H7; Straling en Gezondheid

Natuurkunde Samenvatting
Hoofdstuk 7

De stralingsbron van röntgenstraling röntgenbuis.
De stralingsbron van kernstraling: radioactieve stoffen.
Belangrijkste eigenschap: vermogen om atomen te ioniseren: ioniserende straling.

Risico van bestraling hangt onder andere af van de hoeveelheid straling die het lichaam absorbeert: stralingsdosis.

Straling bereikt ontvanger: bijvoorbeeld menselijk lichaam, stralingsgevoelige film of een meetinstrument.
Bij ioniserende straling heb je te maken met een bron die de straling uitzend en een ontvanger die de uitgezonden straling absorbeert.

In 1895 ontdekt Wilhelm Röntgen: röntgenstraling
Eigenschappen rontgenstraling: - straal plant rechtlijnig voort
- kan een gas elektrisch geleidend maken. – een lichgevoelige film is gevoelig voor deze straling. – verschillende materialen laten deze straling in verschillende mate door.

Rontgenstraling en licht, verschillende vormen, dezelfde soort: elektromagnetische straling.
Stralingsenergie bij rontgenstraling veel groter dan bij licht, dus ook het doordringend vermogen. En ook groter ioniserend vermogen. Het desbetrefende materiaal absorbeert de stralingenergie van rontgenstraling.
Ene materiaal absobeert meer dan het andere: botten absoberen meer dan het weefsel.
Hoe groter de absorptie van rontgenstraling door een materiaal is, des te kleiner is de doorgelaten hoeveelheid straling.

Radioactieve stoffen: kernstraling
Kernstraling: ioniserend en doordringend vermogen
Drie belangrijke soorten: alfa, bèta en gamma.
Alfa: bestaat uit kleine deeltjes, kernen van heliumatomen. Geen groot doordringend vermogen. Wel groot ioniserend vermogen.
Bèta: bestaat uit kleine deeltjes, elektronen. Groter doordringend vermogen dan alfa, ioniserende vermogen kleiner dan alfa.
Gamma: bestaat niet uit kleine deeltjes, maar is net als bij licht en röntgen, een vorm van elektromagnetische straling, stralingsenergie van gamma groter dan bij röntgen. Doordringend vermogen groter dan bèta, ioniserende vermogen kleiner dan bij bèta.

Mensen kunnen rontgen- en kernstraling alleen waarnemen met een stralingsdetector.
Stralingsdetector: dosismeter en de geigermullerteller.
Dosismeter: plastic houder, waar een stof inzit die verandert als er ioniserende straling op invalt.
Geiger-mullerteller: controleert apparaten op de hoeveelheid uitgezonden ioniserende straling. Ook valt ermee te controleren of je radioactieve stoffen op het lichaam of kleding meedraagt.

Rontgenstraling: in de rontgenbuis worden electronen d.m.v elektrische spanning versneld, tot grote snelheid, vervolgens botsen die elektronen tegen een metalen plaat, bij die botsing zendt het metaal rontgenstraling uit.

Kernstraling: in een radioactieve stof zijn de kernen instabiel, bijvoorbeeld doordat er veel kerndeeltjes (protonen/neutronen) inzitten. De atoomkernen van I-128 en I-131 (jood) zijn instabiel; op een bepaald moment zendt zo’n atoomkern kernstraling uit en verandert daarbij van een andere stof. (bij jodiumisotopen stof xenon)
radioactief verval: de instabiele atoomkernen van een radioactieve stof veranderen in atoomkernen van een andere stof onder uitzending van kernstraling.
Activiteit: een stralingsbron die kernstraling uitzendt: radioactieve bron; ze hebben verschillende sterkten, bij ene bron vallen er meer instabiele kernen dan bij de andere. Het aantal instabiele kernen dat per seconde vervalt noem je activiteit A van de bron. De activiteit van de bron wordt gemeten in de eenheid becquerel (Bq) een activiteit van 1 Bq staat voor een vervallende kern per seconde. De activiteit van een radioactieve bron hangt af van de hoeveelheid en de soort radioactieve stof, maar de activiteit neemt geleidelijk af in de loop van de tijd, door het radioactief verval wordt het aantal instabiele atoomkernen steeds kleiner.
Halveringstijd: radioactief verval: toevalsproces, het is niet te voorspellen op welk moment een instabiele kern vervalt. Bij groot aantal instabiele kernen ontstaat er een duidelijke regelmaat, in een bepaalde tijdsduur vervalt de helft van de instabiele kernen en wordt de activiteit twee maal zo groot: halveringstijd. (t = ½) Is de halveringstijd bekend kun je een verval diagram tekenen.
Halveringstijd kan verschilt per radioactieve stof, de een duurt een paar minuten en de ander een paar miljard jaar.
Stralingsdosis: de door stralingsbron uitgezonden röntgen- en kernstraling worden door de ontvanger geheel of voor een deel geabsorbeerd, is de ontvanger een voorwerp; weinig gevolgen. Het voorwerp absorbeert de stralingsenergie, dit wordt omgezet in warmte waardoor het voorwerp wat in temp. Stijgt. Het voorwerp wordt zelf niet radioactief. Absorptie van straling door levend weefsel: kan schade opleveren, atomen in levende cellen kunnen door absorptie van stralingsenergie veranderen in ionen. Hierdoor kunnen in de cel chemische reactie optreden, die de cel kunnen beschadigen of doden. De door ioniserende straling aangerichte schade hangt af van de geabsorbeerde stralingsenergie, die hoeveelheid hangt af van de stralingsintensiteit en de tijdsduur waarin het lichaam is blootgesteld aan die straling. Ook hangt de schade af van de soort straling en de manier van bestraling. De mate van blootstelling van het lichaam aan ioniserende straling wordt bepaald door: dosis en dosisequivalent.
Dosis: een eerste maat voor blootstelling van het lichaam aan ioniserende straling. Dosis: hoeveelheid stralingsenergie die 1 kg van het bestraalde voorwerp heeft geabsorbeerd. ( D = Estr / M )
Dosisequivalent: een betere maat voor de blootstelling van het lichaam aan ioniserende straling. ( H = D * weegfactor)
Als je kijkt naar het effect van straling op het menselijk lichaam is het dosisequivalent belangrijker dan de dosis, dosis wordt toch vaker gebruikt omdat het korter is, daarom moet je naar de afkortingen in de formule kijken waar het omgaat.

Effecten: hoge stralingsdosis: effect van ioniserende straling op het lichaam direct merkbaar. Sprake van effecten op korte termijn: kortetermijneffecten. Deze worden vaak aangeduid als stralingsziekte of acute stralingseffecten. Lage stralingsdosis: geen kortetermijneffecten, sommige beschadigen repareert de cel zelf. Er treden hierbij geen gevaarlijke situaties op, maar het DNA in de celkern is zo beschadigd dat er geen controle meer is over de celdeling, er ontstaat een tumor: geen kortetermijneffecten, maar langetermijneffecten.

Bestraling en besmetting: de mens wordt aan verschillende bronnen van stralingen blootgesteld. De achtergrondstraling bedraagt in nederland 1 mSv per jaar. Daarnaast is er ook nog de stralingsdosis als gevolg van medisch onderzoek en menselijke activiteiten.

Uitwendige bestraling: bestraling van buiten je lichaam. Bij bestraling buiten het lichaam is a-straling vrijwel ongevaarlijk, b-deeltjes dringen iets dieper door, maar de y-straling kan diep doordringen en daar ionisaties veroorzaken. Inwendige bestraling: van nature bevinden zich in het menselijk lichaam ook stralingsbronnen ( kleine hoeveelheid radioactief koolstof (C-14) en Kalium (K-40) ) ze komen in het lichaam via voedsel en ademhaling. Bij ongeval met een kerncentrale of bij kernbomexplosie kunnen radioactieve stoffen via je huid, luchtwegen en voedsel binnenkomen in je lichaam, dan is er sprak van besmetting met radioactieve stoffen. Ze zorgen voor een inwendige bestraling van het lichaam. A-straling is bij inwendige bestraling wel gevaarlijk, omdat er nu grote ionisaties per cel kunnen gebeuren, b-straling neemt een tussenpositie in.

Stralingsnormen: geven aan welk dosisequivalent verschillende bevolkingsgroepen maximaal mogen ontvangen. Bij een hogere stralingsdosis dan de norm hoeft het niet gevaarlijk te zijn, alleen is er een kans op langetermijneffecten. En als de stralingsdosis lager is dan de norm hoeft het niet veilig te zijn hier is nog steeds een kleine kans op langetermijneffecten, er is dan alleen maar sprake van een voldoende klein risico.
Er bestaan ook stralingsnormen voor voedsel, in de vorm van een maximaal toegestane activiteit in Bq/l of Bq/kg.
Veiligheidsmaatregelen: zijn anders bij een gesloten stralingsbron dan bij een open stralingsbron.

Gesloten stralingsbron: radioactieve stof is in een omhulsel opgesloten. Vb y-bron die in het ziekenhuis voor uitwendige bestraling gebruikt wordt. Ander vb rontgenbuis. Hier zijn twee mogelijkheden voor stralingsbescherming: afstand en afscherming van de bron.
Afstand: bij een grotere afstand absorbeert het lichaam minder stralinsenergie: de opgelopen stralingsdosis is kleiner.
Absorptie: door een stof tussen de bron en het lichaam te plaatsen kun je de aopgelopen stralingsdosis beperken. Lucht absorbeert veel a-straling. Hoe groter de dichtheid van de stof, des te groter is de stralingsabsorbtie.
Dracht: de absorptie kan volledig zijn als de straling een bepaalde afstand in de stof heeft doorlopen. Die afstand: dracht. Dracht hangt af van de soort straling en van de soort stof waar de straling doorheen gaat.
Bij rontgen en y-straling is de absorptie nooit volledig.
Halveringsdikte: de grootte van de absorptie. (d = ½ )

Open stralingsbron: als een omhulsel van een gesloten stralingsbron kapot gaat en er radioactieve stoffen vrij komen.
Besmetting op het lichaam is te bestrijden door grondig te wassen.
Besmetting in het lichaam minder: bij ernstige besmetting is zo iemand een stralingsbron voor zijn/haar omgeving: isolatie. De isolatie is afgenomen als de activiteit in het lichaam voldoende is afgenomen.
Fall-out: als er radioactieve stoffen in het milieu terecht komen. Is dit ernstig dan moet iedereen geëvacueerd worden.