Radioactivitatea

Radioactivitatea

Concepte si marimi

Materia se compune din elemente, iar elementele se compun din atomi. Atomii contin un nucleu si un numar oarecare de electroni care au sarcina electrica negativa. Nucleul contine protoni, cu sarcina electrica pozitiva, si neutroni, fara sarcina electrica. Numarul protonilor este egal cu numarul electronilor si este numit numar atomic (de exemplu oxigenul are numarul atomic 8). Masa atomului este practic concentrata în nucleu, numarul de protoni plus neutroni din acesta se numeste numar de masa. În aceste conditii, speciile de atomi sunt diferentiate dupa numarul atomic si numarul de masa, sau mai simplu, dupa numele elementului si numarul de masa. Astfel caracterizati, atomii se numesc nuclizi. De exemplu, Carbonul-12 este un nuclid cu 6 protoni si 6 neutroni, Plurnbul-208 este un nuclid cu 82 protoni si 126 neutroni.

Nuclizii unui element care au numere diferite de neutroni se numesc izotopi (deci izotopul nu este un sinonim al nuclidului). Hidrogenul, de exemplu, are 3 izotopi: hidrogen-1, hidrogen-2 numit si deuteriu si hidrogen-3, numit si tritiu. Nuclizii pot fi stabili sau instabili. Din cei circa 1700 nuclizi cunoscuti, aproximativ 280 sunt stabili, restul se transforma în mod spontan in nuclizii altui element iar în timpul transformarii emit radiatie. Aceasta proprietate se numeste radioactivitate, transformarea se numeste dezintegrare, iar nuclidul spunem ca este un radionuclid. De exemplu, Carbonul-14 este un radionuclid care se dezintegreaza în Azot-14, care este stabil, iar Bariul-140 se dezintegreaza in radionuclidul Lantan-140 iar acesta, la rândul sau, în nuclidul stabil Ceriu-140.

Radiatiile emise de radionuclizi sunt: particule a, particule b si fotoni g. Un alt tip de radiatie este si radiatia X, care se produce in urma bombardari cu electroni a unei tinte metalice aflate în vid. Radiatule X au proprietati similare cu radiatiile Y.

Tot în categoria radiatiilor mai pot fi înscrise radiatiile cu neutroni. Neutronii sunt eliberati de nuclizi, de obicei, în urma bombardarii cu particule a sau b.

Energia cu care sunt emise radiatiile se masoara in electronivo1ti (eV) si reprezinta energia câstigata de un electron când strabate o diferenta de potential de un volt. Un multiplu al acestei unitati de masura este milion-electron-voltul (MeV); 1 MeV=106 eV.

Activitatea unei cantitati de radionuclid (rata de producere a dezintegrarilor naturale) se masoara in becquerel (Bq). Un becquerel este egal cu o dezintegrare într-o secunda. În mod normal se utilizeaza MBq (megabecquerelul), care este egal cu un milion de becquereli. Timpul necesar ca activitatea unui radionuclid sa scada Ia jumatate prin dezintegrare se numeste timp de înjumatatire si are simbolul T1/2. Radiatiile sunt detectate si masurate de: filmele fotografice, substantele termoluminiscente, contorii Geiger si detectoarele cu scintilatii. Masuratorile facute se pot interpreta in termenii dozei de radiatie absorbita de organism sau de o anumita parte a corpului. Doza absorbita se masoara in gray (Gy) si reprezinta energia cedata de radiatie unitati de masa a substantei prin care trece (de exemplu tesutul). Un gray corespunde unui joule pe kilogram. Frecvent, se folosesc submultipli ai grayului, cum este mGy, care reprezinta a milioana parte dintr-un Gy. Dozele absorbite egale au efecte biologice egale. Astfel, un gray de radiatie a intr-un tesut este mai periculos decât un gray de radiatie b, care are o sarcina electrica mai mica si se deplaseaza mai rapid. Din acest motiv s-a introdus o alta unitate de masura, sievert(Sv), care este egala cu doza absorbita înmultita cu un factor care tine seama de modul în care o anumita radiatie îsi distribuie energia în tesut. Aceasta marime se numeste echivalentul dozei. Pentru particulele b, fotonii g si radiatiile X, factorul este egal cu unitatea. Pentru particulele a factorul este 20, deci 1 Gy de radiatie a corespunde unui echivalent al dozei de 20 Sv; 1 Sv de radiatie a produce aceleasi efecte asupra organismului uman sau animal ca 1 Sv radiatie b,a sau X. Pe de alta parte, în organism, ace1asi tip de radiatie are implicatii diferite in functie de organul atacat. Astfel, o iradiere cu particule a plamânului este mult mai grava decât iradierea cu aceleasi particule a oaselor. Pentru a tine seama de acest atac diferit se utilizeaza pentru organism asa-numitu1 echivalent al dozei efectiv. Echivalentul dozei efectiv se calculeaza ca suma a produselor dintre echivalentul dozei fiecarui organ din corp si un factor de pondere asociat acelui organ. Factorii de pondere pentru om sunt prezentati în tabelul de mai jos.

Nr. Crt Tesutul sau organul Factor