Radioaktivnost in radionuklidi

Obstaja 118 različnih kemijskih elementov in okrog 3300 različnih atomskih jeder. Od teh je okrog 3000 jeder radioaktivnih in takšne atome imenujemo radionuklidi. Radionuklidi obstajajo v naravi, v večjem delu pa so nastali kot rezultat človekove dejavnosti.

• Naravne radionuklide najdemo v Zemljini skorji in v ozračju. Številni naravni radionuklidi so večinoma nastali že ob nastanku Zemlje, nekaj pa jih sproti nastaja v visokih plasteh ozračja kot posledica jedrskih reakcij s kozmičnimi žarki.
• Umetne radionuklide dobimo z jedrskimi reakcijami. Jedrske reakcije lahko povzročimo, če, na primer, s hitrimi nabitimi delci ali nevtroni obstreljujemo atomska jedra snovi. Pri tem nastane novo jedro, ki je radioaktivno. Jedrsko reakcijo, imenovano cepitev jedra, povzročijo upočasnjeni nevtroni pri trku s težkim jedrom urana.
• Nekatera jedra, ki so nastala pri radioaktivnem razpadu, so lahko tudi sama radioaktivna in razpadajo dalje, dokler ne dosežejo stabilnega stanja. Taki skupini radionuklidov pravimo razpadna vrsta. Najbolj znani sta uranova (U-238) in torijeva (Th-232) razpadna vrsta.

Vrste sevanja in razpolovni čas

Radioaktivna jedra izsevajo pri razpadu različne masne delce z veliko kinetično energijo ali pa oddajajo energijo v obliki elektromagnetnega valovanja. Različne vrste izsevanih žarkov so poimenovali žarki alfa, beta in gama.

Delci alfa so dvakrat pozitivno nabiti težki delci, ki sestoje iz dveh protonov in dveh nevtronov. So v bistvu jedra elementa helija.

Delci beta so negativno ali pozitivno nabiti lahki delci z maso elektrona. Žarki gama so elektromagnetno valovanje s kratkimi valovnimi dolžinami oz. z visokimi energijami.

Radioaktivna jedra so različno dolgo v nestabilnem stanju. Čas, v katerem razpade polovica začetnih jeder, imenujemo razpolovni čas. Razpolovni časi obsegajo zelo široko območje, od manj kot tisočinke sekunde pa do sto milijard let.

Število razpadov radioaktivnih jeder v časovni enoti je merilo za aktivnost vira. Enota za aktivnost je becquerel (Bq), ki pomeni en razpad v sekundi. Aktivnost 50 Bq pomeni, da razpade 50 radioaktivnih jeder v sekundi. Od približno 3000 znanih radionuklidov jih ima okrog 2400 razpolovni čas krajši od 1 ure. Radionuklide z razpolovnim časom krajšim od nekaj dni imenujemo kratkoživi radionuklidi. Od kratkoživih radionuklidov sta najbolj poznana naravni radionuklid radon Rn-222 in umetni radionuklid jod I-131 (8,04 dni). Radionuklidi z razpolovnim časom daljšim od nekaj deset let imenujemo dolgoživi radionuklidi. Najbolj znana umetna dolgoživa radionuklida v okolju sta cepitvena produkta Cs-137 in Sr-90 (razpolovni čas 30,17 let in 28,8 let). Razpolovni časi naravnih dolgoživih radionuklidov urana U-238, torija Th-232 in kalija K-40 znašajo več milijard let.

Radioaktivnost v okolju

Radioaktivnost je prisotna vsepovsod v okolju. V svetu, ki nas obdaja, je torej velika večina snovi radioaktivnih, vključno trdni zemeljski materiali kot so kamnine in zemlja, sladka in morska voda ter plini in delci v ozračju. Posledično so radioaktivne tudi rastline, živali in človek. Človekovo telo od naravnih radionuklidov vsebuje zlasti dolgoživi kalijev izotop K-40, delno pa tudi radij Ra-226, ogljik C-14 in tritij H-3.