Radioactiviteit
Radioactiviteit, ook wel activiteit genoemd, 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 straling uit. Na de desintegratie is de atoomkern veranderd van samenstelling, met name in de aantallen protonen en neutronen. Zo ontstaat een atoom van een andere atoomsoort, hetzij een andere isotoop van hetzelfde element, hetzij een ander element.
In sommige situaties is het desintegratieproduct, ook wel het dochternuclide genoemd, zelf ook weer instabiel. Het proces gaat door totdat de ontstane atoomkern in een stabiele vorm is geraakt. Men spreekt dan van een vervalketen.
Inhoud |
[bewerk] Historie
Aan de ontdekking van en het onderzoek van radioactiviteit hebben veel mensen hun naam verbonden. Enkele van de voornaamste zijn:
- Becquerel zag een verband tussen de door Röntgen ontdekte stralen en experimenten die hij eerder deed met kaliumuranylzouten.
- Pierre en Marie Curie gaven vervolgens de naam radioactiviteit omdat ze ontdekten dat er in uranium- en thoriumverbindingen andere stoffen zaten die er oorspronkelijk niet waren.
- Rutherford bestudeerde de straling die vrijkwam bij radioactiviteit en ontdekte dat er drie soorten van straling waren: Alfastraling, bètastraling en gammastraling.
- Soddy gaf vervolgens met Rutherford de naam "emanaties" aan inerte gassen die uit radioactieve stoffen kwamen en kwam tot het besluit van de radioactieve transformaties. Een derde zeer belangrijke ontdekking van Soddy was het bestaan van isotopen. Samen met Fajans beschreef hij vervolgens de drie natuurlijke vervalwegen.
- Irène Joliot-Curie ontdekte de artificiële radioactiviteit.
[bewerk] Becquerel
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.
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 Bq per kilogram. De hoeveelheid natuurlijke radioactieve stoffen in een mens is zo'n 120 Bq per kilogram. De gemiddelde mens is dus een radioactieve bron van ca 8500 Bq.
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.
[bewerk] Straling
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 onjuist omdat de stof radioactief is, niet de straling. Er zijn verschillende soorten ioniserende straling: alfa (α)-, bèta (β)- en gammastraling (γ) zijn veel voorkomende vormen.
[bewerk] Zie ook
[bewerk] Gevaar
De bij radioactiviteit vrijkomende ioniserende straling kan chemische veranderingen aanbrengen 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. Gelukkig gebeurt dit 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 determinische 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 "veilig" niveau van blootstelling bestaat, of dat iedere blootstelling aan ioniserende straling in principe schadelijk kan zijn. Echter, uit voorzorg wordt voor de bescherming van personen toch uitgegaan van een mogelijk nadelig effect van zeer lage doses.
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 ook een kleine hoeveelheid radioactiviteit. Menselijke toepassing van straling kunnen zeer nuttig zijn, bijvoorbeeld röntgenfoto's en bestralingen tegen kanker.
