Concepte si marimi - Radioactivitate si radiatie

Concepte si marimi

Radioactivitate si radiatie

Stabilitatea unui nucleu este data de numerele de neutroni si protoni, de configuratia lor, precum si de fortele pe care le exercita uni asupra altora. Un nuclid instabil se transforma in mod spontan in nuclidul altui elemend si facand aceasta, emite radiatii. Acesta propietate se numeste radioactivitate, transformarea se cheama dezintegrare, iar nuclidul se zice ca este un radionuclid.

Radiatiile emise in mod obisnuit de radionuclizi sunt: particule alfa, particule beta si fotoni gamma.

In natura exista cateva elemente radioactive, cele mai bine cunoscute fiind, uraniul si toriul. Alte cateva elemente cu izotopi radioactivi care se gasesc in natura, cei mai stabili fiind, carbonul-14 si potasiu-40. In ultimele cateva zeci de ani s-au produs cu mijloace artificiale, cateva sute de izotopi radioactivi, ai elementelor naturale, inclusivi cei bine cunoascuti ca strontiu-90, cesiu-137 si iod-131. S-au produs de asemenea si cateva elemente radioactive, de exemplu: prometiu si plutoniu, dar cel din urma apare sub forma de urme si in minereurile de uraniu.

Activitatea unei cantitati de radionuclid este data de rata cu care se produc dezintegrari spontane. Activitatea se exprima printr-o unitate numita beqiurel (Bq), dupa numele savantului francez care a descoperit radioactivitatea in anul 1896.

Exista multe alte tipuri de radiati ionizate, dar doua merita atentie speciala: radiatiile X si neutronii. Radiactiile X sunt produse in mod obisnuit prin bombardarea cu neutroni a unei tinte metalice intr-un tub vidat.

Viteza radiatiilor

Radiatiile gamma si X sunt de aceasi natura ca si lumina vizibila, astfel ele se deplaseaza tot timpul cu viteza luminii de 3*(10 la a 8) metri pe secunda. Desi viteza initiala a unei particule, depinde de energia si de masa particulei, nu poate depasi viteza luminii.

De un interes particular, in legatura cu anumiti reactori nucleari, sunt neutronii termici. Acestia sunt neutronii care au fost incetiniti, intre atat incat au aceasi energie termica medie ca si aceea a atomilor sau a moleculelor prin care se misca. Energia medie a neutronilor la temperatura obisnuita a mediului este de circa 0,025 eV, corespunzand unei viteze medii de 2200 metri pe secunda.

Marimi dozimetrice

Radiatiile ionizate nu pot fi percepute direct de catre simturile omului, dar pot fi detectate si masurate cu o varietate intreaga de mijloare, printre care filme fotografica, substante termoluminiscente, conturi Geiger si detectoare cu scintilatii. Masurarile facute cu astfel de detectoare se pot interpreta in termenii dozei de radiatie absorbita de organism sau de o anumita parte a corpului. Cand nu sunt posibile masurari, ca de exemplu, atunci cand un radionuclid este depozitat intr-un organ intern, este posibil sa calculam doza absorbita de acel organ, daca este cunoscuta activitatea radionuclidului din el.

Doza absorbita se exprima intr-o unitate nimita gray (simbol Gy), dupa numele unui savant britanic.

Doze absorbite egale, nu au neaparat efecte biologice egale: Un Gy de radiati alfa intr-un tesut, este mai periculos decat un Gy de radiatii beta, deoarece particula alfa fiind mai lenta si cu sarcina electrica mai mare decat particula beta, dizipeaza mai multa energie dealungul traiectoriei sale. Pentru a pune toate radiatiile ionizate pe o baza egala, in raport cu posibilitatea de a produce efecte negative este nevoie de o alta marime fizica. Aceasta marime este echivalentul dozei si se exprima pentru o unitate numita sievert dupa numele savantului suedez simbolul este Sv.

Echivalentul dozei constituie un indicator al riscului la expunere a unui anumit tesut, la diferite radiatii: Un Sv de radiatie alfa primita de plaman, se considera ca ar produce acelasi risc de cancer fatal la plamani ca si un Sv de radiatie beta. Totusi riscul unei tumori fatale per Sv nu este acelasi pt diferite tesuturi ale organismului: de exemplu acest risc este mai mic pt tiroida decat pt plamani. Mai exista si alt tip important de efect negativ: riscul unei perturbari ereditare serioase, care ar apare prin iradierea testicolelor sau a ovarelor si care este diferit ca forma de manifestare si intensitate si trebuie luat de asemenea in consideratie!

Aceasta se poate face considerand echivalentul dozei pt fiecare organ sau tesut important al corpului si inmultindul cu un factor de pondere legat de riscul asociat de acel organ. Suma ponderata a acestor echivalenti ai dozei se numeste echivalent al dozei efectiv. Aceasta marime permite ca o varietate de distributi neuniforme ale echivalentului dozei in corp sa fie exprimata ca un singur numar, reprezentand in mare riscul pt sanatate al oricarora dintre distrubutiile diferite ale echivalentului dozei.

Adesea este util sa avem o masura a dozei totale de radiatii primite de la un grup de oameni si de la intreaga populatie. Marimea folosita pt exprimarea acestul total este echivalentul dozei efectiv colectiv. El se obtine prin inmultirea echivalentului dozei efectiv mediu, caracteristic grupului considerat cu numarul de persoane din acel grup.

Adesea echivalentul dozei efectiv este numit pe scurt doza iar echivalentul dozei efectiv colectiv, doza colectiva.