Sumber radioaktif ialah sejumlah radionuklid tertentu yang memancarkan sinaran mengion. Yang terakhir ini biasanya termasuk sinar gamma, zarah alfa dan beta serta sinaran neutron.
Peranan sumber
Ia boleh digunakan untuk penyinaran, apabila sinaran menjalankan fungsi mengion, atau sebagai sumber sinaran metrologi untuk penentukuran proses radiometrik dan instrumentasi. Ia juga digunakan untuk memantau proses perindustrian seperti pengukuran ketebalan dalam industri kertas dan keluli. Sumber boleh dimeterai dalam bekas (sinaran penembusan tinggi) atau didepositkan pada permukaan (sinaran penembusan rendah), atau dalam cecair.
Maksud dan aplikasi
Sebagai sumber sinaran, ia digunakan dalam perubatan untuk terapi sinaran dan dalam industri untuk radiografi, penyinaranmakanan, pensterilan, kawalan perosak dan penyinaran PVC penyambung silang.
Radionuklides
Radionuklida dipilih mengikut jenis dan sifat sinaran, keamatan dan separuh hayatnya. Sumber biasa radionuklid termasuk kob alt-60, iridium-192 dan strontium-90. Pengukuran jumlah aktiviti sumber SI ialah Becquerel, walaupun unit Curie sejarah masih digunakan separa, contohnya di AS, walaupun NIST AS sangat mengesyorkan penggunaan unit SI. Untuk tujuan kesihatan, ia adalah wajib di EU.
Seumur hidup
Sumber sinaran biasanya hidup 5 hingga 15 tahun sebelum aktivitinya menurun ke tahap selamat. Walau bagaimanapun, apabila radionuklid dengan separuh hayat yang panjang tersedia, ia boleh digunakan sebagai alat penentukuran lebih lama.
Tertutup dan tersembunyi
Banyak sumber radioaktif ditutup. Ini bermakna bahawa mereka secara kekal sama ada terkandung sepenuhnya dalam kapsul atau terikat kuat oleh pepejal ke permukaan. Kapsul biasanya diperbuat daripada keluli tahan karat, titanium, platinum atau logam lengai lain. Penggunaan sumber tertutup menghapuskan hampir semua risiko penyebaran bahan radioaktif ke alam sekitar akibat pengendalian yang tidak betul, tetapi bekas tidak direka bentuk untuk melemahkan sinaran, jadi perisai tambahan diperlukan untuk perlindungan sinaran. Yang tertutup juga digunakan dalam hampir semua kes yang tidakpenggabungan kimia atau fizikal ke dalam cecair atau gas diperlukan.
Sumber tertutup diklasifikasikan oleh IAEA mengikut aktiviti mereka berhubung dengan objek radioaktif yang paling minima berbahaya (yang boleh menyebabkan kemudaratan yang ketara kepada orang ramai). Nisbah yang digunakan ialah A/D, di mana A ialah aktiviti sumber dan D ialah aktiviti berbahaya minimum.
Sila ambil perhatian bahawa sumber dengan hasil radioaktif yang cukup rendah (seperti yang digunakan dalam pengesan asap) tidak membahayakan manusia tidak diklasifikasikan.
Kapsul
Sumber kapsul, di mana sinaran secara berkesan datang dari satu titik, digunakan untuk menentukur instrumen beta, gamma dan X-ray. Baru-baru ini, mereka tidak popular sebagai objek industri dan sebagai objek untuk kajian.
Pegas pinggan
Ia digunakan secara meluas untuk penentukuran instrumen pencemaran radioaktif. Iaitu, sebenarnya, mereka memainkan peranan sejenis pembilang yang ajaib.
Tidak seperti sumber kapsul, latar belakang yang dipancarkan oleh sumber plat mesti berada di permukaan untuk mengelakkan bekas luntur atau melindungi diri disebabkan sifat bahan. Ini amat penting untuk zarah alfa, yang mudah dihentikan oleh jisim yang kecil. Lengkung Bragg menunjukkan kesan redaman dalam udara atmosfera.
Belum dibuka
Sumber yang tidak dibuka ialah sumber yang tidak berada dalam bekas bertutup kekal dan digunakan secara meluas untuk tujuan perubatan. Mereka terpakai dalam kesapabila sumbernya perlu dilarutkan dalam cecair untuk suntikan ke dalam pesakit atau pengingesan. Ia juga digunakan dalam industri dengan cara yang sama untuk pengesanan kebocoran sebagai pengesan radioaktif.
Aspek kitar semula dan alam sekitar
Pelupusan sumber radioaktif yang telah tamat tempoh menimbulkan masalah yang serupa dengan pelupusan sisa nuklear lain, walaupun pada tahap yang lebih rendah. Sumber peringkat rendah yang dibelanjakan kadangkala cukup tidak aktif untuk dilupuskan menggunakan kaedah pelupusan sisa biasa, biasanya di tapak pelupusan sampah. Kaedah pelupusan lain adalah serupa dengan kaedah yang digunakan untuk sisa radioaktif tahap lebih tinggi, menggunakan kedalaman lubang bor yang berbeza bergantung pada aktiviti sisa tersebut.
Kes yang terkenal mengenai pengendalian objek sedemikian secara cuai ialah kemalangan di Goiania, yang menyebabkan kematian beberapa orang.
Radiasi latar belakang
Radiasi latar belakang sentiasa ada di Bumi. Kebanyakan sinaran latar belakang datang secara semula jadi daripada mineral, manakala sebahagian kecil datang daripada unsur buatan manusia. Mineral radioaktif semula jadi di bumi, tanah dan air menghasilkan sinaran latar belakang. Tubuh manusia malah mengandungi beberapa mineral radioaktif semulajadi ini. Sinaran kosmik juga menyumbang kepada latar belakang sinaran di sekeliling kita. Terdapat variasi besar dalam tahap sinaran latar belakang semula jadi dari satu tempat ke satu tempat, serta perubahan di lokasi yang sama dari semasa ke semasa. Radioisotop semulajadi adalah latar belakang yang sangat kuatpemancar.
Radiasi kosmik
Radiasi kosmik berasal daripada zarah yang sangat bertenaga daripada Matahari dan bintang yang memasuki atmosfera Bumi. Iaitu, benda angkasa ini boleh dipanggil sumber sinaran radioaktif. Sesetengah zarah mencecah tanah, manakala yang lain berinteraksi dengan atmosfera, menghasilkan pelbagai jenis sinaran. Tahap meningkat apabila anda semakin dekat dengan objek radioaktif, jadi jumlah sinaran kosmik biasanya meningkat mengikut perkadaran dengan pendakian. Semakin tinggi ketinggian, semakin tinggi dos. Inilah sebabnya mengapa mereka yang tinggal di Denver, Colorado (5,280 kaki) menerima dos tahunan radiasi yang lebih tinggi daripada sinaran kosmik berbanding mereka yang tinggal di aras laut (0 kaki).
Perlombongan uranium di Rusia kekal sebagai topik kontroversi dan "panas", kerana kerja ini amat berbahaya. Secara semula jadi, uranium dan torium yang terdapat di bumi dipanggil radionuklid primer dan merupakan sumber sinaran darat. Jumlah surih uranium, torium dan produk pereputannya boleh didapati di mana-mana. Ketahui lebih lanjut tentang pereputan radioaktif. Tahap sinaran daratan berbeza mengikut lokasi, tetapi kawasan yang mempunyai kepekatan uranium dan torium yang lebih tinggi dalam tanah permukaan biasanya mengalami tahap dos yang lebih tinggi. Oleh itu, orang yang terlibat dalam perlombongan uranium di Rusia berisiko tinggi.
Radiasi dan manusia
Jejak bahan radioaktif boleh didapati dalam tubuh manusia (terutamanya potassium-40 semula jadi). Unsur tersebut terdapat dalam makanan, tanah dan air, yang kitaterima. Badan kita mengandungi sejumlah kecil sinaran kerana badan memetabolismekan bentuk bukan radioaktif dan radioaktif kalium dan unsur lain dengan cara yang sama.
Sebahagian kecil sinaran latar belakang datang daripada aktiviti manusia. Jumlah surih unsur radioaktif telah tersebar ke alam sekitar akibat ujian senjata nuklear dan kemalangan seperti yang berlaku di loji kuasa nuklear Chernobyl di Ukraine. Reaktor nuklear membebaskan sejumlah kecil unsur radioaktif. Bahan radioaktif yang digunakan dalam industri dan juga dalam sesetengah produk pengguna juga mengeluarkan sejumlah kecil sinaran latar belakang.
Kita semua terdedah kepada radiasi setiap hari daripada sumber semula jadi, seperti mineral dalam bumi, dan sumber buatan manusia, seperti x-ray perubatan. Menurut National Council on Radiation Protection and Measurement (NCRP), purata pendedahan tahunan manusia kepada sinaran di Amerika Syarikat ialah 620 milirem (6.2 millisieverts).
Di alam semula jadi
Bahan radioaktif sering dijumpai di alam semula jadi. Sebahagian daripadanya terdapat dalam tanah, batu, air, udara dan tumbuh-tumbuhan, dari mana ia disedut dan ditelan. Selain pendedahan dalaman ini, manusia juga menerima pendedahan luaran daripada bahan radioaktif yang kekal di luar badan dan daripada sinaran kosmik dari angkasa lepas. Purata dos semula jadi harian untuk manusia ialah kira-kira 2.4 mSv (240 mrem) setahun.
Ini adalah empat kali gandapendedahan purata global kepada sinaran buatan di dunia, yang pada tahun 2008 adalah kira-kira 0.6 mrem (60 Rem) setahun. Di sesetengah negara kaya, seperti AS dan Jepun, pendedahan buatan melebihi pendedahan semula jadi secara purata disebabkan akses yang lebih besar kepada peralatan perubatan tertentu. Di Eropah, purata pendedahan latar belakang semula jadi merentas negara berjulat daripada 2 mSv (200 mrem) setahun di United Kingdom hingga lebih 7 mSv (700 mrem) untuk sesetengah kumpulan orang di Finland.
Pendedahan harian
Pendedahan daripada sumber semula jadi merupakan bahagian penting dalam kehidupan seharian di tempat kerja mahupun di tempat awam. Pendedahan sedemikian dalam kebanyakan kes yang sedikit atau tiada kebimbangan awam, tetapi dalam situasi tertentu langkah perlindungan kesihatan mesti diambil kira, contohnya apabila bekerja dengan bijih uranium dan torium dan bahan radioaktif (NORM) yang lain. Situasi ini telah menjadi tumpuan perhatian Agensi sejak beberapa tahun kebelakangan ini. Dan ini, tanpa menyebut contoh kemalangan dengan pembebasan bahan radioaktif, seperti bencana di loji kuasa nuklear Chernobyl dan di Fukushima, yang memaksa saintis dan ahli politik di seluruh dunia untuk mempertimbangkan semula sikap mereka terhadap "atom aman".
Sinaran bumi
Radiasi bumi termasuk hanya sumber yang kekal di luar badan. Tetapi pada masa yang sama mereka terus menjadi sumber radiasi radioaktif yang berbahaya. Radionuklid utama yang menjadi perhatian ialah kalium, uranium dan torium, hasil pereputannya. Dansesetengahnya, seperti radium dan radon, adalah sangat radioaktif tetapi berlaku dalam kepekatan rendah. Bilangan objek ini telah berkurangan secara tidak terhingga sejak pembentukan Bumi. Aktiviti sinaran semasa yang dikaitkan dengan kehadiran uranium-238 adalah separuh daripada pada permulaan kewujudan planet kita. Ini disebabkan oleh separuh hayatnya 4.5 bilion tahun, dan untuk kalium-40 (separuh hayat 1.25 bilion tahun) hanya kira-kira 8% daripada yang asal. Tetapi semasa kewujudan manusia, jumlah sinaran telah berkurangan sedikit.
Banyak isotop dengan separuh hayat yang lebih pendek (dan oleh itu keradioaktifan yang tinggi) tidak reput kerana pengeluaran semula jadi yang berterusan. Contoh ini ialah radium-226 (hasil pereputan torium-230 dalam rantai pereputan uranium-238) dan radon-222 (hasil pereputan radium-226 dalam rantai itu).
Torium dan uranium
Unsur kimia radioaktif torium dan uranium kebanyakannya mengalami pereputan alfa dan beta dan tidak mudah dikesan. Ini menjadikan mereka sangat berbahaya. Walau bagaimanapun, perkara yang sama boleh dikatakan mengenai sinaran proton. Walau bagaimanapun, banyak terbitan sampingan unsur-unsur ini juga merupakan pemancar gamma yang kuat. Thorium-232 dikesan dengan puncak 239 keV daripada plumbum-212, 511, 583 dan 2614 keV daripada thallium-208 dan 911 dan 969 keV daripada actinium-228. Unsur kimia radioaktif Uranium-238 muncul sebagai puncak bismut-214 pada 609, 1120 dan 1764 keV (lihat puncak yang sama untuk radon atmosfera). Potassium-40 dikesan terus melalui puncak gamma 1461keV.
Paras di atas laut dan badan air besar lain cenderung kira-kira sepersepuluh daripada latar belakang bumi. Sebaliknya, kawasan pantai (dan kawasan berhampiran air tawar) mungkin mempunyai sumbangan tambahan daripada sedimen yang bertaburan.
Radon
Sumber sinaran radioaktif terbesar di alam adalah radon bawaan udara, gas radioaktif yang dibebaskan dari bumi. Radon dan isotopnya, radionuklid induk dan produk pereputannya menyumbang kepada purata dos boleh sedut sebanyak 1.26 mSv/tahun (milisievert setahun). Radon diagihkan tidak sekata dan berbeza-beza mengikut cuaca, sehingga dos yang lebih tinggi digunakan di banyak bahagian dunia di mana ia menimbulkan bahaya kesihatan yang ketara. Kepekatan 500 kali lebih tinggi daripada purata dunia telah ditemui di dalam bangunan di Scandinavia, Amerika Syarikat, Iran dan Republik Czech. Radon adalah hasil pereputan uranium yang agak biasa di kerak bumi, tetapi lebih tertumpu pada batuan yang mengandungi bijih yang tersebar di seluruh dunia. Radon bocor dari bijih ini ke atmosfera atau air bawah tanah, dan juga meresap ke dalam bangunan. Ia boleh disedut ke dalam paru-paru bersama-sama dengan produk pereputan, di mana ia akan kekal untuk beberapa lama selepas pendedahan. Atas sebab ini, radon diklasifikasikan sebagai sumber sinaran semula jadi.
Pendedahan Radon
Walaupun radon berlaku secara semula jadi, kesannya boleh ditambah atau dikurangkan oleh aktiviti manusia, seperti membina rumah. Ruang bawah tanah yang tidak tertutup rapatRumah yang terlindung dengan baik boleh menyebabkan pengumpulan radon di rumah, menyebabkan penghuninya berisiko. Pembinaan meluas rumah berpenebat dan tertutup rapat di negara perindustrian di utara telah menyebabkan radon menjadi sumber utama sinaran latar belakang di sesetengah komuniti di utara Amerika Utara dan Eropah. Sesetengah bahan binaan, seperti konkrit ringan dengan tawas syal, fosfogipsum dan tuf Itali, boleh membebaskan radon jika ia mengandungi radium dan berliang kepada gas.
Pendedahan radiasi daripada radon adalah tidak langsung. Radon mempunyai separuh hayat yang pendek (4 hari) dan mereput menjadi zarah pepejal lain nuklida radioaktif siri radium. Unsur radioaktif ini disedut dan kekal di dalam paru-paru, menyebabkan pendedahan berpanjangan. Oleh itu, radon dianggap sebagai penyebab utama kedua kanser paru-paru selepas merokok, dan bertanggungjawab untuk antara 15,000 dan 22,000 kematian akibat kanser setiap tahun di AS sahaja. Walau bagaimanapun, perbincangan tentang keputusan percubaan yang bertentangan masih diteruskan.
Kebanyakan latar belakang atmosfera disebabkan oleh radon dan produk pereputannya. Spektrum gamma menunjukkan puncak yang ketara pada 609, 1120 dan 1764 keV, yang tergolong dalam bismut-214, hasil pereputan radon. Latar belakang atmosfera sangat bergantung pada arah angin dan keadaan meteorologi. Radon juga boleh dilepaskan dari tanah dalam letupan dan kemudian membentuk "awan radon" yang boleh bergerak berpuluh-puluh kilometer.
Latar belakang angkasa
Bumi dan semua hidupan di atasnya sentiasa adadihujani oleh sinaran dari angkasa. Sinaran ini terutamanya terdiri daripada ion bercas positif, daripada proton kepada besi, dan nukleus yang lebih besar yang dihasilkan di luar sistem suria kita. Sinaran ini berinteraksi dengan atom di atmosfera, menghasilkan aliran udara sekunder, termasuk sinar-X, muon, proton, zarah alfa, pion, elektron dan neutron.
Dos langsung sinaran kosmik terutamanya datang daripada muon, neutron dan elektron, dan ia berbeza-beza di bahagian dunia yang berbeza bergantung pada medan geomagnet dan ketinggian. Contohnya, bandar Denver di Amerika Syarikat (pada ketinggian 1,650 meter) menerima kira-kira dua kali ganda dos sinaran kosmik berbanding di satu titik di paras laut.
Radiasi ini jauh lebih kuat di troposfera atas pada kira-kira 10 km dan oleh itu amat membimbangkan ahli anak kapal dan penumpang tetap yang menghabiskan banyak jam setahun dalam persekitaran ini. Semasa penerbangan mereka, krew syarikat penerbangan biasanya menerima dos pekerjaan tambahan antara 2.2 mSv (220 mrem) setahun hingga 2.19 mSv/tahun, menurut pelbagai kajian.
Radiasi dalam orbit
Begitu juga, sinar kosmik menyebabkan pendedahan latar belakang yang lebih tinggi untuk angkasawan berbanding manusia di permukaan Bumi. Angkasawan yang bekerja di orbit rendah, seperti pekerja stesen angkasa antarabangsa atau pengangkutan ulang-alik, sebahagiannya dilindungi oleh medan magnet Bumi, tetapi juga mengalami apa yang dipanggil tali pinggang Van Allen, yang merupakan hasil daripada medan magnet Bumi. Di luar orbit Bumi rendah, sepertiyang dialami oleh angkasawan Apollo yang mengembara ke Bulan, sinaran latar belakang ini jauh lebih sengit dan mewakili halangan yang ketara kepada potensi penerokaan manusia jangka panjang di Bulan atau Marikh pada masa hadapan.
Pengaruh kosmik juga menyebabkan transmutasi unsur dalam atmosfera, di mana sinaran sekunder yang dihasilkan olehnya bergabung dengan nukleus atom di atmosfera, membentuk pelbagai nuklida. Banyak yang dipanggil nuklida kosmogenik boleh dihasilkan, tetapi mungkin yang paling ketara ialah karbon-14, yang terbentuk melalui interaksi dengan atom nitrogen. Nuklida kosmogenik ini akhirnya sampai ke permukaan Bumi dan boleh dimasukkan ke dalam organisma hidup. Pengeluaran nuklida ini sedikit berbeza semasa metamorfosis fluks suria jangka pendek, tetapi dianggap boleh dikatakan malar dalam skala besar - dari ribuan hingga jutaan tahun. Pengeluaran berterusan, penggabungan dan separuh hayat karbon-14 yang agak pendek ialah prinsip yang digunakan dalam pentarikhan radiokarbon bahan biologi purba seperti artifak kayu atau tinggalan manusia.
Sinar gama
Radiasi kosmik pada paras laut biasanya muncul sebagai sinaran gamma 511 keV daripada penghapusan positron yang dihasilkan oleh tindak balas nuklear zarah bertenaga tinggi dan sinar gama. Di altitud tinggi, terdapat juga sumbangan daripada spektrum berterusan bremsstrahlung. Oleh itu, dalam kalangan saintis, isu sinaran suria dan keseimbangan sinaran dianggap sangat penting.
Radiasi di dalam badan
Dua unsur terpenting yang membentuk tubuh manusia, iaitu kalium dan karbon, mengandungi isotop yang sangat meningkatkan dos sinaran latar belakang kita. Ini bermakna ia juga boleh menjadi sumber sinaran radioaktif.
Unsur dan sebatian kimia berbahaya cenderung terkumpul. Purata tubuh manusia mengandungi kira-kira 17 miligram kalium-40 (40K) dan kira-kira 24 nanogram (10-8 g) karbon-14 (14C) (separuh hayat - 5,730 tahun). Tidak termasuk pencemaran dalaman oleh bahan radioaktif luaran, kedua-dua elemen ini adalah komponen terbesar pendedahan dalaman kepada komponen fungsi biologi tubuh manusia. Kira-kira 4,000 pereputan nukleus pada 40K sesaat dan nombor yang sama pada 14C. Tenaga zarah beta yang terbentuk pada 40K adalah kira-kira 10 kali lebih besar daripada zarah beta yang terbentuk pada 14C.
14C terdapat dalam tubuh manusia pada sekitar 3,700 Bq (0.1 µCi) dengan separuh hayat biologi selama 40 hari. Ini bermakna pereputan 14C menghasilkan kira-kira 3,700 zarah beta sesaat. Kira-kira separuh daripada sel manusia mengandungi atom 14C.
Purata dos dalaman radionuklid global selain radon dan produk pereputannya ialah 0.29 mSv/thn, di mana 0.17 mSv/thn berada pada 40K, 0.12 mSv/thn berasal dari siri uranium dan torium, dan 12 μSv / tahun - dari 14C. Ia juga perlu diperhatikan bahawa mesin X-ray perubatan juga seringradioaktif, tetapi radiasinya tidak berbahaya kepada manusia.
