Joniga fona radiado

Fona radiado estas la joniga radiado konstante estanta en la ĉirkaŭaĵo, disradiata de diversaj naturaj kaj artefaritaj fontoj.

La termino havas diversajn signifojn:

 Fona radiado estas la averaĝa absorbita dozo ricevata per la ĝenerala membro de homaro, iam kalkulata por jaro.
 En laboratorio mezurado de radiadoj, fona radiado estas la mezurata valoro de ĉiu fontoj kiuj influi la mezurilon kiam interesa radiado aŭ radioaktiva specimeno ne estas mezurata. Ĉi tiu fona valoro, kiu devas esti stabila valoro por multaj mezuroj, estas subtrahita de la valoro mezurata kiam la interesa radiado aŭ radioaktiva specimeno estas mezurata.

La fontoj de fona radiado estas:

 Fontoj de kosmo - kosmaj radioj, suna vento.
 Fontoj en la tero. Ĉi tiuj inkluzivi fontojn grundo, akvo, rokoj kaj la aliaj substancoj de la terkrusto.
 Fontoj en la atmosfero, kiuj aperas pro la kosmaj radioj kaj gaso eliĝantaj el la terkrusto, unuavice radono.

Proksimume 3% de fona radiado venas de artefaritaj fontoj kiel:

 Eligoj de bruligata fosiliaj bruligaĵoj, ekzemple en fosiliaj brulaĵaj elektrocentraloj;
 Eligoj de aparatoj kaj pacientoj de nuklea medicino;
 Eligoj pro recikligo de radioaktivaj materialoj uzataj en nuklea medicino;
 Fumaj detektiloj;
 Iuj memlumantaj farboj kaj signoj, kiuj prenas energion por lumiĝi de radiaktiveco;
 Malloka radioaktiva infektado pro testadoj de nukleaj armiloj;
 Akcidentoj ĉe nukleaj elektrocentraloj aŭ nuklea brulaĵa procezado (maloftaj);
 Normala operacio de aparatoj uzantaj nuklean energion kaj de aparatoj de sciencaj esploroj.

 Natura fona radiado 

Natura fona radiado venas de du unuecaj fontoj: kosma radiado kaj surteraj fontoj. La tutmonda averaĝa fona dozo por homo estas proksimume 2,4 mSv (milisivertoj) por jaro. Ĉi tiu ekspono estas plejparte de kosma radiado kaj naturaj izotopoj en la Tero. Ĉi tio estas multe pli granda ol homo-kaŭzita fona radiada ekspono, kiu en la jaro 2000 esti averaĝe proksimume 0,01 mSv por jaro de testado de nukleaj armiloj, nukleaj energiaj akcidentoj kaj nuklea industria operacio kombinitaj, kaj estas pli granda ol la averaĝa ekspono de medicinaj testoj, kiu estas en limigoj inter 0,04 kaj 1mSv por jaro. Pli malnovaj briligataj terkarbon elektrocentraloj sen efika flugcindra kapto estas unu el la plej grandaj fontoj de homo-kaŭzis fona radiada ekspono.

La nivelo de natura fona radiado varias dependante de situo, kaj en iuj areoj la nivelo estas grave pli alta ol averaĝa. Tiaj areoj inkluzivas Ramsar en Irano, Guarapari en Brazilo, Keralao en Barato, Yangjiang en Ĉinio. En akraĵo Ramsar estas trovita ĉiujara dozo de 260 mSv.

 Kosma radiado 

La Tero, kaj ĉiuj vivaj aĵoj sur ĝi, estas daŭre bombarditaj per radiado venanta el kosma. Ĉi tiu radiado unuavice konsistas de ŝargitaj jonoj de diversaj specoj inter protonoj (kiuj estas jonoj de hidrogeno) kaj feraj atomkernoj elfugintaj el la suno (suna vento) kaj de aliaj fontoj ekster la suna sistemo. Ĉi tiu radiado interagas kun atomoj en la atmosfero kaj kreas akcesoran radiadon, inkluzivantan ikso-radiojn, elektronojn, muonojn, protonojn, neŭtronojn, alfaj partiklojn, pionojn. La senpera dozo de kosma radiado estas grande de muonoj, neŭtronoj, kaj elektronoj, kaj ĉi tiu dozo varias en malsamaj partoj de la mondo plejparte pro malsameco de la magneta kampo de la Tero kaj alto super la marnivelo.

Ĉi tiu radiado estas multe pli intensa en la supra troposfero, je alto ĉirkaŭ 10 km, kaj estas tial de aparta koncerno por dungitoj de flugkompanioj kaj oftaj pasaĝeroj, kiuj pasas multajn horojn dum jaro en ĉi tiu ĉirkaŭaĵo. Ĉi tie, la radiada ekspono estas unuavice pro interago de la kosma radiada ne kun la maldika pli supra tavolo de atmosfero, sed kun la densa materialo de fuzelaĝo de la aviadilo, kaŭzanta relative altan fonan radiadon en la aviadilo kiam la aviadilo estas je granda alto. Simile, kosma radiada interagas kun kosmoveturilaj komponantoj produktante akcesoran radiadon kiu kaŭzas pli grandan fonan eksponon de kosmonaŭtoj ol por homoj sur la surfaco de Tero. Kosmonaŭtoj en malaltaj orbitoj estas je pli malalta risko ĉar la magneta kampo de la Tero ŝirmas parton de kosmaj radioj. Ekster malalta Tera orbito, kiel estis ĉe kosmonaŭtoj de Apolono kiu vojaĝis al la Luno, ĉi tiu fona radiado estas multe pli intensa, kaj prezentas konsidereblan obstaklon al ebla onta longa homa esplorado de la Luno aŭ Marso.

Kosmaj radioj ankaŭ kaŭzas nuklean konvertiĝon de kemiaj elementoj en la atmosfero, en kiu akcesora radiado generita per la kosmaj radioj reakcias kun atomaj kernoj en la atmosfero kaj generas diversaj radioaktivajn izotopojn. Multaj tiel-nomataj aperantaj pro kosmo izotopoj estas produktataj, el kiuj verŝajne la plej rimarkinda estas karbono 14C, kiu estas produktata per interagoj kun azotaj atomoj. Ĉi tiuj aperantaj pro kosmo izotopoj povas atingi la teran surfacon kaj povas esti enigitaj en vivajn organismojn. La produktado de ĉi tiuj izotopoj varias malmulte kun mallongo-tempaj variadoj en suna vento, sed estas konsiderataj praktike konstantaj super pli longa skalo de miloj al milionoj de jaroj. La konstanta produktado, enigo en organismojn kaj relative mallonga duoniĝtempo (5730±40 jaroj) de 14C estas ebligas datigon de antikvaj biologiaj materialoj kiel lignaĵoj kaj homaj restaĵoj. Ĵus aperinta biologia materialo enhavas iun certan enhavon de 14C, post de morto de la organismo alveno de la freŝa 14C en la materialon finiĝas kaj la jam havata daŭre disfaladas. Eblas mezuri kvanton de la 14C en la materialo; tiel ekzemple se ĝi kvanto estas duoble pli malgranda ol en la freŝa materialo do aĝo de la materialo proksimume egalas al duoniĝtempo de 14C, se kvanto de 14C estas kvarble pli malgranda ol en la freŝa materialo do aĝo de la materialo proksimume egalas al duoniĝtempo de 14C multiplikita je du, kaj tiel plu.

 Surteraj fontoj 

Radioaktivaj substancoj estas ĉie en naturo. Ili estas nature en la grundo, rokoj, akvo, aero kaj kreskaĵaro. La grava radioaktivaj izotopoj de koncerno por surtera radiado estas komunaj elementoj kun malmulte abundecaj radioaktivaj izotopoj, inter ili kalio kaj karbono, aŭ maloftaj sed intense radioaktivaj elementoj, inter ili uranio, torio, radiumo kaj radono. La plejparto de ĉi tiuj fontoj estas malkreskantaj pro radiaktiveco ekde formiĝo de la Tero, ĉar nun ili ne estas en iu grava kvanto transportataj al la Tero de ekstere. Tial, la aktuala kvanto sur tero de uranio-238 estas nur proksimume duono de la originale kvanto pro ĝia 4,5·109 jara duoniĝtempo, kaj de kalio-40 kun 1,25 ·109 jara duoniĝtempo estas nun nur proksimume 8% de la originala kvanto.

Aldone, multaj havantaj pli mallongan duoniĝtempon kaj tial pli intense radioaktivaj izotopoj ne malaperis tute en la surtera ĉirkaŭaĵo pro natura daŭra produktado de ili. Ekzemploj de ĉi tiuj estas karbono-14, radiumo-226 (produkto de disfalo de uranio-238), radono-222 (produkto de disfalo de radiumo-226).

Radioaktiveco de surteraj objektoj povas esti konsiderata per kvanto de radiokativaj disfaloj en unun de tempo, ĉi tiu aktiveco estas mezurata en bekereloj Bq. Bekerelo estas simple unu disfalo en sekundo. Tamen ĉi tiu valoro ne estas rekte valoro de la fona radiado, ĉar ofte la radiadaj partikloj restas ene de objekto kie ili naskiĝis.

Jen estas iuj valoroj de rapido de disfaloj en iuj objektoj:
 Objekto Radioaktiveco Lakto 50 Bq/l Superfosfato 500 Bq/kg Marakvo 12 Bq/l Granito 7000 Bq/kg Terkarba cindro 2000 Bq/kg 5-jara infano (entute) 600 Bq Matura homo (70kg) (entute) 10 000 Bq

 Radiado ene la homa korpo 

Iu el la esencaj kemiaj elementoj, enhavataj en vivaj organismoj, kiuj havas sufiĉe abundajn radioaktivajn izotopojn, estas kalio kaj karbono. Ili grave pligrandigas al la fonan radiadan dozon. Averaĝa homo enhavas proksimume 30 miligramojn da kalio-40 (40K) kaj proksimume 10 nanogramojn (10−8 g) da karbono-14 (14C). Se ne okazis ena infektado per ekstera radioaktiva materialo, la plej granda komponanto de ena radiada ekspono de biologiaj funkciaj komponantoj de la homa korpo estas 40K, kiu donas disfalon de proksimume 4000 kernoj de 40K dum sekundo. Estas proksimume 1200 disfaloj de 14C dum sekundo. La energio de betaj partikloj produktitaj de 40K estas je proksimume 10 fojoj pli granda ol tiu de betaj partikloj de 14C. Tamen, 14C same kiel la aliaj karbonaj atomoj estadas en la genetika informo (DNA) de duono de la ĉeloj, dum kiam kalio ne estas komponanto de DNA. Disfalo de 14C en DNA okazas proksimume 50 fojojn dum sekundo, ŝanĝante karbonan atomon al azotan atomon.

 Radono 

Radono estas intense radioaktiva elemento, kiu estas surtera fonto de joniga radiado, kiu estas aparte zorginda, ĉar, kvankam averaĝe ĝi estas tre malofta, ĉi tiu elemento povas troviĝi en grandaj kvantoj en multaj areoj de la mondo, kie ĝi prezentas gravan minacon por sano. Radono estas disfala produkto de uranio, kiu estas relative komuna en la terkrusto, sed ĝenerale koncentriĝis en erco-portantaj rokoj. Radono eliĝas el ĉi tiuj ercoj en la atmosferon aŭ en teran akvon, kaj en iuj lokoj ĝi povas akumuliĝi kaj eksponi homojn al pli altaj koncentrecoj. En bone izolitaj domoj, kiuj estas vaste konstruataj en evoluintaj landoj, radono povas koncentriĝi ene, ĝi povas esti 8-oble pli multa.

Radiada ekspono de radono estas malrekta. Radono havas mallongan duoniĝtempon (4 tagoj) kaj disfalas en aliajn radioaktivajn izotopojn de la radiuma serio de elementoj, kiuj estas en solida stato sub normalaj kondiĉoj, ili formas fajnajn polverojn. Ĉi tiuj radioaktivaj partikloj estas enspirataj kaj restas en la pulmoj, kaŭzante daŭran eksponon. Homoj en iuj lokoj povas ricevi ĝis 10 mSv dum jaro de fona radiado. Radono estas tial la dua plej granda kaŭzo de pulma kancero post tabakfumado, kaj estas laŭ pritakso kaŭzo de inter 15.000 kaj 22.000 kanceraj mortoj en jaro nur en Usono.

En iuj areoj, inkluzive de Kornvalo kaj Aberdeenshire en la Unuiĝinta Reĝlando, estas sufiĉe grandaj naturaj radiadaj niveloj, tiel ke jure permesita loko ne povas esti konstruita tie, la situoj devus jam superi jurajn radiadajn limojn, kaj la naturaj grundo kaj rokoj devas esti konsiderataj kiel malalt-nivela nuklea rubo.

 Homo-kaŭzita fona radiado 

Oftaj superteraj nukleaj eksplodoj inter la 1940-aj kaj la 1960-aj jaroj verŝis konsiderindan kvanton de radioaktiva infektado. Iom de ĉi tiu infektado estas loka, faranta la senperan ĉirkaŭaĵon alte radioaktiva, sed iom de ĝi estas portita tra pli longaj distancoj; iom de ĉi tiu materialo estas disigita tutmonde. La pligrandiĝo en fona radiado pro ĉi tiuj testoj estis plej granda en 1963 kaj estas tiam de proksimume 0,15 mSv por jaro tutmonde, aŭ proksimume 7 % de la averaĝa fona dozo de ĉiuj fontoj. La Limigita Prov-Malpermesa Traktato de 1963 malpermesis superterajn testojn, tial en jaro 2000 la tutmonda dozo de ĉi tiuj historiaj testoj malpligrandiĝis al nur 0,005 mSv por jaro.

Eĉ tiel, en certaj aplikoj, kiaj kosmaj satelitoj, materialoj ne povas praktike esti konstruitaj de moderna ŝtalo, ĉar radiado de enhavataj radioaktivaj elementoj estas sufiĉe granda por malebligi funkciadon. En la 1990-aj jaroj, ŝtalo estis eligita el subakva dronita ŝipo SMS Kronprinz Wilhelm por ĉi tiu celo, ĉar ĝia ŝtalo, produktita antaŭ 1945, estis protektita de aldona radioaktiveco de la nuklea epoko.

Pli malnovaj bruligantaj terkarbon elektrocentraloj sen efika flugcindra kapto estas unu el la plej grandaj fontoj de homo-kaŭzita fona radiado. Kiam terkarbo estas bruligata, akumulitaj en ĝi uranio, torio kaj ĉiuj produktoj de disfalo de uranioj – radiumo, radono, polonio – estas liberigataj. La liberigo de radioaktivaj komponantoj de terkarba brulo multe superas la tutan usonan konsumon de nukleaj bruligaĵoj en nukleaj elektrocentraloj. Radioaktivaj materialoj estas ankaŭ liberigataj en gasaj eligoj. La Unuiĝint-Nacia Scienca Komitato pri la efikoj de atoma radiado taksas, ke por ĉiu gigavato-jaro da elektra energio produktita per terkarbo, uzante la aktualan mikson de tekniko ĉie en la mondo, rezultas averaĝe proksimume 0,8 mortoj pro kancero en la influata loĝantaro. Kun 400 Gw da terkarbaj elektrocentraloj en la mondo, ĉi tio donas 320 mortojn dum jaro.

Nukleaj reaktoroj povas ankaŭ eligi certan kvanton de radioaktivaj substancoj. Sub normalaj cirkonstancoj, moderna nuklea reaktoro eligas etan kvanton da radioaktiva malpuraĵo. Dum gravaj akcidentoj, kiuj estas relative maloftaj, povas esti pli granda radioaktiva malpurigo en la ĉirkaŭaĵon.

La tuteca kvanto de radioaktiveco eligita de homoj estas neglektebla kompare al la natura fona radiado.

 Eksteraj ligiloj 
 Kalkulado de radiada dozo  de la Amerika Nuklea Socio
 Radono kaj kancero: demandoj kaj respondoj – Nacia Kancera Instituto de Usono
 Natura radiado: areoj de alta fona radiado de Ramsar, Irano
 Radioaktiva homa korpo — Universitato Harvard Naturaj Sciencaj Prelegaj Manifestacioj
 Ĉirkaŭaĵa kaj fona radiada respondaro de la Sana Fizika Socio
 Loĝantaro en la alta natura fona radiado
 Terkarba bruligo: nuklea rimedo aŭ danĝero 
 Fona radiada priskribo  de la Esploro de radiadaj efikoj
 Radioaktiva influo de terkarbaj kaj nukleaj elektrocentraloj
 Altaj naturaj fonaj radiadaj areoj (Yangjiang, Ĉinio)
 Ĉiujaraj surteraj radiadaj dozoj en la mondo 


 Scienca komitato de unuiĝintaj nacioj pri la efikoj de atoma radiado

Kategorio:Partikla fiziko