Promieniotwórczość naturalna

Promieniotwórczość naturalna

Została odkryta przez Antoine Henri Becquerela (francuski chemik i fizyk, laureat Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki w 1903 za odkrycie promieniotwórczości.)
Nazywa się ona tak od zdolność samoistnego wysyłania promieniowania jonizującego przez jądra niektórych pierwiastków, która występuje w przyrodzie i stale istnieje na Ziemi bez ingerencji człowieka. Do podstawowych typów przemian promieniotwórczych, w trakcie których powstaje promieniowanie jonizujące należą:
- rozpad
- wychwycenie elektronu,
- rozszczepienie samorzutne,
- promieniotwórczość protonowa
Energia ta jest emitowana w postaci cząstek alfa jądra helu cząstek beta (wysokoenergetyczne elektrony) oraz w postaci promieniowania gamma (promieniowanie elektromagnetyczne o bardzo dużej energii). Na skutek tradycyjnej radioaktywności niestabilne izotopy przechodzą w stabilniejsze, nie dochodzi jednak przy tym do całkowitego rozpadu jądra.
Promieniowanie występuje najczęściej jako zjawisko towarzyszące promieniowaniu. W wyniku emisji cząstek i jądro może pozostać w stanie wzbudzonym. W wyniku przejścia jądra do stanu normalnego emitowane jest promieniowanie. Promieniotwórczość naturalna występuje w pierwiastkach ciężkich (Z=81 do 92). Sporadycznie promieniotwórczość naturalna występuje również dla lżejszych pierwiastków: promieniotwórcze: tryt, węgiel, neodym, samar i platyna i - promieniotwórcze: potas, rubid, ind, ren.
Biologiczne skutki promieniowania rozróżnia się bezpośrednie i pośrednie skutki pochłaniania energii promieniowania w żywych tkankach.
Wielkość skutków biologicznych zależy od wielu czynników:
- wielkości dawki (na przykład jednorazowa dawka większa od 0,75 Sv powoduje objawy choroby popromiennej),
- rodzaju promieniowania,
- czasu biologicznego połowicznego zaniku radioizotopu (przykładowo dla 137Cs fizyczny czas połowicznego zaniku wynosi 30 lat, natomiast biologiczny tylko około 2 lat),
- mocy dawki,
- rodzaju napromieniowanej tkanki (różne narządy i tkanki wykazują rozmaitą wrażliwość na działanie promieniowania),
- sposobu ekspozycji (zewnętrznej lub wewnętrznej) - skażenie wewnętrzne powoduje zdecydowanie większe szkody w organizmie,
- czasu pochłaniania (dawka jednorazowa czy też kilka mniejszych),
- skutki promieniowania nie ujawniają się poniżej pewnej wielkości dawki - zwanej dawką progową, a międzynarodowe normy podają dopuszczalne graniczne wielkości dawek, znacznie mniejsze od progowych.
Skutki bezpośrednie występują wtedy, gdy cząstki promieniowania zrywają wiązania molekularne w ważnych cząsteczkach na przykład kwasu nukleinowego.
Skutki pośrednie polegają na rozbiciu mniej ważnych molekuł wody (tzw. radioliza wody), co prowadzi do powstania aktywnych jonów i wolnych rodników.
Szkodliwe skutki dzieli się na somatyczne, ujawniające się bezpośrednio u osoby napromieniowanej (choroba popromienna) i genetyczne, ujawniające się dopiero w następnym pokoleniu.
Skutki somatyczne dalej można podzielić na wczesne i późne oraz stochastyczne (odznaczają się tym, że ich wystąpienie zależne jest od wielkości dawki, ale stopień ich nasilenia nie zależy od dawki; należą do nich białaczka lub inne nowotwory) i niestochastyczne (stopień nasilenia tych skutków zwiększa się wraz z dawką pochłoniętą).
Skutki te dotknęły naszą rodaczkę Marię Skłodowską-Curie, która była jedną z pierwszych ofiar promieniowania. W jej czasach początkowo nie zdawano sobie sprawy z biologicznych skutków dużych dawek promieniowania.