Vad är joniserande strålning?
Joniserande strålning är en form av energi som släpps ut av kemiska element eller föreningar som har en instabil elektrisk laddning, som kan vara antingen positiv eller negativ. De elektriskt laddade partiklarna som släpps ut kallas antingen alfapartiklar, beta-partiklar eller gammastrålar, och varje strålningstyp har olika karakteristiska effekter. Vissa tunga element i naturen ger naturligtvis dessa effekter, såsom uran, thorium och radium, och närvaron eller närheten av dessa material i förhållande till människokroppen kan vara skadligt för människors hälsa. Detta beror på att joniserande strålning finns längs ett spektrum för strålning i allmänhet, där den är ansvarig för mycket högre nivåer av energiutsläpp än icke-joniserande strålning, såsom den som produceras av radiovågsändningar.
Former av icke-joniserande strålning som anses vara relativt säker med kontrollerad exponering inkluderar synliga ljusvågor, mikrovågsenergi och infrarött ljus, till exempel en brödrost som används för att värma bröd. Dessa strålningsformer har extremt långa våglängder jämfört med joniserande strålning och förlorar antingen kraft snabbt med avstånd eller kan lätt reflekteras från en yta. Faran för exponering för joniserande strålning beror till stor del på de högfrekventa vågorna som den bärs av, som kan tränga in i de flesta material till en viss grad och ändra deras kemiska struktur genom att bryta ned normala kemiska bindningar.
De typer av joniserande strålning som vanligtvis förekommer har olika nivåer av energiutsläpp. En typisk joniseringsprocess för en atom eller molekyl frigör 33 elektronvolymer energi till det omgivande området, vilket är tillräckligt för att bryta de flesta typer av kemiska bindningar. Denna energiutsläppsnivå anses särskilt viktig eftersom den kan bryta bindningarna mellan kolatomer som alla livsformer på jorden bygger på.
Alfa-partikelemission, där två protoner och två neutroner är involverade, produceras av sådana radioaktiva element som radon, plutonium och uran. De är de största joniserande strålningspartiklarna, och det betyder att de inte kan resa långt innan de stoppas av en barriär. De saknar energi för att tränga igenom de yttre skikten på människors hud, men om de intas genom luft eller vatten kan de orsaka cancer.
Beta-partikelstrålning produceras från fria partiklar i en atomkärna som liknar elektroner. Dessa partiklar har mycket mindre massa än alfapartiklar och kan därför resa längre. De produceras också av sällsynta element som isotoper av strontium, cesium och jod. Effekterna av joniserande strålning från betapartiklar kan vara allvarliga i stora doser, vilket kan leda till döden, och de är en av huvudkomponenterna i radioaktivt nedfall från kärnvapen-detoneringar. I små mängder är de användbara för cancerbehandling och medicinsk avbildning. Dessa partiklar är också användbara i arkeologisk forskning, eftersom instabila kolelement som kol-14 kan användas hittills fossilrester.
Jonstrålning med gammastråle produceras av gammafotoner som ofta avges från instabila atomkärnor tillsammans med beta-partiklar. Även om de är en typ av foton som bär ljusenergi som normalt synligt ljus, har en gammafoton 10 000 gånger mer energi än en vanlig vitljusfoton. Dessa utsläpp har ingen massa som alfapartiklar, och de kan resa stora avstånd innan de tappar sin energiska laddning. Även om de ofta klassificeras med röntgenstrålar, avges gammastrålar av atomkärnan, medan röntgenstrålar avges av elektronskal runt en atom.
Joniserande strålningsbestämmelser begränsar strikt exponeringsnivåer för gammastrålar, även om de naturligt förekommer i låga nivåer och produceras av isotopen av kalium-40 som finns i jord, vatten och livsmedel som är höga i elementet kalium. Industriella användningar för gammastrålning inkluderar utövandet av radiografi för att kartlägga sprickor och hålrum i svetsade delar och metallkompositer såsom i höghastighetsstrålmotorturbiner för flygplan. Strålning från gammastrålar anses överlägset vara den farligaste formen av strålning för levande saker i stora doser, och det har antagits att om en gammastrålstjärna 8000 ljusår från jorden skulle explodera, kan den förstöra hälften av Jordens ozonskikt, vilket gör exponering för joniserande strålning från vår egen sol mycket mer skadligt för människors hälsa.