Becquerel, gray en sievert

Niet zo eenvoudig allemaal, maar het volgende voorbeeld geeft in grote lijnen aan waar het over gaat. Vergelijk radioactief materiaal eens met fruitbomen. Het aantal vruchten dat uit een boom valt, wordt in dat geval gemeten in becquerel. De energie die de vallende vruchten overbrengen op iemand die onder de boom staat, wordt uitgedrukt in gray. De schade, de grootte van de blauwe plekken die de verschillende vruchten (appels, noten enzovoort) bij dezelfde persoon veroorzaken, wordt weergegeven in sievert.

Radioactieve stoffen zijn opgebouwd uit atoomkernen die instabiel zijn. Daarom gaan deze kernen, zogenaamde radionucliden, spontaan over in andere kernen; ze vervallen. Tijdens dit proces ontstaat energierijke straling. Als deze straling in aanraking komt met materie komen er een of meer elektronen vrij uit een atoom, dat daardoor verandert in een elektrisch geladen ion. Dit verschijnsel heet ionisatie. Ioniserende straling kan breuken slaan in het erfelijk materiaal (DNA), waardoor cellen afsterven of beschadigd raken. De belangrijkste soorten ioniserende straling zijn alfastraling, bètastraling, gammastraling en röntgenstraling.

Verklaring van de belangrijkste eenheden en begrippen:

- Becquerel (Bq): Eenheid van radioactief verval; 1 becquerel betekent dat er iedere seconde 1 atoom vervalt. Het is een maat voor radioactiviteit in voedsel, lucht en water. Het water in de oceanen bijvoorbeeld heeft een radioactiviteit van ongeveer 12 Bq per liter. Het menselijk lichaam heeft een gemiddelde radioactiviteit van ongeveer 120 Bq per kilogram. De radioactiviteit hangt af van de hoeveelheid radioactieve deeltjes en de halveringstijd (zie verder). De naam is afkomstig van de Franse natuurkundige Henri Becquerel, die in 1898 ontdekte dat uranium radioactief was.

- Gray (Gy): Ioniserende straling draagt energie over op lichaamsweefsel. De hoeveelheid wordt aangeduid als de geabsorbeerde dosis. Deze wordt vastgelegd in gray; 1 gray komt overeen met 1 joule per kilo. In tegenstelling tot de sievert zegt de gray alleen iets over het natuurkundige effect en niet over het biologische. De naam gray is afkomstig van Hal Gray, een Britse natuurkundige die veel onderzoek heeft gedaan naar de absorptie van gammastralen in materie.

- Sievert (Sv): De sievert is een maat voor het risico op gezondheidsschade. Alfa-, bèta- en gammastraling hebben een verschillende uitwerking. Om hiermee rekening te houden, vermenigvuldigen stralingsdeskundigen de in het lichaam geabsorbeerde stralingsdosis met een bepaalde factor. Daarnaast zijn sommige organen -zoals eierstokken en testikels- gevoeliger voor straling dan andere. Door voor elk orgaan de stralingsdosis te bepalen en elk orgaan een weegfactor toe te kennen, wordt een representatief beeld verkregen van de totale individuele stralingsdosis die iemand heeft ontvangen gedurende een bepaalde periode (uur of jaar), de zogeheten effectieve dosis. Omdat de doses meestal laag zijn, worden vaak de millisievert (een duizendste sievert) of de microsievert (een miljoenste sievert) gebruikt. De naam sievert is afkomstig van de Zweedse arts Rolf Sievert die veel onderzoek deed naar de biologische gevolgen van straling.

- Röntgen (R): Verouderde stralingseenheid, die wordt gebruikt om het in de omgeving gemeten stralingsniveau weer te geven. Deze wordt nog veel gebruikt in Rusland en de VS. Het stralingsniveau wordt meestal uitgedrukt in milliröntgen per uur of microröntgen per uur. 1 microröntgen per uur is gelijk aan ongeveer 10 nanosievert per uur. De achtergrondstraling vanuit de ruimte en uit de bodem is in Nederland gemiddeld 8 microröntgen of 80 nanosievert per uur.

- Rem: Verouderde stralingseenheid die de afkorting vormt van röntgen equivalent man; 1 sievert is gelijk aan 100 rem.

- Rad: Verouderde stralingseenheid die de afkorting vormt van ”radiation absorption dose”; 1 rad is gelijk aan 0,01 gray.

- Curie: Verouderde eenheid van radioactiviteit; 1 curie is gelijk aan het verval van 37 miljard atomen per seconde. De naam is afkomstig van de Franse fysicus Marie Curie, die onder andere het element radium ontdekte.

- Halfwaarde tijd: De halveringstijd of halfwaardetijd is de tijd die het kost totdat de helft van de oorspronkelijk aanwezige radioactieve atoomkernen is vervallen. Halveringstijden lopen uiteen van fracties van seconden tot tienduizenden of zelfs miljoenen jaren. Cesium-137 bijvoorbeeld heeft een halfwaardetijd van 30 jaar, plutonium-239 van 24.100 jaar, jodium-129 van ruim 15 miljoen jaar.

- Alfastraling: Bij alfastraling is er geen sprake van golven, maar van energierijke deeltjes die uitgestoten worden uit een onstabiele atoomkern. Deze energiedeeltjes zijn relatief groot en zwaar. Het zijn heliumkernen bestaande uit twee protonen en twee neutronen. Daardoor heeft alfastraling slechts een zeer gering doordringend vermogen. Een blad papier of een luchtlaag van 3 centimryrt is al voldoende om alfastraling tegen te houden. Het kan dus niet door de huid heendringen en -eenmaal ingeademd- komt het in de longen niet verder dan het slijmvlies. Daar kunnen de deeltjes lokaal echter wel grote schade veroorzaken. De heliumatomen worden met een snelheid van 16.000 km per seconde van de atoomkern weggeslingerd. Alfastraling wordt onder meer uitgezonden door het radioactieve gas radon dat vrijkomt uit de bodem en uit bouwmaterialen en door deeltjes plutonium.

- Bètastraling: Bètastraling bestaat uit lichtere energiedeeltjes (elektronen). Zij worden van de atoomkern weggeslingerd met een snelheid van 270.000 km per seconde. Het doordringend vermogen is sterker dan dat van alfastraling. Ze worden bijvoorbeeld tegengehouden door een aluminiumplaat van enkele millimeters of door 3 meter lucht. Bètastraling wordt uitgezonden door onder meer het radioactieve deeltje strontium-90.

- Gammastraling: Bij radioactief verval worden ook vaak gammastralen uitgezonden. Dit zijn stralen van zuivere energie. Zoals alle elektromagnetische golven verplaatsen zij zich met de snelheid van het licht: 300.000 kilometer per seconde. Gammastralen dringen ver door in het omringende materiaal. Ze worden slechts tegengehouden door zware stoffen zoals ijzer, beton en lood van enkele centimeters tot meters dikte, afhankelijk van de intensiteit. Gammastraling wordt uitgezonden door onder meer barium-137, het radioactieve vervalproduct van cesium-137.

- Röntgenstraling: Röntgenstraling is net als gammastraling elektromagnetische straling. Deze straling ontstaat echter op een andere wijze dan gammastraling, namelijk in een röntgenbuis en wordt in lage doses gebruikt voor medische doeleinden.

Meer info: www.epa.gov/radiation/radionuclides/index.html; www.nirond.be/nederlands/6.3.1_Kern_nl.html