Wat is radioactiviteit?
Dat er radioactieve stoffen bestaan, weten we al meer dan honderd jaar. En toch hangt er rond radioactiviteit nog altijd een waas van geheimzinnigheid.
In 1896
postuleerde Henri Becquerel dat bepaalde materialen een soort onzichtbare straling uitzonden, straling die hij zichtbaar kon maken op een fotografische plaat.
Illustere wetenschappers als Marie Curie en Ernest Rutherford achterhaalden uiteindelijk dat radioactiviteit wordt uitgezonden door de kernen van atomen.
Zo'n atoom bestaat uit een kern van positief geladen deeltjes, protonen, en neutrale deeltjes, neutronen. Daarrond (en op relatief grote afstand)
cirkelen de negatieve elektronen.
Normaal zouden de positief geladen deeltjes in de kern elkaar moeten afstoten. Dat dat niet gebeurt,
heeft alles te maken met de neutronen en de manier waarop zij interageren met de protonen via de zogenaamde sterke interactie.
Lichte atoomkernen
hebben ongeveer evenveel protonen als neutronen in de kern. Naarmate de atoomkernen zwaarder zijn, treffen we naar verhouding meer neutronen aan. Voor echt zware kernen
ligt de verhouding protonen/neutronen ongeveer op 1/1,5.
Alle kernen streven naar een soort evenwicht, een optimale verhouding tussen protonen en neutronen.
Onstabiele kernen zullen dus proberen te veranderen in de loop van de tijd, op zoek naar de ideale stabiliteit, zeg maar het "ideale gewicht".
Om naar stabiliteit te evolueren, gebruiken atoomkernen radioactiviteit. Er bestaan drie soorten radioactiviteit:
1) alfastraling (heliumkernen)
2) bètastraling (elektronen)
3) gammastraling (hoogenergetische elektromagnetische straling van uiterst korte golflengte).
De tijd die een kern erover doet om via radioactiviteit zijn stabiliteit te
verhogen, is extreem wisselend.
Omdat je nooit met zekerheid kan zeggen wanneer radioactief verval (alfa, bèta of gamma) precies kan optreden, bedachten wetenschappers
de term "halfwaardetijd". Men bepaalt daarmee hoelang het duurt vooraleer een bepaald element door radioactiviteit voor precies de helft is getransformeerd tot een ander element.
Uranium-238 heeft een halfwaardetijd van 4,51 miljard jaar. Na die tijd blijft er dus nog de helft Uranium-238 over. De rest is door alfastraling omgezet in Th-234.
Die nieuwe stof heeft een halfwaardetijd van 24,1 dagen. En zo gaat de cyclus verder, tot uiteindelijk (na veel omzwervingen) Pb-206 (lood) tot stand komt, een
kern die stabiel is. Halfwaardetijden lopen dus uiteen van miljarden jaar, over jaren, dagen, minuten tot fracties van seconden.
Dit proces heeft een aantal zeer interessante toepassingen. In een levend wezen wordt voortdurend het radioactieve koolstof 14 aangemaakt. C-14, een bètastraler, heeft een
halfwaardetijd van 5770 jaar. Eens het lichaam dood is, zal de hoeveelheid C-14 langzaam verminderen volgens het principe van de halfwaardetijd.
Door na te gaan hoeveel radioactief koolstof, C-14, nog aanwezig is, kan men goede dateringen uitvoeren.
Voor andere isotopen bestaan er soortgelijke tests - zeer tot genoegen van de archeologen.
Radioactiviteit is dus absoluut geen kunstmatig gegeven dat enkel veroorzaakt wordt door de mens. In de natuur vind je enorm veel radioactieve isotopen. Er bestaat dus
zoiets als natuurlijke atmosferische radioactiviteit. We kennen twee belangrijke bronnen van natuurlijke radioactiviteit: kosmische straling (komt van buiten de aarde)
en radioactieve ertsen.
Bij het vervallen van radioactieve
mineralen komt o.a. Radon-222 en Radon-220 vrij in de atmosfeer. De vervalproducten van deze gasvormige isotopen binden zich vrij makkelijk aan kleine
stofdeeltjes. Het zijn precies deze kleine stofdeeltjes waarvan we de radioactiviteit meten. De halfwaardetijd van Radon-222 bedraagt 3,825 dagen, voor Radon-220 is dat 54,5 seconden.
Het radon dringt via de bodem onze huizen binnen en zorgt voor radioactieve straling. Radon in huis veroorzaakt
longkanker. Volgens een studie
van het Federaal Agentschap voor Nucleaire Controle (FANC) is longkanker verantwoordelijk voor de dood van ongeveer 7.400 Belgen per jaar. In één op de tien gevallen
is radon hiervan de oorzaak! Meer info vind je
hier.
De
kunstmatige atmosferische radioactiviteit
is het resultaat van drie bronnen: kernbommen, "gecontroleerde" lekkages en ongevallen.
Kernexplosies sturen in uiterst korte tijd zeer veel hete lucht de atmosfeer in. Radioactieve stofdeeltjes worden meegevoerd en in de omgeving verspreid.
De zwaarste deeltjes dwarrelen enkele uren na de explosie in een omgeving van een honderdtal kilometer neer op
aarde.
Lichtere deeltjes worden uiteindelijk
door de
wind meegenomen, kunnen verschillende keer rond de
aarde gaan en vallen terug na enkele weken.
De kleinste deeltjes komen tientallen kilometer hoog
in de stratosfeer terecht en kunnen daar jaren blijven alvorens terug te vallen.
De "oogst" radioactieve deeltjes na een kernexplosie bestaat grotendeels uit Jodium-131 (halfwaardetijd 8,05 dagen),
Cesium-137 (halfwaardetijd 30 jaar) en Strontium-90 (halfwaardetijd 28 jaar).
Radioactiviteit wordt in
Ukkel
gemeten in Becquerel per kubieke meter (Bq/m³). Eén Becquerel (Bq) is gelijk aan één desintegratie per seconde: per seconde vervalt er één atoom.
Het water van de oceanen bevat 12 Bq per liter. Een volwassen persoon heeft ongeveer 8500 Bq in zich, zo'n 120 Bq per kilogram. Mensen zijn dus een belangrijke bron
van radioactiviteit!
De Becquerel is een "makkelijke" eenheid om straling te meten. Hoeveel van die radioactiviteit wordt opgenomen in het menselijk lichaam valt minder makkelijk te
definiëren. Dat hangt namelijk af van de soort straling en van welke soort radioactieve atomen de straling afkomstig is. In de geneeskunde hanteert men
meestal de Gray en de Sievert als eenheden.
Volgende vergelijking maakt het verband tussen de verschillende eenheden duidelijk.
=>> De Becquerels zijn de steentjes die door een kind in de lucht worden gegooid.
=>> De Grays zijn de steentjes die zijn vriendje dat naast hem staat in het gezicht krijgt.
=>> De Sieverts zijn de ernstige of minder ernstige verwondingen die eruit voortvloeien.
De resultaten van de atmosferische metingen van de radioactiviteit zijn uiterst interessant. Voor Ukkel meten we maandelijks gemiddeld iets meer dan drie Bq/m³.
In Dourbes (in het zuiden van het land) bedraagt de maandelijkse gemiddelde radioactiviteit bijna zeven Bq/m³. De natuurlijke atmosferische radioactiviteit is in Wallonië
ongeveer dubbel zo hoog als die in Vlaanderen.
We kunnen de cijfers opsplitsen in natuurlijke en kunstmatige radioactiviteit. En dan gebeurt er iets heel merkwaardigs. Het overgrote deel van alle radioactiviteit is namelijk van
natuurlijke oorsprong. Sinds
1965
ligt de kunstmatige radioactiviteit bijna continu een factor honderd tot een factor tienduizend lager. Voor het beschrijven van de kunstmatige
radioactiviteit hanteren we dan ook best de eenheid mBq (milliBecquerel, dus een duizendste Bq).
Alleen de eerste drie dagen van mei
1986 (na het ongeval in
Tsjernobyl) oversteeg de
kunstmatige radioactiviteit de natuurlijke achtergrond. Omdat radioactiviteit cumulatief werkt, kan je overduidelijk stellen dat bij ons in België de natuurlijke factor
allesoverheersend is: maandelijks 3 Bq/m³ in Vlaanderen voor de natuurlijke radioactiviteit, ongeveer 0,4 mBq/m³ ofte 0,0004 Bq/m³ voor de kunstmatige (zonder lekken of atmosferische kernproeven).
De natuurlijke radioactiviteit varieert in de loop van de dag en ook tijdens het jaar. Tijdens kalme periodes ('s ochtends) ligt de radioactiviteit een stuk hoger dan
tijdens momenten met turbulente atmosfeer (overdag). Het maximum wordt meestal bereikt in de late voormiddag en is eens zo hoog als het minimum.
In de
herfst (met zijn mistige, kalme dagen) is de activiteit ongeveer dubbel zo hoog als in de
lente.
Wil je zelf de radioactiviteit in je regio volgen? Dat kan. Telerad is een meetsysteem van 220 Belgische meetstations. Je kan het continu raadplegen
via deze site.
Nog andere vragen?
Statistieken:
Online: 5
Vandaag: 76
Laatste week: 8.712
Pagina's: 38.744.690
sinds 15 aug 2010