Radioaktiivisuus

Radioaktiiviset hajoamisketjut

Aine, joka syntyy radioaktiivisen aineen hajotessa, saattaa edelleen olla radioaktiivinen, samoin kuin sen hajoamistuote. Suurin osa luonnossa esiintyvistä radioaktiivisista aineista kuuluukin johonkin kolmesta hajoamis­sarjasta, joista käytetään tunnetuimpien jäsentensä mukaan nimityksiä toriumsarja, uraanisarja (tai radiumsarja) sekä aktiniumsarja. Kukin näistä päättyy stabiiliin lyijyisotooppiin. Toriumsarjan kaikkien jäsenten massaluvut ovat muotoa 4n, radiumsarjan 4n+2 ja aktiniumsarjan 4n+3. Kukin sarja alkaa hyvin pitkäikäisestä isotoopista, joita on säilynyt Maan syntymisestä saakka. Neljäs hajoamissarja, neptuniumsarja, jossa massaluvut ovat muotoa 4n+1, alkaa neptunium­isotoopista Np-237. Kun se kuitenkin on suhteellisen lyhytikäinen, ei sen jäseniä luonnossa enää esiinny, lukuun ottamatta niistä viimeistä, hyvin pitkä­ikäistä vismutti-isotooppia Bi-209.

Turvallisuus

Radioaktiivisuuteen liittyvistä turvallisuusnäkökohdista kerrotaan artikkelissa säteilyturvallisuus ja ydintekniikan turvallisuudesta kerrotaan artikkelissa ydinturvallisuus.

Historia

Radioaktiivisuuden löysi vuonna 1896 ranskalainen tieteilijä Henri Becquerel työskennellessään fosforoivien aineiden parissa. Nämä materiaalit loistavat pimeässä, kun ne on altistettu ensin valolle. Becquerel ajatteli, että röntgensäteiden katodisädeputkissa tuottama säteily liittyisi jollakin tavalla tähän. Niinpä hän kääri valokuvauslevyn mustaan paperiin ja laittoi sille erilaisia fosforoivia mineraaleja. Mitään ei tapahtunut, kunnes hän kokeili uraanin suoloja. Näillä yhdisteillä levy tummui voimakkaasti.
Pian kävi kuitenkin ilmi, ettei tummumisella ollut mitään tekemistä fosforesenssin kanssa, koska levy tummui mineraalin ollessa pimeässä. Myös ei-fosforoivat uraanin suolat ja jopa metallinen uraani tummensi levyn. Oli selvästi olemassa jokin uusi säteilyn muoto, joka kykeni läpäisemään paperin ja aiheutti valokuvauslevyn tummumisen.
Ensin uusi säteily vaikutti olevan samankaltaista kuin röntgensäteily. Kuitenkin jatkotutkimus, jota Becquerel, Pierre ja Marie Curie, Ernest Rutherford ja muut tekivät, paljasti useita eri radioaktiivisuuden tyyppejä. Nämä tutkijat havaitsivat myös, että useilla eri alkuaineilla esiintyy luonnossa radioaktiivisia isotooppeja.
Säteilyturvallisuuteen ei aluksi kiinnitetty kovin suurta huomiota, sillä ionisoivan säteilyn biologisia vaikutuksia ei tunnettu. Aluksi tieto suurten säteilyannosten vaarallisuudesta saatiin röntgenlaitteiden käyttökokemuksista. Ensimmäisenä tunnistettiin säteilysairaus ja säteilypalovammat, joita syntyy erittäin suuren säteilyannoksen seurauksena. Varhaisin dokumentoitu säteilyn aiheuttama oire oli amerikkalaisen sähköinsinöörin Elihu Thomsonin vuonna 1896 suorittamasta kokeesta, jossa hän tarkoituksella altisti sormensa röntgensäteilylle ja julkaisi hyvin täsmällisen ja seikkaperäisen kuvauksen saamistaan palovammoista. Thomson onnekseen toipui terveeksi ja tuli samalla aloittaneeksi säteilysuojelun, nykyään yli satavuotiaan tieteen.
Kesti jonkin verran pidempään ennen kuin ionisoivan säteilyn vaikutukset geeneihin ja siten syöpäriskiin opittiin ymmärtämään. Vasta vuonna 1927 selvisi, että säteilyllä on geneettisiä vaikutuksia, kun amerikkalainen tutkija Hermann Joseph Muller julkaisi tutkimuksensa röntgensäteiden vaikutuksista kromosomeihin. Vuonna 1947 hänelle myönnettiin tästä uraauurtavasta tutkimuksesta Nobel-palkinto.
Kun 1920-luvulla tiedot säteilyn vaikutuksista lisääntyivät, perustettiin Kansainvälinen röntgen- ja radiumturvallisuuskomitea, joka on nykyisen ICRP:n edeltäjä. Se antoi vuonna 1931 ensimmäisen tieteelliselle tutkimukselle perustuneen kansainvälisen suosituksen säteilyannosrajoista, joita sovellettaisiin säteilytöissä. Siitä lähtien säteilyturvallisuudesta on huolehdittu tieteelliselle yhteistyölle perustuvalla menettelyllä ja nykyisin annosrajat ovat yleensä osa lainsäädäntöä.
Ennen kuin radioaktiivisuutta ja säteilyä koskeva turvallisuus saavutti nykyisen tasonsa, oli monenlaisia poppamiehiä ja kauppiaita, jotka markkinoivat radioaktiivisia aineita lääkkeinä, kosmetiikkana ja ylipäänsä hienoina uutuuksina. Esimerkkejä riittää: radioaktiiviset shampoot, ihovoiteet, kylvyt ja jopa peräruiskeet. Jo silloin monet tutkijat, muun muassa Marie Curie, vastustivat tällaista kaupustelua varoittaen, että säteilyllä voi olla haittavaikutuksia. 1930-luvulle tultaessa tuotteet olivatkin miltei kadonneet markkinoilta.
Toisen maailmansodan aikana tajuttiin, että atomiin sitoutunutta energiaa voitaisiin käyttää aseissa. Sekä akselivallat että liittoutuneet aloittivat projekteja, joiden tarkoituksena oli kehittää ydinaseita. Manhattan-projekti Yhdysvalloissa onnistui tässä lopulta. Sen tuottamat atomipommit pudotettiin Japaniin.
Maailmansodan päätyttyä ytimen energian hyödyntäminen oli kaksijakoista: toisaalta ydinaseiden tuhovoima ja määrä kasvoivat nopeasti, mutta toisaalta myös ydinvoiman, säteilyn ja radioaktiivisuuden rauhanomainen hyödyntäminen lisääntyi monissa käyttökohteissa kuten lääketieteessä, tutkimuksessa, energiantuotannossa, merenkulussa, maanviljelyssä ja avaruustutkimuksessa.
Yleinen huolestuneisuus kasvoi merkittävästi ydinonnettomuuksien johdosta, erityisesti Three Mile Islandin ja Tšernobylin tapausten johdosta. Säteilyyn ja radioaktiivisuuteen liittyy monia pelkoja. Tämä pelko ei ole kohdistunut mihinkään erityiseen, vaan kaikkeen, johon liittyy sana ”ydin”. Esimerkiksi englannin kielessä termistä nuclear magnetic resonance imaging (NMRI) siirryttiin pelon hälventämiseksi termiin magnetic resonance imaging (MRI), suomen kielessä magneettikuvaus.