Radioaktivni izvor je određena količina radionuklida koji emituje jonizujuće zračenje. Ovo posljednje obično uključuje gama zrake, alfa i beta čestice i neutronsko zračenje.
Uloga izvora
Mogu se koristiti za zračenje, kada zračenje obavlja jonizujuću funkciju, ili kao izvor metrološkog zračenja za kalibraciju radiometrijskog procesa i instrumentacije. Koriste se i za praćenje industrijskih procesa kao što je mjerenje debljine u industriji papira i čelika. Izvori se mogu zatvoriti u kontejner (visoko prodorno zračenje) ili nanijeti na površinu (zračenje niskog prodiranja), ili u tekućini.
Značenje i primjena
Kao izvor zračenja, koriste se u medicini za terapiju zračenjem i u industriji za radiografiju, zračenjehrana, sterilizacija, kontrola štetočina i umrežavanje PVC zračenjem.
Radionuklidi
Radionuklidi se biraju prema vrsti i prirodi zračenja, njegovom intenzitetu i poluživotu. Uobičajeni izvori radionuklida su kob alt-60, iridijum-192 i stroncij-90. Mjerenje količine aktivnosti izvora SI je Bekerel, iako je historijska Curie jedinica još uvijek u djelomičnoj upotrebi, na primjer u SAD-u, uprkos tome što američki NIST snažno preporučuje upotrebu SI jedinice. U zdravstvene svrhe, obavezan je u EU.
Doživotno
Izvor zračenja obično živi 5 do 15 godina prije nego što njegova aktivnost padne na siguran nivo. Međutim, kada su dostupni radionuklidi sa dugim poluraspadom, oni se mogu koristiti kao alati za kalibraciju mnogo duže.
Zatvoreno i skriveno
Mnogi radioaktivni izvori su zatvoreni. To znači da su trajno ili potpuno sadržani u kapsuli ili čvrsto vezani čvrstom tvari za površinu. Kapsule su obično napravljene od nerđajućeg čelika, titana, platine ili drugog inertnog metala. Korištenje zatvorenih izvora eliminira gotovo svaki rizik od raspršivanja radioaktivnog materijala u okolinu zbog nepravilnog rukovanja, ali kontejner nije dizajniran da priguši zračenje, pa je za zaštitu od zračenja potrebna dodatna zaštita. Zatvorene se također koriste u gotovo svim slučajevima gdje se ne koristepotrebna je hemijska ili fizička inkorporacija u tečnost ili gas.
Zatvorene izvore IAEA klasifikuje prema njihovim aktivnostima u vezi sa minimalno opasnim radioaktivnim objektom (koji može prouzrokovati značajnu štetu ljudima). Korišteni omjer je A/D, gdje je A izvorna aktivnost, a D minimalna opasna aktivnost.
Imajte na umu da izvori sa dovoljno niskim radioaktivnim prinosom (kao što su oni koji se koriste u detektorima dima) da ne nanose štetu ljudima nisu klasifikovani.
Kapsule
Izvori kapsula, gdje zračenje efektivno dolazi iz tačke, koriste se za kalibraciju beta, gama i rendgenskih instrumenata. Nedavno su bili nepopularni i kao industrijski objekti i kao objekti za proučavanje.
Platne opruge
Naširoko se koriste za kalibraciju instrumenata za radioaktivnu kontaminaciju. Odnosno, oni zapravo igraju ulogu svojevrsnih čudesnih tezgi.
Za razliku od izvora kapsule, pozadina koju emituje pločasti izvor mora biti na površini kako bi se spriječilo izblijeđivanje kontejnera ili samozaštita zbog prirode materijala. Ovo je posebno važno za alfa čestice, koje se lako zaustavljaju malom masom. Braggova kriva pokazuje efekat prigušivanja atmosferskog vazduha.
Neotvoreno
Neotvoreni izvori su oni koji nisu u trajno zatvorenoj ambalaži i koji se široko koriste u medicinske svrhe. Primjenjuju se u slučajevimakada izvor treba otopiti u tekućini za injekciju pacijentu ili gutanje. Takođe se koriste u industriji na sličan način za detekciju curenja kao radioaktivni tragač.
Reciklaža i ekološki aspekti
Odlaganje radioaktivnih izvora kojem je istekao rok trajanja predstavlja slične probleme kao i odlaganje ostalog nuklearnog otpada, iako u manjoj mjeri. Potrošeni izvori niskog nivoa ponekad će biti dovoljno neaktivni da bi se mogli odložiti uobičajenim metodama odlaganja otpada, obično na deponijama. Druge metode odlaganja su slične onima koje se koriste za radioaktivni otpad višeg nivoa, koristeći različite dubine bušotine u zavisnosti od aktivnosti otpada.
Poznat slučaj nepažljivog rukovanja takvim predmetom bila je nesreća u Gojaniji, koja je dovela do smrti nekoliko ljudi.
Pozadinsko zračenje
Pozadinsko zračenje je uvijek prisutno na Zemlji. Većina pozadinskog zračenja dolazi prirodno iz minerala, dok mali dio dolazi od elemenata koje je stvorio čovjek. Prirodni radioaktivni minerali u zemlji, zemljištu i vodi proizvode pozadinsko zračenje. Ljudsko tijelo čak sadrži neke od ovih prirodnih radioaktivnih minerala. Kosmičko zračenje također doprinosi radijacijskoj pozadini oko nas. Mogu postojati velike varijacije u prirodnim nivoima pozadinskog zračenja od mjesta do mjesta, kao i promjene na istoj lokaciji tokom vremena. Prirodni radioizotopi su veoma jaka pozadinaemiteri.
Kosmičko zračenje
Kosmičko zračenje dolazi od izuzetno energetskih čestica sa Sunca i zvijezda koje ulaze u Zemljinu atmosferu. Odnosno, ova nebeska tijela mogu se nazvati izvorima radioaktivnog zračenja. Neke čestice udaraju o tlo, dok druge stupaju u interakciju s atmosferom, stvarajući različite vrste zračenja. Nivoi se povećavaju kako se približavate radioaktivnom objektu, tako da se količina kosmičkog zračenja obično povećava proporcionalno usponu. Što je veća visina, to je veća doza. Zbog toga oni koji žive u Denveru u Koloradu (5.280 stopa) primaju veću godišnju dozu radijacije od kosmičkog zračenja nego bilo ko koji živi na nivou mora (0 stopa).
Iskopavanje urana u Rusiji ostaje kontroverzna i "vruća" tema, jer je ovaj posao izuzetno opasan. Naravno, uran i torijum koji se nalaze u zemlji nazivaju se primarnim radionuklidima i izvor su zemaljskog zračenja. Količine uranijuma, torija i njihovih proizvoda raspadanja u tragovima mogu se naći posvuda. Saznajte više o radioaktivnom raspadu. Nivoi zemaljske radijacije variraju ovisno o lokaciji, ali područja s većom koncentracijom uranijuma i torija u površinskom tlu obično imaju veće doze. Stoga su ljudi uključeni u rudarenje uranijuma u Rusiji izloženi velikom riziku.
Zračenje i ljudi
Tragovi radioaktivnih supstanci mogu se naći u ljudskom tijelu (uglavnom prirodni kalijum-40). Element se nalazi u hrani, zemljištu i vodi, koje miprihvatiti. Naša tijela sadrže male količine zračenja jer tijelo metabolizira neradioaktivne i radioaktivne oblike kalija i drugih elemenata na isti način.
Mali dio pozadinskog zračenja dolazi od ljudskih aktivnosti. Količine radioaktivnih elemenata u tragovima raspršene su u okoliš kao rezultat testiranja nuklearnog oružja i nesreća poput one koja se dogodila u nuklearnoj elektrani Černobil u Ukrajini. Nuklearni reaktori oslobađaju male količine radioaktivnih elemenata. Radioaktivni materijali koji se koriste u industriji, pa čak iu nekim potrošačkim proizvodima također emituju male količine pozadinskog zračenja.
Svi smo svakodnevno izloženi radijaciji iz prirodnih izvora, kao što su minerali u zemlji, i izvora koje je napravio čovjek, kao što su medicinski rendgenski zraci. Prema Nacionalnom savjetu za zaštitu i mjerenje zračenja (NCRP), prosječna godišnja izloženost ljudi zračenju u Sjedinjenim Državama je 620 millirema (6,2 milisieverta).
U prirodi
Radioaktivne supstance se često nalaze u prirodi. Neki od njih se nalaze u tlu, stijenama, vodi, zraku i vegetaciji, iz kojih se udišu i gutaju. Pored ovog unutrašnjeg izlaganja, ljudi dobijaju i spoljašnje izlaganje od radioaktivnih materijala koji ostaju izvan tela i od kosmičkog zračenja iz svemira. Prosječna dnevna prirodna doza za ljude je oko 2,4 mSv (240 mrem) godišnje.
Ovo je četiri puta višeglobalna prosječna izloženost vještačkom zračenju u svijetu, koja je 2008. godine iznosila oko 0,6 mrem (60 Rem) godišnje. U nekim bogatim zemljama, kao što su SAD i Japan, umjetna izloženost u prosjeku premašuje prirodnu izloženost zbog većeg pristupa specifičnim medicinskim instrumentima. U Evropi se prosječna prirodna pozadinska izloženost u zemljama kreće od 2 mSv (200 mrem) godišnje u Ujedinjenom Kraljevstvu do preko 7 mSv (700 mrem) za neke grupe ljudi u Finskoj.
Dnevna izloženost
Izloženost prirodnim izvorima sastavni je dio svakodnevnog života kako na poslu tako i na javnim mjestima. Takva izlaganja su u većini slučajeva od malog ili nikakvog značaja za javnost, ali se u određenim situacijama moraju uzeti u obzir mjere zdravstvene zaštite, na primjer kada se radi sa rudama uranijuma i torijuma i drugim prirodnim radioaktivnim materijalima (NORM). Ove situacije su posljednjih godina u fokusu pažnje Agencije. I to, bez pominjanja primjera nesreća sa ispuštanjem radioaktivnih supstanci, poput katastrofe u nuklearnoj elektrani Černobil i u Fukušimi, koje su natjerale naučnike i političare širom svijeta da preispitaju svoj stav prema „mirnom atomu“.
Zemljsko zračenje
Zračenje Zemlje uključuje samo izvore koji ostaju izvan tijela. Ali istovremeno i dalje ostaju opasni radioaktivni izvori zračenja. Glavni radionuklidi koji izazivaju zabrinutost su kalij, uranijum i torijum, proizvodi njihovog raspadanja. Ineki, kao što su radijum i radon, su visoko radioaktivni, ali se javljaju u niskim koncentracijama. Broj ovih objekata je neumoljivo smanjen od nastanka Zemlje. Trenutna aktivnost zračenja povezana sa prisustvom uranijuma-238 je upola manja nego na početku postojanja naše planete. To je zbog njegovog poluživota od 4,5 milijardi godina, a za kalij-40 (vrijed poluraspada od 1,25 milijardi godina) je samo oko 8% originalnog. Ali tokom postojanja čovječanstva, količina radijacije se vrlo malo smanjila.
Mnogi izotopi s kraćim poluraspadom (a samim tim i visokom radioaktivnošću) nisu se raspali zbog njihove stalne prirodne proizvodnje. Primeri za to su radijum-226 (proizvod raspada torijuma-230 u lancu raspada uranijuma-238) i radon-222 (proizvod raspada radijuma-226 u tom lancu).
Torijum i uranijum
Radioaktivni hemijski elementi torijum i uranijum uglavnom prolaze kroz alfa i beta raspad i nije ih lako otkriti. To ih čini veoma opasnim. Međutim, isto se može reći i za protonsko zračenje. Međutim, mnogi od njihovih bočnih derivata ovih elemenata su također jaki gama emiteri. Torijum-232 je detektovan sa pikom od 239 keV iz olova-212, 511, 583 i 2614 keV iz talijuma-208 i 911 i 969 keV iz aktinijuma-228. Radioaktivni hemijski element Uranijum-238 pojavljuje se kao vrh bizmuta-214 na 609, 1120 i 1764 keV (vidi isti vrh za atmosferski radon). Kalijum-40 se detektuje direktno kroz 1461 gama pikkeV.
Nivo iznad mora i drugih velikih vodenih površina obično je oko desetine Zemljine pozadine. Suprotno tome, obalna područja (i regije u blizini slatke vode) mogu imati dodatni doprinos rasutom sedimentu.
Radon
Najveći izvor radioaktivnog zračenja u prirodi je radon u vazduhu, radioaktivni gas koji se oslobađa iz zemlje. Radon i njegovi izotopi, izvorni radionuklidi i proizvodi raspada doprinose prosječnoj dozi koja se može udahnuti od 1,26 mSv/godišnje (milisivert godišnje). Radon je neravnomjerno raspoređen i varira u zavisnosti od vremena, tako da se mnogo veće doze koriste u mnogim dijelovima svijeta gdje predstavlja značajnu opasnost po zdravlje. Koncentracije 500 puta veće od svjetskog prosjeka pronađene su unutar zgrada u Skandinaviji, Sjedinjenim Državama, Iranu i Češkoj. Radon je produkt raspada uranijuma koji je relativno čest u zemljinoj kori, ali je više koncentrisan u rudonosnim stijenama raštrkanim širom svijeta. Radon curi iz ovih ruda u atmosferu ili podzemne vode, a također prodire u zgrade. Može se udahnuti u pluća zajedno sa produktima raspadanja, gdje će ostati neko vrijeme nakon izlaganja. Iz tog razloga, radon je klasifikovan kao prirodni izvor zračenja.
Izloženost radonu
Iako se radon javlja prirodno, njegovi efekti se mogu povećati ili smanjiti ljudskim aktivnostima, kao što je izgradnja kuće. Loše zatvoren podrumDobro izoliran dom može dovesti do nakupljanja radona u kući, dovodeći njene stanare u opasnost. Široko rasprostranjena izgradnja dobro izoliranih i zatvorenih domova u industrijaliziranim zemljama sjevera dovela je do toga da radon postane glavni izvor pozadinskog zračenja u nekim zajednicama u sjevernoj Sjevernoj Americi i Evropi. Neki građevinski materijali, kao što su lagani beton sa stipsom iz škriljaca, fosfogipsom i italijanskim tufom, mogu osloboditi radon ako sadrže radijum i ako su porozni za gas.
Izloženost zračenju radonom je indirektna. Radon ima kratko vrijeme poluraspada (4 dana) i raspada se na druge čvrste čestice radioaktivnih nuklida serije radijuma. Ovi radioaktivni elementi se udišu i ostaju u plućima, uzrokujući produženo izlaganje. Stoga se smatra da je radon drugi vodeći uzrok raka pluća nakon pušenja i odgovoran je za između 15.000 i 22.000 smrti od raka godišnje samo u SAD-u. Međutim, rasprava o suprotnim eksperimentalnim rezultatima još uvijek traje.
Većinu atmosferske pozadine uzrokuju radon i proizvodi njegovog raspadanja. Gama spektar pokazuje primjetne pikove na 609, 1120 i 1764 keV, koji pripadaju bizmutu-214, produktu raspada radona. Atmosferska pozadina jako zavisi od smjera vjetra i meteoroloških uslova. Radon se također može ispuštati iz zemlje u naletima i tada formirati "radonske oblake" koji mogu putovati desetinama kilometara.
pozadina prostora
Zemlja i sva živa bića na njoj su stalnobombardovan zračenjem iz svemira. Ovo zračenje se uglavnom sastoji od pozitivno nabijenih jona, od protona do željeza, i većih jezgara proizvedenih izvan našeg Sunčevog sistema. Ovo zračenje stupa u interakciju s atomima u atmosferi, stvarajući sekundarni protok zraka, uključujući X-zrake, mione, protone, alfa čestice, pione, elektrone i neutrone.
Direktna doza kosmičkog zračenja uglavnom dolazi od miona, neutrona i elektrona, a varira u različitim dijelovima svijeta ovisno o geomagnetskom polju i nadmorskoj visini. Na primjer, grad Denver u Sjedinjenim Državama (na nadmorskoj visini od 1.650 metara) prima oko dvostruko veću dozu kosmičkih zraka nego u tački na nivou mora.
Ovo zračenje je mnogo jače u gornjoj troposferi na oko 10 km i stoga je posebno zabrinjavajuće za članove posade i redovne putnike koji provode mnogo sati godišnje u ovom okruženju. Tokom svojih letova, posade aviokompanije obično primaju dodatnu radnu dozu u rasponu od 2,2 mSv (220 mrem) godišnje do 2,19 mSv/godišnje, prema različitim studijama.
Zračenje u orbiti
Slično, kosmičke zrake uzrokuju veću pozadinu izloženosti za astronaute nego za ljude na površini Zemlje. Astronauti koji rade u niskim orbitama, poput zaposlenika međunarodnih svemirskih stanica ili šatlova, djelimično su zaštićeni Zemljinim magnetnim poljem, ali pate i od takozvanog Van Allenovog pojasa, koji je rezultat Zemljinog magnetnog polja. Izvan niske Zemljine orbite, kaokoje su iskusili astronauti Apolla koji putuju na Mjesec, ovo pozadinsko zračenje je mnogo intenzivnije i predstavlja značajnu prepreku potencijalnom budućem dugoročnom istraživanju Mjeseca ili Marsa.
Kosmički uticaji takođe izazivaju elementarnu transmutaciju u atmosferi, u kojoj se sekundarno zračenje koje oni stvaraju kombinuje sa atomskim jezgrima u atmosferi, formirajući različite nuklide. Mogu se proizvesti mnogi takozvani kosmogeni nuklidi, ali vjerovatno najznačajniji je ugljik-14, koji nastaje interakcijom s atomima dušika. Ovi kosmogeni nuklidi na kraju stignu do površine Zemlje i mogu se ugraditi u žive organizme. Proizvodnja ovih nuklida neznatno varira tokom kratkoročnih metamorfoza sunčevog toka, ali se smatra da je praktično konstantna u velikim razmjerima - od hiljada do miliona godina. Konstantna proizvodnja, inkorporacija i relativno kratak poluživot ugljenika-14 su principi koji se koriste u radiokarbonskom datiranju drevnih bioloških materijala kao što su drveni artefakti ili ljudski ostaci.
Gama zraci
Kosmičko zračenje na nivou mora obično se pojavljuje kao gama zračenje od 511 keV od anihilacije pozitrona nastalo nuklearnim reakcijama visokoenergetskih čestica i gama zraka. Na velikim visinama postoji i doprinos kontinuiranog spektra kočnog zračenja. Stoga se među naučnicima pitanje sunčevog zračenja i radijacijske ravnoteže smatra veoma važnim.
Zračenje unutar tijela
Dva najvažnija elementa koji čine ljudsko tijelo, a to su kalij i ugljik, sadrže izotope koji uvelike povećavaju našu pozadinsku dozu zračenja. To znači da mogu biti i izvori radioaktivnog zračenja.
Opasni hemijski elementi i jedinjenja imaju tendenciju da se akumuliraju. Prosječno ljudsko tijelo sadrži oko 17 miligrama kalijuma-40 (40K) i oko 24 nanograma (10-8 g) ugljenika-14 (14C) (poluživot - 5.730 godina). Isključujući unutrašnju kontaminaciju vanjskim radioaktivnim materijalima, ova dva elementa su najveće komponente unutrašnjeg izlaganja biološki funkcionalnim komponentama ljudskog tijela. Oko 4.000 jezgara se raspada pri 40K u sekundi i isto toliko na 14C. Energija beta čestica formiranih na 40K je približno 10 puta veća od energije beta čestica formiranih na 14C.
14C je prisutan u ljudskom tijelu na oko 3700 Bq (0,1 µCi) sa biološkim poluživotom od 40 dana. To znači da raspad 14C proizvodi oko 3.700 beta čestica u sekundi. Otprilike polovina ljudskih ćelija sadrži atom 14C.
Globalna prosječna interna doza radionuklida osim radona i njegovih produkata raspada je 0,29 mSv/god, od čega je 0,17 mSv/god na 40K, 0,12 mSv/god dolazi iz serije uranijuma i torija, i 12 μSv godine - od 14C. Također je vrijedno napomenuti da su medicinski rendgenski aparati također čestiradioaktivno, ali njihovo zračenje nije opasno za ljude.
