Prof. Dr. D. Ali Ercan : RADYASYON ÜZERİNE GENEL BİLGİLER

1.Alfa, Beta ve Gama ışınları

Kimyasal elementlerden bazılarının atom çekirdekleri  kararlı değildir, bu nedenle kendiliğinden bozunurlar.  Bunlara radyoaktif elementler denir. Bozunum şekilleri bir birlerinden farklı tarzlarda olabilir. Bozunan elementlerden  yayınlanan ışınlar üç cinstir: alfa ve beta ışınları maddesel parçacıklardır; gama ışınları ise aynen x-ışınları (röntgen ışınları) gibi elektro- manyetik dalgalardır; ve dalga boyları çok kısa olduğundan bu ışınlar  müthiş yüksek enerji taşırlar. Alfa ışınları iki nötron ve iki protondan oluşan Helyum çekirdeğinden başka bir şey değildir. Beta ışınları ise elektronlardan oluşur. Bunlar, atom çekirdeği içerisinde  bir nötron bozunarak bir protona dönüştüğünde (bir proton bir nötrona dönüştüğü  zaman  pozitif yüklü elektronlar, yani pozitron yayınlanır) çekirdekten salınan Elektonlardır. 

2. Radyoaktivite

Bir madde bozunur ve bu bozunumda bir ışın salarsa o zaman buna "radyoaktif madde" denir. Radyoaktif bir maddenin hangi şiddette ışıdığını verebilmek için Aktivite (A) kavramı kullanılır. Aktivitenin ölçüm birimi Becquerel (okunuşu bekerel) radyoaktif maddenin belli bir zaman aralığında yayınladığı ışın sayısını gösterir. 1 Beq  saniyede bir bozunum demektir. Radyoaktif madde, (örnek) ne kadar hızlı bozunuyorsa o kadar şiddetli ışınıyor demektir.

Bir radyoaktif maddenin hangi şiddette ışıdığının bilinmesi, Bu ışımanın  vücuda nasıl bir etkisi olduğu  biliniyor anlamına gelmez. Burada önemli olan, vücudun birim kütlesinin bu ışımadan soğurduğu  enerji miktarıdır. Soğurulmuş  (radyasyon) enerji doz (D)  birimi Gray (Gy) dir. (okunuşu grey)  1 Gy 1 kg. kütle başına 1 joule  enerjinin soğurulması anlamına gelir. Örneğin, Vücudu 70 kg. olan bir kişi kısa bir süre içerisinde tüm vücuduna 210 Joule enerji karşılığı olan radyasyon aldıysa 3 Gray doz aldı demektir. Bu ışınlar gama veya x ışınıysa 3 Sievert eşdeğer doz anlamına gelir; aynı enerjideki alfa  ışınları ise 2-20 katı daha yüksek eşdeğer doz anlamına gelir.

3.Radyasyon Dozu
Işınların vücuda biyolojik etkisini  verebilmek için enerji dozu yerine eşdeğer doz kavramı kullanılır. Bu kavram, enerjileri aynı olan farklı ışınların vücuda farklı etkileri olduğu gerçeğini göz önünde tutar.  Örneğin alfa ışınları hücre içerisinde aynı enerjideki beta ışınlarından çok daha fazla  molekülün iyonlaşmasına neden olur ve dolayısıyla vücutta daha büyük tahribat yapar. Bu nedenle, her türlü ışın,  ışın etki çarpanıyla  belirlenen bir eşdeğer dozla ölçülür. Bu ölçü birimine Sievert (Sv) deniyor. (okunuşu Zivert) 1 Sievert (Sv) 1000 Milisievert (mSv) ve. 1 Milisievert  de 1000 Mikrosieverttir. (µSv) Gama, beta ve x-ışınları için bu çarpan  1 dir. Protonlar, nötronlar ve alfa ışınları için enerjilerine göre 2-20 arasında bir çarpan olabilir. Deneysel yöntemlerle belirlenen bu çarpanlar IAEA tarafından yayınlanmaktadır. 

Radyoaktif ışınların vücuda etkisini tam olarak değerlendirebilmek için vücudun belli bir doza ne kadar süreyle maruz kaldığını da bilmek gerekir. Bu nedenle ışın etkisi Sievert/zaman şeklinde ifade olunur; mesela mili sievert/yıl veya mikro sievert/saat gibi. Bir radyoaktif kaynaktan alınacak radyasyon doz miktarı her şeyden önce ışına maruz kalınan süre ile doğru orantılı ve aradaki mesafenin karesiyle ters orantılı olmak üzere, radyoaktif kaynağın gücüne, yaydığı ışınların cins ve enerjilerine ve arada bulunan engellerde bu ışınların soğuruluş miktarına bağlıdır.

Bir insanın aldığı yıllık radyasyon doz miktarı, yaşadığı yer, mesleği ve çevre koşullarına göre 2-20 mSv arasında değişmektedir.

Radyasyon dozu Dünya ortalama değeri 3 mSv/adam.yıl  dır  (0,25 µSv/h) 

Doğal çevre, yerden	~0,4  mSv
Kozmik ışınlardan	~0,4  mSv
Vücut içi ve mesken (1,1Rn+0,2 K+...)	~1,6  mSv
Tıp (tanı ve tedavi)	~0,5  mSv
Nükleer santrallar, uçak yolculukları vs.	~0,1  mSv
YILLIK ORTALAMA DOZ	~ 3,0  mSv

Yaklaşık değerlerin verildiği bu tabloda görüldüğü gibi, tıp uygulamalarından alınan dozlar önemli bir yer tutmaktadır. Topraktan veya yiyeceklerden alınan ışın yükünü ifade edebilmek için radyasyon miktarı genelde metre kare başına veya kilogram başına bekerel olarak verilir. Bu değerin vücuda etkisi bakımından ne anlama geldiğini ifade etmek için  eşdeğer doz çevrim çarpanı kullanılır. Bu çarpan radyoaktif maddeden salınan ışının türüne ve vücuda ne şekilde geldiğine göre (nefes yolu veya besinlerle) değişir.  Örneğin  besin yolu ile  vücuda 80 bin bekerel Sezyum-137 aktivitesinin alınması yaklaşık 1 mSv doz alımına eşdeğerdir. 10 km yükseklikteki 2 saatlik bir uçak yolculuğunda (İstanbul-Kars)  kozmik ışınlardan alınacak doz miktarı da yaklaşık 0,01 mSv kadardır.  Ne şekilde olursa olsun, sonuçta alınan radyasyon ışıması nedeniyle kanserden ölüm olasılığı kabaca,  

0,02 (Sv)²  

Formülü ile verilebilir; 6 Sv. Doz alımı 0,02x6²=% 90 olasılıkla “ölüm” demektir. 5 Sv doz alan birinin  ölüm olasılığı yaklaşık   0,02 x 5² = %50 olarak hesaplanır; yani 5 Sv doz alan 100 kişiden 50 si 1 yıl içerisinde kesinlikle ölecek demektir.

Çernobil felaketinden sonra tüm dünyada radyasyon ölçümleri daha ciddi yürütülmeye başlandı ve müsaade edilmiş doz düzeyleri hayli düşürüldü. Bu gün için yiyeceklerde müsaade edilen radyasyon miktarı sezyum-133 ve sezyum-137 sınır değerleri

500 bq/kg. dır ( 6,25 µSv )

***

Radyasyon etkisi ışın kaynağına olan mesafenin karesine ters orantılıdır; dolayısıyla, Radyasyon etkisinden korunmak için:

·        Radyoaktif maddeden olabildiğince uzakta durmak,

·        Radyoaktif maddenin yakınında olabildiğince az süre bulunmak ve

·        Radyoaktif madde ile aramıza olabildiğince, ışımayı soğuracak kalınlıkta ve türden (ör. Kurşun) koruyucu engel koymak,

Unutulmaması gereken altın kurallardır... (ALARA ilkesi  "As Low As Reasonably Achievable" )

Sağlıklı günler dileklerimle… æ 

Yeni ve eski Doz birimleri

1 Gray ≡ 100 rad 

10 mikro sievert ≡ 1 milirem

     

Enerji birimleri çevrimi (kalori, jul, kilovatsaat)

1 cal ≡ 4,184  joule

1 kWh = 1000 (amper x volt) x 3600 s  = 3,6 x 10⁶  joule.

1 kWh = 860421 kalori ≈ 860 kcal.