Overview

Radiation can be ionizing and non-ionizing. It is the former that causes damage to human and animal tissue. When this article refers to “radiation,” ionizing radiation is meant. De geabsorbeerde stralingsdosis verschilt van de stralingsblootstelling omdat deze de hoeveelheid straling meet die door een bepaald lichaam wordt opgenomen, niet de totale hoeveelheid straling in het milieu.

de twee waarden kunnen voor sterk absorberende materialen vergelijkbaar zijn, maar dit is vaak niet het geval, omdat de absorptievermogen sterk verschilt voor materialen. Zo zal een plaat lood gammastraling gemakkelijker absorberen dan een plaat aluminium van dezelfde dikte.

eenheden voor het meten van de geabsorbeerde stralingsdosis

een van de meest voorkomende eenheden om de hoeveelheid straling te meten die door een object wordt geabsorbeerd, is een grijs. Een grijs vertegenwoordigt de hoeveelheid straling aanwezig wanneer een joule energie wordt geabsorbeerd door een kilogram materiaal. Een grijs vertegenwoordigt een grote hoeveelheid straling, veel groter dan een persoon normaal zou absorberen. Bijvoorbeeld, 10 tot 20 grijs is meestal dodelijk voor mensen. Daarom worden fracties van grijs, zoals centigray (0.01 gray), milligray (0.001 grays), enzovoort gebruikt. Rad is een verouderde eenheid evenredig aan grijs. Een grijs is 100 rad, wat een rad gelijk maakt aan een centigray. Hoewel het verouderd is, is het nog steeds vaak terug te vinden in publicaties.

de hoeveelheid straling die een lichaam absorbeert is niet altijd gelijk aan de hoeveelheid schade die deze straling zal veroorzaken. Extra eenheden, zoals stralingsdosis-equivalente eenheden, worden gebruikt om straling te beschrijven als relevant voor de schade die deze kan veroorzaken.

stralingsdosis-equivalente eenheden

terwijl de geabsorbeerde stralingsdosis-eenheden in de wetenschappelijke literatuur algemeen worden gebruikt, is het mogelijk dat het grote publiek er niet bekend mee is. In de media wordt vaker gebruik gemaakt van stralingsdosesequivalenten. Ze worden gebruikt om het effect te bepalen dat de straling heeft op het lichaam als geheel en het weefsel in het bijzonder. Het maakt het mogelijk de biologische schade gemakkelijker te beoordelen dan met conventionele geabsorbeerde dosiseenheden voor straling, omdat het rekening houdt met de hoeveelheid schade die verschillende soorten straling kunnen veroorzaken.

de ernst van de schade die een bepaald type ioniserende straling aan weefsel kan veroorzaken, wordt berekend aan de hand van de relatieve biologische effectiviteitsratio. De waarden verschillen wanneer een ander type straling door het lichaam wordt geabsorbeerd. Als verschillende organen en weefsels worden beïnvloed door hetzelfde type straling, bijvoorbeeld bèta -, gamma-of röntgenstraling, dan is de ernst van de schade hetzelfde. Andere straling beïnvloedt verschillende cellen in verschillende mate. Bijvoorbeeld, alfadeeltjes, wanneer geabsorbeerd (vaak door inname, omdat ze niet gemakkelijk materie binnendringen), zijn 20 keer gevaarlijker voor levende organismen dan bèta-of gammastraling.

om de equivalente stralingsdosis te berekenen moet de geabsorbeerde dosis worden vermenigvuldigd met de relatieve biologische effectiviteit voor de deeltjes die deze straling veroorzaken. Uit het bovenstaande voorbeeld is deze coëfficiënt 1 voor de bèta -, gamma – en x-stralen, maar 20-voor alfa-deeltjes. Bananenequivalenten en sieverts zijn voorbeelden van dosisequivalenten.

Sieverts

Sieverts meten de hoeveelheid energie die door de straling wordt uitgestraald per bepaalde hoeveelheid weefselmassa. Dit is een van de meest gebruikte eenheden bij het bespreken van de schadelijke effecten van straling op mensen en dieren. Bijvoorbeeld, een over het algemeen fatale dosis voor mensen is ongeveer 4 sieverts (Sv). Een persoon kan nog steeds gered worden als hij snel behandeld wordt, maar een dosis van 8 Sv is dodelijk. Over het algemeen absorberen mensen veel kleinere doses straling, daarom worden vaak millisieverts en microsieverts gebruikt. 1 millisievert is 0,001 Sv, en 1 microsievert is 0,000001 Sv.

equivalente dosis bananen

Banaanequivalentdosis (BED) eenheden worden gebruikt om de hoeveelheid straling te meten die het lichaam absorbeert na het eten van een banaan. Een banaanequivalentdosis kan ook worden uitgedrukt in sieverts, het is gelijk aan 0,1 microsieverts. Bananen worden gebruikt omdat ze kalium-40 bevatten, een radioactieve isotoop die van nature voorkomt in sommige voedingsmiddelen. Enkele voorbeelden in BED zijn: een tandheelkundige röntgenfoto is vergelijkbaar met het eten van 500 bananen; een mammogram is gelijk aan het eten van 4000 bananen; en een fatale dosis straling is als het eten van 80 miljoen bananen.

Er is discussie over het gebruik van equivalente dosiseenheden voor bananen omdat het effect van de straling op het lichaam niet gelijkwaardig is voor verschillende radioactieve materialen. De hoeveelheid kalium-40 wordt ook gereguleerd door het lichaam, dus wanneer het via voedsel wordt opgenomen, wordt het vervolgens verwijderd, om het niveau uniform te houden.

effectieve dosis

de bovenstaande eenheden worden gebruikt voor straling die gelijkmatig door het weefsel wordt geabsorbeerd, meestal in een gelokaliseerd gebied. Ze helpen bepalen hoeveel straling een bepaald orgaan beïnvloedt. Om het effect op het hele lichaam te berekenen wanneer slechts een deel van het lichaam straling absorbeert, wordt een effectieve stralingsdosis gebruikt. Deze eenheid is nodig omdat de toename van het risico op kanker verschillend is voor verschillende organen, zelfs als de hoeveelheid geabsorbeerde straling gelijk is.

effectieve dosisberekeningen houden rekening met deze door de geabsorbeerde straling te vermenigvuldigen met de coëfficiënt van de ernst van de impact van straling op elk type weefsel of orgaan. Bij het bepalen van waarden van de coëfficiënt voor verschillende organen, woog de onderzoekers niet alleen het totale risico op kanker, maar ook de duur en de kwaliteit van leven van de patiënt, zodra kanker is opgelopen.

een effectieve dosis wordt ook gemeten in sieverts. Het is belangrijk om bij het lezen van straling gemeten in sieverts te begrijpen of de bron verwijst naar de effectieve dosis, of de stralingsdosis equivalent. Het is waarschijnlijk dat wanneer sieverts in de massamedia worden genoemd in de algemene context van radioactiviteitsgerelateerde ongevallen en rampen, de bron verwijst naar het equivalent van de stralingsdosis. Vaak is er niet genoeg informatie over welke lichaamsweefsels worden beïnvloed of kunnen worden beïnvloed door de radioactieve besmetting, daarom is het niet mogelijk om over de effectieve dosis te praten.

effecten van straling op het lichaam

soms is het mogelijk om in te schatten welk effect straling op het lichaam zal hebben terwijl wordt gekeken naar de stralingsabsorptie, gemeten in grijs. Deze eenheid wordt gespeld “grijs” zowel in enkelvoud en meervoud vormen. Grijs wordt gebruikt bij het meten van de straling voorgeschreven voor gelokaliseerde behandeling van kanker. De hoeveelheid straling in grijs maakt het mogelijk om de effecten van deze behandeling op het behandelde gebied en het lichaam als geheel te voorspellen. Tijdens bestralingstherapie zijn de cumulatieve absorptiesnelheden gedurende de duur van de behandeling over het algemeen hoog in het te behandelen gebied. Deze stralingsabsorptie kan permanent de klieren die speeksel, zweet en andere vocht produceren vernietigen wanneer de dosis 30 grijstinten (Gy) overschrijdt. Het resultaat is een droge mond en soortgelijke bijwerkingen. Doses van 45 Gy of meer vernietigen haarfollikels en veroorzaken onomkeerbare haaruitval.

Het is belangrijk op te merken dat, hoewel de totale absorptie van straling biologische schade zal veroorzaken, de omvang van deze schade in hoge mate afhankelijk is van de tijdsduur gedurende welke deze absorptie plaatsvindt. Bijvoorbeeld, een dosis van 1.000 rad of 10 Gy is dodelijk als geabsorbeerd binnen enkele uren, maar het kan zelfs niet acute stralingsziekte (ARS) veroorzaken als verspreid over een langere duur van de tijd.

straling in het luchtvervoer

stralingsniveaus zijn hoger op grotere hoogtes omdat kosmische straling een grotere blootstelling en absorptie veroorzaakt dan terrestrische straling. Vergeleken met de 0,06 microsieverts per uur op de grond stijgt het ongeveer 100 keer tot 6 microsieverts per uur op kruishoogtes.

de totale jaarlijkse blootstelling kan als volgt worden berekend. Volgens de informatie op de website van Air Canada brengt een commerciële piloot in dienst van deze luchtvaartmaatschappij ongeveer 80 uur per maand of 960 uur per jaar door in de vlucht. Dit geeft een totale blootstelling van 5760 microsieverts of 5,76 millisieverts per jaar. Dit is iets minder dan een borst CT-scan (de scan is 7 millisieverts). Het is een tiende van de maximaal toegestane jaarlijkse dosis waaraan stralingswerkers in de VS kunnen worden blootgesteld.

Het is belangrijk op te merken dat bovenstaande informatie een schatting is op basis van kruishoogten, maar de werkelijke blootstelling kan verschillen omdat deze afhankelijk is van de hoogte. Individuele blootstelling zal ook afhangen van de luchtvaartmaatschappij en de arbeidsveiligheidsvoorschriften in de landen van herkomst. Extra straling wordt veroorzaakt door de normale achtergrondstraling waaraan elk bemanningslid wordt blootgesteld tijdens dagelijkse activiteiten die geen verband houden met het werk. Deze extra straling is ongeveer 4 millisievert per jaar voor mensen die in Noord-Amerika wonen.

dergelijke blootstelling verhoogt het risico op kanker. Er zijn ook risico ‘ s voor ongeboren kinderen als één of beide ouders vóór de conceptie aan straling zijn blootgesteld. Ten slotte zijn er risico ‘ s als een ongeboren kind werd bestraald terwijl de moeder tijdens de zwangerschap als bemanningslid werkte. De risico ‘ s lopen uiteen van kanker bij kinderen tot mentale en structurele afwijkingen.

straling in de geneeskunde

straling wordt gebruikt in de voedingsindustrie en de geneeskunde. De eigenschappen van het vernietigen van het DNA zijn nuttig voor mensen, zolang ze worden toegepast op organismen zoals bacteriën, maar niet mensen.

naast de hierboven besproken plaatselijke kankerbehandelingen wordt straling gebruikt om bacteriën te doden en verschillende instrumenten te steriliseren omdat het dierlijk weefsel en DNA-moleculen beschadigt en vernietigt. In de geneeskunde wordt het bijvoorbeeld gebruikt om instrumenten en kamers te steriliseren. De instrumenten worden meestal geplaatst in luchtdichte zakken, om ervoor te zorgen dat ze gesteriliseerd blijven totdat het tijd is om ze te gebruiken. Te veel straling kan breken materialen zoals metalen, daarom is het belangrijk om voldoende hoeveelheden straling te gebruiken.

straling in de voedselproductie

Het vermogen van straling om cellen en DNA van levende organismen te vernietigen wordt ook gebruikt om voedsel te decontamineren en te voorkomen dat het snel slecht wordt. Het maakt micro-organismen niet in staat om zich te reproduceren of doodt ziekteverwekkers en bacteriën zoals E. coli. Sommige landen hebben wetgeving tegen bestraling van bepaalde of alle voedingsmiddelen, terwijl andere landen wettelijke voorschriften hebben voor alle geïmporteerde voedingsmiddelen van een bepaald type die moeten worden bestraald. In de Verenigde Staten is bijvoorbeeld vereist dat een reeks ingevoerde produkten, met name tropische vruchten, vóór invoer worden bestraald om de verspreiding van fruitvliegen te voorkomen.

wanneer straling door voedsel wordt geabsorbeerd, vertraagt het ook enkele biochemische reacties in de enzymen. Dit voorkomt bederf door het rijpingsproces en de groei van planten te vertragen. Dergelijke interventies bereiden voedsel voor op intercontinentaal reizen door het een langere houdbaarheid te geven.

proces

radioactief Kobalt-60 isotoop wordt gebruikt voor de behandeling van levensmiddelen om bacteriën te doden. Onderzoekers in het gebied werken aan het bepalen van stralingsniveaus die een evenwicht bieden tussen het doden van micro-organismen en het behoud van de oorspronkelijke smaak van het voedsel. Momenteel worden de meeste voedingsmiddelen behandeld met straling onder 10 kilogram (10.000 grijzen), maar deze dosis kan variëren van 1 tot 30 kilogram, afhankelijk van het product.

straling die in dit proces wordt gebruikt, kan die van gammastralen of röntgenstralen zijn, evenals straling van elektronen. Het voedsel wordt meestal via de stralingsfaciliteit op een transportband verplaatst en kan voorverpakt worden. Dit is vergelijkbaar met het proces van het steriliseren van medische apparatuur. Verschillende soorten straling hebben een verschillend bereik van penetratie, dus het type straling wordt geselecteerd op basis van het type voedsel. Het bestralen van hamburgerpasteitjes kan bijvoorbeeld gebeuren met elektronenstraling, terwijl diepere penetratie van röntgenstraling nodig is om vogelkarkassen te bestralen.

controverse

de radioactieve isotopen blijven niet in het voedsel zelf, dus dit is geen probleem bij voedselbestraling. Toch is de bestraling van levensmiddelen een controversieel onderwerp, omdat de radioactieve stoffen geproduceerd moeten worden, veilig naar de voedselfabrieken moeten worden getransporteerd en zorgvuldig moeten worden behandeld. Dit gebeurt niet altijd, en een breed scala van ongevallen, lekken, storingen en andere problemen wordt gemeld in verschillende bestralingsfaciliteiten over de hele wereld.

een ander punt van zorg is dat doorstraling zal leiden tot een vermindering van de sanitaire voorzieningen en het gebruik van adequate veiligheidshandlingtechnieken in de voedselverwerkende industrie. Sommigen zijn van mening dat bestraling een dekmantel wordt voor ongepaste omgang met voedsel in de fabrieken en dat het ook onveilige omgang met voedsel bij de consument aanmoedigt. Doorstraling kan het nutritionele gehalte van levensmiddelen verminderen omdat het sommige vitamines en microflora die nodig zijn voor de spijsvertering en andere functies vernietigt of verslechtert. Sommige onderzoekers die zich verzetten tegen voedselbestraling geloven ook dat het kankerverwekkende en toxische elementen in voedsel verhoogt.

veel landen staan momenteel alleen bestraling van specerijen en kruiden toe. De nucleaire industrie, die betrokken is bij de productie van de radioactieve isotopen die worden gebruikt bij voedselbestraling, lobbyt in veel landen om bestraling van andere voedingsmiddelen zoals vlees, granen, fruit en groenten toe te staan.

landen die bestraling toestaan, vereisen in het algemeen hetzij een expliciet doorstralingslabello, de radura, op de verpakking, hetzij de informatie over doorstraalde levensmiddelen in de lijst van ingrediënten op te nemen. Dit geldt mogelijk niet voor producten die zich in verwerkte levensmiddelen bevinden en restaurants hoeven de consumenten niet te informeren over het al dan niet serveren van levensmiddelen die zijn gemaakt van doorstraalde ingrediënten. Dit is een probleem omdat het intrekt de keuze van de consument over het al dan niet te eten bestraalde producten. Tenslotte is doorstraling van levensmiddelen duur en verhoogt het de kosten voor veel van de bestraalde levensmiddelen.

meten van straling

mensen die op het werk aan straling worden blootgesteld, zijn vaak verplicht speciale apparaten, dosimeters, te dragen om te bepalen of de cumulatieve stralingsdosis die zij ontvangen veilig is. Astronauten, werknemers in kerncentrales, response-en ontsmettingsteams die werken met gevaarlijke materialen, evenals artsen die werkzaam zijn op het gebied van nucleaire geneeskunde zijn enkele van de mensen die deze dosimeters moeten dragen. De dosimeters kunnen de gebruiker soms informeren wanneer een bepaalde ingestelde dosis is overschreden, bijvoorbeeld met een alarm. Deze totale dosis wordt vaak gemeten in sieverts. Ondanks de bestaande regels handhaven sommige landen deze niet of hebben zij dit in het verleden niet gedaan. Bij voorbeeld, tijdens de Tsjernobyl schoonmaak inspanningen vroeg in de ramp, werden de doses die voor de werknemers werden geregistreerd niet gebaseerd op de werkelijke metingen. Volgens de ooggetuigenverslagen, in plaats daarvan, werden de doses gefabriceerd op basis van een schatting van de straling in het gebied waar een was toegewezen werk voor de dag.