Wat is natuurlijke radioactiviteit?
De term "natuurlijke radioactiviteit" verwijst naar elke bron van radioactiviteit die niet door de mens is gemaakt. Belangrijke bronnen van natuurlijke radioactiviteit zijn kosmische straling, aardse straling en straling van materiaal in het menselijk lichaam. Hoewel de hoge stralingsniveaus geproduceerd door kunstmatige apparaten menselijke cellen doden en kanker kunnen veroorzaken, bleken de lage niveaus die van nature voorkomen geen nadelige gezondheidseffecten te hebben. Elk mens ontvangt gemiddeld 2,4 millisievert (mSv) natuurlijke straling per jaar, hoewel deze hoeveelheid varieert op basis van geografische locatie en bezetting.
Kosmische straling bestaat uit subatomaire deeltjes uit de ruimte, meestal protonen en waterstofkernen. De zon straalt ook straling uit tijdens zonnevlammen. Wanneer deze geladen deeltjes de atmosfeer van de aarde binnendringen, botsen ze met atmosferische atomen en moleculen om andere soorten subatomaire deeltjes en radioactieve isotopen te creëren, waaronder koolstof-14.
De isotopen van een bepaald element zullen protonen van hetzelfde aantal hebben, maar het aantal neutronen zal verschillend zijn. Carbon-14 heeft een kern die 6 protonen en 8 neutronen bevat, waardoor in totaal 14 nucleaire deeltjes worden gevormd. Deze isotoop is radioactief, wat betekent dat het spontaan vervalt en deeltjes uitzendt. Koolstof-14 zendt een elektron uit om in de stabiele isotoop stikstof-14 te vervallen gedurende een vaste tijdsperiode. Materialen die koolstof-14 bevatten, kunnen in geologische tijd worden geplaatst met behulp van een proces dat bekend staat als radiokoolstofdatering, waarbij de hoeveelheid koolstof-14 in het materiaal wordt gebruikt om de leeftijd te bepalen.
Terrestrische straling is de tweede belangrijke bron van natuurlijke radioactiviteit. Deze straling is afkomstig van isotopen van koolstof en kalium, evenals thorium en uranium, die kunnen worden aangetroffen in grond, rotsen of water. De laatste twee isotopen vervallen in radon en radium, die extreem radioactief zijn, hoewel zeldzaam. Hun vervalpercentage is ook vrij lang - uranium-238 heeft bijvoorbeeld een halfwaardetijd van 4,5 miljard jaar, wat betekent dat het 4,5 miljard jaar duurt voordat een bepaalde hoeveelheid van de stof met verval met de helft is verminderd. De lange halfwaardetijd van uranium maakt het effect op mensen verwaarloosbaar.
Naast terrestrische en kosmische bronnen van natuurlijke radioactiviteit produceren stoffen in het menselijk lichaam ook straling. De reeks radioactieve isotopen die in het menselijk lichaam worden gevonden, hebben een aardse bron, omdat ze zijn ingenomen via voedsel, water of lucht. Ze omvatten koolstof-14, kalium-40, uranium, thorium, radium en enkele anderen. De concentraties van deze stoffen zijn meestal vrij laag, met als hoogste die van koolstof en kalium.
De hoeveelheid natuurlijke radioactiviteit die een persoon ontvangt, is afhankelijk van de geografische locatie. Bepaalde gebieden bevatten bodems die zijn verrijkt met een bepaalde isotoop vanwege minerale afzettingen of organische processen. Wetlands kunnen bijvoorbeeld meer uranium bevatten vanwege het verval van organisch materiaal dat dit element bevat. Gebieden met hogere hoogten hebben de neiging om meer kosmische straling te ontvangen, omdat ze hoger in de atmosfeer zijn. Astronauten en piloten ontvangen om dezelfde reden dagelijks meer kosmische straling dan de gemiddelde persoon.