En radioaktiv kilde er en viss mengde av et radionuklid som sender ut ioniserende stråling. Sistnevnte inkluderer vanligvis gammastråler, alfa- og beta-partikler og nøytronstråling.
Kjeldenes rolle
De kan brukes til bestråling, når strålingen utfører en ioniserende funksjon, eller som en kilde til metrologisk stråling for kalibrering av den radiometriske prosessen og instrumentering. De brukes også til å overvåke industrielle prosesser som tykkelsesmåling i papir- og stålindustrien. Kilder kan forsegles i en beholder (høyt penetrerende stråling) eller avsettes på en overflate (lavt penetrerende stråling), eller i en væske.
Betydning og anvendelse
Som en kilde til stråling brukes de i medisin for stråleterapi og i industrien for radiografi, bestrålingmat, sterilisering, skadedyrkontroll og tverrbinding av PVC-bestråling.
Radionuklider
Radiouklider velges i henhold til typen og arten av stråling, dens intensitet og halveringstid. Vanlige kilder til radionuklider inkluderer kobolt-60, iridium-192 og strontium-90. Målingen av mengden SI-kildeaktivitet er Becquerel, selv om den historiske Curie-enheten fortsatt er i delvis bruk, for eksempel i USA, til tross for at US NIST sterkt anbefaler bruk av SI-enheten. Av helsemessige formål er det obligatorisk i EU.
Lifetime
En strålekilde lever vanligvis 5 til 15 år før aktiviteten faller til et trygt nivå. Men når radionuklider med lang halveringstid er tilgjengelige, kan de brukes som kalibreringsverktøy mye lenger.
Lukket og skjult
Mange radioaktive kilder er stengt. Dette betyr at de er permanent enten fullstendig innesluttet i kapselen eller fast bundet av et fast stoff til overflaten. Kapsler er vanligvis laget av rustfritt stål, titan, platina eller annet inert metall. Bruk av forseglede kilder eliminerer praktisk t alt all risiko for å spre radioaktivt materiale til miljøet på grunn av feil håndtering, men beholderen er ikke designet for å dempe stråling, så ytterligere skjerming er nødvendig for strålebeskyttelse. Lukkede brukes også i nesten alle tilfeller der ikkekjemisk eller fysisk inkorporering i en væske eller gass er nødvendig.
Forseglede kilder klassifiseres av IAEA i henhold til deres aktiviteter i forhold til et minim alt farlig radioaktivt objekt (som kan forårsake betydelig skade på mennesker). Forholdet som brukes er A/D, der A er kildeaktiviteten og D er minimum farlig aktivitet.
Vær oppmerksom på at kilder med lavt nok radioaktivt utbytte (som de som brukes i røykvarslere) til ikke å skade mennesker er ikke klassifisert.
Capsules
Kapselkilder, der stråling effektivt kommer fra et punkt, brukes til å kalibrere beta-, gamma- og røntgeninstrumenter. I det siste har de vært upopulære både som industriobjekt og som studieobjekt.
Platefjærer
De er mye brukt til kalibrering av radioaktive forurensningsinstrumenter. Det vil si at de faktisk spiller rollen som en slags mirakuløse tellere.
I motsetning til en kapselkilde, må bakgrunnen som sendes ut av en platekilde være på overflaten for å forhindre at beholderen falmer eller selvskjermer på grunn av materialets natur. Dette er spesielt viktig for alfapartikler, som lett stoppes av en liten masse. Bragg-kurven viser effekten av demping i atmosfærisk luft.
uåpnet
Uåpnede kilder er de som ikke er i en permanent forseglet beholder og er mye brukt til medisinske formål. De gjelder i sakernår kilden må løses i en væske for injeksjon i en pasient eller inntak. De brukes også i industrien på lignende måte for lekkasjedeteksjon som et radioaktivt sporstoff.
Resirkulering og miljøaspekter
Deponering av utgåtte radioaktive kilder gir lignende problemer som deponering av annet atomavfall, men i mindre grad. Brukte lavnivåkilder vil noen ganger være inaktive nok til å deponeres ved bruk av vanlige avfallshåndteringsmetoder, vanligvis på søppelfyllinger. Andre deponeringsmetoder ligner på de som brukes for høyere radioaktivt avfall, ved å bruke forskjellige borehullsdybder avhengig av aktiviteten til avfallet.
Et velkjent tilfelle av uforsiktig håndtering av en slik gjenstand var en ulykke i Goiania, som førte til at flere mennesker døde.
Bakgrunnsstråling
Bakgrunnsstråling er alltid til stede på jorden. Mesteparten av bakgrunnsstrålingen kommer naturlig fra mineraler, mens en liten del kommer fra menneskeskapte grunnstoffer. Naturlige radioaktive mineraler i jord, jord og vann produserer bakgrunnsstråling. Menneskekroppen inneholder til og med noen av disse naturlige radioaktive mineralene. Kosmisk stråling bidrar også til strålingsbakgrunnen rundt oss. Det kan være store variasjoner i naturlige bakgrunnsstrålingsnivåer fra sted til sted, samt endringer på samme sted over tid. Naturlige radioisotoper er veldig sterk bakgrunnsendere.
kosmisk stråling
Kosmisk stråling kommer fra ekstremt energiske partikler fra solen og stjerner som kommer inn i jordens atmosfære. Det vil si at disse himmellegemene kan kalles kilder til radioaktiv stråling. Noen partikler treffer bakken, mens andre samhandler med atmosfæren og skaper ulike typer stråling. Nivåene øker når du kommer nærmere et radioaktivt objekt, så mengden kosmisk stråling øker vanligvis proporsjon alt med stigningen. Jo høyere høyde, jo høyere dose. Dette er grunnen til at de som bor i Denver, Colorado (5280 fot) mottar en høyere årlig strålingsdose fra kosmisk stråling enn noen som bor på havnivå (0 fot).
Urangruvedrift i Russland er fortsatt et kontroversielt og "hett" tema, fordi dette arbeidet er ekstremt farlig. Naturligvis kalles uran og thorium som finnes i jorden primære radionuklider og er en kilde til terrestrisk stråling. Spormengder av uran, thorium og deres forfallsprodukter kan finnes over alt. Lær mer om radioaktivt forfall. Terrestriske strålingsnivåer varierer etter sted, men områder med høyere konsentrasjoner av uran og thorium i overflatejord opplever vanligvis høyere dosenivåer. Derfor er personer involvert i uranutvinning i Russland utsatt for stor risiko.
Stråling og mennesker
Spor av radioaktive stoffer kan finnes i menneskekroppen (hovedsakelig naturlig kalium-40). Grunnstoffet finnes i mat, jord og vann, som viaksepterer. Kroppen vår inneholder små mengder stråling fordi kroppen metaboliserer ikke-radioaktive og radioaktive former av kalium og andre grunnstoffer på samme måte.
En liten brøkdel av bakgrunnsstrålingen kommer fra menneskelige aktiviteter. Spormengder av radioaktive elementer har blitt spredt ut i miljøet som et resultat av atomvåpentesting og ulykker som den som skjedde ved atomkraftverket i Tsjernobyl i Ukraina. Atomreaktorer frigjør små mengder radioaktive grunnstoffer. Radioaktive materialer som brukes i industrien og til og med i enkelte forbrukerprodukter avgir også små mengder bakgrunnsstråling.
Vi blir alle utsatt for stråling hver dag fra naturlige kilder, som mineraler i jorden, og menneskeskapte kilder, som medisinsk røntgen. I følge National Council on Radiation Protection and Measurement (NCRP) er den gjennomsnittlige årlige menneskelige eksponeringen for stråling i USA 620 millirems (6,2 millisieverts).
I naturen
Radioaktive stoffer finnes ofte i naturen. Noen av dem finnes i jord, steiner, vann, luft og vegetasjon, hvorfra de inhaleres og svelges. I tillegg til denne interne eksponeringen, mottar mennesker også ekstern eksponering fra radioaktive materialer som forblir utenfor kroppen og fra kosmisk stråling fra verdensrommet. Gjennomsnittlig daglig naturlig dose for mennesker er omtrent 2,4 mSv (240 mrem) per år.
Dette er fire ganger så myeden globale gjennomsnittlige eksponeringen for kunstig stråling i verden, som i 2008 var omtrent 0,6 mrem (60 Rem) per år. I noen velstående land, som USA og Japan, overstiger kunstig eksponering naturlig eksponering i gjennomsnitt på grunn av større tilgang til spesifikk medisinsk instrumentering. I Europa varierer den gjennomsnittlige naturlige bakgrunnseksponeringen på tvers av land fra 2 mSv (200 mrem) per år i Storbritannia til over 7 mSv (700 mrem) for enkelte grupper av mennesker i Finland.
Daglig eksponering
Eksponering fra naturlige kilder er en integrert del av hverdagen både på jobb og på offentlige steder. Slike eksponeringer gir i de fleste tilfeller liten eller ingen bekymring for offentligheten, men i enkelte situasjoner må det tas hensyn til helseverntiltak, for eksempel ved arbeid med uran- og thoriummalm og andre naturlig forekommende radioaktive materialer (NORM). Disse situasjonene har blitt fokus for byråets oppmerksomhet de siste årene. Og dette, uten å nevne eksemplene på ulykker med utslipp av radioaktive stoffer, som katastrofen ved atomkraftverket i Tsjernobyl og ved Fukushima, som tvang forskere og politikere over hele verden til å revurdere holdningen sin til det "fredelige atomet".
Jordstråling
Jordstråling inkluderer bare kilder som forblir utenfor kroppen. Men samtidig fortsetter de å være farlige radioaktive strålekilder. De viktigste bekymringsfulle radionuklidene er kalium, uran og thorium, deres nedbrytningsprodukter. Ognoen, som radium og radon, er svært radioaktive, men forekommer i lave konsentrasjoner. Antallet av disse objektene har blitt ubønnhørlig redusert siden jorden ble dannet. Den nåværende strålingsaktiviteten knyttet til tilstedeværelsen av uran-238 er halvparten så mye som ved begynnelsen av vår planets eksistens. Dette er på grunn av halveringstiden på 4,5 milliarder år, og for kalium-40 (halveringstid på 1,25 milliarder år) er det bare omtrent 8 % av den opprinnelige. Men i løpet av menneskehetens eksistens har mengden av stråling redusert veldig litt.
Mange isotoper med kortere halveringstid (og derfor høy radioaktivitet) har ikke forf alt på grunn av deres konstante naturlige produksjon. Eksempler på dette er radium-226 (nedbrytningsproduktet av thorium-230 i nedbrytningskjeden til uran-238) og radon-222 (nedbrytningsproduktet av radium-226 i den kjeden).
Thorium og uran
De radioaktive kjemiske grunnstoffene thorium og uran gjennomgår stort sett alfa- og beta-forfall og er ikke lett å oppdage. Dette gjør dem veldig farlige. Det samme kan imidlertid sies om protonstråling. Imidlertid er mange av deres sidederivater av disse elementene også sterke gammamittere. Thorium-232 detekteres med 239 keV-toppen fra bly-212, 511, 583 og 2614 keV fra thallium-208 og 911 og 969 keV fra aktinium-228. Det radioaktive kjemiske elementet Uranium-238 vises som vismut-214-topper ved 609, 1120 og 1764 keV (se samme topp for atmosfærisk radon). Kalium-40 detekteres direkte gjennom 1461 gamma-toppenkeV.
Nivået over havet og andre store vannmasser har en tendens til å være omtrent en tidel av jordens bakgrunn. Motsatt kan kystområder (og regioner nær ferskvann) ha et ekstra bidrag fra spredt sediment.
Radon
Den største kilden til radioaktiv stråling i naturen er luftbåren radon, en radioaktiv gass som slippes ut fra jorden. Radon og dets isotoper, moderradionuklider og nedbrytningsprodukter bidrar til den gjennomsnittlige respirable dosen på 1,26 mSv/år (millisievert per år). Radon er ujevnt fordelt og varierer med været, slik at det brukes mye høyere doser i mange deler av verden hvor det utgjør en betydelig helsefare. Konsentrasjoner 500 ganger høyere enn verdensgjennomsnittet er funnet inne i bygninger i Skandinavia, USA, Iran og Tsjekkia. Radon er et nedbrytningsprodukt av uran som er relativt vanlig i jordskorpen, men mer konsentrert i malmholdige bergarter spredt rundt i verden. Radon lekker fra disse malmene til atmosfæren eller grunnvannet, og siver også inn i bygninger. Det kan pustes inn i lungene sammen med forfallsproduktene, hvor de vil forbli en stund etter eksponering. Av denne grunn er radon klassifisert som en naturlig strålekilde.
Radoneksponering
Selv om radon forekommer naturlig, kan effekten økes eller reduseres av menneskelige aktiviteter, som å bygge et hus. Dårlig tette kjellerEt godt isolert hjem kan føre til radonoppbygging i hjemmet, og sette beboerne i fare. Den utbredte byggingen av godt isolerte og forseglede boliger i de industrialiserte landene i nord har ført til at radon har blitt en viktig kilde til bakgrunnsstråling i enkelte lokalsamfunn i Nord-Amerika og Europa. Noen byggematerialer, som lettbetong med alunskifer, fosforgips og italiensk tuff, kan frigjøre radon hvis de inneholder radium og er porøse for gass.
Stråleeksponering fra radon er indirekte. Radon har kort halveringstid (4 dager) og henfaller til andre faste partikler av radioaktive nuklider i radiumserien. Disse radioaktive elementene inhaleres og forblir i lungene, noe som forårsaker langvarig eksponering. Dermed antas radon å være den nest største årsaken til lungekreft etter røyking, og er ansvarlig for mellom 15 000 og 22 000 kreftdødsfall per år i USA alene. Diskusjonen om de motsatte eksperimentelle resultatene pågår imidlertid fortsatt.
Det meste av den atmosfæriske bakgrunnen er forårsaket av radon og dets nedbrytningsprodukter. Gammaspekteret viser merkbare topper ved 609, 1120 og 1764 keV, som tilhører vismut-214, et nedbrytningsprodukt av radon. Atmosfærisk bakgrunn avhenger sterkt av vindretningen og meteorologiske forhold. Radon kan også slippes ut fra bakken i støt og deretter danne «radonskyer» som kan reise flere titalls kilometer.
Space-bakgrunn
Jorden og alle levende ting på den er konstantbombardert av stråling fra verdensrommet. Denne strålingen består hovedsakelig av positivt ladede ioner, fra protoner til jern, og større kjerner produsert utenfor solsystemet vårt. Denne strålingen samhandler med atomer i atmosfæren, og skaper sekundær luftstrøm, inkludert røntgenstråler, myoner, protoner, alfapartikler, pioner, elektroner og nøytroner.
Den direkte dosen av kosmisk stråling kommer hovedsakelig fra myoner, nøytroner og elektroner, og den varierer i ulike deler av verden avhengig av det geomagnetiske feltet og høyden. For eksempel mottar byen Denver i USA (i en høyde av 1650 meter) omtrent dobbelt så stor dose kosmiske stråler enn ved et punkt ved havnivå.
Denne strålingen er mye sterkere i den øvre troposfæren på ca. 10 km, og er derfor spesielt bekymret for besetningsmedlemmer og vanlige passasjerer som tilbringer mange timer i året i dette miljøet. Under sine flyvninger mottar flyselskapets mannskap vanligvis en ekstra yrkesdose som varierer fra 2,2 mSv (220 mrem) per år til 2,19 mSv/år, ifølge forskjellige studier.
Stråling i bane
På samme måte forårsaker kosmiske stråler høyere bakgrunnseksponering for astronauter enn for mennesker på jordens overflate. Astronauter som jobber i lave baner, som ansatte ved internasjonale romstasjoner eller skyttelbåter, er delvis beskyttet av jordas magnetfelt, men lider også av det såk alte Van Allen-beltet, som er et resultat av jordens magnetfelt. Utenfor lav jordbane, somoppleves av Apollo-astronauter som reiser til Månen, er denne bakgrunnsstrålingen mye mer intens og representerer en betydelig barriere for potensiell fremtidig langsiktig menneskelig utforskning av Månen eller Mars.
Kosmiske påvirkninger forårsaker også elementær transmutasjon i atmosfæren, der den sekundære strålingen som genereres av dem kombineres med atomkjerner i atmosfæren, og danner forskjellige nuklider. Mange såk alte kosmogene nuklider kan produseres, men den mest bemerkelsesverdige er trolig karbon-14, som dannes ved interaksjon med nitrogenatomer. Disse kosmogene nuklidene når til slutt jordens overflate og kan inkorporeres i levende organismer. Produksjonen av disse nuklidene varierer litt under kortvarige metamorfoser av solflux, men anses å være praktisk t alt konstant over store skalaer – fra tusenvis til millioner av år. Den konstante produksjonen, inkorporeringen og den relativt korte halveringstiden til karbon-14 er prinsippene som brukes i radiokarbondatering av eldgamle biologiske materialer som tregjenstander eller menneskelige levninger.
gammastråler
Kosmisk stråling ved havnivå vises typisk som 511 keV gammastråling fra positronutslettelse skapt av kjernefysiske reaksjoner av høyenergipartikler og gammastråler. I store høyder er det også et bidrag fra det kontinuerlige spekteret av bremsstrahlung. Derfor anses spørsmålet om solstråling og strålingsbalanse som svært viktig blant forskere.
Stråling inne i kroppen
De to viktigste elementene som utgjør menneskekroppen, nemlig kalium og karbon, inneholder isotoper som i stor grad øker bakgrunnsstrålingsdosen vår. Dette betyr at de også kan være kilder til radioaktiv stråling.
Farlige kjemiske elementer og forbindelser har en tendens til å samle seg. Den gjennomsnittlige menneskekroppen inneholder omtrent 17 milligram kalium-40 (40K) og omtrent 24 nanogram (10-8 g) karbon-14 (14C) (halveringstid - 5730 år). Med unntak av intern forurensning av eksterne radioaktive materialer, er disse to elementene de største komponentene av intern eksponering for de biologisk funksjonelle komponentene i menneskekroppen. Omtrent 4000 kjerner forfaller med 40K per sekund og det samme antallet ved 14C. Energien til beta-partikler dannet ved 40K er omtrent 10 ganger større enn energien til beta-partikler dannet ved 14C.
14C er tilstede i menneskekroppen ved rundt 3700 Bq (0,1 µCi) med en biologisk halveringstid på 40 dager. Dette betyr at forfallet av 14C produserer omtrent 3700 beta-partikler per sekund. Omtrent halvparten av menneskelige celler inneholder et 14C-atom.
Global gjennomsnittlig intern dose av andre radionuklider enn radon og dets nedbrytningsprodukter er 0,29 mSv/år, hvorav 0,17 mSv/år er ved 40K, 0,12 mSv/år kommer fra uranserien og thorium, og 12 μSv / år - fra 14C. Det er også verdt å merke seg at medisinske røntgenapparater også ofte erradioaktive, men strålingen deres er ikke farlig for mennesker.
