mSv/j betekent: milli-Sievert per jaar; Gy = gray
Beta Elektronen (β-) en positronen (β+). Een betadeeltje van 1 MeV dringt ongeveer 3 m door in lucht en 3 mm in weefsel. Een vuistregel is dat een betadeeltje een energie van minstens 70 keV moet hebben wil het door de normale beschermende laag van de huid kunnen doordringen. Aangenomen wordt daarbij dat deze laag een dikte heeft van 70 μ en een dichtheid van 7 mg/cm2.
Sommige kernen bevatten relatief veel neutronen. Af en toe vervalt dan een neutron tot een proton, een elektron en een antineutrino. Elektron en antineutrino worden uitgestoten.
Als de kern relatief weinig neutronen heeft, dan kan een proton in een neutron worden omgezet. Er wordt dan een positron uitgestoten alsmede een neutrino. Al heel snel zal het positron ergens een elektron tegenkomen, waardoor een annihilatiereactie optreedt en er twee gammafotonen worden gevormd met ieder een energie van 0.511 MeV.
Electron capture is een proces waarbij een elektron uit een dicht bij de kern gelegen elektronenschil wordt ingevangen door de kern. Ook dit proces komt nogal eens voor wanneer de kern relatief weinig neutronen bevat. Het elektron reageert met een proton tot een neutron en het enige dat in principe vrijkomt zijn röntgenstralen en een neutrino. Meestal wordt het gat, achtergelaten door het ingevangen elektron, opgevuld door een elektron uit een hoger gelegen schil. Dat gaat gepaard met de emissie van röntgenstralen.
De gammastralen van de aangeslagen kern kunnen soms een elektron rond de kern zo'n grote energie geven dat hij eruit wordt gewipt. Elektronen met deze ontstaansgeschiedenis heten Auger-elektronen. Dit proces wordt ook wel interne conversie genoemd. Een kenmerkend verschil met de elektronen ontstaan uit betaverval, is dat Auger-elektronen maar één energie bezitten; beta-elektronen hebben een vrij breed energiespectrum.
Bij Auger elektronenspectroscopie (AES) worden elektronen met een energie van 1-25 keV afgeschoten op het te onderzoeken oppervlak. Elektronen in de buurt van de kern (K-schil) worden losgeslagen en vervangen door elektronen uit een hogere schil (bijvoorbeeld L-schil). Dit gaat deels gepaard met de emissie van röntgenstraling (röntgenfluorescentie), deels met de emissie van Auger-elektronen. Die elektronen worden uit het atoom gewipt door de grote energie die vrijkomt wanneer bijvoorbeeld elektronen uit de L-schil vallen in het eerder geslagen gat in de K-schil. Pierre Auger was een Fransman, dus is de uitspraak: ozjee.
Gamma Fotonen met een hoge energie en korte golflengte. Soms wordt een onderscheid gemaakt tussen gammastralen (uit de kern) en röntgenstralen (Engels: x-rays, afkomstig van de elektronen rond de kern).
Er is 6 cm lood, 10 cm ijzer of 33 cm beton nodig om 95% van de gammastraling van een kobalt-60 (Co-60) bron tegen te houden.
Hé! Was kobalt niet een betastraler? Ja, maar bij alfa- en betaverval verkeert de kern in een aangeslagen toestand en de overtollige energie raakt hij kwijt door gammastralen uit te zenden. Soms duurt het vrij lang, zelfs jaren voordat een aangeslagen kern zijn energie kwijtraakt. Zo'n isotoop wordt dan metastabiel genoemd.
Wanneer geladen deeltjes, bijvoorbeeld elektronen, met een flinke snelheid worden afgeschoten op een zwaar materiaal zoals wolfraam of lood, kunnen er door het remeffect en door het afbuigeffect langs de positieve kern röntgenstralen ontstaan. Dit wordt bremsstrahlung genoemd.
Cerenkovstraling (Cherenkov, Čerenkov) ontstaat wanneer een geladen deeltje door een transparant medium schiet met een snelheid die groter is dan de groepssnelheid van het licht in dat medium. Een klein deel van de energie van het deeltje wordt uitgezonden als Cerenkovstraling. Deze straling is meestal zichtbaar licht, IR of UV. Pavel A. Cerenkov was een Rus.
Synchrotronstraling ontstaat wanneer geladen deeltjes, bijvoorbeeld elektronen, worden afgebogen door een magneetveld; ze verliezen daarbij energie in de vorm van gammastraling.
Protonen, neutronen Protonen zijn positief geladen kerndeeltjes, neutronen zijn neutraal. Afgezien van een hoogstenkele neutronen-uitzendende isotoop (bijvoorbeeld Cf-252) ontstaan neutronen alleen tijdens kernreacties, dus tussen twee kernen.
Neutronen worden gerubriceerd naar hun energie omdat ze bij iedere energie anders met materie reageren.
| Energie | Benaming |
| 0-0.025 eV | koud |
| 0.025 eV | thermisch |
| 0.025-0.4 eV | epithermisch |
| 0.4-0.6 eV | cadmium |
| 0.6-1.0 eV | epicadmium |
| 1-10 eV | traag |
| 10-300 eV | resonantie |
| 300 eV-1 MeV | gemiddeld |
| 1-20 MeV | snel |
| >20 MeV | relativistisch |
Neutrino's (ν) komen bij enkele kernprocessen vrij, waaronder betaverval. Neutrino's wegen bijna niks. Geschat wordt dat elektron-type neutrino's (νe) een massa hebben van minder dan 2.2 eV (zie: Neutrino mass data page). Neutrino's reageren bijna niet met de gewone materie. Elektronneutrino's hebben een kans van circa 50% dat er een interactie plaatsvindt als ze door een blok lood schieten van 1 lichtjaar dik.
Op een andere pagina staan veel voorbeelden van radioactief verval van isotopen.
De richtlijnen van de Raad van de Europese Unie zijn vervat in Richtlijn 96/29/Euratom van 13 mei 1996, document 396L0029. Zie de Europese unie. Ze zijn samengevat in de volgende tabel.
| Beroepsmensen en leerlingen/studenten ≥ 18 j | ||
| Wat | Hoeveel | Opmerkingen |
| Hele lichaam | 20 mSv/j | Over een periode van 5 jaar 100 mSv, in één jaar max. 50 mSv, gemiddeld dus 20 mSv/j |
| Ooglens | 150 mSv/j | |
| Huid | 500 mSv/j | Gemiddeld per cm2 |
| Extremiteiten | 500 mSv/j | |
| Leerlingen/studenten 16 - 18 j | ||
| Wat | Hoeveel | Opmerkingen |
| Hele lichaam | 6 mSv/j | |
| Ooglens | 50 mSv/j | |
| Huid | 150 mSv/j | Gemiddeld per cm2 |
| Extremiteiten | 150 mSv/j | |
| Zwangere beroepsvrouwen | ||
| Max. 1 mSv gedurende de zwangerschap | ||
| Algemene bevolking | ||
| Wat | Hoeveel | Opmerkingen |
| Hele lichaam | 1 mSv/j | In één jaar mag de dosis wat hoger zijn, als het gemiddelde maar uitkomt op 1 mSv/j |
| Ooglens | 15 mSv/j | |
| Huid | 50 mSv/j | Gemiddeld per cm2 |
| Extremiteiten | - | niet genoemd |
Het Nederlandse Besluit stralingsbescherming van 16 juli 2001, geldend vanaf 01 maart 2002, kan worden teruggevonden op de website van de Nederlandse overheid. Klik op "Wet- en regelgeving" en zoek naar "stralingsbescherming". Een beter opgemaakt, vollediger en minder volumineus pdf-bestand kan worden gevonden op [http://www.eur.nl/fgg/sbd/BS01.pdf].
Hieronder een samenvatting van de richtlijnen. We merken op dat ze bijzonder uitgebreid en genuanceerd zijn, zodat u voor situaties van enig belang beter de oorspronkelijke tekst kunt raadplegen.
| Beroepsmensen ≥ 18 j, algemeen | ||
| Wat | Hoeveel | Opmerkingen |
| Hele lichaam | 1 mSv/j | effectieve dosis |
| Ooglens | 15 mSv/j | equivalente dosis |
| Huid | 50 mSv/j | Gemiddeld per cm2; equivalente dosis |
| Blootgestelde beroepsmensen ≥ 18 j | ||
| Wat | Hoeveel | Opmerkingen |
| Hele lichaam | 20 mSv/j | effectieve dosis |
| Ooglens | 150 mSv/j | equivalente dosis |
| Huid | 500 mSv/j | Gemiddeld per cm2; equivalente dosis |
| Extremiteiten | 500 mSv/j | equivalente dosis |
| Leerlingen/studenten 16 j en ouder | ||
| Wat | Hoeveel | Opmerkingen |
| Hele lichaam | 6 mSv/j | effectieve dosis |
| Ooglens | 50 mSv/j | equivalente dosis |
| Huid | 150 mSv/j | Gemiddeld per cm2; equivalente dosis |
| Extremiteiten | 150 mSv/j | equivalente dosis |
| Zwangere beroepsvrouwen | ||
| Max. 1 mSv gedurende de zwangerschap. In borstvoedingsperiode vrijstelling van risicovolle werkzaamheden. | ||
| Algemene bevolking | ||
| Wat | Hoeveel | Opmerkingen |
| Hele lichaam | 0.1 mSv/j | effectieve dosis; buiten |
| Hele lichaam | 1 mSv/j | effectieve dosis; in een locatie waar gewerkt wordt met radioactiviteit. |
| Ooglens | 15 mSv/j | equivalente dosis |
| Huid | 50 mSv/j | Gemiddeld per cm2; equivalente dosis |
| Interventie in noodsituaties | ||
| Wat | Hoeveel | |
| Levensreddend werk | 750 mSv effectief | |
| Redden van belangrijke materiële belangen | 250 mSv effectief | |
| Ondersteunend werk | 100 mSv effectief | |
| Een hogere dosis bij reddingswerk is toelaatbaar indien op voorhand ingelicht over de risico's en het werk vrijwillig gebeurt. | ||
| Weegfactor | Organen en weefsels |
|---|---|
| 1.00 | Hele lichaam |
| 0.20 | Testikels, eierstokken |
| 0.12 | Rode beenmerg, dikke darm, long, maag |
| 0.05 | Blaas, borst, lever, slokdarm, schildklier |
| 0.01 | Huid, botoppervlak |
| 0.05 | Neem deze factor voor de volgende verzamelde weefsels/organen: nieren, bijnieren, hersenen, bovenste deel dikke darm, dunne darm, alvleesklier, milt, thymus, spieren, baarmoeder |
| Restanten van de vorming van het zonnestelsel (vooral Rn-222) | 1456 μSv/j |
| Kosmische straling (vooral C-14) | 10.011 μSv/j |
| Fall-out van kernproeven (o.a. Pu-239, Sr-90, C-14, Cs-137) | 6.54 μSv/j |
| Fall-out van de Tsjernobyl ramp (vooral Cs-137, nu mogelijk aanzienlijk minder) | 1.05 μSv/j |
| Gemiddelde medische stralingsdosis (zéér variabel!) | 370 μSv/j |
Gemiddeld zouden we in Nederland dus, inclusief een gemiddelde medische stralingsbelasting, blootstaan aan 1.84 mSv/j.
Radon-222 is een gas dat ontstaat door radioactief verval van gesteenten, dus ook baksteen en beton. Volgens het NRG is de gemiddelde radioactieve concentratie door Rn-222 binnenshuis circa 20 Bq/m3.
Ter vergelijking: de totale radioactiviteit in het menselijk lichaam is ca. 5000 - 10000 Bq.
Volgens eRads ontvangt het algemene publiek in de Verenigde Staten per jaar gemiddeld 4 à 5 mSv/j aan straling. Deze hoeveelheid is als volgt opgebouwd.
| Natuurlijke bronnen en radon | 2 mSv/j |
| Kosmische straling, interne straling, straling uit de aarde | 1 mSv/j |
| Gemiddelde medische stralingsbelasting | 1 mSv/j |
| Consumentenproducten | <0.2 mSv/j |
| Diversen zoals fall-out, beroep, kernenergie | 0.01 mSv/j |
Onder 'interne straling' wordt onder meer verstaan dat de mens zelf een beetje radioactief is en dat komt vooral door de aanwezigheid van kalium. Van nature bestaat kalium uit een mengsel van drie isotopen:
| K-39 | 93.2581% |
| K-40 | 0.0117% |
| K-41 | 6.7302% |
| Isotoop | Activiteit pCi |
|---|---|
| 40K | 130000 |
| 14C | 87000 |
| 87Rb | 29000 |
| 3H | 27700 |
| 90Sr | 2886 |
| 210Pb | 600 |
| 210Po | 200 |
| 226Ra | 120 |
| 228Ra | 50 |
| 238U | 26 |
De totale interne radioactiviteit van het menselijk lichaam wordt dus geschat op 277582 picoCurie en dat zijn gemiddeld zo'n 10271 desintegraties per seconde.
De natuurlijke achtergrondstraling is zeer variabel. Zo wordt in New York City maar 1.35 mSv/j gemeten, maar in Poco de Caldas in Brazilië 70 mSv/j.
Ook de hoogte boven de zeespiegel is van belang in verband met de kosmische straling. Kosmische straling maakt de bovenste luchtlagen radioactief, maar deze straling wordt door de atmosfeer enigszins geabsorbeerd. San Francisco (Californië, 3 m) ontvangt 1.2 mSv/j, maar Denver (Colorado, 1655 m) krijgt 3 mSv/j aan kosmische straling.
De hoeveelheid straling ten gevolge van consumentenproducten is zeer variabel, zoals uit de volgende tabel van eRads blijkt.
| Tabak (longen) | 20 mSv/j |
| Koken op aardgas (longen) | 0.05 mSv/j |
| Verbranding van kolen (longen) | 0.01 mSv/j |
| Televisie | 5 μSv/j |
| Lichtgevende horloges (tritium) | 0.5 μSv/j |
| Röntgendoorlichting luchthavens | 0.01 μSv/j |
| Uranium in kunstgebit (tandvlees) | 100 mSv/j |
Bron: Radiation Protection, David Howell, NC State University [http://www.erads.com/radprot.htm].
Hoe sterk allerlei natuurlijke stralingsbronnen stralen is erg variabel, zodat het niet eenvoudig is betrouwbare waarden te geven. Een veel geciteerde bron, NCRP (National Council on Radiation Protection and measurements), heeft overwegend lagere waarden gepubliceerd in: Ionizing radiation exposure of the population of the United States, NCRP Report No. 93, 1987. Een samenvattend verhaal is te vinden bij het Oak Ridge National Laboratory [http://www.ornl.gov/Env_Rpt/aser95/appa.htm]. Een samenvatting staat in de volgende tabel.
| Gemiddelde kosmische straling in de US | 0.27 mSv/j |
| Kosmische straling in de US staat Tennessee (volgens andere bron) | 0.45 mSv/j |
| Straling uit de aarde, US, gemiddeld | 0.28 mSv/j |
| Straling uit de aarde aan de US Atlantische kust | 0.16 mSv/j |
| Straling uit de aarde, US, oostelijke helling van de Rocky Mountains | 0.63 mSv/j |
| Radon uit gesteenten | 2.00 mSv/j |
| Interne radionucleïden, vooral kalium-40 | 0.39 mSv/j |
| Consumentenproducten | 0.10 mSv/j |
| Medisch: röntendiagnose, gemiddeld over de bevolking | 0.39 mSv/j |
| Medisch: therapeutische behandeling, gemiddeld over de bevolking | 0.14 mSv/j |
| Uraniummijnen, fabrieken, radioactieve materialen verwerkende bedrijven, kerncentrales, kerntransportroutes | <0.01 mSv/j |
| Fall-out van atoombomtests, kerncentrales, mineraalverwerkende bedrijven, kerntransport | <0.01 mSv/j |
Op een andere pagina is een volledig overzicht te vinden van alle op aarde voorkomende isotopen.
Bron: Nuclear wallet cards, National Nuclear Data Center, Brookhaven National Laboratory.
| Elt | Z | A | Abondantie | Halfwaarde T | Verval | % van verval |
|---|---|---|---|---|---|---|
| K | 19 | 40 | 0.0117 | 1.265*109 y | B- | 89.28 |
| 19 | 40 | 0.0117 | 1.265*109 y | EC | 10.72 | |
| Ca | 20 | 46 | 0.004 | >2.8*1015 y | 2B- | |
| 20 | 48 | 0.187 | >4*1019 y | 2B- | ||
| V | 23 | 50 | 0.250 | 1.4*1017 y | EC | 83 |
| Cr | 24 | 50 | 4.345 | >1.8*1017 y | 2EC | |
| Fe | 26 | 54 | 5.845 | >3.1*1022 y | 2EC | |
| Zn | 30 | 70 | 0.62 | >5*1014 y | 2B- | |
| Ge | 32 | 76 | 7.83 | 8*1024 y | 2B- | |
| Se | 34 | 82 | 8.73 | 8.3*1019 y | 2B- | 100 |
| Kr | 36 | 78 | 0.35 | >=9*1019 y | 2EC | |
| Rb | 37 | 87 | 27.83 | 4.75*1010 y | B- | 100 |
| Zr | 40 | 96 | 2.80 | >2.2*1019 y | 2B- | |
| Mo | 42 | 100 | 9.63 | 9.5*1018 y | 2B- | 100 |
| Cd | 48 | 106 | 1.25 | >=2.6*1017 y | 2EC | |
| 48 | 113 | 12.22 | 7.7*1015 y | B- | 100 | |
| 48 | 116 | 7.49 | >=3.75*1019 y | 2B- | ||
| In | 49 | 115 | 95.71 | 4.41*1014 y | B- | 100 |
| Te | 52 | 123 | 0.89 | >6*1014 y | EC | 100 |
| 52 | 128 | 31.74 | 7.7*1024 y | 2B- | 100 | |
| 52 | 130 | 34.08 | >5.6*1022 y | 2B- | ||
| Xe | 54 | 124 | 0.095 | >=1.1*1017 y | 2EC | |
| 54 | 136 | 8.857 | >3.6*1020 y | 2B- | ||
| Ba | 56 | 130 | 0.106 | >=3.5*1014 y | 2EC | |
| La | 57 | 138 | 0.090 | 1.05*1011 y | EC | 66.4 |
| Nd | 60 | 144 | 23.8 | 2.29*1015 y | A | 100 |
| 60 | 150 | 5.6 | >6.8*1018 y | 2B- | ||
| Sm | 62 | 147 | 14.99 | 1.06*1011 y | A | 100 |
| 62 | 148 | 11.24 | 7*1015 y | A | 100 | |
| 62 | 149 | 13.82 | >2*1015 y | A | ||
| Gd | 64 | 152 | 0.20 | 1.08*1014 y | A | 100 |
| 64 | 160 | 21.86 | >=1.3*1021 y | 2B- | ||
| Dy | 66 | 163 | 24.90 | (stabiel) | B- | 100 |
| Yb | 70 | 176 | 12.76 | >=1.6*1017 y | 2B- | |
| Lu | 71 | 176 | 2.59 | 4.00*1010 y | B- | 100 |
| Hf | 72 | 174 | 0.16 | 2.0*1015 y | A | 100 |
| Ta | 73 | 180 | 0.012 | >1.2*1015 y | B- | |
| W | 74 | 180 | 0.12 | >7.4*1016 y | A | |
| 74 | 182 | 26.50 | >8.3*1018 y | A | ||
| 74 | 183 | 14.31 | >1.9*1018 y | A | ||
| 74 | 184 | 30.64 | >4*1018 y | A | ||
| 74 | 186 | 28.43 | >6.5*1018 y | A | ||
| Re | 75 | 187 | 62.60 | 4.35*1010 y | B- | 100 |
| Os | 76 | 184 | 0.02 | >5.6*1013 y | A | |
| 76 | 186 | 1.59 | 2.0*1015 y | A | 100 | |
| Pt | 78 | 190 | 0.014 | 6.5*1011 y | A | 100 |
| Pb | 82 | 204 | 1.4 | >=1.4*1017 y | A | |
| Th | 90 | 232 | 100 | 1.405*1010 y | A | 100 |
| U | 92 | 234 | 0.0054 | 2.455*105 y | A | 100 |
| 92 | 235 | 0.7204 | 7.038*108 y | A | 100 | |
| 92 | 238 | 99.2742 | 4.468*109 y | SF | 0.000054 |
Koolstof-14 wordt niet genoemd, terwijl deze isotoop wel degelijk voorkomt. Een van de redenen voor de weglating uit de tabel is dat het slechts om een zeer geringe fractie gaat: 10-10% van het totale aantal koolstofisotopen op aarde is 14C. Koolstof-14 wordt in de bovenste atmosfeerlagen gevormd doordat kosmische straling, met name snelle neutronen, stikstof-14 atomen bombarderen, onder vorming van protonen en koolstof-14. Het koolstof-14 wordt snel geoxideerd door zuurstof tot CO2, dat door levende organismen in de stofwisseling wordt opgenomen. Halfwaardetijd van 14C is 5700 ± 30 jaar. Het is voor 100% een β-straler met een energie van 156 keV.
| Effecten van acute hoge doses | |
| Dosis | Effect |
| <0.05 Gy | Geen direct waarneembaar effect |
| 0.15-0.25 Gy | Bij enkele mensen veranderingen in de bloedwaarden |
| 0.5 Gy | Vrijwel zeker veranderingen in de bloedwaarden |
| 1.0 Gy | Sommige mensen gaan overgeven |
| 1.5 Gy | Sommige mensen gaan eraan dood |
| 1.5 Gy | Meestal acuut stralingssyndroom merkbaar (begint met misselijkheid, overgeven, vermoeidheid, geen eetlust) |
| 2 Gy | Ooglens begint troebel te worden |
| 3.2-3.6 Gy | De helft gaat dood binnen 30 dagen bij minimale medische verzorging |
| 4 Gy | Permanente steriliteit als de geslachtsorganen direct worden bestraald |
| 5.0 Gy | Haaruitval |
| 4.8-5.4 Gy | De helft gaat dood binnen 30 dagen bij normale medische verzorging |
| 11 Gy | De helft gaat dood binnen 30 dagen bij intensieve medische verzorging waaronder beenmergtransplantatie |
| >20 Gy | Vrijwel zeker dood |
| >50 Gy | Centraal zenuwstelsel (hersenen, spieren) kunnen de lichaamsfuncties waaronder ademen en bloedcirculatie niet meer besturen. Binnen enkele uren dood |
De effecten van lage doses zijn: genetische afwijkingen en kanker.
Bron: US Nuclear Regulatory Commission, The biological effects of radiation [http://www.nrc.gov/NRC/EDUCATE/REACTOR/09/index.html]
Ter vergelijking: bij de therapeutische bestraling van een hersentumor wordt meestal een dosis van 1.8-2.0 Gy per dag gegeven gedurende 5-7 weken, in totaal 50-60 Gy.
Bron: http://www.braintumor.org, http://www.brain-surgery.com, http://www.cancernetwork.com, e.a.
Twee andere medische stralingsbehandelingen:
Röntgenfoto van de longen: 0.1 mSv
Röntgenfoto van het gebit: 0.01 mSv
Andere vergelijking: tijdens het vliegen op een hoogte van 12 km loopt men gemiddeld 5 μSv/u op.
Meer informatie over de effecten van met name de atoombom: Radiation Effects Research Foundation.
Geschat gemiddeld verlies van levensduurverwachting ten gevolge van gezondheidsbedreigende situaties.
| 20 sigaretten per dag | 6 j |
| 15% overgewicht | 2 j |
| Gemiddeld alcoholgebruik (US) | 1 j |
| Ongelukken (voertuigen, thuis, verdrinking) | 1 j |
| Natuurrampen | 7 d |
| Medische bestralingen | 6 d |
| Beroepsblootstelling straling: 10 mSv/j tijdens 18-65 jaar | 51 d |
Aan de gegevens op deze pagina kunnen geen rechten worden ontleend. De juistheid of bruikbaarheid kan niet worden gegarandeerd. Dit is géén officiële publicatie.
© Oscar van Vlijmen, augustus 2000/August 2000
Datum laatste wijziging: 2002-11-15