Radioaktivnost

Radioaktivnost je pojava pri kojoj se nestabilne jezgre nekih atoma/kemijskih elemenata – skup istovrsnih atoma definiranih brojem protona u jezgri, atomski broj i masenim brojem, zbrojem protona i neutrona u jezgri) spontano raspadaju i pri tome emitiraju čestice ili energiju. Ukoliko je energija zračenja ili čestica dovoljna da u međudjelovanju s kemijskom tvari ionizira tu tvar, govorimo o ionizirajućem zračenju.

Više: Prirodnu radioaktivnost otkrio je Henri Becquerel 1896. uočivši da uranijeve soli emitiraju nevidljivo zračenje koje djeluje na fotografsku ploču kroz zaštitni papir slično rendgenskim zrakama te da pod utjecajem toga zračenja elektroskop gubi naboj. Primijetio je da uranijeve soli stalno u mraku fluoresciraju. Daljnjim ispitivanjem, Becquerel je pronašao da zračenje koje izazivaju uranijevi spojevi ioniziraju zrak (ionizirajuće zračenje), izazivaju fluorescenciju i prolaze kroz papir, pločice aluminija i bakra. Kroz zatvoreni spremnik one djeluju na fotografsku ploču, a djeluju i na našu kožu i klice raznih biljaka.

Poznamo različite vrste takvih raspada:

Alfa (α) je emitiranje alfa čestica, tj. jezgre atoma helija (2 protona i 2 neutrona). Zbog svoje relativno velike mase je jako neprodorno, ima u zraku domet svega nekoliko centimetara, zaustaviti ga može već i list papira. Alfa radioaktivni izvori stoga ne predstavljaju ozbiljne opasnosti kao vanjski radioaktivni izvori. Opasne su alfa čestice koje dođu u čovjekovo tijelo (interna kontaminacija), jer alfa čestica ima veliku snagu ionizacije.

Beta (β) je emitiranje beta čestica, tj. elektrona. Beta zračenje je prodornije nego alfa zračenje i doseže u zraku domet od nekoliko metara. Zaustaviti ga može već tanki sloj aluminijske folije. Kao vanjski radioaktivni izvor prouzrokuje oštećenja na koži i očima.

Gama-radioaktivnost prijelaz je između stanja više pobuđenosti atomske jezgre u stanje niže pobuđenosti ili u osnovno stanje, a elektromagnetsko zračenje visoke frekvencije koje se pritom emitira naziva se gama-zračenje. Gama zračenje je jako prodorno zračenje i doseže u zraku domet od nekoliko kilometara. Zaustaviti ga može nekoliko centimetara olova. Gama zračenje je opasno kao vanjski i unutarnji izvor zračenja.

Neutronsko zračenje (n) je emitiranje neutrona koje se pojavljuje se kod nekih nuklearnih reakcija, kao što je fisija u nuklearnom reaktoru.
Rendgensko zračenje (x) je elektromagnetsko zračenje slično kao i gama zračenje s valnim duljinama između 10 i 0,01 nm.

Spontani raspad nestabilnih jezgara je proces statističke prirode, ne može se sa sigurnošću predvidjeti kada će se pojedina radioaktivna jezgra raspasti, niti se na proces raspada može na koji način utjecati. Stoga je vrijeme poluraspada radionuklida (specifičan za svaki pojedini radionuklid) definiran kao vremenski period u kojem se raspadne polovica početnog broja radioaktivnih jezgri. Mjerna jedinica za radioaktivnost materijala je Becquerel (Bq), a označava broj raspada u jednoj sekundi (1Bq=1raspad/1sekundi).

Iako ne razmišljamo o tome, radioaktivnost je sastavni dio našeg okoliša, odnosno jedan od okolišnih uvjeta na/za koje smo, kao biološka bića prilagođeni. Radioaktivnost, kojoj smo svakodnevno izloženi, izvor ima u kozmičkim zrakama, radioaktivnost iz tla (i zraka), građevinskih materijala, pa čak i u svim onim tvarima koje unosimo u organizam (jelo i piće). Postoji oko 60 radionuklida koji su glavni izvori prirodne radioaktivnosti.

Po tome kako su nastali dijele se:

• oduvijek prisutni na Zemlji – prirodno postoje samo produkti triju radioaktivnih nizova (međusobno povezani svojim podrijetlom jer nastaju jedni od drugih; početni je radionuklid onaj s najduljim vremenom poluraspada, a konačni su radionuklidi stabilni): uranijeva, aktinijeva i torijeva, dok su se svi članovi neptunijeva niza zbog kratkoga vremena poluraspada već odavno raspali. Potječu iz vremena formiranja Zemlje, a karakterizira ih vrlo dugo vrijeme poluraspada, čak i do milijardu godina (iznimka je plin radon, čije je vrijeme poluraspada 3,8 dana).
• nastaju kao posljedica djelovanja kozmičkih zraka (izvor im je uglavnom izvan našeg Sunčevog sustava, a sastoji se od raznih oblika zračenja: od vrlo brzih teških čestica, pa do visokoenergijskih fotona i miona (ugljik 14, tricij, berilij 7 i drugi).
• posljedica ljudske tehnologije, poglavito razvojem nuklearnih reaktora i testiranjem nuklearnog oružja (stroncij 90, jod 129, jod 131, cezij 137, plutonij 239 itd.)