'n Radioaktiewe bron is 'n sekere hoeveelheid van 'n radionuklied wat ioniserende straling uitstraal. Laasgenoemde sluit gewoonlik gammastrale, alfa- en beta-deeltjies en neutronstraling in.
Rol van bronne
Hulle kan gebruik word vir bestraling, wanneer die bestraling 'n ioniserende funksie verrig, of as 'n bron van metrologiese bestraling vir die kalibrering van die radiometriese proses en instrumentasie. Hulle word ook gebruik om industriële prosesse soos diktemeting in die papier- en staalnywerhede te monitor. Bronne kan verseël word in 'n houer (hoog-penetrerende bestraling) of neergesit word op 'n oppervlak (laag-penetrerende bestraling), of in 'n vloeistof.
Betekenis en toepassing
As 'n bron van bestraling word dit in medisyne gebruik vir bestralingsterapie en in die industrie vir radiografie, bestralingvoedsel, sterilisasie, plaagbeheer en PVC-bestraling kruisbinding.
Radionukliede
Radionukliede word gekies volgens die tipe en aard van bestraling, die intensiteit en halfleeftyd daarvan. Algemene bronne van radionukliede sluit in kob alt-60, iridium-192 en strontium-90. Die meting van die hoeveelheid SI-bronaktiwiteit is die Becquerel, alhoewel die historiese Curie-eenheid steeds gedeeltelik gebruik word, byvoorbeeld in die VSA, ten spyte van die US NIST wat die gebruik van die SI-eenheid sterk aanbeveel. Vir gesondheidsdoeleindes is dit verpligtend in die EU.
Lewenstyd
'n Bron van bestraling leef gewoonlik 5 tot 15 jaar voordat sy aktiwiteit tot 'n veilige vlak daal. Wanneer radionukliede met lang halfleeftye egter beskikbaar is, kan dit baie langer as kalibrasie-instrumente gebruik word.
Geslote en versteek
Baie radioaktiewe bronne is gesluit. Dit beteken dat hulle permanent óf heeltemal in die kapsule vervat is óf stewig deur 'n vaste stof aan die oppervlak gebind is. Kapsules word gewoonlik gemaak van vlekvrye staal, titanium, platinum of ander inerte metaal. Die gebruik van verseëlde bronne elimineer feitlik alle risiko's om radioaktiewe materiaal na die omgewing te versprei as gevolg van onbehoorlike hantering, maar die houer is nie ontwerp om straling te verswak nie, dus is bykomende afskerming nodig vir stralingsbeskerming. Geslote word ook in byna alle gevalle gebruik waar niechemiese of fisiese inkorporering in 'n vloeistof of gas word vereis.
Verseëlde bronne word deur die IAEA geklassifiseer volgens hul aktiwiteite met betrekking tot 'n minimaal gevaarlike radioaktiewe voorwerp (wat aansienlike skade aan mense kan veroorsaak). Die verhouding wat gebruik word is A/D, waar A die bronaktiwiteit is en D die minimum gevaarlike aktiwiteit is.
Neem asseblief kennis dat bronne met 'n lae genoeg radioaktiewe opbrengs (soos dié wat in rookverklikkers gebruik word) om nie mense seer te maak nie geklassifiseer word nie.
Kapsules
Kapsulebronne, waar bestraling effektief van 'n punt af kom, word gebruik om beta-, gamma- en X-straal-instrumente te kalibreer. Onlangs was hulle ongewild as industriële voorwerpe en as voorwerpe vir studie.
Plaatvere
Hulle word wyd gebruik vir die kalibrering van radioaktiewe besoedelingsinstrumente. Dit wil sê, hulle speel eintlik die rol van 'n soort wonderbaarlike tellers.
Anders as 'n kapsulebron, moet die agtergrond wat deur 'n plaatbron vrygestel word op die oppervlak wees om te verhoed dat die houer vervaag of selfbeskerming weens die aard van die materiaal. Dit is veral belangrik vir alfa-deeltjies, wat maklik deur 'n klein massa gestop word. Die Bragg-kromme toon die effek van demping in atmosferiese lug.
Onoopgemaak
Onoopgemaakte bronne is dié wat nie in 'n permanent verseëlde houer is nie en wyd gebruik word vir mediese doeleindes. Hulle is van toepassing in gevallewanneer die bron opgelos moet word in 'n vloeistof vir inspuiting in 'n pasiënt of inname. Hulle word ook op 'n soortgelyke wyse in die industrie gebruik vir lekopsporing as 'n radioaktiewe spoorsnyer.
Herwinning en omgewingsaspekte
Die wegdoening van radioaktiewe bronne wat verval het, stel soortgelyke probleme as die wegdoening van ander kernafval, hoewel in 'n mindere mate. Gebruikte lae-vlak bronne sal soms onaktief genoeg wees om weggedoen te word deur gebruik te maak van normale afvalverwyderingsmetodes, gewoonlik in stortingsterreine. Ander wegdoeningsmetodes is soortgelyk aan dié wat vir hoërvlak radioaktiewe afval gebruik word, en gebruik verskillende boorgatdieptes afhangende van die aktiwiteit van die afval.
'n Bekende geval van onverskillige hantering van so 'n voorwerp was 'n ongeluk in Goiania, wat gelei het tot die dood van verskeie mense.
Agtergrondstraling
Agtergrondstraling is altyd teenwoordig op aarde. Die meeste van die agtergrondstraling kom natuurlik van minerale, terwyl 'n klein deel van mensgemaakte elemente kom. Natuurlike radioaktiewe minerale in aarde, grond en water produseer agtergrondstraling. Die menslike liggaam bevat selfs van hierdie natuurlike radioaktiewe minerale. Kosmiese straling dra ook by tot die bestralingsagtergrond rondom ons. Daar kan groot variasies in natuurlike agtergrondstralingsvlakke van plek tot plek wees, sowel as veranderinge op dieselfde plek oor tyd. Natuurlike radio-isotope is 'n baie sterk agtergronduitstralers.
Kosmiese straling
Kosmiese straling kom van uiters energieke deeltjies van die Son en sterre wat die Aarde se atmosfeer binnedring. Dit wil sê, hierdie hemelliggame kan bronne van radioaktiewe bestraling genoem word. Sommige deeltjies tref die grond, terwyl ander met die atmosfeer in wisselwerking tree en verskeie soorte bestraling skep. Vlakke neem toe soos jy nader aan 'n radioaktiewe voorwerp kom, so die hoeveelheid kosmiese straling neem gewoonlik toe in verhouding tot die klim. Hoe hoër die hoogte, hoe hoër die dosis. Dit is hoekom diegene wat in Denver, Colorado (5 280 voet) woon, 'n hoër jaarlikse dosis bestraling van kosmiese bestraling ontvang as enigiemand wat op seevlak woon (0 voet).
Uraanmynbou in Rusland bly 'n omstrede en "warm" onderwerp, want hierdie werk is uiters gevaarlik. Natuurlik word uraan en torium wat in die aarde voorkom, primêre radionukliede genoem en is 'n bron van aardbestraling. Spoorhoeveelhede uraan, torium en hul verrottingsprodukte kan oral gevind word. Kom meer te wete oor radioaktiewe verval. Terrestriële bestralingsvlakke verskil volgens ligging, maar gebiede met hoër konsentrasies uraan en torium in oppervlakgronde ervaar gewoonlik hoër dosisvlakke. Daarom loop mense wat by uraanontginning in Rusland betrokke is, groot gevaar.
Bestraling en mense
Spore van radioaktiewe stowwe kan in die menslike liggaam gevind word (hoofsaaklik natuurlike kalium-40). Die element word gevind in voedsel, grond en water, wat onsaanvaar. Ons liggame bevat klein hoeveelhede bestraling omdat die liggaam nie-radioaktiewe en radioaktiewe vorms van kalium en ander elemente op dieselfde manier metaboliseer.
'n Klein fraksie van agtergrondstraling kom van menslike aktiwiteite. Spoorhoeveelhede radioaktiewe elemente is in die omgewing versprei as gevolg van kernwapentoetsing en ongelukke soos die een wat by die Tsjernobil-kernkragsentrale in die Oekraïne plaasgevind het. Kernreaktors stel klein hoeveelhede radioaktiewe elemente vry. Radioaktiewe materiale wat in die industrie en selfs in sommige verbruikersprodukte gebruik word, straal ook klein hoeveelhede agtergrondstraling uit.
Ons word almal elke dag blootgestel aan bestraling van natuurlike bronne, soos minerale in die aarde, en mensgemaakte bronne, soos mediese x-strale. Volgens die Nasionale Raad vir Stralingsbeskerming en -meting (NCRP) is die gemiddelde jaarlikse menslike blootstelling aan bestraling in die Verenigde State 620 millirem (6,2 millisieverts).
In die natuur
Radioaktiewe stowwe word dikwels in die natuur aangetref. Sommige van hulle word in grond, klippe, water, lug en plantegroei aangetref, waaruit hulle ingeasem en ingeneem word. Benewens hierdie interne blootstelling, ontvang mense ook eksterne blootstelling van radioaktiewe materiale wat buite die liggaam bly en van kosmiese bestraling uit die buitenste ruimte. Die gemiddelde daaglikse natuurlike dosis vir mense is ongeveer 2,4 mSv (240 mrem) per jaar.
Dit is vier keer diedie globale gemiddelde blootstelling aan kunsmatige bestraling in die wêreld, wat in 2008 sowat 0,6 mrem (60 rem) per jaar was. In sommige ryk lande, soos die VSA en Japan, oorskry kunsmatige blootstelling gemiddeld natuurlike blootstelling as gevolg van groter toegang tot spesifieke mediese instrumentasie. In Europa wissel die gemiddelde natuurlike agtergrondblootstelling oor lande heen van 2 mSv (200 mrem) per jaar in die Verenigde Koninkryk tot meer as 7 mSv (700 mrem) vir sommige groepe mense in Finland.
Daaglikse blootstelling
Blootstelling vanaf natuurlike bronne is 'n integrale deel van die alledaagse lewe, beide by die werk en in openbare plekke. Sulke blootstelling is in die meeste gevalle van min of geen openbare kommer nie, maar in sekere situasies moet gesondheidsbeskermingsmaatreëls in ag geneem word, byvoorbeeld wanneer daar met uraan- en toriumerts en ander natuurlik voorkomende radioaktiewe materiale (NORM) gewerk word. Hierdie situasies het die afgelope jare die fokus van die Agentskap se aandag geword. En dit, sonder om die voorbeelde te noem van ongelukke met die vrystelling van radioaktiewe stowwe, soos die ramp by die Tsjernobil-kernkragsentrale en by Fukushima, wat wetenskaplikes en politici regoor die wêreld gedwing het om hul houding teenoor die "vreedsame atoom" te heroorweeg.
Aardbestraling
Aardbestraling sluit slegs bronne in wat buite die liggaam bly. Maar terselfdertyd bly hulle gevaarlike radioaktiewe stralingsbronne. Die belangrikste kommerwekkende radionukliede is kalium, uraan en torium, hul vervalprodukte. Ensommige, soos radium en radon, is hoogs radioaktief, maar kom in lae konsentrasies voor. Die aantal van hierdie voorwerpe is onverbiddelik verminder sedert die vorming van die Aarde. Die huidige bestralingsaktiwiteit wat verband hou met die teenwoordigheid van uraan-238 is die helfte soveel as aan die begin van die bestaan van ons planeet. Dit is as gevolg van sy halfleeftyd van 4,5 miljard jaar, en vir kalium-40 (halfleeftyd van 1,25 miljard jaar) is slegs sowat 8% van die oorspronklike. Maar tydens die bestaan van die mensdom het die hoeveelheid bestraling baie effens afgeneem.
Baie isotope met korter halfleeftye (en dus hoë radioaktiwiteit) het nie verval nie weens hul konstante natuurlike produksie. Voorbeelde hiervan is radium-226 (die vervalproduk van torium-230 in die vervalketting van uraan-238) en radon-222 (die vervalproduk van radium-226 in daardie ketting).
Thorium en uraan
Die radioaktiewe chemiese elemente torium en uraan ondergaan meestal alfa- en beta-verval en is nie maklik om op te spoor nie. Dit maak hulle baie gevaarlik. Dieselfde kan egter gesê word oor protonbestraling. Baie van hul sy-afgeleides van hierdie elemente is egter ook sterk gamma-uitstralers. Torium-232 word opgespoor met die 239 keV-piek van lood-212, 511, 583 en 2614 keV van tallium-208 en 911 en 969 keV van aktinium-228. Die radioaktiewe chemiese element Uraan-238 verskyn as bismut-214-pieke by 609, 1120 en 1764 keV (sien dieselfde piek vir atmosferiese radon). Kalium-40 word direk deur die 1461 gamma-piek opgespoorkeV.
Die vlak bo die see en ander groot watermassas is geneig om ongeveer 'n tiende van die aarde se agtergrond te wees. Omgekeerd kan kusgebiede (en streke naby vars water) 'n bykomende bydrae van verspreide sediment hê.
Radon
Die grootste bron van radioaktiewe straling in die natuur is radon in die lug, 'n radioaktiewe gas wat uit die aarde vrygestel word. Radon en sy isotope, moederradionukliede en vervalprodukte dra by tot die gemiddelde respireerbare dosis van 1,26 mSv/jaar (millisievert per jaar). Radon is oneweredig versprei en wissel met die weer, sodat baie hoër dosisse in baie dele van die wêreld gebruik word waar dit 'n aansienlike gesondheidsgevaar inhou. Konsentrasies 500 keer hoër as die wêreldgemiddelde is gevind in geboue in Skandinawië, die Verenigde State, Iran en die Tsjeggiese Republiek. Radon is 'n vervalproduk van uraan wat relatief algemeen in die aardkors voorkom, maar meer gekonsentreer in ertsdraende gesteentes wat oor die wêreld versprei is. Radon lek uit hierdie ertse na die atmosfeer of grondwater, en sypel ook in geboue in. Dit kan saam met die verrottingsprodukte in die longe ingeasem word, waar dit vir 'n geruime tyd na blootstelling sal bly. Om hierdie rede word radon as 'n natuurlike bron van bestraling geklassifiseer.
Radonblootstelling
Alhoewel radon natuurlik voorkom, kan die uitwerking daarvan verhoog of verminder word deur menslike aktiwiteite, soos die bou van 'n huis. Swak verseëlde kelder’n Goed geïsoleerde huis kan tot radonopbou in die huis lei, wat die inwoners in gevaar stel. Die wydverspreide konstruksie van goed geïsoleerde en verseëlde huise in die geïndustrialiseerde lande van die noorde het daartoe gelei dat radon 'n groot bron van agtergrondstraling in sommige gemeenskappe in Noord-Noord-Amerika en Europa geword het. Sommige boumateriaal, soos liggewigbeton met skalie-aluin, fosfogips en Italiaanse tufstof, kan radon vrystel as dit radium bevat en poreus vir gas is.
Bestralingsblootstelling van radon is indirek. Radon het 'n kort halfleeftyd (4 dae) en verval in ander vaste deeltjies van radioaktiewe nukliede van die radiumreeks. Hierdie radioaktiewe elemente word ingeasem en bly in die longe, wat langdurige blootstelling veroorsaak. Dus, radon word beskou as die tweede grootste oorsaak van longkanker na rook, en is verantwoordelik vir tussen 15 000 en 22 000 kankersterftes per jaar in die VSA alleen. Die bespreking oor die teenoorgestelde eksperimentele resultate is egter steeds aan die gang.
Die meeste van die atmosferiese agtergrond word deur radon en sy vervalprodukte veroorsaak. Die gammaspektrum toon merkbare pieke by 609, 1120 en 1764 keV, wat behoort aan bismut-214, 'n vervalproduk van radon. Die atmosferiese agtergrond hang sterk af van die rigting van die wind en meteorologiese toestande. Radon kan ook in sarsies uit die grond vrygestel word en dan "radonwolke" vorm wat tientalle kilometers kan aflê.
Spasie-agtergrond
Die aarde en alle lewende dinge daarop is voortdurendgebombardeer deur straling uit die ruimte. Hierdie bestraling bestaan hoofsaaklik uit positief gelaaide ione, van protone tot yster, en groter kerne wat buite ons sonnestelsel geproduseer word. Hierdie bestraling is in wisselwerking met atome in die atmosfeer, wat sekondêre lugvloei skep, insluitend X-strale, muone, protone, alfa-deeltjies, pione, elektrone en neutrone.
Die direkte dosis kosmiese straling kom hoofsaaklik van muone, neutrone en elektrone, en dit wissel in verskillende wêrelddele na gelang van die geomagnetiese veld en hoogte bo seespieël. Byvoorbeeld, die stad Denver in die Verenigde State (op 'n hoogte van 1 650 meter) ontvang ongeveer twee keer die dosis kosmiese strale as by 'n punt op seevlak.
Hierdie bestraling is baie sterker in die boonste troposfeer op ongeveer 10 km en is dus van besondere belang vir bemanningslede en gereelde passasiers wat baie ure per jaar in hierdie omgewing deurbring. Tydens hul vlugte ontvang lugdienspersoneel gewoonlik 'n bykomende beroepsdosis wat wissel van 2,2 mSv (220 mrem) per jaar tot 2,19 mSv/jaar, volgens verskeie studies.
Bestraling in wentelbaan
Net so veroorsaak kosmiese strale hoër agtergrondblootstelling vir ruimtevaarders as vir mense op die Aarde se oppervlak. Ruimtevaarders wat in lae wentelbane werk, soos werknemers van internasionale ruimtestasies of pendeltuie, word gedeeltelik deur die Aarde se magneetveld beskerm, maar ly ook aan die sogenaamde Van Allen-gordel, wat die gevolg is van die Aarde se magneetveld. Buite lae Aarde-baan, sooservaar word deur Apollo-ruimtevaarders wat na die Maan reis, is hierdie agtergrondstraling baie meer intens en verteenwoordig 'n beduidende versperring vir potensiële toekomstige langtermyn-menslike verkenning van die Maan of Mars.
Kosmiese invloede veroorsaak ook elementêre transmutasie in die atmosfeer, waarin die sekondêre straling wat daardeur gegenereer word, kombineer met atoomkerne in die atmosfeer en verskeie nukliede vorm. Baie sogenaamde kosmogene nukliede kan geproduseer word, maar waarskynlik die mees noemenswaardige is koolstof-14, wat gevorm word deur interaksie met stikstofatome. Hierdie kosmogene nukliede bereik uiteindelik die aarde se oppervlak en kan in lewende organismes geïnkorporeer word. Die produksie van hierdie nukliede wissel effens tydens korttermyn-sonvloedmetamorfoses, maar word as feitlik konstant oor groot skale beskou – van duisende tot miljoene jare. Die konstante produksie, inkorporering en relatief kort halfleeftyd van koolstof-14 is die beginsels wat gebruik word in radiokoolstofdatering van antieke biologiese materiale soos houtartefakte of menslike oorblyfsels.
Gammastrale
Kosmiese straling op seevlak verskyn tipies as 511 keV gammastraling van positron-uitwissing wat geskep word deur kernreaksies van hoë-energie deeltjies en gammastrale. Op hoë hoogtes is daar ook 'n bydrae uit die deurlopende spektrum van bremsstrahlung. Daarom word die kwessie van sonstraling en stralingsbalans onder wetenskaplikes baie belangrik geag.
Bestraling binne-in die liggaam
Die twee belangrikste elemente waaruit die menslike liggaam bestaan, naamlik kalium en koolstof, bevat isotope wat ons agtergrondstralingsdosis aansienlik verhoog. Dit beteken dat hulle ook bronne van radioaktiewe bestraling kan wees.
Gevaarlike chemiese elemente en verbindings is geneig om op te hoop. Die gemiddelde menslike liggaam bevat ongeveer 17 milligram kalium-40 (40K) en ongeveer 24 nanogram (10-8 g) koolstof-14 (14C) (halfleeftyd - 5 730 jaar). Met die uitsondering van interne kontaminasie deur eksterne radioaktiewe materiale, is hierdie twee elemente die grootste komponente van interne blootstelling aan die biologies funksionele komponente van die menslike liggaam. Ongeveer 4 000 kerne verval teen 40K per sekonde en dieselfde getal by 14C. Die energie van beta-deeltjies wat by 40K gevorm word, is ongeveer 10 keer groter as dié van beta-deeltjies wat by 14C gevorm word.
14C is teenwoordig in die menslike liggaam teen ongeveer 3 700 Bq (0,1 µCi) met 'n biologiese halfleeftyd van 40 dae. Dit beteken dat die verval van 14C ongeveer 3 700 beta-deeltjies per sekonde produseer. Ongeveer die helfte van menslike selle bevat 'n 14C-atoom.
Wêreldwye gemiddelde interne dosis van radionukliede anders as radon en sy vervalprodukte is 0,29 mSv/jr, waarvan 0,17 mSv/jr by 40K is, 0,12 mSv/jr van die uraanreeks en torium kom, en 12 μSv / jaar - vanaf 14C. Dit is ook opmerklik dat mediese X-straalmasjiene ook dikwels isradioaktief, maar hul bestraling is nie gevaarlik vir mense nie.
