 1955 - 1995 je patrný v grafu, ze kterého je dobře vidět nárůst retence v období, kdy byly prováděny zkoušky jaderných zbraní v atmosféře a v době po černobylské havárii. Na první pohled je zřejmé, že maximální průměrná retence ¹³⁷Cs u obyvatelstva po černobylské havárii odpovídá zhruba maximu v šedesátých letech. Změřený spad po černobylské havárii na našem území byl přibližně stejný jako po zkouškách jaderných zbraní.

Časový průběh retence ¹³⁷Cs u českého obyvatelstva.

Čarou jsou znázorněny maximální a minimální obsahy ¹³⁷Cs v průměrném jedinci v evropských zemích, kostky znázorňují průměrné hodnoty.  

Jaderná havárie v Černobylu ale nebyla jediným zdrojem úniku radioaktivních látek. Pro srovnání jsou v tabulce uvedeny množství uniklých klíčových radionuklidů životního prostředí a zasažené oblasti při dalších událostech.

Obdobně jako následky atmosférických zkoušek jaderných zbraní zhodnotila organizace UNSCEAR také černobylskou havárii. Globální kolektivní dávka je odhadována na 0,6 miliónů manSv, z toho zevnímu ozáření odpovídá 60 % a ingesci 40 % celkového ozáření. Bylo vypočteno, že přibližně 70 % kolektivní dávky je třeba připsat ¹³⁷Cs, 20 % ¹³⁴Cs, 6 % ¹³¹I a zbývající 4 % krátkodobým radionuklidům v období těsně po havárii. Až do současné doby existují oblasti s významným obsahem ¹³⁷Cs v potravinových řetězcích a tudíž i v lidském těle. Kromě oblastí poblíž Černobylu jsou to oblasti severských zemí, Švédsko a Finsko, s územím, kde je plošná aktivita ¹³⁷Cs větší než 60 kBq/m³ a u nichž tvoří významnou složku potravy maso sobů a losů, spásajících nízký porost a lišejníky s vysokým obsahem ¹³⁷Cs.