Bodil Jönsson, Nina Reistad

Enheter för radioaktivitet

Innehållsförteckning

Enheter för radioaktivitet
Aktivitet
Exposition
Stråldos eller absorberad dos
Dosekvivalent
Mer om storleksordningen
Sammanfattning av storheter och enheter

Enheter för radioaktivitet

Enheterna för radioaktivitet hör inte till grundenheterna och borde därför inte redovisas här. Men från och med en tidig aprilmorgon 1986 började tidningarna återge mätvärden uttryckta i mikroröntgen, millisievert, kilobecquerel. Vi skulle inte äta persilja, nässelsoppa eller gräslök i omåttlig omfattning. Korna skulle hållas inne. Å andra sidan skulle ingen vara orolig.

En orientering om vad storheterna och enheterna står för och exemepl på storleksordningar försvarar därför väl sin plats i detta enhetsavsnitt.

Aktivitet

Marie och Pierre Curie.

"Radioaktiv strålning" är språkligt en missbildning. Översatt till svenska betyder det nämligen "strålverkande strålning", vilket måste anses vara något övertydligt. I själva verket heter det numera bara aktivitet.

Aktiviteten är antalet radioaktiva (där kom det igen) omvandlingar per sekund. Enhet: s^-1, Hz eller - i detta sammanhang - becquerel (Bq).

1 Bq =1 Hz

Enheten 1 Bq (uppkallad efter Henri Becquerel) konkurrerar fortfarande med en äldre enhet 1 curie (namngiven efter Marie och Pierre Curie).

1 Ci = 3,7 · 10¹⁰ Bq

När man mäter aktiviteten är det alltid aktiviteten per viss volym eller massa, som man anger. Under försommaren 1986 undersöktes t ex aktiviteten av jod 131 i komjölk intensivare än vanligt. I mätprotokollsutdraget nedan är aktiviteten mätt i becquerel per liter, i versalutskriften förkortat BQ/L.

Den naturliga radioaktivitet, som vi är vana vid och vars ursprung är en förutsättning för att vi skall kunna leva, kommer från omvandlingar både i kosmos och på jorden (sönderfall av kalium 40 (i bla våra muskelvävnader) och av kärnor inom uran 238- och torium 232- kedjorna). Kalium, uran och torium har halveringstider på några miljarder år.

Kärnvapenprov och kärnkraftsolyckor orsakar en förhöjning av den naturliga bakgrundsstrålningen. Efter Tjernobylolyckan dröjde det något innan de lättflyktiga radioaktiva klyvningsprodukterna föll ner till marken (genom regn eller efter att ha sublimerat (övergått till fast form)). Dessförinnan hade vindarna fört med sig de radioaktiva ångorna, och de mest kortlivade isotoperna hade redan hunnit sönderfalla. Till de medellånglivade hör bl a cesium.

Exempel: Radioaktivt nedfall

I början på 1960-talet utfördes så många kärnvapenprovsprängningar, att nedfallet av cesium 137 var märkbart. Av kurvan framgår hur halten av cesium 137 varierade hos ett 20-tal försökspersoner i Stockholm åren 1959 - 1973.

I början av 1960-talet träffades markytan i Stockholmsområdet av 2 kBq/m² Efter Tjernobylolyckan var motsvarande värde 29/4, 1986 bara 0,35 kBq/m² Men det fanns platser i Sverige, där det var värre - inom små områden uppmättes så hög aktivitet som 200 kBq/m² . Vissa områden i till exempel Tyskland, Polen, Schweiz, Italien, Finland och Skottland hade också höga värden (från Miinchen rapporterades 35 kBq/m²).

När situationen hade kartlagts, kunde man konstatera att hela 2% av det totala cesiuminnehållet i Tjernobylreaktorn hade spridits över Sverige.

Aktiviteten av ¹³⁷Cs hos försökspersoner i Stockholm. Aktiviteten är angiven i nCi, trots att alla borde uttrycka sig i becquerel, dvs s^-1. 1 nCi betyder 37 sönderfall per sekund.

Exempel: Medellivslängd och halveringstid

Det finns två mått på sönderfallssnabbheten hos t ex cesium 137: medellivslängden och halveringstiden. Medellivslängden, 40 år, är den tid en Cs 137-kärna lever i genomsnitt. Halveringstiden, 30 år, är den tid efter vilken aktiviteten och antalet kvarvarande Cs 137-kärnor halverats. Skälet till att medellivslängden är så mycket större än halveringstiden är att de långlivade Cs 137-kärnornas livstid slår igenom mer i medelvärdet än de kortlivade gör. Den intresserade hänvisas till appendix för en matematisk jämförelse mellan medellivslängd och halveringstid.

Exposition

Radioaktivitetsmätningar bygger på strålningens förmåga att jonisera, dvs att skapa fria laddningar. Expositionen uttrycker hur stor ladd- ningsmängd, som strålningen skapar per kg luft. Enhet: 1 C/kg. Den klassiska enheten för exposition är en röntgen.

1 R = 0,000258 C/kg

En röntgen är en lagom enhet för att beskriva en normal expositionssituation. Per år ger bakgrundsstrålningen en exposition i storleksordningen 1 R.

Enheten röntgen skall inte längre användas, men den utnyttjas ändå. Tidningarna har efter Tjernobylolyckan uppgivit expositionen i µR/h. Observera att

1 µR/h = 8,8 mR/år

Stråldos eller absorberad dos

Strålningen påverkar genom att jonisera och avge energi. Expositionen är ett mått på jonisationen. Stråldosen är ett mått på energiavgivningen. En röntgen motsvarar 8,4 m J/kg luft.

Enheten för absorberad dos är 1 J/kg. Denna enhet har fått namnet gray (Gy).

1 Gy = 1 J/kg

Observera konsekvensen av att dosen mäts per kg. En gray i tån och en gray i fingret ger inte sammanlagt två gray. Båda de uppmätta doserna är per kilogram av respektive kroppsdel. F ö bör man inte ha en gray varken i fingret eller tån. En gray är nämligen - liksom en C/kg - en stor enhet. Bakgrundsstrålningen ger några milligray per år.

I inledningen till hela kapitlet om enheter påtalade vi hur människor skapat enheter, som är lagom stora. Skälet till att de gamla radioaktiva enheterna lever kvar så envist, fast vi numera skall använda SI-enheter, är - utöver användares och instrumenttillverkares motstånd mot förändringar - att de gamla enheterna var mer lagom. För stråldos fanns enheten 1 rad vilken var lagom eftersom bakgrundsstrålningen ger ett fåtal rad per år.

1 Gy = 100 rad

Dosekvivalent

Olika strålningstyper och strålningsenergier påverkar olika biologisk vävnader på olika sätt vid olika tidpunkter. Samspelet är komplicerat, men det kan grovt kvantifieras genom att man tillskriver olika typer av strålning olika kvalitetsfaktorer.

Kvalitetsfaktor är ett korrekt men kanske cyniskt uttryck. Den kunde också kallas farlighets-faktor. Kvalitetsfaktorn är 1 för elektroner och fotoner, 3 - 10 för neutroner och 20 för alfastrålning.

Då man viktar stråldosen med kvalitetsfaktorn multiplicerar man dosen i gray med detta tal mellan 1 och 20. Storheten man då får fram heter dosekvivalent, och det är den som är den biologiskt intressanta. Dosekvivalenten mäts i sievert. Hedersbetygelserna till forskarna Becquerel och Curie, pionjärer på radioaktivitetsområdet, kompletterades nämligen med en hyllning till den svenska strålskyddsverksamhetens grundare, professor Rolf Sievert,

Rolf Sievert i sitt laboratorium 1929.

då enheten för kvalitetsfaktorsviktade gray fastställdes till en sievert (Sv). Liksom en gray är en sievert en stor enhet. Tidigare fanns en rem (motsvarigheten till en rad), en mer lagom enhet.

1 Sv = 100 rem

Mer om storleksordningen

Bakgrundsstrålningen ger ett fåtal millisievert per år. Dosgränsen för radiologisk personal är satt till 50 mSv/år. För allmänheten är motsvarande gräns 5 mSv/år. Det finns en övergripande princip, ALARA-principen, för hur låga stråldoser skall hållas:

ALARA=As Low As Reasonably Achievable

Men olyckor sätter alla vanliga gränsvärden ur spel. Vad betydde Tjernobylolyckan? För den enskilde individen, som inte var alltför nära själva reaktorn, döljs inverkan i ett statistiskt brus. För hela befolkningen blir det annorlunda - en liten faktor multiplicerad med ett stort tal blir inte försumbar. Låt oss ändå ta ett individexempel, ett medvetet drastiskt exempel.

Exempel: Renkötts-siffror

Halten cesium i renkött bestäms av det radioaktiva nedfallet, av renlavens egenskaper och av renarnas betesvanor. I vissa områden blev nedfallet stort fast inte så stort att man inte kan äta renkött ibland. Men hur går det om man är renköttsfrossare? Äter man ett halvt kg renkött om dagen under ett år från ett riktigt hårt drabbat område får man i sig 60 mSv. Detta är på gränsen till "farligt" för en vuxen man. För en kvinna som väntar barn är 60 mSv direkt riskabelt: 100 mSv är en abortindikation.

I området mellan 10 och 100 mSv ligger gränsen för vad som är "farligt". Strålningsskador beror på många olika faktorer - utöver själva stråldosen inverkar strålningens art, dosfördelningen, doshastigheten, vävnadsart, individens ålder och hälsotillstånd, Kan kroppen själv reparera små strålskador? Vad betyder ålder, tidigare bestrålning, ? Man är inte överens. Det statistiska bruset gör det svårt att mäta inverkan av låga doser. Extrapolation från effekter av högre doser är tvivelaktiga. Så vad gör man? Vissa "tror" si utifrån modell x, andra "tror" så efter modell y. Forskning pågår.

Exempel på sambandet dos-risk. Kurvorna inom cirkeln representerar de olika uppfattningar som framförts av olika forskare. Myndigheternas beräkningar grundas på den alltigenom linjära kurvan (a).
Ur: Tjernobyl och vår hälsa. Källa/27. Utgiven av Forskningsrådsnämnden 1986.

Sammanfattning av storheter och enheter

Tabell över riksnivåer.

Hemsida | Sök på servern | E-post till Webmistress | Personal och adresser