Radyoaktif kaynak, iyonlaştırıcı radyasyon yayan belirli bir miktarda radyonükliddir. İkincisi genellikle gama ışınlarını, alfa ve beta parçacıklarını ve nötron radyasyonunu içerir.
Kaynakların rolü
Radyasyon iyonlaştırıcı bir işlev gerçekleştirdiğinde ışınlama için veya radyometrik işlem ve enstrümantasyonun kalibrasyonu için metrolojik radyasyon kaynağı olarak kullanılabilirler. Kağıt ve çelik endüstrilerinde kalınlık ölçümü gibi endüstriyel süreçleri izlemek için de kullanılırlar. Kaynaklar bir kap içinde kapatılabilir (yüksek nüfuz eden radyasyon) veya bir yüzey üzerinde (düşük nüfuz eden radyasyon) ya da bir sıvı içinde biriktirilebilir.
Anlam ve uygulama
Radyasyon kaynağı olarak tıpta radyasyon tedavisi için ve endüstride radyografi, ışınlama için kullanılırlar.gıda, sterilizasyon, haşere kontrolü ve PVC ışınlama çapraz bağlama.
Radyonüklidler
Radyonüklidler radyasyonun tipine ve doğasına, yoğunluğuna ve yarı ömrüne göre seçilir. Yaygın radyonüklid kaynakları arasında kob alt-60, iridyum-192 ve stronsiyum-90 bulunur. US NIST'in SI biriminin kullanılmasını şiddetle tavsiye etmesine rağmen, örneğin ABD'de tarihsel Curie birimi hala kısmi kullanımda olmasına rağmen, SI kaynak aktivitesinin miktarının ölçümü Becquerel'dir. Sağlık amacıyla AB'de zorunludur.
Ömür boyu
Bir radyasyon kaynağı, aktivitesi güvenli bir düzeye düşmeden önce tipik olarak 5 ila 15 yıl yaşar. Ancak, uzun yarı ömürlü radyonüklidler mevcut olduğunda, çok daha uzun süre kalibrasyon araçları olarak kullanılabilirler.
Kapalı ve gizli
Birçok radyoaktif kaynak kapalı. Bu, bunların kalıcı olarak ya tamamen kapsül içinde tutuldukları ya da bir katı ile yüzeye sıkıca bağlı oldukları anlamına gelir. Kapsüller genellikle paslanmaz çelik, titanyum, platin veya diğer inert metallerden yapılır. Mühürlü kaynakların kullanımı, uygunsuz kullanım nedeniyle çevreye radyoaktif malzeme yayma riskini hemen hemen ortadan kaldırır, ancak kap radyasyonu az altmak için tasarlanmamıştır, bu nedenle radyasyondan korunma için ek koruma gereklidir. Kapalı olanlar da hemen hemen tüm durumlarda kullanılır.bir sıvı veya gaza kimyasal veya fiziksel katılım gereklidir.
Mühürlü kaynaklar, IAEA tarafından minimum düzeyde tehlikeli radyoaktif nesne (insanlara ciddi zararlar verebilir) ile ilgili faaliyetlerine göre sınıflandırılır. Kullanılan oran A/D'dir, burada A kaynak aktivitedir ve D minimum tehlikeli aktivitedir.
İnsanlara zarar vermeyecek kadar düşük radyoaktif verime sahip kaynakların (duman dedektörlerinde kullanılanlar gibi) sınıflandırılmadığını lütfen unutmayın.
Kapsüller
Radyasyonun etkili bir şekilde bir noktadan geldiği kapsül kaynakları, beta, gama ve X-ışını cihazlarını kalibre etmek için kullanılır. Son zamanlarda, hem endüstriyel nesneler hem de çalışma nesneleri olarak popüler değiller.
Plaka yayları
Radyoaktif kontaminasyon cihazlarının kalibrasyonu için yaygın olarak kullanılırlar. Yani aslında bir tür mucizevi sayaç rolü oynuyorlar.
Bir kapsül kaynağından farklı olarak, malzemenin doğası gereği kabın solmasını veya kendi kendini korumasını önlemek için bir plaka kaynağı tarafından yayılan arka plan yüzeyde olmalıdır. Bu, özellikle küçük bir kütle tarafından kolayca durdurulan alfa parçacıkları için önemlidir. Bragg eğrisi, atmosferik havadaki sönümün etkisini gösterir.
Açılmamış
Açılmamış kaynaklar, kalıcı olarak kapatılmış bir kapta olmayan ve tıbbi amaçlar için yaygın olarak kullanılan kaynaklardır. durumlarda başvururlarBir hastaya enjeksiyon veya yutma için kaynağın bir sıvı içinde çözülmesi gerektiğinde. Ayrıca endüstride radyoaktif izleyici olarak sızıntı tespiti için benzer şekilde kullanılırlar.
Geri dönüşüm ve çevresel yönler
Son kullanma tarihi geçmiş radyoaktif kaynakların bertarafı, daha az ölçüde olsa da, diğer nükleer atıkların bertarafına benzer sorunlar doğurur. Harcanan düşük seviyeli kaynaklar bazen, genellikle çöplüklerde, normal atık bertaraf yöntemleri kullanılarak bertaraf edilecek kadar etkisiz olacaktır. Diğer bertaraf yöntemleri, atığın aktivitesine bağlı olarak farklı sondaj derinlikleri kullanılarak daha yüksek seviyeli radyoaktif atıklar için kullanılanlara benzerdir.
Böyle bir nesnenin dikkatsizce kullanılmasıyla ilgili iyi bilinen bir vaka, Goiania'da birkaç kişinin ölümüne yol açan bir kazaydı.
Arka plan radyasyonu
Arka plan radyasyonu Dünya'da her zaman mevcuttur. Arka plan radyasyonunun çoğu doğal olarak minerallerden gelirken, küçük bir kısmı insan yapımı elementlerden gelir. Toprak, toprak ve sudaki doğal radyoaktif mineraller arka plan radyasyonu üretir. İnsan vücudu bile bu doğal radyoaktif minerallerden bazılarını içerir. Kozmik radyasyon, etrafımızdaki radyasyon arka planına da katkıda bulunur. Doğal arka plan radyasyon seviyelerinde bir yerden bir yere büyük farklılıklar olabileceği gibi aynı yerde zaman içinde değişiklikler de olabilir. Doğal radyoizotoplar çok güçlü arka plandıryayıcılar.
Kozmik radyasyon
Kozmik radyasyon, Güneş'ten ve Dünya'nın atmosferine giren yıldızlardan gelen son derece enerjik parçacıklardan gelir. Yani, bu gök cisimlerine radyoaktif radyasyon kaynakları denilebilir. Bazı parçacıklar yere çarparken, diğerleri atmosferle etkileşime girerek çeşitli radyasyon türleri oluşturur. Radyoaktif bir nesneye yaklaştıkça seviyeler artar, bu nedenle kozmik radyasyon miktarı genellikle tırmanışla orantılı olarak artar. Rakım ne kadar yüksek olursa, doz o kadar yüksek olur. Bu nedenle Denver, Colorado'da (5.280 fit) yaşayanlar, deniz seviyesinde (0 fit) yaşayan herkesten daha yüksek yıllık kozmik radyasyon dozu alırlar.
Rusya'da uranyum madenciliği tartışmalı ve "sıcak" bir konu olmaya devam ediyor, çünkü bu iş son derece tehlikeli. Doğal olarak, yeryüzünde bulunan uranyum ve toryum birincil radyonüklidler olarak adlandırılır ve karasal radyasyon kaynağıdır. Eser miktarda uranyum, toryum ve bunların bozunma ürünleri her yerde bulunabilir. Radyoaktif bozunma hakkında daha fazla bilgi edinin. Karasal radyasyon seviyeleri konuma göre değişir, ancak yüzey topraklarında daha yüksek konsantrasyonlarda uranyum ve toryum bulunan alanlar tipik olarak daha yüksek doz seviyeleri yaşar. Bu nedenle, Rusya'da uranyum madenciliği yapan kişiler büyük risk altındadır.
Radyasyon ve insanlar
Radyoaktif maddelerin izleri insan vücudunda bulunabilir (esas olarak doğal potasyum-40). Element besin, toprak ve suda bulunur vekabul. Vücudumuz az miktarda radyasyon içerir çünkü vücut potasyumun radyoaktif olmayan ve radyoaktif formlarını ve diğer elementleri aynı şekilde metabolize eder.
Arka plan radyasyonunun küçük bir kısmı insan faaliyetlerinden gelir. Nükleer silah denemeleri ve Ukrayna'daki Çernobil nükleer santralinde meydana gelen kaza gibi kazalar sonucunda eser miktarda radyoaktif element çevreye dağılmıştır. Nükleer reaktörler az miktarda radyoaktif element salmaktadır. Endüstride ve hatta bazı tüketici ürünlerinde kullanılan radyoaktif malzemeler de az miktarda arka plan radyasyonu yayar.
Hepimiz her gün dünyadaki mineraller gibi doğal kaynaklardan ve tıbbi röntgen gibi insan yapımı kaynaklardan radyasyona maruz kalıyoruz. Ulusal Radyasyondan Korunma ve Ölçme Konseyi'ne (NCRP) göre, Amerika Birleşik Devletleri'nde insanların yıllık ortalama radyasyona maruz kalma oranı 620 miliremdir (6,2 milisievert).
Doğada
Radyoaktif maddeler genellikle doğada bulunur. Bazıları toprakta, kayalarda, suda, havada ve bitkilerde bulunur, solunur ve yutulur. Bu içsel maruziyete ek olarak, insanlar vücudun dışında kalan radyoaktif maddelerden ve uzaydan gelen kozmik radyasyondan da dışsal maruziyet alırlar. İnsanlar için ortalama günlük doğal doz, yılda yaklaşık 2,4 mSv'dir (240 mrem).
Bu, zamanın dört katı2008'de yılda yaklaşık 0,6 mrem (60 Rem) olan dünyadaki yapay radyasyona küresel ortalama maruz kalma. ABD ve Japonya gibi bazı zengin ülkelerde, belirli tıbbi aletlere daha fazla erişim nedeniyle yapay maruziyet, ortalama olarak doğal maruziyeti aşıyor. Avrupa'da, ülkeler arasında ortalama doğal arka plan maruziyeti, Birleşik Krallık'ta yılda 2 mSv (200 mrem) ile Finlandiya'daki bazı insan grupları için 7 mSv (700 mrem) arasında değişmektedir.
Günlük maruz kalma
Doğal kaynaklardan maruz kalma, hem işte hem de halka açık yerlerde günlük yaşamın ayrılmaz bir parçasıdır. Bu tür maruziyetler çoğu durumda kamuoyunu çok az ilgilendiriyor veya hiç ilgilendirmiyor, ancak belirli durumlarda, örneğin uranyum ve toryum cevherleri ve diğer doğal olarak oluşan radyoaktif malzemelerle (NORM) çalışırken sağlığı koruma önlemleri dikkate alınmalıdır. Bu durumlar, son yıllarda Ajansın ilgi odağı haline gelmiştir. Ve bu, Çernobil nükleer santralindeki ve Fukushima'daki felaket gibi, dünyadaki bilim adamlarını ve politikacıları "barışçıl atom" konusundaki tutumlarını yeniden gözden geçirmeye zorlayan radyoaktif maddelerin salınmasıyla ilgili kaza örneklerinden bahsetmeden.
Dünya radyasyonu
Dünya radyasyonu yalnızca vücudun dışında kalan kaynakları içerir. Ancak aynı zamanda tehlikeli radyoaktif radyasyon kaynakları olmaya devam ediyorlar. Ana radyonüklidler, bunların bozunma ürünleri olan potasyum, uranyum ve toryumdur. Veradyum ve radon gibi bazıları oldukça radyoaktiftir ancak düşük konsantrasyonlarda meydana gelir. Bu nesnelerin sayısı, Dünya'nın oluşumundan bu yana amansız bir şekilde azaldı. Uranyum-238'in varlığıyla ilişkili mevcut radyasyon aktivitesi, gezegenimizin varlığının başlangıcındakinin yarısı kadardır. Bunun nedeni 4,5 milyar yıllık yarı ömrüdür ve potasyum-40 için (1,25 milyar yıllık yarı ömür) orijinalin sadece yaklaşık %8'idir. Ama insanlığın var olduğu dönemde radyasyon miktarı çok az azaldı.
Yarı ömürleri daha kısa olan (ve dolayısıyla yüksek radyoaktiviteye sahip) birçok izotop, sürekli doğal üretimleri nedeniyle bozulmamıştır. Bunun örnekleri radyum-226 (uranyum-238'in bozunma zincirindeki toryum-230'un bozunma ürünü) ve radon-222'dir (bu zincirdeki radyum-226'nın bozunma ürünü).
Toryum ve uranyum
Radyoaktif kimyasal elementler olan toryum ve uranyum çoğunlukla alfa ve beta bozunmasına uğrar ve tespit edilmesi kolay değildir. Bu onları çok tehlikeli yapar. Ancak aynı şey proton radyasyonu için de söylenebilir. Bununla birlikte, bu elementlerin yan türevlerinin çoğu aynı zamanda güçlü gama yayıcılardır. Toryum-232 kurşun-212, 511, 583 ve 2614 keV talyum-208 ve 911 ve 969 keV aktinyum-228'den 239 keV tepe ile tespit edilir. Radyoaktif kimyasal element Uranyum-238, 609, 1120 ve 1764 keV'de bizmut-214 tepe noktaları olarak görünür (atmosferik radon için aynı tepe noktasına bakın). Potasyum-40, doğrudan 1461 gama zirvesinden tespit edilirkeV.
Deniz ve diğer büyük su kütlelerinin üzerindeki seviye, dünyanın arka planının yaklaşık onda biri olma eğilimindedir. Tersine, kıyı bölgeleri (ve tatlı suya yakın bölgeler) dağınık tortudan ek bir katkıya sahip olabilir.
Radon
Doğadaki en büyük radyoaktif radyasyon kaynağı, dünyadan salınan radyoaktif bir gaz olan havadaki radondur. Radon ve izotopları, ana radyonüklidler ve bozunma ürünleri, 1.26 mSv/yıl (yılda milisievert) olan ortalama solunabilir doza katkıda bulunur. Radon eşit olmayan bir şekilde dağılmıştır ve hava durumuna göre değişir, bu nedenle dünyanın önemli bir sağlık tehlikesi oluşturduğu birçok yerinde çok daha yüksek dozlar kullanılır. İskandinavya, Amerika Birleşik Devletleri, İran ve Çek Cumhuriyeti'ndeki binaların içinde dünya ortalamasının 500 katı daha yüksek konsantrasyonlar bulundu. Radon, yerkabuğunda nispeten yaygın olan, ancak dünyaya dağılmış cevher içeren kayalarda daha yoğun olan bir uranyum bozunma ürünüdür. Radon, bu cevherlerden atmosfere veya yer altı suyuna sızar ve ayrıca binalara sızar. Maruz kaldıktan sonra bir süre kalacakları çürüme ürünleriyle birlikte akciğerlere solunabilir. Bu nedenle radon, doğal bir radyasyon kaynağı olarak sınıflandırılır.
Radon Maruziyeti
Radon doğal olarak oluşsa da etkileri ev inşa etmek gibi insan faaliyetleriyle artırılabilir veya az altılabilir. Kötü kapatılmış mahzenİyi yalıtılmış bir ev, evde radon birikmesine yol açarak, sakinlerini riske atabilir. Kuzeyin sanayileşmiş ülkelerinde iyi yalıtılmış ve mühürlü evlerin yaygın olarak inşa edilmesi, radonun kuzey Kuzey Amerika ve Avrupa'daki bazı topluluklarda arka plan radyasyonunun ana kaynağı haline gelmesine neden oldu. Şeyl şaplı hafif beton, fosfojips ve İtalyan tüf gibi bazı yapı malzemeleri, radyum içeriyorsa ve gaza karşı gözenekliyse radon salabilir.
Radondan radyasyona maruz kalma dolaylıdır. Radon kısa bir yarı ömre (4 gün) sahiptir ve radyum serisinin diğer katı radyoaktif nüklid parçacıklarına bozunur. Bu radyoaktif elementler solunur ve akciğerlerde kalır ve uzun süre maruz kalmaya neden olur. Bu nedenle, radon'un sigaradan sonra akciğer kanserinin ikinci önde gelen nedeni olduğu ve yalnızca ABD'de yılda 15.000 ila 22.000 kanser ölümünden sorumlu olduğu düşünülmektedir. Ancak, zıt deneysel sonuçlarla ilgili tartışmalar hala devam etmektedir.
Atmosferik arka planın çoğuna radon ve onun bozunma ürünleri neden olur. Gama spektrumu, bir radon bozunma ürünü olan bizmut-214'e ait 609, 1120 ve 1764 keV'de gözle görülür tepe noktaları gösterir. Atmosferik arka plan, rüzgarın yönüne ve meteorolojik koşullara kuvvetle bağlıdır. Radon ayrıca yerden patlamalar halinde salınabilir ve daha sonra onlarca kilometre yol kat edebilen "radon bulutları" oluşturabilir.
Uzay arka planı
Dünya ve üzerindeki tüm canlılar sürekliuzaydan gelen radyasyonla bombalandı. Bu radyasyon esas olarak protonlardan demire kadar pozitif yüklü iyonlardan ve güneş sistemimizin dışında üretilen daha büyük çekirdeklerden oluşur. Bu radyasyon atmosferdeki atomlarla etkileşime girerek X-ışınları, müonlar, protonlar, alfa parçacıkları, pionlar, elektronlar ve nötronlar dahil olmak üzere ikincil hava akımı oluşturur.
Kozmik radyasyonun doğrudan dozu esas olarak müonlardan, nötronlardan ve elektronlardan gelir ve dünyanın farklı yerlerinde jeomanyetik alan ve yüksekliğe bağlı olarak değişir. Örneğin, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Denver şehri (1.650 metre yükseklikte), deniz seviyesindeki bir noktaya göre yaklaşık iki kat daha fazla kozmik ışın alır.
Bu radyasyon, yaklaşık 10 km'de üst troposferde çok daha güçlüdür ve bu nedenle, bu ortamda yılda uzun saatler geçiren mürettebat üyeleri ve düzenli yolcular için özellikle önemlidir. Uçuşları sırasında, çeşitli çalışmalara göre, havayolu ekipleri tipik olarak yılda 2,2 mSv (220 mrem) ile 2,19 mSv/yıl arasında değişen ek bir mesleki doz alırlar.
Yörüngede radyasyon
Benzer şekilde, kozmik ışınlar astronotlar için Dünya yüzeyindeki insanlardan daha yüksek arka plan maruziyetine neden olur. Uluslararası uzay istasyonlarının veya mekiklerin çalışanları gibi düşük yörüngelerde çalışan astronotlar, Dünya'nın manyetik alanı tarafından kısmen korunur, ancak aynı zamanda Dünya'nın manyetik alanının bir sonucu olan Van Allen kuşağından da muzdariptir. Alçak Dünya yörüngesinin dışında,Ay'a seyahat eden Apollo astronotları tarafından deneyimlenen bu arka plan radyasyonu çok daha yoğundur ve Ay'ın veya Mars'ın gelecekteki uzun vadeli potansiyel insan keşfine önemli bir engel teşkil eder.
Kozmik etkiler ayrıca atmosferde elementel dönüşüme neden olur ve bunlar tarafından üretilen ikincil radyasyon atmosferdeki atom çekirdekleriyle birleşerek çeşitli çekirdekler oluşturur. Pek çok sözde kozmojenik nüklid üretilebilir, ancak muhtemelen en dikkate değer olanı, nitrojen atomlarıyla etkileşim sonucu oluşan karbon-14'tür. Bu kozmojenik çekirdekler sonunda Dünya'nın yüzeyine ulaşır ve canlı organizmalara dahil edilebilir. Bu nüklidlerin üretimi, kısa vadeli güneş akışı metamorfozları sırasında biraz değişir, ancak büyük ölçeklerde - binlerce yıldan milyonlarca yıla kadar - pratik olarak sabit olduğu kabul edilir. Karbon-14'ün sürekli üretimi, birleşmesi ve nispeten kısa yarı ömrü, ahşap eserler veya insan kalıntıları gibi eski biyolojik materyallerin radyokarbon tarihlemesinde kullanılan ilkelerdir.
Gama ışınları
Deniz seviyesindeki kozmik radyasyon tipik olarak, yüksek enerjili parçacıkların ve gama ışınlarının nükleer reaksiyonlarının yarattığı pozitron yok edilmesinden kaynaklanan 511 keV gama radyasyonu olarak görünür. Yüksek irtifalarda, bremsstrahlung'un sürekli spektrumundan da bir katkı vardır. Bu nedenle bilim adamları arasında güneş radyasyonu ve radyasyon dengesi konusu çok önemli kabul ediliyor.
Vücut içindeki radyasyon
İnsan vücudunu oluşturan en önemli iki element olan potasyum ve karbon, arka plan radyasyon dozumuzu büyük ölçüde artıran izotoplar içerir. Bu, radyoaktif radyasyon kaynakları da olabilecekleri anlamına gelir.
Tehlikeli kimyasal elementler ve bileşikler birikme eğilimindedir. Ortalama bir insan vücudu yaklaşık 17 miligram potasyum-40 (40K) ve yaklaşık 24 nanogram (10-8 g) karbon-14 (14C) (yarı ömür - 5.730 yıl) içerir. Harici radyoaktif materyallerden kaynaklanan iç kontaminasyon hariç, bu iki element, insan vücudunun biyolojik olarak işlevsel bileşenlerine içsel maruziyetin en büyük bileşenleridir. Yaklaşık 4.000 çekirdek saniyede 40K'da bozunur ve aynı sayı 14C'de. 40K'da oluşan beta parçacıklarının enerjisi, 14C'de oluşturulan beta parçacıklarınınkinden yaklaşık 10 kat daha fazladır.
14C, insan vücudunda yaklaşık 3700 Bq (0,1 µCi) ve biyolojik yarılanma ömrü 40 gün olarak bulunur. Bu, 14C'nin bozunmasının saniyede yaklaşık 3.700 beta parçacığı ürettiği anlamına gelir. İnsan hücrelerinin yaklaşık yarısı 14C atomu içerir.
Radon ve bozunma ürünleri dışındaki radyonüklitlerin küresel ortalama dahili dozu 0,29 mSv/yıl olup, bunun 0,17 mSv/yıl'ı 40K'da, 0,12 mSv/yıl'ı uranyum serisinden ve toryumdan ve 12 μSv/yıl'dır. yıl - 14C'den. Tıbbi röntgen cihazlarının da sıklıkla kullanıldığını belirtmekte fayda var.radyoaktif, ancak radyasyonları insanlar için tehlikeli değil.
