רדיואקטיביות

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית.

רדיואקטיביות היא התפרקות של גרעין אטום בלתי יציב לגורמים פשוטים יותר (שגם הם יכולים להיות בלתי יציבים), תוך כדי פליטת קרינה. התהליך יכול להיות טבעי או תוצר של ביקוע גרעיני. הקרינה נפלטת בכמה צורות אפשריות:

 קרינת אלפא שהיא קרינה חיובית של גרעין הליום המורכב משני פרוטונים ושני נייטרונים.

קרינת בטא שהיא קרינה שלילית של אלקטרון או פוזיטרון.

קרינת גמא שהיא קרינה אלקטרומגנטית.

נהוג למיין את סוגי הקרינה לשתי קבוצות:

 קרינה בלתי מייננת כדוגמת אור, גלי מיקרו וגלי רדיו.

קרינה מייננת שבה הקרינה מסירה אלקטרון מאטום ומותירה לפיכך שני חלקיקים טעונים הקרויים יונים.

המושג רדיואקטיביות בד"כ מתייחס לפליטה של קרינה מייננת.

 היסטוריה

תופעת הרדיואקטיביות נתגלתה באקראי בשנת 1896 ע"י הפיסיקאי אנרי בקרל בשעה שערך נסיונות במלחי אורניום. בשעה שניסה לבדוק השערה על תופעת הזרחנות הוא השאיר במגירה מלחי אורניום על לוח צילום שנעטפו בנייר שחור וגילה להפתעתו שמקור אנרגיה שלא היה אור השחיר את הלוח. פייר ומארי קירי שחקרו את התופעה וגילו את היסודות הרדיואקטיביים פולוניום ורדיום נתנו לה את השם: רדיואקטיביות. תגלית זו זיכתה את שלושת הפיסיקאים הללו בפרס נובל לפיסיקה לשנת 1903. יש לציין יחד עם אלו את ארנסט רתרפורד שגילה בשנת 1911 את החלוקה של הקרינה לאלפא, בטא וגמה.

 חוקרים אלו גילו שבנוסף לאורניום קיימים יסודות כימיים נוספים או איזוטופים שלהם, שהם רדיואקטיביים. לאיזוטופים רדיואקטיביים אלו יישומים חשובים רבים. ביניהם: מעקב אחר תהליכים ביולוגיים בגוף האדם לצורך אבחון, שימור מזון בפחיות שימורים ע"י הרג של החיידקים ותיארוך מרבצים גיאולוגיים בהתבסס על ההנחות של קצב ההתפרקות של האיזוטופים והיחסים ביניהם במרבץ.

 מקורות הקרינה הרדיואקטיבית

קרינת רקע טבעית

כדור הארץ והיצורים השוכנים בו מופגזים באופן קבוע על-ידי קרינה מהחלל. חלקיקים טעונים מהשמש והכוכבים מגיבים על המפגש עם האטמוספירה והשדה המגנטי של כדור הארץ במטר של קרינה, בדרך-כלל קרינת בטא וגמא. כמויות הקרינה באזורים שונים, משתנות על-פי ההבדלים בגובה ובשדה המגנטי.

 חומרים רדיואקטיביים מצויים באופן טבעי באדמה, במים ובצמחיה. האיזוטופים המדאיגים ביותר הם אורניום ותוצרי הביקוע שלו, כגון תוריום, רדיום, ורדון. והם מצויים בכל מקום, נספגים בגוף מהאוכל והמים או מהאויר במקרה של הגז רדון. 

מקורות קרינה מעשי ידי אדם

בממוצע כל אדם נחשף לקרינה של כ-360 מילירם לשנה, כ-81% ממקורות טבעיים ושאר ה-19% כתוצאה מחשיפה למקורת אנרגיה מעשי ידי אדם. הרוב, כתוצאה מתהליכים רפואיים כגון: צילומי רנטגן, רפואה גרעינית והקרנות. קיימים מקורות קרינה נוספים כגון: טבק, טלוויזיות, גלאי עשן, שעונים עם תצוגה זוהרת ועוד.

 במידה פחותה יותר, חלקים מהציבור בארצות המתקדמות חשופים לקרינה כתוצאה מתפעול כורים גרעיניים. המסלול שעובר הדלק הגרעיני: כרייה, עיבוד, שימוש, וטיפול בדלק משומש חושף אנשים שונים לקרינה. 

עיסוקים שונים חושפים את העובדים בהם לרדיואקטיביות והחשיפה של עובדים אלו לקרינה מנוטרת באמצעות מכשיר זעיר הקרוי דוזימטר. דוגמאות למקומות עבודה כאלו הם: כורים גרעיניים, מכוני מחקר, מכונים אונקולוגיים וחיילים המוצבים בצוללות ובספינות גרעיניות.

 השפעות הקרינה על אנשים

מקובל לחשוב על ההשפעות הביולוגיות של קרינה במידת השפעתם על תאים חיים. השפעתה של חשיפה מזערית לקרינה היא זניחה ולא נתן לזהותה. לגוף האדם מנגנוני הגנה כנגד סוגים שונים של נזק כתוצאה מקרינה כמו אף חומרים כימיים מסרטנים. ייתכנו שלוש תוצאות לקרינה על תאים:

 תאים שניזוקו מתקנים את עצמם, וכתוצאה אין נזק שיורי.

תאים שניזוקו מתים, בדומה למיליוני תאים אחרים שמתים מדי יום ומוחלפים בתהליכים ביולוגיים רגילים.

תאים מתקנים את עצמם בצורה שגויה וגורמים בכך לשינוי ביופיסיקלי.

הקשר בין חשיפה לקרינה והתפתחות סרטן מבוססים בעיקר על אוכלוסיות שנחשפו לכמויות גבוהות יחסית של קרינה מייננת (לדוגמה: ניצולים מן הפצצות האטומיות שהוטלו על יפן ואנשים שעברו טיפולים רפואיים לצורך אבחון או ריפוי). סוגי הסרטן הקשורים בכמויות גדולות של קרינה הם לויקמיה, סרטן השד, סרטן הכבד, סרטן הריאות וכו'.

התקופה שבין החשיפה לקרינה וגילוי הסרטן ידועה כ"תקופה רדומה". סוגי סרטן אלו היכולים להתפתח כתוצאה מחשיפה לקרינה אינם שונים מאלו הקורים באופן טבעי, או כתוצאה מחשיפה לחומרים מסרטנים.

 כמות קרינה גבוהה הורגת תאים, בעוד שכמות נמוכה גורמת לנזק או אף לשינויים בקוד הגנטי (DNA) של התאים המוקרנים. כמויות גדולות של קרינה יכולות להרוג כמות כזו של תאים שהרקמות והאיברים נפגעים מייד. כתוצאה נגרמת תגובה חריפה של הגוף הקרוייה תסמונת קרינה חריפה. קיים יחס ישיר בין כמות הקרינה והמהירות בה יופיעו סימני הקרינה, והסיכון למוות. תסמונת זו אובחנה ברבים מניצולי הפצצות של 1945 ובעובדי ההצלה שטיפלו בתאונה בכור הגרעיני בצ'רנוביל. 134 עובדים בכור וכבאים נחשפו למנות קרינה גבוהות וסבלו מתסמונת קרינה חריפה, מהם 28 מתו ממנה.

 מדידת קרינה

כמות הרדיואקטיביות בדוגמה נתונה של איזוטופ מבוטאת כיום ביחידה הקרויה בקרל (Bq). מידה זו החליפה את המידה קירי (Ci). הבקרל מבטא קצב התפרקות אטום לשניה והוא יחידה זעירה במיוחד. לפיכך נוהגים לבטא רדיואקטיביות במונחי פטאבקרל ואף אקסהבקרל לתאור כמות הרדיואקטיביות עקב פיצוץ אטומי.

כמות הקרינה הנספגת בגוף נמדדת ביחידות הקרויות גרי (Gray) או בקיצור (Gy) גרי אחד שווה ערך לג'אול אחד של אנרגיה שנספג ע"י ק"ג אחד של מסת גוף.

הנזק שנגרם לתאים נמדד בסיברט (sievert) או בקיצור (Sv). מנת קרינה של גרי אחד של קרינת בטא, גמה או רנטגן גורמת נזק של סיברט אחד. מנת גרי אחת של קרינת אלפא גורמת נזק של 20 סיברט. הסיברט הוא יחידה גדולה למדי ולכן נהוג לעבוד עם מיליסיברט (mSv) או מיקרוסיברט. בארצות הברית (ובארץ) עדיין נהוג להשתמש ביחידה הקרוי רם(rem) או מילירם (mrem) במקום בסיברט. סיברט אחד שווה ערך ל-100 רם. 

הקרינה ניתנת לאיתור באמצעות מונה גייגר או דוזימטר.