Një burim radioaktiv është një sasi e caktuar e një radionuklidi që lëshon rrezatim jonizues. Kjo e fundit zakonisht përfshin rrezet gama, grimcat alfa dhe beta dhe rrezatimin neutron.
Roli i burimeve
Mund të përdoren për rrezatim, kur rrezatimi kryen funksion jonizues, ose si burim rrezatimi metrologjik për kalibrimin e procesit radiometrik dhe instrumentimit. Ato përdoren gjithashtu për të monitoruar proceset industriale të tilla si matja e trashësisë në industrinë e letrës dhe çelikut. Burimet mund të mbyllen në një enë (rrezatim me depërtim të lartë) ose të depozitohen në një sipërfaqe (rrezatim me depërtim të ulët) ose në një lëng.
Kuptimi dhe zbatimi
Si burim rrezatimi, ato përdoren në mjekësi për terapi me rrezatim dhe në industri për radiografi, rrezatimushqimi, sterilizimi, kontrolli i dëmtuesve dhe ndërlidhja me rrezatim PVC.
Radionuklide
Radionuklidet zgjidhen sipas llojit dhe natyrës së rrezatimit, intensitetit dhe gjysmëjetës së tij. Burimet e zakonshme të radionuklideve përfshijnë kob alt-60, iridium-192 dhe stroncium-90. Matja e sasisë së aktivitetit të burimit SI është Becquerel, megjithëse njësia historike Curie është ende në përdorim të pjesshëm, për shembull në SHBA, pavarësisht se NIST i SHBA-së rekomandon fuqimisht përdorimin e njësisë SI. Për qëllime shëndetësore, është e detyrueshme në BE.
Lifetime
Një burim rrezatimi zakonisht jeton 5 deri në 15 vjet përpara se aktiviteti i tij të bjerë në një nivel të sigurt. Megjithatë, kur radionuklidet me gjysmë jetë të gjatë janë të disponueshme, ato mund të përdoren si mjete kalibrimi për shumë më gjatë.
Mbyllur dhe fshehur
Shumë burime radioaktive janë të mbyllura. Kjo do të thotë që ato janë të përmbajtura përgjithmonë plotësisht në kapsulë ose të lidhura fort nga një lëndë e ngurtë në sipërfaqe. Kapsulat zakonisht bëhen prej çeliku inox, titani, platini ose metal tjetër inert. Përdorimi i burimeve të mbyllura eliminon pothuajse të gjithë rrezikun e shpërndarjes së materialit radioaktiv në mjedis për shkak të trajtimit jo të duhur, por kontejneri nuk është projektuar për të zbutur rrezatimin, kështu që kërkohet mbrojtje shtesë për mbrojtjen nga rrezatimi. Të mbyllura përdoren gjithashtu pothuajse në të gjitha rastet kur jokërkohet përfshirja kimike ose fizike në një lëng ose gaz.
Burimet e mbyllura klasifikohen nga IAEA sipas aktiviteteve të tyre në lidhje me një objekt radioaktiv minimalisht të rrezikshëm (i cili mund të shkaktojë dëm të konsiderueshëm për njerëzit). Raporti i përdorur është A/D, ku A është aktiviteti burimor dhe D është aktiviteti minimal i rrezikshëm.
Ju lutemi vini re se burimet me rendiment mjaft të ulët radioaktiv (si ato të përdorura në detektorët e tymit) për të mos dëmtuar njerëzit nuk janë të klasifikuara.
Kapsula
Burimet e kapsulave, ku rrezatimi vjen në mënyrë efektive nga një pikë, përdoren për të kalibruar instrumentet beta, gama dhe rreze X. Kohët e fundit, ato kanë qenë të papëlqyeshme edhe si objekte industriale edhe si objekte për studim.
Sustra me pllaka
Ato përdoren gjerësisht për kalibrimin e instrumenteve të ndotjes radioaktive. Kjo është, në fakt, ata luajnë rolin e një lloj numëruesi të mrekullueshëm.
Ndryshe nga një burim kapsule, sfondi i emetuar nga një burim pllakash duhet të jetë në sipërfaqe për të parandaluar zbehjen ose vetëmbrojtjen e kontejnerit për shkak të natyrës së materialit. Kjo është veçanërisht e rëndësishme për grimcat alfa, të cilat ndalohen lehtësisht nga një masë e vogël. Kurba Bragg tregon efektin e amortizimit në ajrin atmosferik.
E pahapur
Burimet e pahapura janë ato që nuk janë në një enë të mbyllur përgjithmonë dhe përdoren gjerësisht për qëllime mjekësore. Ato aplikohen në rastetkur burimi duhet të shpërndahet në një lëng për injeksion në një pacient ose gëlltitje. Ato përdoren gjithashtu në industri në një mënyrë të ngjashme për zbulimin e rrjedhjeve si gjurmues radioaktiv.
Riciklimi dhe aspektet mjedisore
Hedhja e burimeve radioaktive të skaduara paraqet probleme të ngjashme me asgjësimin e mbetjeve të tjera bërthamore, megjithëse në një masë më të vogël. Burimet e shpenzuara të nivelit të ulët ndonjëherë do të jenë mjaftueshëm joaktive për t'u asgjësuar duke përdorur metoda normale të depozitimit të mbetjeve, zakonisht në deponi. Metodat e tjera të asgjësimit janë të ngjashme me ato të përdorura për mbetjet radioaktive të nivelit më të lartë, duke përdorur thellësi të ndryshme të puseve në varësi të aktivitetit të mbetjeve.
Një rast i njohur i trajtimit të pakujdesshëm të një objekti të tillë ishte një aksident në Goiania, i cili çoi në vdekjen e disa personave.
Rrezatimi në sfond
Rrezatimi në sfond është gjithmonë i pranishëm në Tokë. Shumica e rrezatimit të sfondit vjen natyrshëm nga mineralet, ndërsa një pjesë e vogël vjen nga elementë të krijuar nga njeriu. Mineralet radioaktive natyrore në tokë, tokë dhe ujë prodhojnë rrezatim të sfondit. Trupi i njeriut madje përmban disa nga këto minerale radioaktive natyrore. Rrezatimi kozmik gjithashtu kontribuon në sfondin e rrezatimit rreth nesh. Mund të ketë ndryshime të mëdha në nivelet e rrezatimit të sfondit natyror nga vendi në vend, si dhe ndryshime në të njëjtin vend me kalimin e kohës. Radioizotopet natyrore janë sfond shumë të fortëemetuesit.
Rrezatimi kozmik
Rrezatimi kozmik vjen nga grimcat jashtëzakonisht energjike nga Dielli dhe yjet që hyjnë në atmosferën e Tokës. Kjo do të thotë, këto trupa qiellorë mund të quhen burime të rrezatimit radioaktiv. Disa grimca godasin tokën, ndërsa të tjera ndërveprojnë me atmosferën, duke krijuar lloje të ndryshme rrezatimi. Nivelet rriten ndërsa i afroheni një objekti radioaktiv, kështu që sasia e rrezatimit kozmik zakonisht rritet në proporcion me ngjitjen. Sa më e madhe të jetë lartësia, aq më e lartë është doza. Kjo është arsyeja pse ata që jetojnë në Denver, Kolorado (5,280 këmbë) marrin një dozë vjetore më të lartë të rrezatimit nga rrezatimi kozmik sesa kushdo që jeton në nivelin e detit (0 këmbë).
Nxjerrja e uraniumit në Rusi mbetet një temë e diskutueshme dhe "e nxehtë", sepse kjo punë është jashtëzakonisht e rrezikshme. Natyrisht, uraniumi dhe toriumi që gjenden në tokë quhen radionuklide parësorë dhe janë burim i rrezatimit tokësor. Gjurmët e sasive të uraniumit, toriumit dhe produkteve të tyre të kalbjes mund të gjenden kudo. Mësoni më shumë rreth zbërthimit radioaktiv. Nivelet e rrezatimit tokësor ndryshojnë sipas vendndodhjes, por zonat me përqendrime më të larta të uraniumit dhe toriumit në tokat sipërfaqësore zakonisht përjetojnë nivele më të larta doze. Prandaj, njerëzit e përfshirë në minierat e uraniumit në Rusi janë në rrezik të madh.
Rrezatimi dhe njerëzit
Gjurmë të substancave radioaktive mund të gjenden në trupin e njeriut (kryesisht kaliumi natyral-40). Elementi gjendet në ushqim, tokë dhe ujë, të cilat nepranoj. Trupat tanë përmbajnë sasi të vogla rrezatimi sepse trupi metabolizon format jo radioaktive dhe radioaktive të kaliumit dhe elementëve të tjerë në të njëjtën mënyrë.
Një pjesë e vogël e rrezatimit të sfondit vjen nga aktivitetet njerëzore. Gjurmët e elementeve radioaktive janë shpërndarë në mjedis si rezultat i testimit të armëve bërthamore dhe aksidenteve si ai që ndodhi në termocentralin bërthamor të Çernobilit në Ukrainë. Reaktorët bërthamorë lëshojnë sasi të vogla të elementeve radioaktive. Materialet radioaktive të përdorura në industri dhe madje edhe në disa produkte të konsumit lëshojnë gjithashtu sasi të vogla të rrezatimit të sfondit.
Të gjithë jemi të ekspozuar ndaj rrezatimit çdo ditë nga burime natyrore, të tilla si mineralet në tokë, dhe burime të krijuara nga njeriu, të tilla si rrezet x mjekësore. Sipas Këshillit Kombëtar për Mbrojtjen dhe Matjen nga Rrezatimi (NCRP), ekspozimi mesatar vjetor i njeriut ndaj rrezatimit në Shtetet e Bashkuara është 620 milirems (6.2 milisieverts).
Në natyrë
Substancat radioaktive gjenden shpesh në natyrë. Disa prej tyre gjenden në tokë, shkëmbinj, ujë, ajër dhe bimësi, nga të cilat thithen dhe gëlltiten. Përveç këtij ekspozimi të brendshëm, njerëzit gjithashtu marrin ekspozim të jashtëm nga materialet radioaktive që mbeten jashtë trupit dhe nga rrezatimi kozmik nga hapësira e jashtme. Doza mesatare ditore natyrale për njerëzit është rreth 2,4 mSv (240 mrem) në vit.
Kjo është katër herëekspozimi mesatar global ndaj rrezatimit artificial në botë, i cili në vitin 2008 ishte rreth 0.6 mrem (60 Rem) në vit. Në disa vende të pasura, si SHBA dhe Japonia, ekspozimi artificial tejkalon mesatarisht ekspozimin natyror për shkak të aksesit më të madh në instrumente specifike mjekësore. Në Evropë, ekspozimi mesatar i sfondit natyror nëpër vende varion nga 2 mSv (200 mrem) në vit në Mbretërinë e Bashkuar në mbi 7 mSv (700 mrem) për disa grupe njerëzish në Finlandë.
Ekspozimi ditor
Ekspozimi nga burimet natyrore është pjesë integrale e jetës së përditshme si në punë ashtu edhe në vende publike. Ekspozime të tilla janë në shumicën e rasteve pak ose aspak shqetësim publik, por në situata të caktuara duhet të merren parasysh masat e mbrojtjes së shëndetit, për shembull kur punohet me minerale të uraniumit dhe toriumit dhe materialeve të tjera radioaktive natyrore (NORM). Këto situata janë vënë në qendër të vëmendjes së Agjencisë vitet e fundit. Dhe kjo, pa përmendur shembujt e aksidenteve me lëshimin e lëndëve radioaktive, si fatkeqësia në termocentralin bërthamor të Çernobilit dhe në Fukushima, që detyroi shkencëtarët dhe politikanët në mbarë botën të rishikojnë qëndrimin e tyre ndaj "atomit paqësor".
Rrezatimi i Tokës
Rrezatimi i tokës përfshin vetëm burimet që mbeten të jashtme për trupin. Por në të njëjtën kohë ato vazhdojnë të jenë burime të rrezikshme radioaktive të rrezatimit. Radionuklidet kryesore shqetësuese janë kaliumi, uraniumi dhe toriumi, produktet e tyre të kalbjes. Dhedisa, si radiumi dhe radoni, janë shumë radioaktivë, por ndodhin në përqendrime të ulëta. Numri i këtyre objekteve është zvogëluar në mënyrë të pashmangshme që nga formimi i Tokës. Aktiviteti aktual i rrezatimit i lidhur me praninë e uraniumit-238 është gjysma e më shumë se në fillim të ekzistencës së planetit tonë. Kjo është për shkak të gjysmë-jetës së tij prej 4.5 miliardë vjetësh, dhe për kalium-40 (gjysma e jetës prej 1.25 miliardë vjet) është vetëm rreth 8% e origjinalit. Por gjatë ekzistencës së njerëzimit, sasia e rrezatimit është ulur shumë pak.
Shumë izotope me gjysmë jetë më të shkurtër (dhe për rrjedhojë me radioaktivitet të lartë) nuk janë kalbur për shkak të prodhimit të tyre të vazhdueshëm natyror. Shembuj të kësaj janë radiumi-226 (produkti i kalbjes së torium-230 në zinxhirin e kalbjes së uraniumit-238) dhe radoni-222 (produkti i kalbjes së radium-226 në atë zinxhir).
Thorium dhe uranium
Elementet kimike radioaktive toriumi dhe uraniumi kryesisht i nënshtrohen kalbjes alfa dhe beta dhe nuk janë të lehta për t'u zbuluar. Kjo i bën ata shumë të rrezikshëm. Megjithatë, e njëjta gjë mund të thuhet për rrezatimin proton. Megjithatë, shumë prej derivateve të tyre anësore të këtyre elementeve janë gjithashtu emetues të fortë gama. Thorium-232 zbulohet me pikun 239 keV nga plumbi-212, 511, 583 dhe 2614 keV nga talium-208 dhe 911 dhe 969 keV nga aktinium-228. Elementi kimik radioaktiv Uranium-238 shfaqet si maja bismut-214 në 609, 1120 dhe 1764 keV (shih të njëjtën kulm për radonin atmosferik). Kaliumi-40 zbulohet drejtpërdrejt përmes pikut të gama 1461keV.
Niveli mbi det dhe trupa të tjerë të mëdhenj ujorë priret të jetë rreth një e dhjeta e sfondit të tokës. Anasjelltas, zonat bregdetare (dhe rajonet pranë ujit të ëmbël) mund të kenë një kontribut shtesë nga sedimentet e shpërndara.
Radon
Burimi më i madh i rrezatimit radioaktiv në natyrë është radoni në ajër, një gaz radioaktiv i çliruar nga toka. Radoni dhe izotopet e tij, radionuklidet mëmë dhe produktet e kalbjes kontribuojnë në dozën mesatare të frymëmarrjes prej 1,26 mSv/vit (millisievert në vit). Radoni shpërndahet në mënyrë të pabarabartë dhe ndryshon me motin, kështu që doza shumë më të larta përdoren në shumë pjesë të botës ku paraqet një rrezik të konsiderueshëm për shëndetin. Përqendrime 500 herë më të larta se mesatarja botërore janë gjetur brenda ndërtesave në Skandinavi, Shtetet e Bashkuara, Iran dhe Republikën Çeke. Radoni është një produkt i kalbjes së uraniumit që është relativisht i zakonshëm në koren e tokës, por më i përqendruar në shkëmbinjtë që përmbajnë xehe të shpërndara nëpër botë. Radoni rrjedh nga këto xehe në atmosferë ose ujërat nëntokësore, dhe gjithashtu depërton në ndërtesa. Mund të thithet në mushkëri së bashku me produktet e kalbjes, ku do të qëndrojnë për ca kohë pas ekspozimit. Për këtë arsye, radoni klasifikohet si burim natyror i rrezatimit.
Ekspozimi i radonit
Megjithëse radoni ndodh natyrshëm, efektet e tij mund të rriten ose pakësohen nga aktivitetet njerëzore, si ndërtimi i një shtëpie. Bodrum i mbyllur keqNjë shtëpi e izoluar mirë mund të çojë në grumbullimin e radonit në shtëpi, duke i vënë në rrezik banorët e saj. Ndërtimi i përhapur i shtëpive të izoluara dhe të mbyllura mirë në vendet e industrializuara të veriut ka rezultuar që radoni të bëhet një burim kryesor i rrezatimit të sfondit në disa komunitete në Amerikën e Veriut dhe Evropën veriore. Disa materiale ndërtimi, si betoni i lehtë me shap argjilor, fosfogips dhe shtuf italian, mund të çlirojnë radon nëse përmbajnë radium dhe janë poroz ndaj gazit.
Ekspozimi ndaj rrezatimit nga radoni është indirekt. Radoni ka një gjysmë jetë të shkurtër (4 ditë) dhe zbërthehet në grimca të tjera të ngurta të nukleideve radioaktive të serisë së radiumit. Këta elementë radioaktivë thithen dhe mbeten në mushkëri, duke shkaktuar ekspozim të zgjatur. Kështu, radoni mendohet të jetë shkaku i dytë kryesor i kancerit të mushkërive pas pirjes së duhanit dhe është përgjegjës për 15,000 deri në 22,000 vdekje nga kanceri në vit vetëm në SHBA. Megjithatë, diskutimi rreth rezultateve të kundërta eksperimentale është ende në vazhdim.
Shumica e sfondit atmosferik shkaktohet nga radoni dhe produktet e tij të kalbjes. Spektri i gama tregon maja të dukshme në 609, 1120 dhe 1764 keV, të cilat i përkasin bismut-214, një produkt i kalbjes së radonit. Sfondi atmosferik varet shumë nga drejtimi i erës dhe kushtet meteorologjike. Radoni gjithashtu mund të lëshohet nga toka me shpërthime dhe më pas të formojë "re të radonit" që mund të udhëtojnë dhjetëra kilometra.
Sfondi i hapësirës
Toka dhe të gjitha gjallesat në të janë vazhdimishtbombarduar nga rrezatimi nga hapësira. Ky rrezatim përbëhet kryesisht nga jone të ngarkuar pozitivisht, nga protonet tek hekuri, dhe bërthama më të mëdha të prodhuara jashtë sistemit tonë diellor. Ky rrezatim ndërvepron me atomet në atmosferë, duke krijuar rrjedhën dytësore të ajrit, duke përfshirë rrezet X, muonet, protonet, grimcat alfa, pionet, elektronet dhe neutronet.
Doza e drejtpërdrejtë e rrezatimit kozmik vjen kryesisht nga muonet, neutronet dhe elektronet, dhe ndryshon në pjesë të ndryshme të botës në varësi të fushës gjeomagnetike dhe lartësisë. Për shembull, qyteti i Denverit në Shtetet e Bashkuara (në një lartësi prej 1650 metrash) merr rreth dyfishin e dozës së rrezeve kozmike sesa në një pikë në nivelin e detit.
Ky rrezatim është shumë më i fortë në troposferën e sipërme në rreth 10 km dhe për këtë arsye është një shqetësim i veçantë për anëtarët e ekuipazhit dhe pasagjerët e rregullt që kalojnë shumë orë në vit në këtë mjedis. Gjatë fluturimeve të tyre, ekuipazhet e linjave ajrore zakonisht marrin një dozë shtesë profesionale që varion nga 2.2 mSv (220 mrem) në vit deri në 2.19 mSv/vit, sipas studimeve të ndryshme.
Rrezatimi në orbitë
Në mënyrë të ngjashme, rrezet kozmike shkaktojnë ekspozim më të lartë të sfondit për astronautët sesa për njerëzit në sipërfaqen e Tokës. Astronautët që punojnë në orbita të ulëta, si punonjësit e stacioneve hapësinore ndërkombëtare apo anijet, janë pjesërisht të mbrojtur nga fusha magnetike e Tokës, por vuajnë edhe nga i ashtuquajturi rrip Van Allen, i cili është rezultat i fushës magnetike të Tokës. Jashtë orbitës së ulët të Tokës, sipërjetuar nga astronautët e Apollos që udhëtojnë në Hënë, ky rrezatim i sfondit është shumë më intensiv dhe përfaqëson një pengesë të rëndësishme për eksplorimin e mundshëm afatgjatë njerëzor të Hënës ose Marsit.
Ndikimet kozmike shkaktojnë gjithashtu transformim elementar në atmosferë, në të cilin rrezatimi dytësor i krijuar prej tyre kombinohet me bërthamat atomike në atmosferë, duke formuar nuklide të ndryshme. Mund të prodhohen shumë të ashtuquajtur nukklide kozmogjenë, por ndoshta më i dalluari është karboni-14, i cili formohet nga ndërveprimi me atomet e azotit. Këto nuklide kozmogjene përfundimisht arrijnë në sipërfaqen e Tokës dhe mund të përfshihen në organizmat e gjallë. Prodhimi i këtyre nuklideve ndryshon pak gjatë metamorfozave afatshkurtra të fluksit diellor, por konsiderohet të jetë praktikisht konstant në shkallë të mëdha - nga mijëra në miliona vjet. Prodhimi i vazhdueshëm, përfshirja dhe gjysma e shkurtër relativisht e shkurtër e karbonit-14 janë parimet e përdorura në datimin me radiokarbon të materialeve të lashta biologjike si objekte druri ose mbetje njerëzore.
rrezet gama
Rrezatimi kozmik në nivelin e detit zakonisht shfaqet si rrezatim gama 511 keV nga asgjësimi i pozitronit i krijuar nga reaksionet bërthamore të grimcave me energji të lartë dhe rrezet gama. Në lartësi të mëdha, ka edhe një kontribut nga spektri i vazhdueshëm i bremsstrahlung. Prandaj, në mesin e shkencëtarëve, çështja e rrezatimit diellor dhe bilancit të rrezatimit konsiderohet shumë e rëndësishme.
Rrezatimi brenda trupit
Dy elementët më të rëndësishëm që përbëjnë trupin e njeriut, domethënë kaliumi dhe karboni, përmbajnë izotope që rrisin shumë dozën tonë të rrezatimit të sfondit. Kjo do të thotë se ato mund të jenë edhe burime të rrezatimit radioaktiv.
Elementet dhe komponimet kimike të rrezikshme priren të grumbullohen. Trupi mesatar i njeriut përmban rreth 17 miligramë kalium-40 (40K) dhe rreth 24 nanogram (10-8 g) karbon-14 (14C) (gjysma e jetës - 5730 vjet). Duke përjashtuar ndotjen e brendshme nga materialet e jashtme radioaktive, këta dy elementë janë komponentët më të mëdhenj të ekspozimit të brendshëm ndaj përbërësve biologjikisht funksionalë të trupit të njeriut. Rreth 4000 bërthama kalbet me 40K në sekondë dhe i njëjti numër në 14C. Energjia e grimcave beta të formuara në 40K është afërsisht 10 herë më e madhe se ajo e grimcave beta të formuara në 14C.
14C është i pranishëm në trupin e njeriut në rreth 3,700 Bq (0,1 µCi) me një gjysmë jete biologjike prej 40 ditësh. Kjo do të thotë se prishja e 14C prodhon rreth 3700 grimca beta në sekondë. Përafërsisht gjysma e qelizave njerëzore përmbajnë një atom 14C.
Doza mesatare globale e brendshme e radionuklideve përveç radonit dhe produkteve të tij të kalbjes është 0,29 mSv/vit, nga të cilat 0,17 mSv/vit është në 40K, 0,12 mSv/vit vjen nga seria e uraniumit dhe toriumi, dhe 12 μSv/vit vit - nga 14C. Vlen gjithashtu të përmendet se aparatet mjekësore me rreze X janë gjithashtu shpeshradioaktive, por rrezatimi i tyre nuk është i rrezikshëm për njerëzit.
