Ραδιενεργή πηγή είναι μια ορισμένη ποσότητα ραδιονουκλιδίου που εκπέμπει ιοντίζουσα ακτινοβολία. Το τελευταίο περιλαμβάνει συνήθως ακτίνες γάμμα, σωματίδια άλφα και βήτα και ακτινοβολία νετρονίων.
Ρόλος των πηγών
Μπορούν να χρησιμοποιηθούν για ακτινοβολία, όταν η ακτινοβολία εκτελεί λειτουργία ιονισμού ή ως πηγή μετρολογικής ακτινοβολίας για τη βαθμονόμηση της ραδιομετρικής διαδικασίας και των οργάνων. Χρησιμοποιούνται επίσης για την παρακολούθηση βιομηχανικών διεργασιών, όπως η μέτρηση του πάχους στις βιομηχανίες χαρτιού και χάλυβα. Οι πηγές μπορούν να σφραγιστούν σε ένα δοχείο (ακτινοβολία υψηλής διείσδυσης) ή να εναποτεθούν σε μια επιφάνεια (ακτινοβολία χαμηλής διείσδυσης) ή σε ένα υγρό.
Έννοια και εφαρμογή
Ως πηγή ακτινοβολίας, χρησιμοποιούνται στην ιατρική για ακτινοθεραπεία και στη βιομηχανία για ακτινογραφία, ακτινοβολίατρόφιμα, αποστείρωση, έλεγχος παρασίτων και διασύνδεση με ακτινοβολία PVC.
Radionuclides
Τα Τα ραδιονουκλίδια επιλέγονται ανάλογα με τον τύπο και τη φύση της ακτινοβολίας, την έντασή της και τον χρόνο ημιζωής της. Οι κοινές πηγές ραδιονουκλεϊδίων περιλαμβάνουν το κοβάλτιο-60, το ιρίδιο-192 και το στρόντιο-90. Η μέτρηση του όγκου της δραστηριότητας της πηγής SI είναι το Becquerel, αν και η ιστορική μονάδα Curie εξακολουθεί να χρησιμοποιείται μερικώς, για παράδειγμα στις ΗΠΑ, παρά το γεγονός ότι το NIST των ΗΠΑ συνιστά σθεναρά τη χρήση της μονάδας SI. Για λόγους υγείας, είναι υποχρεωτικό στην ΕΕ.
Ζωή
Μια πηγή ακτινοβολίας συνήθως ζει 5 έως 15 χρόνια πριν η δραστηριότητά της πέσει σε ασφαλές επίπεδο. Ωστόσο, όταν είναι διαθέσιμα ραδιονουκλεΐδια με μεγάλο χρόνο ημιζωής, μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως εργαλεία βαθμονόμησης για πολύ περισσότερο.
Κλειστό και κρυφό
Πολλές πηγές ραδιενέργειας είναι κλειστές. Αυτό σημαίνει ότι περιέχονται μόνιμα είτε πλήρως στην κάψουλα είτε δεσμεύονται σταθερά από ένα στερεό στην επιφάνεια. Οι κάψουλες κατασκευάζονται συνήθως από ανοξείδωτο χάλυβα, τιτάνιο, πλατίνα ή άλλο αδρανές μέταλλο. Η χρήση κλειστών πηγών εξαλείφει σχεδόν κάθε κίνδυνο διασποράς ραδιενεργού υλικού στο περιβάλλον λόγω ακατάλληλου χειρισμού, αλλά το δοχείο δεν έχει σχεδιαστεί για να μειώνει την ακτινοβολία, επομένως απαιτείται πρόσθετη θωράκιση για προστασία από την ακτινοβολία. Τα κλειστά χρησιμοποιούνται επίσης σχεδόν σε όλες τις περιπτώσεις όπου όχιαπαιτείται χημική ή φυσική ενσωμάτωση σε υγρό ή αέριο.
Οι σφραγισμένες πηγές ταξινομούνται από τον ΔΟΑΕ ανάλογα με τις δραστηριότητές τους σε σχέση με ένα ελάχιστα επικίνδυνο ραδιενεργό αντικείμενο (το οποίο μπορεί να προκαλέσει σημαντική βλάβη στους ανθρώπους). Η αναλογία που χρησιμοποιείται είναι A/D, όπου A είναι η δραστηριότητα πηγής και D είναι η ελάχιστη επικίνδυνη δραστηριότητα.
Λάβετε υπόψη ότι οι πηγές με αρκετά χαμηλή απόδοση ραδιενέργειας (όπως αυτές που χρησιμοποιούνται σε ανιχνευτές καπνού) ώστε να μην βλάπτουν τον άνθρωπο δεν ταξινομούνται.
Κάψουλες
Οι πηγές κάψουλας, όπου η ακτινοβολία προέρχεται αποτελεσματικά από ένα σημείο, χρησιμοποιούνται για τη βαθμονόμηση οργάνων βήτα, γάμμα και ακτίνων Χ. Πρόσφατα, δεν ήταν δημοφιλή τόσο ως βιομηχανικά αντικείμενα όσο και ως αντικείμενα για μελέτη.
Πλακωτά ελατήρια
Χρησιμοποιούνται ευρέως για τη βαθμονόμηση οργάνων ραδιενεργής μόλυνσης. Δηλαδή, στην πραγματικότητα, παίζουν το ρόλο ενός είδους θαυματουργών μετρητών.
Σε αντίθεση με μια πηγή κάψουλας, το φόντο που εκπέμπεται από μια πηγή πλάκας πρέπει να βρίσκεται στην επιφάνεια για να αποφευχθεί το ξεθώριασμα ή η αυτοθωράκιση του δοχείου λόγω της φύσης του υλικού. Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό για τα σωματίδια άλφα, τα οποία ανακόπτονται εύκολα από μια μικρή μάζα. Η καμπύλη Bragg δείχνει την επίδραση της απόσβεσης στον ατμοσφαιρικό αέρα.
Ανοιχτό
Οι κλειστές πηγές είναι εκείνες που δεν βρίσκονται σε μόνιμα σφραγισμένο δοχείο και χρησιμοποιούνται ευρέως για ιατρικούς σκοπούς. Ισχύουν σε περιπτώσειςόταν η πηγή πρέπει να διαλυθεί σε υγρό για ένεση σε ασθενή ή κατάποση. Χρησιμοποιούνται επίσης στη βιομηχανία με παρόμοιο τρόπο για την ανίχνευση διαρροών ως ραδιενεργός ανιχνευτής.
Ανακύκλωση και περιβαλλοντικές πτυχές
Η διάθεση ληγμένων ραδιενεργών πηγών δημιουργεί παρόμοια προβλήματα με τη διάθεση άλλων πυρηνικών αποβλήτων, αν και σε μικρότερο βαθμό. Οι αναλωμένες πηγές χαμηλής στάθμης μερικές φορές θα είναι αρκετά ανενεργές ώστε να απορριφθούν χρησιμοποιώντας συνήθεις μεθόδους διάθεσης απορριμμάτων, συνήθως σε χώρους υγειονομικής ταφής. Άλλες μέθοδοι διάθεσης είναι παρόμοιες με εκείνες που χρησιμοποιούνται για ραδιενεργά απόβλητα υψηλότερης στάθμης, χρησιμοποιώντας διαφορετικά βάθη γεωτρήσεων ανάλογα με τη δραστηριότητα των αποβλήτων.
Μια γνωστή περίπτωση απρόσεκτου χειρισμού ενός τέτοιου αντικειμένου ήταν ένα ατύχημα στη Γοϊάνια, το οποίο οδήγησε στο θάνατο αρκετών ανθρώπων.
Ακτινοβολία υποβάθρου
Η ακτινοβολία υποβάθρου είναι πάντα παρούσα στη Γη. Το μεγαλύτερο μέρος της ακτινοβολίας υποβάθρου προέρχεται φυσικά από ορυκτά, ενώ ένα μικρό μέρος προέρχεται από ανθρωπογενή στοιχεία. Τα φυσικά ραδιενεργά ορυκτά στη γη, το έδαφος και το νερό παράγουν ακτινοβολία υποβάθρου. Το ανθρώπινο σώμα περιέχει ακόμη και μερικά από αυτά τα φυσικά ραδιενεργά μέταλλα. Η κοσμική ακτινοβολία συμβάλλει επίσης στο υπόβαθρο ακτινοβολίας γύρω μας. Μπορεί να υπάρχουν μεγάλες διακυμάνσεις στα επίπεδα φυσικής ακτινοβολίας υποβάθρου από μέρος σε μέρος, καθώς και αλλαγές στην ίδια τοποθεσία με την πάροδο του χρόνου. Τα φυσικά ραδιοϊσότοπα είναι πολύ ισχυρό υπόβαθροεκπομπών.
Κοσμική ακτινοβολία
Η κοσμική ακτινοβολία προέρχεται από εξαιρετικά ενεργητικά σωματίδια από τον Ήλιο και τα αστέρια που εισέρχονται στην ατμόσφαιρα της Γης. Δηλαδή, αυτά τα ουράνια σώματα μπορούν να ονομαστούν πηγές ραδιενεργής ακτινοβολίας. Μερικά σωματίδια χτυπούν στο έδαφος, ενώ άλλα αλληλεπιδρούν με την ατμόσφαιρα, δημιουργώντας διάφορους τύπους ακτινοβολίας. Τα επίπεδα αυξάνονται όσο πλησιάζετε πιο κοντά σε ένα ραδιενεργό αντικείμενο, έτσι η ποσότητα της κοσμικής ακτινοβολίας συνήθως αυξάνεται ανάλογα με την ανάβαση. Όσο μεγαλύτερο είναι το υψόμετρο, τόσο μεγαλύτερη είναι η δόση. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο όσοι ζουν στο Ντένβερ του Κολοράντο (5.280 πόδια) λαμβάνουν υψηλότερη ετήσια δόση ακτινοβολίας από την κοσμική ακτινοβολία από οποιονδήποτε ζει στο επίπεδο της θάλασσας (0 πόδια).
Η εξόρυξη ουρανίου στη Ρωσία παραμένει ένα αμφιλεγόμενο και «καυτό» θέμα, επειδή αυτή η εργασία είναι εξαιρετικά επικίνδυνη. Φυσικά, το ουράνιο και το θόριο που βρίσκονται στη γη ονομάζονται πρωτογενή ραδιονουκλίδια και αποτελούν πηγή επίγειας ακτινοβολίας. Ίχνη ουρανίου, θορίου και των προϊόντων αποσύνθεσής τους μπορούν να βρεθούν παντού. Μάθετε περισσότερα για τη ραδιενεργή διάσπαση. Τα επίπεδα της χερσαίας ακτινοβολίας ποικίλλουν ανάλογα με την τοποθεσία, αλλά περιοχές με υψηλότερες συγκεντρώσεις ουρανίου και θορίου στα επιφανειακά εδάφη συνήθως παρουσιάζουν υψηλότερα επίπεδα δόσης. Επομένως, οι άνθρωποι που ασχολούνται με την εξόρυξη ουρανίου στη Ρωσία διατρέχουν μεγάλο κίνδυνο.
Ακτινοβολία και άνθρωποι
Ίχνη ραδιενεργών ουσιών μπορούν να βρεθούν στο ανθρώπινο σώμα (κυρίως φυσικό κάλιο-40). Το στοιχείο βρίσκεται στα τρόφιμα, το έδαφος και το νερό, τα οποία εμείςαποδέχομαι. Το σώμα μας περιέχει μικρές ποσότητες ακτινοβολίας επειδή το σώμα μεταβολίζει μη ραδιενεργές και ραδιενεργές μορφές καλίου και άλλων στοιχείων με τον ίδιο τρόπο.
Ένα μικρό κλάσμα της ακτινοβολίας υποβάθρου προέρχεται από ανθρώπινες δραστηριότητες. Ίχνη ραδιενεργών στοιχείων έχουν διασκορπιστεί στο περιβάλλον ως αποτέλεσμα δοκιμών πυρηνικών όπλων και ατυχημάτων όπως αυτό που συνέβη στον πυρηνικό σταθμό του Τσερνομπίλ στην Ουκρανία. Οι πυρηνικοί αντιδραστήρες απελευθερώνουν μικρές ποσότητες ραδιενεργών στοιχείων. Τα ραδιενεργά υλικά που χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία και ακόμη και σε ορισμένα καταναλωτικά προϊόντα εκπέμπουν επίσης μικρές ποσότητες ακτινοβολίας υποβάθρου.
Είμαστε όλοι εκτεθειμένοι σε ακτινοβολία καθημερινά από φυσικές πηγές, όπως ορυκτά στη γη, και ανθρωπογενείς πηγές, όπως ιατρικές ακτινογραφίες. Σύμφωνα με το Εθνικό Συμβούλιο για την προστασία και τη μέτρηση της ακτινοβολίας (NCRP), η μέση ετήσια έκθεση του ανθρώπου στην ακτινοβολία στις Ηνωμένες Πολιτείες είναι 620 millirems (6,2 millisieverts).
Στη φύση
Ραδιενεργές ουσίες βρίσκονται συχνά στη φύση. Μερικά από αυτά βρίσκονται στο έδαφος, στους βράχους, στο νερό, στον αέρα και στη βλάστηση, από τα οποία εισπνέονται και καταπίνονται. Εκτός από αυτήν την εσωτερική έκθεση, οι άνθρωποι λαμβάνουν επίσης εξωτερική έκθεση από ραδιενεργά υλικά που παραμένουν έξω από το σώμα και από την κοσμική ακτινοβολία από το διάστημα. Η μέση ημερήσια φυσική δόση για τον άνθρωπο είναι περίπου 2,4 mSv (240 mrem) ετησίως.
Αυτό είναι τετραπλάσιοη παγκόσμια μέση έκθεση σε τεχνητή ακτινοβολία στον κόσμο, η οποία το 2008 ήταν περίπου 0,6 mrem (60 Rem) ετησίως. Σε ορισμένες πλούσιες χώρες, όπως οι ΗΠΑ και η Ιαπωνία, η τεχνητή έκθεση υπερβαίνει τη φυσική έκθεση κατά μέσο όρο λόγω μεγαλύτερης πρόσβασης σε συγκεκριμένα ιατρικά όργανα. Στην Ευρώπη, η μέση έκθεση στο φυσικό περιβάλλον μεταξύ των χωρών κυμαίνεται από 2 mSv (200 mrem) ετησίως στο Ηνωμένο Βασίλειο έως πάνω από 7 mSv (700 mrem) για ορισμένες ομάδες ανθρώπων στη Φινλανδία.
Ημερήσια έκθεση
Η έκθεση από φυσικές πηγές είναι αναπόσπαστο μέρος της καθημερινής ζωής τόσο στην εργασία όσο και σε δημόσιους χώρους. Τέτοιες εκθέσεις προκαλούν στις περισσότερες περιπτώσεις ελάχιστη ή καθόλου δημόσια ανησυχία, αλλά σε ορισμένες περιπτώσεις πρέπει να λαμβάνονται υπόψη μέτρα προστασίας της υγείας, για παράδειγμα κατά την εργασία με μεταλλεύματα ουρανίου και θορίου και άλλα φυσικά ραδιενεργά υλικά (NORM). Αυτές οι καταστάσεις έχουν γίνει το επίκεντρο της προσοχής του Οργανισμού τα τελευταία χρόνια. Και αυτό, χωρίς να αναφέρουμε τα παραδείγματα ατυχημάτων με την έκλυση ραδιενεργών ουσιών, όπως η καταστροφή στον πυρηνικό σταθμό του Τσερνομπίλ και στη Φουκουσίμα, που ανάγκασε επιστήμονες και πολιτικούς σε όλο τον κόσμο να αναθεωρήσουν τη στάση τους απέναντι στο «ειρηνικό άτομο».
Ακτινοβολία της Γης
Η γήινη ακτινοβολία περιλαμβάνει μόνο πηγές που παραμένουν εξωτερικές στο σώμα. Αλλά ταυτόχρονα συνεχίζουν να αποτελούν επικίνδυνες ραδιενεργές πηγές ακτινοβολίας. Τα κύρια ραδιονουκλίδια που προκαλούν ανησυχία είναι το κάλιο, το ουράνιο και το θόριο, τα προϊόντα διάσπασής τους. ΚαιΜερικά, όπως το ράδιο και το ραδόνιο, είναι πολύ ραδιενεργά αλλά εμφανίζονται σε χαμηλές συγκεντρώσεις. Ο αριθμός αυτών των αντικειμένων έχει μειωθεί αναπόφευκτα από το σχηματισμό της Γης. Η τρέχουσα δραστηριότητα ακτινοβολίας που σχετίζεται με την παρουσία του ουρανίου-238 είναι η μισή από την αρχή της ύπαρξης του πλανήτη μας. Αυτό οφείλεται στον χρόνο ημιζωής του 4,5 δισεκατομμυρίων ετών και για το κάλιο-40 (χρόνος ημιζωής 1,25 δισεκατομμύρια χρόνια) είναι μόνο περίπου το 8% του αρχικού. Αλλά κατά τη διάρκεια της ύπαρξης της ανθρωπότητας, η ποσότητα της ακτινοβολίας έχει μειωθεί πολύ ελαφρά.
Πολλά ισότοπα με μικρότερο χρόνο ημιζωής (και επομένως υψηλή ραδιενέργεια) δεν έχουν αποσυντεθεί λόγω της συνεχούς φυσικής τους παραγωγής. Παραδείγματα αυτού είναι το ράδιο-226 (το προϊόν διάσπασης του θορίου-230 στην αλυσίδα διάσπασης του ουρανίου-238) και το ραδόνιο-222 (το προϊόν διάσπασης του ραδίου-226 σε αυτήν την αλυσίδα).
Θόριο και ουράνιο
Τα ραδιενεργά χημικά στοιχεία θόριο και ουράνιο υπόκεινται κυρίως σε διάσπαση άλφα και βήτα και δεν είναι εύκολο να εντοπιστούν. Αυτό τους κάνει πολύ επικίνδυνους. Ωστόσο, το ίδιο μπορεί να ειπωθεί για την ακτινοβολία πρωτονίων. Ωστόσο, πολλά από τα πλευρικά τους παράγωγα αυτών των στοιχείων είναι επίσης ισχυροί εκπομποί γάμμα. Το θόριο-232 ανιχνεύεται με την κορυφή των 239 keV από το μόλυβδο-212, 511, 583 και 2614 keV από το θάλλιο-208 και 911 και 969 keV από το ακτίνιο-228. Το ραδιενεργό χημικό στοιχείο Ουράνιο-238 εμφανίζεται ως κορυφές βισμούθου-214 στα 609, 1120 και 1764 keV (δείτε την ίδια κορυφή για το ατμοσφαιρικό ραδόνιο). Το Κάλιο-40 ανιχνεύεται απευθείας μέσω της κορυφής γάμα 1461keV.
Το επίπεδο πάνω από τη θάλασσα και άλλα μεγάλα υδάτινα σώματα τείνει να είναι περίπου το ένα δέκατο του υποβάθρου της γης. Αντίθετα, οι παράκτιες περιοχές (και οι περιοχές κοντά σε γλυκό νερό) μπορεί να έχουν πρόσθετη συμβολή από τα διάσπαρτα ιζήματα.
Ραδόνιο
Η μεγαλύτερη πηγή ραδιενεργού ακτινοβολίας στη φύση είναι το ραδόνιο που μεταφέρεται στον αέρα, ένα ραδιενεργό αέριο που απελευθερώνεται από τη γη. Το ραδόνιο και τα ισότοπά του, τα μητρικά ραδιονουκλίδια και τα προϊόντα αποσύνθεσης συμβάλλουν στη μέση αναπνεύσιμη δόση των 1,26 mSv/έτος (millisievert ανά έτος). Το ραδόνιο κατανέμεται άνισα και ποικίλλει ανάλογα με τις καιρικές συνθήκες, με αποτέλεσμα να χρησιμοποιούνται πολύ υψηλότερες δόσεις σε πολλά μέρη του κόσμου όπου αποτελεί σημαντικό κίνδυνο για την υγεία. Συγκεντρώσεις 500 φορές υψηλότερες από τον παγκόσμιο μέσο όρο έχουν βρεθεί μέσα σε κτίρια στη Σκανδιναβία, τις Ηνωμένες Πολιτείες, το Ιράν και την Τσεχική Δημοκρατία. Το ραδόνιο είναι ένα προϊόν διάσπασης του ουρανίου που είναι σχετικά κοινό στον φλοιό της γης, αλλά πιο συγκεντρωμένο σε πετρώματα που φέρουν μεταλλεύματα διάσπαρτα σε όλο τον κόσμο. Το ραδόνιο διαρρέει από αυτά τα μεταλλεύματα στην ατμόσφαιρα ή στα υπόγεια ύδατα και επίσης διαρρέει στα κτίρια. Μπορεί να εισπνευστεί στους πνεύμονες μαζί με τα προϊόντα αποσύνθεσης, όπου θα παραμείνουν για κάποιο χρονικό διάστημα μετά την έκθεση. Για το λόγο αυτό, το ραδόνιο ταξινομείται ως φυσική πηγή ακτινοβολίας.
Έκθεση ραδονίου
Αν και το ραδόνιο εμφανίζεται φυσικά, τα αποτελέσματά του μπορούν να αυξηθούν ή να μειωθούν από ανθρώπινες δραστηριότητες, όπως η κατασκευή ενός σπιτιού. Κακώς σφραγισμένο κελάριΈνα καλά μονωμένο σπίτι μπορεί να οδηγήσει σε συσσώρευση ραδονίου στο σπίτι, θέτοντας σε κίνδυνο τους ενοίκους του. Η ευρεία κατασκευή καλά μονωμένων και σφραγισμένων κατοικιών στις βιομηχανικές χώρες του βορρά είχε ως αποτέλεσμα το ραδόνιο να γίνει κύρια πηγή ακτινοβολίας υποβάθρου σε ορισμένες κοινότητες στη βόρεια Βόρεια Αμερική και την Ευρώπη. Ορισμένα οικοδομικά υλικά, όπως το ελαφρύ σκυρόδεμα με στυπτηρία από σχιστόλιθο, φωσφογύψος και ιταλικός τόφφος, μπορούν να απελευθερώσουν ραδόνιο εάν περιέχουν ράδιο και είναι πορώδη ως προς το αέριο.
Η έκθεση στην ακτινοβολία από το ραδόνιο είναι έμμεση. Το ραδόνιο έχει σύντομο χρόνο ημιζωής (4 ημέρες) και διασπάται σε άλλα στερεά σωματίδια ραδιενεργών νουκλεϊδίων της σειράς ραδίου. Αυτά τα ραδιενεργά στοιχεία εισπνέονται και παραμένουν στους πνεύμονες, προκαλώντας παρατεταμένη έκθεση. Έτσι, το ραδόνιο θεωρείται ότι είναι η δεύτερη κύρια αιτία καρκίνου του πνεύμονα μετά το κάπνισμα και είναι υπεύθυνο για 15.000 έως 22.000 θανάτους από καρκίνο ετησίως μόνο στις ΗΠΑ. Ωστόσο, η συζήτηση για τα αντίθετα πειραματικά αποτελέσματα είναι ακόμη σε εξέλιξη.
Το μεγαλύτερο μέρος του ατμοσφαιρικού υποβάθρου προκαλείται από το ραδόνιο και τα προϊόντα διάσπασής του. Το φάσμα γάμμα δείχνει αξιοσημείωτες κορυφές στα 609, 1120 και 1764 keV, οι οποίες ανήκουν στο βισμούθιο-214, ένα προϊόν διάσπασης του ραδονίου. Το ατμοσφαιρικό υπόβαθρο εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την κατεύθυνση του ανέμου και τις μετεωρολογικές συνθήκες. Το ραδόνιο μπορεί επίσης να απελευθερωθεί από το έδαφος σε εκρήξεις και στη συνέχεια να σχηματίσει «σύννεφα ραδονίου» που μπορούν να ταξιδέψουν δεκάδες χιλιόμετρα.
Διαστημικό φόντο
Η γη και όλα τα έμβια όντα πάνω της είναι συνεχώςβομβαρδίζεται από την ακτινοβολία από το διάστημα. Αυτή η ακτινοβολία αποτελείται κυρίως από θετικά φορτισμένα ιόντα, από πρωτόνια έως σίδηρο, και μεγαλύτερους πυρήνες που παράγονται έξω από το ηλιακό μας σύστημα. Αυτή η ακτινοβολία αλληλεπιδρά με τα άτομα στην ατμόσφαιρα, δημιουργώντας δευτερεύουσα ροή αέρα, συμπεριλαμβανομένων ακτίνων Χ, μιονίων, πρωτονίων, σωματιδίων άλφα, ιόντων, ηλεκτρονίων και νετρονίων.
Η άμεση δόση της κοσμικής ακτινοβολίας προέρχεται κυρίως από μιόνια, νετρόνια και ηλεκτρόνια και ποικίλλει σε διάφορα μέρη του κόσμου ανάλογα με το γεωμαγνητικό πεδίο και το υψόμετρο. Για παράδειγμα, η πόλη του Ντένβερ στις Ηνωμένες Πολιτείες (σε υψόμετρο 1.650 μέτρων) δέχεται περίπου διπλάσια δόση κοσμικών ακτίνων από ό,τι σε ένα σημείο στο επίπεδο της θάλασσας.
Αυτή η ακτινοβολία είναι πολύ ισχυρότερη στην ανώτερη τροπόσφαιρα σε περίπου 10 χλμ. και επομένως προκαλεί ιδιαίτερη ανησυχία για τα μέλη του πληρώματος και τους τακτικούς επιβάτες που περνούν πολλές ώρες το χρόνο σε αυτό το περιβάλλον. Κατά τις πτήσεις τους, τα πληρώματα αεροπορικών εταιρειών λαμβάνουν συνήθως μια πρόσθετη επαγγελματική δόση που κυμαίνεται από 2,2 mSv (220 mrem) ετησίως έως 2,19 mSv/έτος, σύμφωνα με διάφορες μελέτες.
Ακτινοβολία σε τροχιά
Ομοίως, οι κοσμικές ακτίνες προκαλούν υψηλότερη έκθεση στο φόντο για τους αστροναύτες από ό,τι για τους ανθρώπους στην επιφάνεια της Γης. Οι αστροναύτες που εργάζονται σε χαμηλές τροχιές, όπως οι υπάλληλοι διεθνών διαστημικών σταθμών ή λεωφορείων, προστατεύονται εν μέρει από το μαγνητικό πεδίο της Γης, αλλά υποφέρουν επίσης από τη λεγόμενη ζώνη Βαν Άλεν, η οποία είναι αποτέλεσμα του γήινου μαγνητικού πεδίου. Εκτός χαμηλής τροχιάς της Γης, όπωςεμπειρία από αστροναύτες του Απόλλωνα που ταξιδεύουν στη Σελήνη, αυτή η ακτινοβολία υποβάθρου είναι πολύ πιο έντονη και αντιπροσωπεύει ένα σημαντικό εμπόδιο για πιθανή μελλοντική μακροπρόθεσμη ανθρώπινη εξερεύνηση της Σελήνης ή του Άρη.
Οι κοσμικές επιρροές προκαλούν επίσης στοιχειακή μεταστοιχείωση στην ατμόσφαιρα, κατά την οποία η δευτερογενής ακτινοβολία που δημιουργείται από αυτές συνδυάζεται με ατομικούς πυρήνες στην ατμόσφαιρα, σχηματίζοντας διάφορα νουκλίδια. Μπορούν να παραχθούν πολλά αποκαλούμενα κοσμογονικά νουκλίδια, αλλά πιθανώς το πιο αξιοσημείωτο είναι ο άνθρακας-14, ο οποίος σχηματίζεται από αλληλεπίδραση με άτομα αζώτου. Αυτά τα κοσμογονικά νουκλεΐδια φτάνουν τελικά στην επιφάνεια της Γης και μπορούν να ενσωματωθούν σε ζωντανούς οργανισμούς. Η παραγωγή αυτών των νουκλεϊδίων ποικίλλει ελαφρώς κατά τη διάρκεια βραχυπρόθεσμων μεταμορφώσεων ηλιακής ροής, αλλά θεωρείται ότι είναι πρακτικά σταθερή σε μεγάλες κλίμακες - από χιλιάδες έως εκατομμύρια χρόνια. Η συνεχής παραγωγή, η ενσωμάτωση και ο σχετικά σύντομος χρόνος ημιζωής του άνθρακα-14 είναι οι αρχές που χρησιμοποιούνται στη χρονολόγηση αρχαίων βιολογικών υλικών με ραδιενεργό άνθρακα, όπως ξύλινα αντικείμενα ή ανθρώπινα υπολείμματα.
ακτίνες γάμμα
Η κοσμική ακτινοβολία στο επίπεδο της θάλασσας εμφανίζεται συνήθως ως ακτινοβολία γάμμα 511 keV από την εκμηδένιση ποζιτρονίων που δημιουργείται από πυρηνικές αντιδράσεις σωματιδίων υψηλής ενέργειας και ακτίνων γάμμα. Σε μεγάλα υψόμετρα, υπάρχει και συνεισφορά από το συνεχές φάσμα του bremsstrahlung. Ως εκ τούτου, μεταξύ των επιστημόνων, το θέμα της ηλιακής ακτινοβολίας και της ισορροπίας ακτινοβολίας θεωρείται πολύ σημαντικό.
Ακτινοβολία στο εσωτερικό του σώματος
Τα δύο πιο σημαντικά στοιχεία που συνθέτουν το ανθρώπινο σώμα, δηλαδή το κάλιο και ο άνθρακας, περιέχουν ισότοπα που αυξάνουν σημαντικά τη δόση ακτινοβολίας υποβάθρου μας. Αυτό σημαίνει ότι μπορούν επίσης να είναι πηγές ραδιενεργής ακτινοβολίας.
Τείνουν να συσσωρεύονται επικίνδυνα χημικά στοιχεία και ενώσεις. Το μέσο ανθρώπινο σώμα περιέχει περίπου 17 χιλιοστόγραμμα καλίου-40 (40 K) και περίπου 24 νανογραμμάρια (10-8 g) άνθρακα-14 (14 C) (διάρκεια ημιζωής - 5.730 χρόνια). Εξαιρουμένης της εσωτερικής μόλυνσης από εξωτερικά ραδιενεργά υλικά, αυτά τα δύο στοιχεία είναι τα μεγαλύτερα συστατικά της εσωτερικής έκθεσης στα βιολογικά λειτουργικά συστατικά του ανθρώπινου σώματος. Περίπου 4.000 πυρήνες διασπώνται με 40K ανά δευτερόλεπτο και ο ίδιος αριθμός στους 14C. Η ενέργεια των σωματιδίων βήτα που σχηματίζονται στους 40 Κ είναι περίπου 10 φορές μεγαλύτερη από αυτή των σωματιδίων βήτα που σχηματίζονται στους 14 C.
Ο 14C υπάρχει στο ανθρώπινο σώμα σε περίπου 3.700 Bq (0,1 μCi) με βιολογικό χρόνο ημιζωής 40 ημερών. Αυτό σημαίνει ότι η διάσπαση του 14C παράγει περίπου 3.700 σωματίδια βήτα ανά δευτερόλεπτο. Περίπου τα μισά ανθρώπινα κύτταρα περιέχουν ένα άτομο 14 C.
Η παγκόσμια μέση εσωτερική δόση ραδιονουκλεϊδίων εκτός από το ραδόνιο και τα προϊόντα διάσπασής του είναι 0,29 mSv/έτος, εκ των οποίων 0,17 mSv/έτος είναι στα 40K, 0,12 mSv/έτος προέρχονται από τη σειρά ουρανίου και θορίου και 12 μSv/έτος έτος - από 14 C. Αξίζει επίσης να σημειωθεί ότι τα ιατρικά μηχανήματα ακτινογραφίας είναι επίσης συχνάραδιενεργά, αλλά η ακτινοβολία τους δεν είναι επικίνδυνη για τον άνθρωπο.
