Radioactiviteit

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken

Radioactiviteit is het uitzenden van ioniserende straling door materialen. Het is een natuurkundig fenomeen: bepaalde isotopen zijn instabiel en veranderen (desintegreren) spontaan in een andere atoomsoort. Dit noemt men radioactief verval.

Bij dit proces zenden ze ioniserende straling uit. Na de desintegratie is de atoomkern veranderd van samenstelling, hij bevat meer of minder protonen en/of neutronen. Zo ontstaan er andere nucliden en daarmee soms een andere isotoop van hetzelfde element, maar meestal een ander element.

In sommige situaties is het desintegratieproduct, ook wel de dochternuclide genoemd, zelf ook weer instabiel. Het proces gaat door totdat er een stabiele atoomkern is ontstaan. Men spreekt dan van een vervalketen.

Gevarenteken radioactiviteit

Geschiedenis[bewerken]

Aan de ontdekking van, en het onderzoek naar, radioactiviteit hebben veel mensen hun naam verbonden. Enkele van de voornaamste zijn:

Verval[bewerken]

Nuvola single chevron right.svg Zie Radioactief verval voor het hoofdartikel over dit onderwerp.

Radio-isotopen kunnen op een aantal verschillende manieren uiteenvallen. Al deze processen hebben gemeen dat het strikt eerste-ordeprocessen zijn, die volledig te beschrijven zijn door een halfwaarde- of halveringstijd. Het is zelfs zo dat de halfwaardetijden vrijwel niet door uitwendige processen te beïnvloeden zijn. De enige uitzondering is elektronenvangst. Daar zijn (zeer) kleine verschillen mogelijk als gevolg van de verschillen in de golffunctie van het ingevangen elektron.

Eenheden[bewerken]

Radioactiviteit wordt uitgedrukt in becquerel (Bq). Als er van een stof 1 atoom per seconde vervalt (desintegreert) is die stof een radioactieve bron (stralingsbron) met een sterkte van 1 becquerel.

Eén Bq wordt ook wel 1 desintegratie per seconde (dps) genoemd. De fysische dimensie is dan: s-1, dezelfde dimensie als hertz.

Om wat duidelijkheid te verkrijgen over hoe klein of hoe groot een becquerel is: de minister van Volksgezondheid grijpt pas in als u voedsel krijgt aangeboden dat radioactiever is dan 600 bequerel per kilogram. De hoeveelheid natuurlijke radioactieve stoffen in het menselijk lichaam is zo'n 120 Bq/kg, voornamelijk als gevolg van kalium-40 en koolstof-14. De gemiddelde mens is dus een radioactieve bron van ca. 8500 Bq.

Door een noodverordening naar aanleiding van de ramp bij de kerncentrale van Fukushima werden op 25 maart 2011 de stralingsnormen tijdelijk versoepeld. De verruiming gold voor producten uit Japan.[1] De limiet voor zuivelproducten werd verhoogd tot maximaal 1000 Bq/kg en die voor de meeste andere voedingsmiddelen tot 1250 Bq/kg. Voor visolie en specerijen was de limiet zelfs meer dan een factor 20 versoepeld tot 12.500 Bq/kg. Na protesten van Europarlementariërs gelden sinds 11 april 2011 voor voedingsmiddelen uit Japan dezelfde (hogere) normen zoals Japan die hanteert. In juni 2011 komt de Europese Commissie met een nieuw voorstel voor normen voor de maximale hoeveelheid radioactiviteit in voedsel, die dan voor alle voedingsmiddelen zouden gaan gelden, niet alleen die uit Japan.[2]

Met name binnen de olie-industrie, bijvoorbeeld bij metingen van de natuurlijke radioactiviteit van gesteenten of mineralen, wordt voor de mate van radioactiviteit meestal de gamma ray waarde gebruikt. Deze waardes zijn opgesteld door het American Petroleum Institute.

Oudere eenheden van radioactiviteit zijn:

† Deze eenheden maken geen deel uit van het SI-stelsel.

Aan radioactiviteit gerelateerde eenheden:


Straling[bewerken]

Elk atoom bestaat uit een positieve atoomkern en negatieve elektronen die daaromheen zwerven. Wanneer de elektronen samen net zo negatief zijn als de atoomkern positief is, is het atoom neutraal. Als er echter één of meerdere elektronen worden weggenomen, is het atoom niet meer neutraal. Het is dan een geladen deeltje, ook wel een ion genoemd. Straling die in staat is een elektron van een atoom weg te schieten en het atoom daarmee achter te laten als ion, wordt daarom ioniserende straling genoemd.

De straling die bij radioactiviteit wordt uitgezonden is ioniserende straling. Ze wordt soms radioactieve straling genoemd. Dit is feitelijk onjuist: de stof is radioactief, niet de straling.

Er zijn verschillende soorten ioniserende straling: alfa- (α), bèta- (β) en gammastraling (γ) zijn veel voorkomende vormen. Als er losse neutronen vrijkomen spreekt men van neutronenstraling.

Gevaar[bewerken]

De bij radioactiviteit vrijkomende straling kan chemische veranderingen veroorzaken in materie en dus ook in menselijke cellen. Het gaat dan om beschadiging van DNA-moleculen waardoor de erfelijke informatie wordt aangetast. Het lichaam zal proberen het beschadigde DNA te repareren. Er zijn dan feitelijk drie mogelijkheden: ofwel het herstel slaagt en de cel blijft functioneren zoals voordien, ofwel het herstel is foutief en de cel sterft (apoptose), ofwel het herstel slaagt niet geheel, maar de cel overleeft toch. In het eerste geval is er dus geen effect. In het tweede geval is er een biologisch effect, namelijk celdood. In het derde geval is er sprake van een mutatie van erfelijke eigenschappen van de cel.

Bij heel veel straling sterven veel cellen in korte tijd en kunnen er kortetermijneffecten optreden. Dit kunnen minder ernstige effecten zijn van tijdelijke aard, zoals roodheid van de huid. Dit gebeurt vaak bij kankerpatiënten die worden bestraald. Directe effecten van straling kunnen ook zeer ernstig zijn en in het ergste geval dodelijk. Dit gebeurt maar zelden, denk aan de reddingswerkers bij de Tsjernobylramp. De wetenschappelijke term hiervoor is deterministische effecten. Het optreden van het effect is gebonden aan een bepaalde drempeldosis. Beneden de drempeldosis treedt het effect niet op, boven de drempeldosis wel. De ernst van het effect neemt toe met de blootstelling. Er bestaan verschillende drempeldoses voor verschillende deterministische effecten.

Een mutatie van een cel kan gezondheidseffecten op de lange termijn tot gevolg hebben, met name kanker. De wetenschappelijke term hiervoor is stochastische effecten. Of dergelijke effecten optreden is min of meer een kwestie van toeval - de kans dat ze optreden neemt echter toe met de hoeveelheid straling waaraan men blootgesteld wordt (en is dus afhankelijk van de intensiteit van de straling en de duur van de blootstelling). Er bestaat onder de wetenschappers enige controverse over de vraag of er een "veilig" niveau van blootstelling bestaat, of dat iedere blootstelling aan ioniserende straling in principe schadelijk kan zijn. Daarom wordt uit voorzorg bij het werken met radioactiviteit altijd uitgegaan van een mogelijk nadelig effect, ook bij zeer lage doses.

Dat radioactiviteit tot tumoren kan leiden, werd het eerst ontdekt bij meisjes die horlogewijzers met radioactieve lichtgevende verf beschilderden. Ze kregen tumoren aan de lippen, doordat ze hun penselen met de mond bevochtigden.[3]

Bescherming[bewerken]

De verschillende soorten straling hebben verschillende doordringende vermogens. Zo wordt alfastraling al tegengehouden door een vel papier, en ook bètastraling is gemakkelijk tegen te houden: een dun laagje metaal of normale kleding kan al voldoende zijn. Het grootste gevaar loopt men als de radioactieve stof het lichaam binnendringt. Om gammastraling tegen te houden zijn speciale maatregelen nodig: 6 centimeter lood, 10 centimeter ijzer of 33 centimeter beton houden ongeveer 95% van de door kobalt-60 veroorzaakte straling tegen. Bij een nucleaire aanval biedt dan ook zelfs een tank geen goede bescherming. De meeste voorzorgsmaatregelen zijn er op gericht om radioactieve stoffen buiten de beschermde (en afgesloten) omgeving te houden. Er worden jodiumtabletten geslikt om te voorkomen dat het lichaam de radioactieve isotoop ervan opneemt. Om de schadelijkheid van de straling aan te geven is de becquerel minder geschikt omdat die niets zegt over de opgenomen hoeveelheid straling. Hiervoor zijn andere eenheden zoals de rem of de sievert beter geschikt.

Toepassingen[bewerken]

Radioactieve stoffen en ioniserende straling komen overal in de natuur voor. Dit is meestal niet het gevolg van menselijk ingrijpen. Er komt straling uit de ruimte, uit de bodem, uit bouwmaterialen en zelfs in het menselijk lichaam zit een kleine hoeveelheid radioactiviteit. Menselijke toepassingen van straling kunnen zeer nuttig zijn, bijvoorbeeld röntgenfoto's en bestralingen tegen kanker.

Externe link[bewerken]

Referenties
  1. EU regulation 297/2011 en EU COM(2010)184 final. Besproken in: EVMI-nieuws 'EU rekt stralingsnormen op'. Gepubliceerd op 31-03-2011 (13:23) door Norbert van der Werff
  2. EVMI-nieuws 'Stralingsnorm EU wordt weer strenger'. Gepubliceerd op 06-04-2011 (10:39) door Tom van der Meer
  3. The Doomsday Book by Gordon Rattray Taylor, pagina 171