Sumber radioaktif adalah sejumlah radionuklida yang memancarkan radiasi pengion. Yang terakhir biasanya mencakup sinar gamma, partikel alfa dan beta, dan radiasi neutron.
Peran sumber
Mereka dapat digunakan untuk iradiasi, ketika radiasi melakukan fungsi pengion, atau sebagai sumber radiasi metrologi untuk kalibrasi proses dan instrumentasi radiometrik. Mereka juga digunakan untuk memantau proses industri seperti pengukuran ketebalan di industri kertas dan baja. Sumber dapat disegel dalam wadah (radiasi penetrasi tinggi) atau disimpan di permukaan (radiasi penetrasi rendah), atau dalam cairan.
Arti dan aplikasi
Sebagai sumber radiasi, mereka digunakan dalam pengobatan untuk terapi radiasi dan dalam industri untuk radiografi, iradiasimakanan, sterilisasi, pengendalian hama dan ikatan silang iradiasi PVC.
Radionuklida
Radionuklida dipilih menurut jenis dan sifat radiasi, intensitas dan waktu paruhnya. Sumber umum radionuklida termasuk kob alt-60, iridium-192 dan strontium-90. Pengukuran jumlah aktivitas sumber SI adalah Becquerel, meskipun satuan Curie historis masih digunakan sebagian, misalnya di AS, meskipun NIST AS sangat menganjurkan penggunaan satuan SI. Untuk tujuan kesehatan, itu wajib di UE.
Seumur Hidup
Sumber radiasi biasanya hidup 5 sampai 15 tahun sebelum aktivitasnya turun ke tingkat yang aman. Namun, ketika radionuklida dengan waktu paruh panjang tersedia, mereka dapat digunakan sebagai alat kalibrasi lebih lama.
Tertutup dan tersembunyi
Banyak sumber radioaktif ditutup. Ini berarti bahwa mereka secara permanen terkandung sepenuhnya dalam kapsul atau terikat kuat oleh padatan ke permukaan. Kapsul biasanya terbuat dari stainless steel, titanium, platinum atau logam inert lainnya. Penggunaan sumber tertutup menghilangkan hampir semua risiko penyebaran bahan radioaktif ke lingkungan karena penanganan yang tidak tepat, tetapi wadah tidak dirancang untuk melemahkan radiasi, sehingga pelindung tambahan diperlukan untuk proteksi radiasi. Yang tertutup juga digunakan di hampir semua kasus di mana tidakpenggabungan kimia atau fisik ke dalam cairan atau gas diperlukan.
Sumber tertutup diklasifikasikan oleh IAEA menurut aktivitasnya terkait dengan objek radioaktif minimal berbahaya (yang dapat menyebabkan kerusakan signifikan pada manusia). Rasio yang digunakan adalah A/D, dimana A adalah aktivitas sumber dan D adalah aktivitas berbahaya minimum.
Harap diperhatikan bahwa sumber dengan hasil radioaktif yang cukup rendah (seperti yang digunakan dalam detektor asap) yang tidak membahayakan manusia tidak diklasifikasikan.
Kapsul
Sumber kapsul, di mana radiasi secara efektif berasal dari suatu titik, digunakan untuk mengkalibrasi instrumen beta, gamma, dan sinar-X. Baru-baru ini, mereka tidak populer baik sebagai objek industri maupun sebagai objek studi.
Pegas piring
Mereka banyak digunakan untuk kalibrasi instrumen kontaminasi radioaktif. Artinya, pada kenyataannya, mereka memainkan peran semacam counter ajaib.
Tidak seperti sumber kapsul, latar belakang yang dipancarkan oleh sumber pelat harus berada di permukaan untuk mencegah wadah memudar atau melindungi diri karena sifat bahan. Ini sangat penting untuk partikel alfa, yang mudah dihentikan oleh massa kecil. Kurva Bragg menunjukkan efek redaman di udara atmosfer.
Belum dibuka
Sumber yang belum dibuka adalah sumber yang tidak berada dalam wadah tertutup permanen dan digunakan secara luas untuk tujuan medis. Mereka berlaku dalam kasusketika sumber perlu dilarutkan dalam cairan untuk injeksi ke pasien atau konsumsi. Mereka juga digunakan dalam industri dengan cara yang sama untuk deteksi kebocoran sebagai pelacak radioaktif.
Daur ulang dan aspek lingkungan
Pembuangan sumber radioaktif kadaluarsa menimbulkan masalah yang sama dengan pembuangan limbah nuklir lainnya, meskipun pada tingkat yang lebih rendah. Sumber-sumber tingkat rendah yang dibelanjakan terkadang tidak cukup aktif untuk dibuang menggunakan metode pembuangan sampah biasa, biasanya di tempat pembuangan akhir. Metode pembuangan lainnya serupa dengan yang digunakan untuk limbah radioaktif tingkat tinggi, menggunakan kedalaman lubang bor yang berbeda tergantung pada aktivitas limbah.
Kasus penanganan yang ceroboh yang terkenal dari objek semacam itu adalah kecelakaan di Goiania, yang menyebabkan kematian beberapa orang.
Radiasi latar belakang
Radiasi latar belakang selalu ada di Bumi. Sebagian besar radiasi latar datang secara alami dari mineral, sementara sebagian kecil berasal dari unsur buatan manusia. Mineral radioaktif alami di bumi, tanah dan air menghasilkan radiasi latar. Tubuh manusia bahkan mengandung beberapa mineral radioaktif alami ini. Radiasi kosmik juga berkontribusi pada latar belakang radiasi di sekitar kita. Mungkin ada variasi besar dalam tingkat radiasi latar belakang alami dari satu tempat ke tempat lain, serta perubahan di lokasi yang sama dari waktu ke waktu. Radioisotop alami adalah latar belakang yang sangat kuatpenghasil emisi.
Radiasi kosmik
Radiasi kosmik berasal dari partikel yang sangat energik dari Matahari dan bintang-bintang yang memasuki atmosfer Bumi. Artinya, benda-benda langit tersebut dapat disebut sebagai sumber radiasi radioaktif. Beberapa partikel menghantam tanah, sementara yang lain berinteraksi dengan atmosfer, menciptakan berbagai jenis radiasi. Tingkat meningkat saat Anda semakin dekat dengan objek radioaktif, sehingga jumlah radiasi kosmik biasanya meningkat sebanding dengan pendakian. Semakin tinggi ketinggian, semakin tinggi dosisnya. Inilah sebabnya mengapa mereka yang tinggal di Denver, Colorado (5.280 kaki) menerima dosis radiasi tahunan yang lebih tinggi dari radiasi kosmik daripada siapa pun yang tinggal di permukaan laut (0 kaki).
Penambangan uranium di Rusia tetap menjadi topik kontroversial dan "panas", karena pekerjaan ini sangat berbahaya. Secara alami, uranium dan thorium yang ditemukan di bumi disebut radionuklida primer dan merupakan sumber radiasi terestrial. Sejumlah kecil uranium, thorium dan produk peluruhannya dapat ditemukan di mana-mana. Pelajari lebih lanjut tentang peluruhan radioaktif. Tingkat radiasi terestrial bervariasi menurut lokasi, tetapi daerah dengan konsentrasi uranium dan thorium yang lebih tinggi di permukaan tanah biasanya mengalami tingkat dosis yang lebih tinggi. Oleh karena itu, orang-orang yang terlibat dalam penambangan uranium di Rusia memiliki risiko besar.
Radiasi dan manusia
Jejak zat radioaktif dapat ditemukan dalam tubuh manusia (terutama potasium-40 alami). Unsur ini ditemukan dalam makanan, tanah dan air, yang kitamenerima. Tubuh kita mengandung sejumlah kecil radiasi karena tubuh memetabolisme bentuk non-radioaktif dan radioaktif dari kalium dan elemen lainnya dengan cara yang sama.
Sebagian kecil radiasi latar berasal dari aktivitas manusia. Sejumlah kecil elemen radioaktif telah tersebar ke lingkungan sebagai akibat dari pengujian senjata nuklir dan kecelakaan seperti yang terjadi di pembangkit listrik tenaga nuklir Chernobyl di Ukraina. Reaktor nuklir melepaskan sejumlah kecil unsur radioaktif. Bahan radioaktif yang digunakan dalam industri dan bahkan di beberapa produk konsumen juga memancarkan sejumlah kecil radiasi latar.
Kita semua terpapar radiasi setiap hari dari sumber alami, seperti mineral di bumi, dan sumber buatan manusia, seperti sinar-x medis. Menurut Dewan Nasional Perlindungan dan Pengukuran Radiasi (NCRP), paparan radiasi tahunan rata-rata manusia di Amerika Serikat adalah 620 milirem (6,2 milisievert).
Di alam
Zat radioaktif banyak ditemukan di alam. Beberapa dari mereka ditemukan di tanah, batu, air, udara dan tumbuh-tumbuhan, dari mana mereka terhirup dan tertelan. Selain paparan internal ini, manusia juga menerima paparan eksternal dari bahan radioaktif yang tetap berada di luar tubuh dan dari radiasi kosmik dari luar angkasa. Dosis alami rata-rata harian untuk manusia adalah sekitar 2,4 mSv (240 mrem) per tahun.
Ini empat kali lipatrata-rata global paparan radiasi buatan di dunia, yang pada tahun 2008 sekitar 0,6 mrem (60 Rem) per tahun. Di beberapa negara kaya, seperti AS dan Jepang, paparan buatan melebihi paparan alami rata-rata karena akses yang lebih besar ke instrumentasi medis tertentu. Di Eropa, rata-rata paparan latar belakang alami di seluruh negara berkisar dari 2 mSv (200 mrem) per tahun di Inggris hingga lebih dari 7 mSv (700 mrem) untuk beberapa kelompok orang di Finlandia.
Paparan harian
Paparan dari sumber alami merupakan bagian integral dari kehidupan sehari-hari baik di tempat kerja maupun di tempat umum. Paparan seperti itu dalam banyak kasus hanya sedikit atau tidak menjadi perhatian publik, tetapi dalam situasi tertentu tindakan perlindungan kesehatan harus diperhitungkan, misalnya ketika bekerja dengan bijih uranium dan thorium dan bahan radioaktif alami (NORM) lainnya. Situasi ini telah menjadi fokus perhatian Badan dalam beberapa tahun terakhir. Dan ini, tanpa menyebutkan contoh kecelakaan dengan pelepasan zat radioaktif, seperti bencana di pembangkit listrik tenaga nuklir Chernobyl dan di Fukushima, yang memaksa para ilmuwan dan politisi di seluruh dunia untuk mempertimbangkan kembali sikap mereka terhadap "atom damai".
Radiasi bumi
Radiasi bumi hanya mencakup sumber yang tetap berada di luar tubuh. Tetapi pada saat yang sama mereka terus menjadi sumber radiasi radioaktif yang berbahaya. Radionuklida utama yang menjadi perhatian adalah kalium, uranium dan thorium, produk peluruhannya. Danbeberapa, seperti radium dan radon, sangat radioaktif tetapi terjadi dalam konsentrasi rendah. Jumlah benda-benda ini telah berkurang secara tak terelakkan sejak pembentukan Bumi. Aktivitas radiasi saat ini yang terkait dengan keberadaan uranium-238 adalah setengah dari pada awal keberadaan planet kita. Ini karena waktu paruhnya 4,5 miliar tahun, dan untuk kalium-40 (waktu paruh 1,25 miliar tahun) hanya sekitar 8% dari aslinya. Tetapi selama keberadaan umat manusia, jumlah radiasi telah berkurang sangat sedikit.
Banyak isotop dengan waktu paruh yang lebih pendek (dan karena itu radioaktivitasnya tinggi) tidak meluruh karena produksi alaminya yang konstan. Contohnya adalah radium-226 (produk peluruhan thorium-230 dalam rantai peluruhan uranium-238) dan radon-222 (produk peluruhan radium-226 dalam rantai itu).
Torium dan uranium
Unsur kimia radioaktif thorium dan uranium sebagian besar mengalami peluruhan alfa dan beta dan tidak mudah dideteksi. Ini membuat mereka sangat berbahaya. Namun, hal yang sama dapat dikatakan tentang radiasi proton. Namun, banyak turunan sampingnya dari unsur-unsur ini juga merupakan pemancar gamma yang kuat. Thorium-232 terdeteksi dengan puncak 239 keV dari timbal-212, 511, 583 dan 2614 keV dari talium-208 dan 911 dan 969 keV dari aktinium-228. Unsur kimia radioaktif Uranium-238 muncul sebagai puncak bismut-214 pada 609, 1120 dan 1764 keV (lihat puncak yang sama untuk radon atmosfer). Kalium-40 terdeteksi langsung melalui puncak gamma 1461keV.
Ketinggian di atas laut dan perairan besar lainnya cenderung sekitar sepersepuluh dari permukaan bumi. Sebaliknya, daerah pesisir (dan daerah dekat air tawar) mungkin memiliki kontribusi tambahan dari sedimen yang tersebar.
Radon
Sumber radiasi radioaktif terbesar di alam adalah radon di udara, gas radioaktif yang dilepaskan dari bumi. Radon dan isotopnya, radionuklida induk dan produk peluruhannya berkontribusi pada dosis rata-rata terhirup 1,26 mSv/tahun (milisievert per tahun). Radon terdistribusi tidak merata dan bervariasi sesuai cuaca, sehingga dosis yang jauh lebih tinggi digunakan di banyak bagian dunia yang menimbulkan bahaya kesehatan yang signifikan. Konsentrasi 500 kali lebih tinggi dari rata-rata dunia telah ditemukan di dalam gedung-gedung di Skandinavia, Amerika Serikat, Iran dan Republik Ceko. Radon adalah produk peluruhan uranium yang relatif umum di kerak bumi, tetapi lebih terkonsentrasi di batuan pembawa bijih yang tersebar di seluruh dunia. Radon bocor dari bijih ini ke atmosfer atau air tanah, dan juga merembes ke dalam bangunan. Hal ini dapat dihirup ke dalam paru-paru bersama dengan produk peluruhan, di mana mereka akan tetap untuk beberapa waktu setelah paparan. Untuk alasan ini, radon diklasifikasikan sebagai sumber radiasi alami.
Paparan Radon
Meskipun radon terjadi secara alami, pengaruhnya dapat ditingkatkan atau dikurangi oleh aktivitas manusia, seperti membangun rumah. Ruang bawah tanah yang tertutup rapatRumah yang terisolasi dengan baik dapat menyebabkan penumpukan radon di rumah, yang membahayakan penghuninya. Pembangunan yang meluas dari rumah-rumah yang terisolasi dan disegel dengan baik di negara-negara industri di utara telah mengakibatkan radon menjadi sumber utama radiasi latar di beberapa komunitas di Amerika Utara bagian utara dan Eropa. Beberapa bahan bangunan, seperti beton ringan dengan shale alum, phosphogypsum, dan Italian tuff, dapat melepaskan radon jika mengandung radium dan porous terhadap gas.
Paparan radiasi dari radon tidak langsung. Radon memiliki waktu paruh pendek (4 hari) dan meluruh menjadi partikel padat lain dari nuklida radioaktif deret radium. Unsur-unsur radioaktif ini terhirup dan tetap berada di paru-paru, menyebabkan paparan yang berkepanjangan. Dengan demikian, radon dianggap sebagai penyebab utama kedua kanker paru-paru setelah merokok, dan bertanggung jawab atas antara 15.000 dan 22.000 kematian akibat kanker per tahun di AS saja. Namun, diskusi tentang hasil eksperimen yang berlawanan masih berlangsung.
Sebagian besar latar belakang atmosfer disebabkan oleh radon dan produk peluruhannya. Spektrum gamma menunjukkan puncak yang terlihat pada 609, 1120 dan 1764 keV, yang termasuk dalam bismut-214, produk peluruhan radon. Latar belakang atmosfer sangat tergantung pada arah angin dan kondisi meteorologis. Radon juga dapat dilepaskan dari tanah dalam ledakan dan kemudian membentuk "awan radon" yang dapat menempuh jarak puluhan kilometer.
Latar belakang luar angkasa
Bumi dan semua makhluk hidup di dalamnya selaludibombardir oleh radiasi dari luar angkasa. Radiasi ini terutama terdiri dari ion bermuatan positif, dari proton hingga besi, dan inti yang lebih besar yang dihasilkan di luar tata surya kita. Radiasi ini berinteraksi dengan atom di atmosfer, menciptakan aliran udara sekunder, termasuk sinar-X, muon, proton, partikel alfa, pion, elektron, dan neutron.
Dosis langsung radiasi kosmik terutama berasal dari muon, neutron dan elektron, dan bervariasi di berbagai belahan dunia tergantung pada medan geomagnetik dan ketinggian. Misalnya, kota Denver di Amerika Serikat (pada ketinggian 1.650 meter) menerima sekitar dua kali dosis sinar kosmik daripada di titik di permukaan laut.
Radiasi ini jauh lebih kuat di troposfer atas sekitar 10 km dan dengan demikian menjadi perhatian khusus bagi anggota kru dan penumpang reguler yang menghabiskan berjam-jam dalam setahun di lingkungan ini. Selama penerbangan mereka, awak pesawat biasanya menerima dosis kerja tambahan mulai dari 2,2 mSv (220 mrem) per tahun hingga 2,19 mSv/tahun, menurut berbagai penelitian.
Radiasi di orbit
Demikian pula, sinar kosmik menyebabkan paparan latar belakang yang lebih tinggi bagi astronot daripada manusia di permukaan bumi. Astronot yang bekerja di orbit rendah, seperti karyawan stasiun ruang angkasa internasional atau pesawat ulang-alik, sebagian dilindungi oleh medan magnet bumi, tetapi juga menderita apa yang disebut sabuk Van Allen, yang merupakan hasil dari medan magnet bumi. Di luar orbit Bumi yang rendah, sepertidialami oleh astronot Apollo yang melakukan perjalanan ke Bulan, radiasi latar belakang ini jauh lebih intens dan merupakan penghalang yang signifikan terhadap potensi eksplorasi manusia di Bulan atau Mars di masa depan.
Pengaruh kosmik juga menyebabkan transmutasi unsur di atmosfer, di mana radiasi sekunder yang dihasilkan oleh mereka bergabung dengan inti atom di atmosfer, membentuk berbagai nuklida. Banyak yang disebut nuklida kosmogenik dapat diproduksi, tetapi mungkin yang paling menonjol adalah karbon-14, yang dibentuk oleh interaksi dengan atom nitrogen. Nuklida kosmogenik ini akhirnya mencapai permukaan bumi dan dapat dimasukkan ke dalam organisme hidup. Produksi nuklida ini sedikit bervariasi selama metamorfosis fluks matahari jangka pendek, tetapi dianggap praktis konstan dalam skala besar - dari ribuan hingga jutaan tahun. Produksi konstan, penggabungan, dan waktu paruh karbon-14 yang relatif pendek adalah prinsip yang digunakan dalam penanggalan radiokarbon dari bahan biologis kuno seperti artefak kayu atau sisa-sisa manusia.
sinar gamma
Radiasi kosmik di permukaan laut biasanya muncul sebagai radiasi gamma 511 keV dari pemusnahan positron yang diciptakan oleh reaksi nuklir partikel berenergi tinggi dan sinar gamma. Di dataran tinggi, ada juga kontribusi dari spektrum kontinu bremsstrahlung. Oleh karena itu, di kalangan ilmuwan, masalah radiasi matahari dan keseimbangan radiasi dianggap sangat penting.
Radiasi di dalam tubuh
Dua elemen terpenting yang membentuk tubuh manusia, yaitu kalium dan karbon, mengandung isotop yang sangat meningkatkan dosis radiasi latar belakang kita. Artinya mereka juga bisa menjadi sumber radiasi radioaktif.
Unsur dan senyawa kimia berbahaya cenderung menumpuk. Rata-rata tubuh manusia mengandung sekitar 17 miligram potasium-40 (40K) dan sekitar 24 nanogram (10-8 g) karbon-14 (14C) (waktu paruh - 5.730 tahun). Tidak termasuk kontaminasi internal oleh bahan radioaktif eksternal, kedua elemen ini adalah komponen terbesar dari paparan internal terhadap komponen fungsional biologis tubuh manusia. Sekitar 4.000 inti meluruh pada 40K per detik dan jumlah yang sama pada 14C. Energi partikel beta yang terbentuk pada 40K kira-kira 10 kali lebih besar daripada energi partikel beta yang terbentuk pada 14C.
14C hadir dalam tubuh manusia sekitar 3.700 Bq (0,1 Ci) dengan waktu paruh biologis 40 hari. Ini berarti peluruhan 14C menghasilkan sekitar 3.700 partikel beta per detik. Sekitar setengah dari sel manusia mengandung atom 14C.
Dosis internal rata-rata global radionuklida selain radon dan produk peluruhannya adalah 0,29 mSv/tahun, di antaranya 0,17 mSv/tahun pada 40K, 0,12 mSv/tahun berasal dari seri uranium dan torium, dan 12 Sv / tahun - dari 14C. Perlu juga dicatat bahwa mesin sinar-X medis juga seringradioaktif, tetapi radiasinya tidak berbahaya bagi manusia.
