Die Halbwertszeit T1/2 eines Radionuklids ist die Zeit, nach der sich die Hälfte einer gegebenen Anzahl von Atomen dieses Radionuklids zersetzt hat .
Beispiel
Von 100 Atomen von $^{89}Sr $ werden nach 50 Tagen etwa 50 intakte Atome übrig bleiben, während von 100 Atomen von $^{140}Ba $ nur noch ungefähr 6 übrig bleiben werden
Die Aktivität A eines Radionuklids ist die Anzahl der Zerfälle, die in einer Probe des reinen Radionuklids pro Zeiteinheit auftreten.
Die Aktivität ist proportional zur Anzahl der Atome im Radionuklid. In der Tat, je mehr Atome vorhanden sind, desto offensichtlicher wird es in der Sekunde Zersetzungen geben. Sie ist umgekehrt proportional zu seiner Halbwertszeit. Je länger die Halbwertszeit ist, desto weniger wahrscheinlich wird ein radioaktives Atom in der betrachteten Sekunde zerfallen.
Die SI-Einheit der Aktivität ist Becquerel ($ 1 \; Bq \; = \; 1 \; s^{- 1}) $. Es ist die Aktivität einer Radionuklidprobe, die einen Zerfall pro Sekunde erleidet.
Beispiel
$ 1 \; g $ von $ ^{226} Ra $ erzeugt $ 3,7 \cdot 10^{10} $ Zerfälle pro Sekunde. Seine Aktivität ist daher $ 3.7 \cdot10^{10} \; Bq $ $ (= $ $ 1 \; Ci $, Curie : alte Einheit)
Die spezifische Aktivität eines Radionuklids ist die Anzahl der Zerfälle die pro Einheitsmasse des reinen Radionuklid pro Zeiteinheit auftreten.
Die spezifische Aktivität ist für ein gegebenes Radionuklid konstant.
Wir benutzen die Einheit $ \frac{Bq}{kg} $ oder oft die alte Einheit $ \frac{Ci}{g} $.
Beispiel
Für $ ^{226}Ra $, ist die spezifische Aktivität offensichtlich 1 $ \frac{Ci}{g} $, für $ ^{238}U $, ist es zum Beispiel $ 3,2 \cdot 10^{- 7} \frac{Ci}{g} $, dh. 1 g des letzteren Radionuklid erleidet 3,2 $ \cdot 10^{- 7} \cdot 3.7 \cdot 10^{10} = $ 11.840 Zerfälle pro Sekunde.
a) Die ursprünglichen Radionuklide : Es gibt Radionuklide, deren Lebensdauer lange genug ist, um selbst nach der Bildung unseres Sonnensystems noch zu bestehen, zB $ ^{238}U $ oder $ ^{232}Th $. Sie finden sich in Gesteinen (insbesondere Granit: Alpen, Vogesen, skandinavische Länder, aber auch Schiefer: Oesling!) b) Die radioaktiven Nachkommen primordialer Radionuklide Es sind die Mitglieder der verschiedenen natürlichen radioaktiven Familien wie $ ^{214}Po $, die von radioaktiven Zerlegungen stammen, die von $ ^{238}U $ herrühren. Sie werden hauptsächlich in Felsen gefunden, aber auch in den Gewässern und in der Atmosphäre c) Radionuklide, die durch die Wirkung der kosmischen Strahlung gebildet werden Die Erde wird ständig von Partikeln (hauptsächlich Protonen) von der Sonne oder der Galaxie bombardiert. Diese Teilchen bombardieren nicht-radioaktive Kerne unseres Planeten und können sie in Radionuklide umwandeln. So wird $ ^{14}C $ durch Bombardieren von $ ^{14}N $ kontinuierlich gebildet. Diese Radionuklide werden daher hauptsächlich in der Atmosphäre vorkommen. d) Radionuklide aus Nuklearversuchen und Nuklearreaktorunfällen Dies sind in der Regel leichtere Radionuklide (der Anfang der Tabelle zu Beginn dieses Kapitels basiert auf denen der radioaktiven Wolke von Tschernobyl).
Radionuklidstrahlung kann extern sein: - Häuser aus Granit oder schieferhaltigen Materialien strahlen mehr als einige Häuser aus Sandstein, Kalkstein oder vorgefertigte Häuser. - Das Gips $ CaSO4 $ kann je nach Herkunft mehr oder weniger mit radioaktivem Sulfat von Radium $ RaSO_4 $ kontaminiert sein. - Flugzeugpassagiere werden je nach Breitengrad, Sonnenzyklen und generell mit zunehmender Höhe intensiver bestrahlt. - Kohle- oder Phosphatminen strahlen wegen der Anwesenheit vieler Radionuklide stark aus. - Phosphatdünger strahlt oft wegen der Anwesenheit von $ ^{226}Ra $. - Radiolumineszente Uhren und Zifferblätter sind radioaktiv, da sie Radionuklide zur Aufrechterhaltung der Lumineszenz verwenden. - Viele Keramiken, Emails oder optische Gläser strahlen, weil sie Uran oder Thorium verwenden. Bestrahlung erfolgt intern , sobald Radionuklide eingenommen werden: - Radionuklide in der Luft durch Atmung. - Radionuklide aus Quellwasser aus Granitgebieten oder aus verschmutztem Regenwasser (Sturm vom 3. Mai 1986 in Luxemburg), die dann in Flussfische übergehen. - Radionuklide, die im durch kontaminierten Regen bewässerten Gras vorkommen und in Milch, landwirtschaftliche Erzeugnisse und Wild gelangen - Radionuklide in Früchten, Pilzen und Gemüse auch aus kontaminierten Regenfällen. Die Bestrahlung wird persistent sein, wenn das Radionuklid in ein biochemisches Molekül eingebaut wird (z. B. $ ^{131}I $ in Tyroxin, Schilddrüsenhormon).
Radionuklide projizieren Partikel (α, β ....) oder emittieren γ -Strahlen. Abhängig von ihren spezifischen Aktivitäten, aber auch entsprechend der Emissionsgeschwindigkeit ihrer Teilchen oder der Frequenz ν ihrer Strahlung kann die Gesamtenergie, die von den Radionukliden in einer bestimmten Zeit emittiert wird, stark variieren. Um die möglichen Auswirkungen dieser Strahlungen zu bewerten, interessiert uns insbesondere die aufgenommene Energie (z. B. durch den Menschen oder auch in ein besonders empfindliches Gewebe wie die Gonaden).
Die absorbierte Dosis ist die Energie, die von Radionukliden auf die Masseneinheit des bestrahlten Mediums übertragen wird. Die SI absorbierte Dosiseinheit ist Grau ($ 1 \; J/kg $ $ = $ $ 1 \; Gy $ $ = $ $ 100 \; rad $). Ein bestrahltes Medium erhält eine Dosis von 1 Gray, wenn jedes Kilogramm durch Strahlung eine Joule Energie absorbiert.
Die absorbierte Dosis wird berechnet mit der Aktivität von Radionukliden , denen der Menschen ausgesetzt ist (ein Dosisfaktor für jedes Radionuklid je nach seiner Virulenz wirs auch eingeführt), auch mit deren Konzentration im Medium und der Bestrahlungszeit.
Beispiel
Aufgrund der terrestrischen Strahlung erhält ein Schweizer eine stündliche Dosis von 7,4 mrad, während ein Hindu nur 3,6 erhält
Die Strahlung kann die DNA und damit den Erbcode einer Zelle verändern. Im Fall einer somatischen Zelle sind mehrere Fälle möglich: a) Die Synthese von Proteinen, die für den zellulären Stoffwechsel essentiell sind, ist nicht mehr möglich: Die Zelle stirbt ab. b) Die Synthese essentieller Proteine zur Gewährleistung der korrekten Teilung der Zelle und Übertragung des Codes auf die Tochterzellen ist nicht mehr möglich: Die Tochterzellen sind nicht mehr lebensfähig, sie sterben ab. c) die DNA-Anomalie verursacht eine Zellmutation, die an die Folgezellen weitergegeben wird. Wenn diese Mutation beispielsweise in einer Erhöhung der Häufigkeit der Teilung der fraglichen Linie besteht, kann ein gutartiger oder bösartiger Tumor entstehen. Im Fall einer Keimzelle kann zusätzlich zu den vorherigen Fällen a) und b) die an die Nachkommen übertragene, ansteckende DNA einen Mangel an dem Kind verursachen, der abhängig von dem Teil der betroffenen DNA dominant oder rezessiv ist.
Die einfache Energiedosis berücksichtigt oft nicht die Schwere des Risikos. Zum Beispiel kann die gleiche Dosis als Folge der Einnahme von radioaktivem Jod oder Radon verabreicht werden, aber Jod kann ein höheres Risiko darstellen, da es in die Schilddrüse, ein besonders empfindliches Organ, eingebaut wird. Es ist daher angebracht, die absorbierten Dosen durch Faktoren zu korrigieren, die der Schwere dieser Absorption Rechnung tragen.
Das biologische Dosismass wird als Äquivalentdosis bezeichnet. Es wird in Sievert ($ Sv $) ausgedrückt Am häufigsten verwendet wird jedoch das rem "Radiation Equivalent Man" ($ 1 \; Sv $ $ = $ $ 100 \; rem $) . Diese Einheit wird erhalten, indem die absorbierte Dosis (rad) mit zwei Faktoren multipliziert wird; dem Qualitätsfaktor (FQ) und dem Verteilungsfaktor (FD) . Wir haben: ED (rem) = D (rad) x FQ x FD
Der Qualitätsfaktor wird willkürlich bei 1 für Photonen und Elektronen und bei 10 für die zerstörerischen Alphateilchen gewählt. Der Verteilungsfaktor ist 1, wenn es sich um im Körper gleichmäßig verteilte Radionuklide handelt, z. B. $ ^{40}K $; 5 für im Körper unregelmäßig verteilte Radionuklide als $ ^{131}I $.
Beispiel:
Dosisäquivalent, das pro Jahr von einem Luxemburger gemäß der Quelle erhalten wird:
Größenordnungen:
| 1 mSv | Thoraxröntgen |
| 2 mSv | Durchschnittliche natürliche Bestrahlung in Frankreich |
| 5 mSv | Externes Expositionslimit für die Population |
| 50 mSv | Externes Expositionslimit für Arbeiter der Klasse A (Strahlenarbeit) in der Nuklearindustrie |
| 0.3 Sv | Spontane reversible Veränderung des Blutbildes |
| 1 Sv | Hospitalisierung zur Beurteilung (Ganzkörperexposition) |
| 4,5 Sv | Letale Dosis 50 (50% der Todesfälle) |
| 6 Sv | Erythem (lokale Bestrahlung) |
| 40 bis 80 Sv | In der Strahlentherapie verwendete Dosis |
- Das Innere der Erde enthält radioaktive Elemente, die Wärme erzeugen, und diese Wärme wird durch konvektive Bewegungen im Mantel und Leitung in der Lithosphäre evakuiert. Die Bewegungen des Erdmantels manifestieren sich auf der Oberfläche durch die Verschiebung großer quasi-steifer Platten (Plattentektonik). Sie sind der Ursprung von Vulkanismus, Erdbeben und Tsunamis.
- Die Exposition von Keimzellen gegenüber radioaktiver Strahlung führt zu Mutationen . Diese Mutationen sind der Ursprung der Evolution der Spezies durch die natürliche Selektion.
Bild von Karen Carr