Fenomenet stråling er forplantning av energi i form av elektromagnetiske bølger eller subatomære partikler gjennom et vakuum eller et materialmedium. Det finnes ulike former for stråling med ulike egenskaper og effekter. [ 1 ]
Strålingen som forplanter seg i form av elektromagnetiske bølger ( UV -stråler , gammastråler , røntgenstråler osv.) kalles elektromagnetisk stråling , mens den såkalte korpuskulære strålingen er strålingen som overføres i form av subatomære partikler ( α- partikler , β ). partikler , nøytroner , etc.) som beveger seg i høy hastighet, med betydelig energitransport .
Hvis strålingen bærer nok energi til å forårsake ionisering i mediet den passerer gjennom, sies det å være ioniserende stråling . Ellers snakker vi om ikke-ioniserende stråling . Den ioniserende eller ikke-ioniserende karakteren til stråling er uavhengig av dens korpuskulære eller bølgenatur.
Ioniserende stråling er blant annet røntgenstråler, γ-stråler, α-partikler og en del av spekteret av UV-stråling. På den annen side er stråling som synlige lysstråler, radiobølger, TV eller mobiltelefoner noen eksempler på ikke-ioniserende stråling.
Noen kjemikalier består av kjemiske elementer hvis atomkjerner er ustabile. Som en konsekvens av denne ustabiliteten sender atomene ut subatomære partikler periodisk og tilfeldig. [ 2 ] Generelt er stoffer som har et overskudd av protoner eller nøytroner radioaktive . Når antallet nøytroner er forskjellig fra antallet protoner, blir det vanskeligere for den sterke kjernekraften på grunn av pionbytteeffekten å holde dem sammen. [ 2 ] Til slutt korrigeres ubalansen ved frigjøring av overflødige nøytroner eller protoner, i form av α-partikler som egentlig er heliumkjerner , β-partikler som kan være elektroner eller positroner . Disse utslippene fører til to typer radioaktivitet:
I tillegg er det en tredje type stråling der høyfrekvente fotoner ganske enkelt sendes ut, kalt γ-stråling. Ved denne typen stråling er det som skjer at kjernen går fra en eksitert tilstand med høyere energi til en annen med lavere energi, som kan forbli ustabil og gi opphav til utslipp av mer stråling av typen α, β eller γ. γ-stråling er en veldig gjennomtrengende type elektromagnetisk stråling fordi fotoner ikke har noen elektrisk ladning. [ 2 ]
Når en kropp er varmere enn omgivelsene, kan den overføre deler av dens indre energi (en indikator på dens temperatur ) til omgivelsene i form av varme ( Termodynamikkens første lov ), denne prosessen skjer passivt eller spontant inntil temperaturen er i likevekt med det av nevnte miljø ( Zeroth Law of Thermodynamics ). Denne energioverføringsprosessen kan skje på tre måter: ledning (eller kontakt), konveksjon og stråling . Faktisk kan utslipp av stråling bli den dominerende prosessen når kropper er relativt isolert fra miljøet eller når de har svært høye temperaturer. Dermed vil en veldig varm kropp som hovedregel avgi et stort antall elektromagnetiske bølger . Mengden strålingsenergi som sendes ut eller varme som utstråles er gitt av Stefan-Boltzmann-loven . I henhold til denne loven er den utstrålte varmen proporsjonal med dens absolutte temperatur hevet til fjerde potens:
hvor
Avhengig av intensiteten av strålingen og i hvilken del av kroppen den oppstod, kan den være ufarlig, eller over 250 mSv ( millisievert ) av ekvivalent dose , kan den gi ulike effekter. Symptomer hos mennesker på grunn av stråling akkumulert i løpet av samme dag [ 3 ] (effektene reduseres hvis samme antall Siéverts akkumuleres over en lengre periode):
dose mottatt |
Effekt |
---|---|
0 - 0,25 Sv | Ingen |
0,25 - 1Sv | Noen mennesker opplever kvalme og tap av appetitt, og kan ha skader på benmargen , lymfeknutene eller milten . |
1 - 3 Sv | Mild til alvorlig kvalme, tap av matlyst, infeksjon [ note 1 ] , mer alvorlig tap av benmarg, samt skade på lymfeknuter, milt, med restitusjon bare sannsynlig. |
3 - 6 Sv | Alvorlig kvalme, tap av appetitt, blødning , infeksjon, diaré , flassdannelse, infertilitet og død hvis den ikke behandles. |
6 - 10 Sv | Samme symptomer, pluss svekkelse av sentralnervesystemet . Sannsynligvis død. |
> 10Sv | lammelse og død. |
Symptomer hos mennesker fra kumulativ stråling over et år, [ 4 ] i millisievert (1 Sv=1000 mSv):
Den lineære energioverføringen eller LET ( Linear Energy Transfer ) er et mål som angir mengden energi "avsatt" av strålingen i det kontinuerlige mediet som krysses av den. Teknisk er det uttrykt som energien som overføres per lengdeenhet. Verdien av LET avhenger både av typen stråling og egenskapene til materialmediet som passerer gjennom den.
LET er direkte relatert til to svært viktige egenskaper i analysen av stråling: penetrasjonskapasiteten og mengden "doser" som de deponerer:
Dette forklarer hvorfor vi kan beskytte oss mot α-partikler med et enkelt luftlag, men en stor tykkelse av bly eller annet tungmetall er nødvendig for å beskytte oss mot gammastråler .
Biologisk sett er disse tiltakene viktige, siden ulike typer stråling kan forårsake helseskader avhengig av intensiteten på strålingen eller LET som menneskekroppen utsettes for. Videre er det viktig å merke seg at dosene ikke bare avhenger av LET.