Radioaktivitet

Fra Wikipedia, den frie encyklopedi
Gå til: navigasjon, søk
Internasjonalt faresymbol for ioniserende stråling.

Radioaktivitet beskriver spontane omdanninger i atomkjerner. I slike omdanninger frigjøres energi som stråling. Radioaktivitet er en tilfeldig prosess. Hele atomet er med i prosessen fordi kjerneomdanningene også kan påvirke atomskallets struktur og føre til utsendelse av elektroner, fotoner eller begge deler.

Atomene er oppdelt i «nuklider». En nuklide er en gruppe av atomer som har et bestemt antall protoner og nøytroner i kjernen. Ustabile nuklider som omdannes til stabile eller ustabile datternuklider kalles radionuklider. Omdanningen resulterer i en annen nuklide eller i omdanning til en lavere energitilstand for samme nuklide. Det franske nasjonale måleinstituttet LNHB vedlikeholder opplysninger om alle radionuklider.

Størrelser som brukes til å beskrive radioaktivitet er omdanningskonstanten, halveringstid, aktivitet og luftkerma-konstanten. Aktivitet til de forskjellige radionuklidene måles blant annet med metoden trippel til dobbel koinsidensteller (TDCR).

Omdanningskonstanten, λ, for en radionuklide i en bestemt energitilstand er forholdet mellom -dN/N og dt, der -dN/N er midlere endring av brøkdelen i antall nuklider i den bestemte energitilstanden på grunn av spontan kjerneomdanning i tidsintervallet dt; λ=-dN/N/(dt). Enheten for λ er s-1.

Halveringstiden T1/2= (ln 2)/λ er den midlere tiden det tar for radionuklider i en bestemt energitilstand å avta til halvparten av det opprinnelige antall. Ved tid t vil antall radionuklider være N=N0e-λt, der N0 er antall radionuklider ved t=0.

Aktiviteten, A, til en mengde av en radionuklide i en bestemt energitilstand ved en bestemt tid er forholdet mellom -dN og dt, der dN er gjennomsnittlig endring i antallet nuklider i den bestemte energitilstanden på grunn av spontan kjerneomdanning i tidsintervallet dt; A=-dN/dt. Enheten for aktivitet er becquerel (Bq). A er også lik produktet av omdanningskonstanten, λ,og antall nuklider, N, for denne tilstanden; A= λN.

Luftkerma-konstanten, Γδ, for en radionuklide som sender ut fotoner i luft er forholdet mellom og A, der er luftkermaraten fra fotoner med energi større enn δ, i avstand l i vakuum fra en punktkilde av denne nukliden med aktivitet A. Luftkerma-konstanten har enhet m2Jkg-1, men kan også uttrykkes ved Gy og Bq; m2GyBq-1s-1. Fotonene dannes ved gammastråling, karakteristisk røntgen eller intern bremsestråling.

Atomdata og luftkerma-konstanten for noen radionuklider, bare energier, δ>20 keV, er medregnet i Γ20keV.
Radionuklide Halveringstid T1/2 Fotonenergi, E (MeV) Luftkerma-konstanten, Γ20keV (μGym2GBq-1h-1)
18F 1,8288 t 0,511 135,1
57Co 271,80 d 0,12206065 14,11
60Co 5,2711 år 1,173228 1,332492 309,0
67Ga 3,2613 d 0,093307 19,45
99mTc 6,0067 t 0,140511 14,10
131I 8,0233 d 0,36449 52,20
137Cs 30,05 år 0,661659 82,10
192Ir 73,827 d 0,31650618 109,1
201Tl 3,0421 d 0,011785 0,07082 10,22
241Am 432,6 år 0,0595409 3,97
Alfastråling kan stoppes av et papirark, Betastråling kan stoppes av en aluminiumsplate og Gammastråling kan stoppes av 4m tykk vegg av massivt bly.

Radioaktivitet kalles det fenomenet at atomkjerner henfaller (omdannes) og sender ut ioniserende stråling i form av partikler og/eller elektromagnetisk stråling under denne prosessen.

Ved radioaktiv omdanning sendes ioniserende stråling ut i form av alfastråling, betastråling eller elektromagnetisk stråling som i denne sammenhengen ofte blir kalt gammastråling. På grunn av stråle/partikkel-dualiteten kan man omtale stråling som spesifikke partikler. Strålingen oppstår ved at ustabile atomkjerner spaltes til andre grunnstoffer og avgir overflødig energi i utsendte partikler.

  • Alfastråling består av heliumkjerner (4He2+ med to protoner og to nøytroner) i høy hastighet. Rekkevidden av alfastråling i luft er 2 – 10 centimeter, i vann og biologisk vev noen hundredels millimeter, og stanses av papir, men har høy energi og kan være svært ødeleggende hvis de radioaktive atomene befinner seg inni kroppen.
  • Betastråling består av elektroner (e- eller β-) eller positroner (e+ eller β+) i høy hastighet. Rekkevidden i vann og vev er typisk ½ cm, men energien er lavere enn i alfa- eller gammastråling. Siden positronet er elektronets antipartikkel, vil et positron i den virkelige verden alltid kollidere med et elektron og de to forsvinner, og de sender ut to identiske fotoner i hver sin retning.
  • Gammastråling er høyenergisk elektromagnetisk stråling, fotoner (γ), som dannes ved endringer i atomkjerners energinivåer. Gammastråling kan ha høyere energi enn røntgenstråling, som dannes ved endringer i elektroners energinivåer. Gammastrålingen er den mest gjennomtrengende av de vanlige stråletypene, ca. ½ m i vann og vev, men har lavere energi pr. partikkel enn de øvrige. Med partikkel menes i denne sammenheng foton.

SI-enheten for aktivitet er becquerel (Bq), der 1 Bq tilsvarer et henfall pr. sekund. Aktivitet kan bli oppgitt i kilobecquerel (1 kBq = 1000 Bq) eller megabecquerel (1 MBq = 1 000 000 Bq). En eldre og nå forlatt måleenhet er curie (Ci), der 1 Ci = 3,7×1010 Bq, eller 1 mCi = 37 MBq.

Som skjerming rundt kraftige strålingskilder brukes bly, stål eller andre tunge materialer. Tidligere kunne også utarmet uran bli brukt i spesielle tilfeller.

Se også[rediger | rediger kilde]

Eksterne lenker[rediger | rediger kilde]