Radioaktivitet
Från Rilpedia
 Frekvensområde (EMS)
Typer av strålning efter sammansättning |
Radioaktivitet kallas fenomenet när atomkärnor spontant sönderfaller i mindre delar samtidigt som de avger joniserande strålning.
Innehåll |
Förklaring
Neutroner och protoner, som utgör delarna i en atomkärna, såväl som andra partiklar i närheten styrs av flera olika krafter (växelverkan). Stark växelverkan är den starkaste kraften på subatomär nivå. Elektrostatisk växelverkan är inte lika stark men också betydelsefull. Svag växelverkan har betydelse för betasönderfall.
Några konfigurationer av partiklarna i en atomkärna har egenskapen att om deras positioner skulle ändras något skulle hela atomkärnan hamna på en lägre energinivå (och alltså få ett energiöverskott). Den totala energin i systemet är konstant men får en ny fördelning. En sådan omfördelning av energin i atomkärnan kallas för ett sönderfall. Efter sönderfallet kommer atomkärnan att hamna i ett mer stabilt tillstånd (lägre energinivå).
Radioaktivitet kännetecknas av att det inte är några externa krafter eller energikällor inblandade utan kärnan sönderfaller spontant. Det finns kärnreaktioner med extern påverkan som kan leda till att kärnor hamnar i ett lägre energitillstånd (som fission och fusion) men detta behöver inte vara radioaktivitet.
Upptäckt
Fenomenet upptäcktes 1896 av den franske vetenskapsmannen Henri Becquerel då han undersökte fosforescerande material. Fosforescerande material har egenskapen att de lyser i mörkret efter att ha exponerats för ljus, och han trodde att skenet som röntgenstrålning orsakade i katodstrålerör på något sätt var ett sammankopplat fenomen. Han gjorde därför ett experiment där han vecklade in en fotografisk plåt i svart papper för att se om olika fosforescerande material kunde exponera plåten trots pappret. Inget lyckades påverka plåten förrän han provade med uransalt. Inte bara lyckades uransaltet påverka plåten, det gjorde det även utan att först ha blivit uppladdat av solljus. Henri drog därav slutsatsen att det inte var fosforescensen som var orsaken, utan att uranet självt avgav någon form av strålning som exponerade plåten.
Efter fenomenets upptäckt blev en mängd andra forskare snabbt intresserade. Pierre och Marie Curie gjorde experiment som delade in strålningen i alfa- beta- och gammastrålning (skrivs ofta med de grekiska bostäverna α, β respektive γ). Ernest Rutherford lyckades visa att alfastrålningen avgavs direkt från atomkärnan. Marie dog senare av leukemi på grund av strålningen.
Typer av radioaktivt sönderfall
- Alfa-sönderfall (Alfastrålning)
- Beta-sönderfall (Betastrålning)
- Gammastrålning
- Neutronemission
- Elektroninfångning
- Spontan-fission
Att mäta radioaktivitet
SI-enheten för radioaktiv intensitet är becquerel (Bq). 1 Bq innebär 1 kärnsönderfall per sekund. En äldre enhet är curie (Ci), 1 Ci = 3,7·1010 Bq. Dessa enheter anger antal sönderfall och inte vilken typ av sönderfall som sker.
Varningsskyltar
Den klassiska varningsskylten för radioaktivitet är gul och svart med en propellerliknade symbol. Det internationella atomenergiorganet (IAEA) har tillsammans med Internationella Standardiseringskommissionen (ISO) 2007 lanserat en kompletterande varningsskylt [1]. Anledningen är att den klassiska skylten inte har någon intuitiv betydelse.
Radioaktivitet och stråldos
Om man ska mäta "farligheten" hos strålning måste man ta hänsyn till flera faktorer. För det första strålningens typ. Alfastrålning når högst några millimeter i kroppen och är i princip ofarlig så länge strålkällan befinner sig utanför kroppen, skulle man däremot få i sig en alfastrålare kan resultatet bli förödande. Gammastrålning går rakt igenom kroppen och kan orsaka cellskador i alla organ som kommer i vägen. Det är förstås också farligare att få hela kroppen exponerad än bara en arm eller ett ben. Detta gör att varje mått på farlighet måste ta hänsyn till dels hur mycket strålning som faktiskt trängt in i kroppen, dels hur mycket vävnad som blivit utsatt. SI-enheten för biologisk exponering, så nära ett mått på "farlighet" som man kommer, är Sievert (Sv). Enheten sievert har en kvalitetsfaktor som beror på strålningens typ. Denna multipliceras med den absorberade energin per kilogram kroppsvikt. Det är ett förenklande mått, men har visat sig fungera bra vid helkroppsexponering, som för arbetare i kärnkraftverk. När bestrålning sker i medicinska syften kan det hända att vissa organ exponeras mer än andra. Eftersom olika organ är olika känsliga för strålning kan man då inte använda Sievert rakt av för att uppskatta risken.
