أنواع مصادر الإشعاع المؤينة:
مصادر الإشعاع
أنواع مصادر الإشعاع المؤينة:
المصادر المشعة الطبيعية.
المفاعلات النووية.
الأشعة الكونية.
المصادر المشعة الطبيعية
يتعرض كل ما هو موجود على سطح الأرض باستمرار لتأثير الإشعاعات المؤينة الآتية من مصادر طبيعية كالأشعة الكونية والمصادر المشعة الأرضية الأزلية وما ينحدر منها. هذا ولقد نشأت الحياة وتطورت في هذا المحيط وتعرض البشر لهذه الإشعاعات، التي بقي مستواها ثابتاً تقريباً، منذ عصور سحيقة. هذا ويكون إشعاع غاما الصادر عن هذه العناصر المشعة الإشعاع الأرضي الذي يتعرض له الجسم البشري من الخارج. ويعد البوتاسيوم 40 الذي يصدر أشعة بيتا وجاما، واليورانيوم 238 الذي يصدر أشعة ألفا، ويتولد عنه 13 عنصراً مشعاً تطلق إشعاعات ألفا وبيتا وجاما، والثوريوم 232 الذي يصدر أشعة ألفا ويتولد عنه 10 عناصر مشعة تطلق إشعاعات ألفا وبيتا وجاما من أهم العناصر الطبيعية التي تساهم في جزء كبير من الجرعة الإشعاعية التي يتلقاها البشر
البوتاسيوم 40
يوجد البوتاسيوم في الطبيعة على هيئة ثلاثة نظائر أولها البوتاسيوم 40 وهو النظير شبه المستقر من بين هذه النظائر إذ يبلغ عمر نصفه 1.3 الف مليون سنة.
يتفكك البوتاسيوم 40 ليعطي الكالسيوم 40 بإصدار إشعاع بيتا. ويشكل البوتاسيوم ما نسبته 0.01% من البوتاسيوم الطبيعي أو ما يقارب 29.6 بكرل/غم بوتاسيوم.
ويبلغ نشاط البوتاسيوم 40 في الصخور الغرانيتية مثلا قرابة 0.8 بكرل/غم وقرابة 0.08 بكرل/غم في الصخور الكلسية. أما الجرعة الإشعاعية الناتجة عن التعرض الخارجي لمحيط من هذه الصخور فتصل إلى 0.35 ميلي سيفرت/سنة و 0.04 ميلي سيفرت /سنة.
ينتقل البوتاسيوم 40 إلى النباتات بسهولة ويتركز فيها ويتبع تركيزه نوع النبات وعمره ونسبة محتوى التربة من البوتاسيوم. وبالتالي ينتقل البوتاسيوم إلى الإنسان بطريق الجهاز الهضمي ولقد قدرت كمية البوتاسيوم الطبيعي في جسم الإنسان الذي يزن 70 كغم بما يقارب 140 غ أي ما يعادل 370 بكرل من البوتاسيوم 40. ولذا يعد البوتاسيوم 40 أكثر العناصر الطبيعية إسهاماً في الجرعة الإشعاعية الداخلية للإنسان.
اليورانيوم 238
يصادف اليورانيوم في الطبيعة على هيئة أربعة نظائر مشعة أعدادها الكتلية 230 و 234 و 235 و 238. وتقارب وفرة اليورانيوم 238 النسبة 99.28%.
يبين الجدول (1) تركيز اليورانيوم في بعض أنواع الصخور. ويلاحظ من الجدول أن الصخور الفوسفاتية تحوي اليورانيوم بتراكيز تصل إلى 120 جزء في المليون. ويعكس هذا التركيز المرتفع لليورانيوم في الصخور الفوسفاتية التركيز المرتفع في الأسمدة الفوسفاتية وكذلك في مواد التنظيف المنزلية الحاوية على مركبات البولي فوسفات التي يمكن أن يصل تركيز اليورانيوم فيها إلى 30 جزء في المليون.
أنواع الصخور
تركيز اليورانيوم (جزء في المليون)
بركانية حامضة
3
بركانية أساسية
0.6
فوسفاتية
120
غرانيت
4
كلسية
1.3
تركيز اليورانيوم في بعض أنواع الصخور
وينتج عن الاستعمال المستمر للأسمدة الفوسفاتية تزايد تراكيز اليورانيوم في التربة وفي المياه الجوفية. وبالتالي ينتقل اليورانيوم للإنسان عن طريق النباتات والمياه. ويقدر معدل استهلاك الإنسان لليورانيوم بنحو 518 بكرل سنوياً. ونذكر أن كمية اليورانيوم المنتقلة إلى الإنسان بطريق مياه الشرب مهملة بالمقارنة مع النبات، حيث أن تركيزه في المياه العذبة يتراوح من 0.01 و 100 جزء في المليون.
الثوريوم 232
يوجد الثوريوم في القشرة الأرضية على شكل أكسيد، وله عدة نظائر مشعة وهي الثوريوم 230 والثوريوم 228 والثوريوم 227 والثوريوم 232 . يلاحظ في الجدول رقم (2) أن تركيز الثوريوم في الصخور البركانية كالغرانيت بين 8.1 و 33 جزءاً في المليون. وتقدر نسبة الثوريوم إلى اليورانيوم بنحو 3.5 إلى 4 أضعاف في معظم أنواع الصخور وخاصة البركانية منها
أنواع الصخور
تركيز الثوريوم (جزء في المليون)
غرانيت
8-33
بازلت
0.2-5
فوسفات
1-5
كلس
0-2.4
الجدول (2) تركيز الثوريوم في بعض أنواع الصخور
يتميز أكسيد الثوريوم بقلة انحلاله في الماء ولهذا فإن وجود الثوريوم في الأجسام الحية من نبات أو حيوان منخفض جداً إذ لا ينتقل بشكل فعال إلى النباتات، ويعود وجود بعض الآثار من الثوريوم في الجزء المأكول في النباتات الخضرية أحياناً إلى انتقاله إلى النباتات بطريق الغبار. كما ينتقل الثوريوم إلى الإنسان بطريق العوالق الهوائية بوساطة الجهاز التنفسي. ولا يوجد الثوريوم في المياه إلا بتراكيز منخفضة جداً بالمقارنة بتراكيز اليورانيوم، أما في العوالق المائية فيمكن أن تكون تراكيزه مرتفعة نسبياً.
الراديوم 226
يوجد الراديوم وهو أحد العناصر القلوية الترابية في الطبيعة على هيئة أربعة نظائر مشعة هي الراديوم 226 والراديوم 228 والراديوم 224 والراديوم 223. ويعتبر الراديوم 226 (عمر النصف له هو 1622 سنة) ومنتجات تفككه، أهم العناصر الطبيعية المسؤولة عن نسبة كبيرة من الجرعة الإشعاعية التي يتلقاها الإنسان من المصادر الطبيعية، وينشأ الراديوم 226 عن تفكك اليورانيوم 238.
يبين الجدول (3) تركيز الراديوم واليورانيوم في بعض الصخور، حيث يلاحظ أن تراكيز الراديوم أعلى من اليورانيوم في هذه الصخور ما عدا في الصخور الغرانيتية حيث تتساوى التراكيز.
أنواع الصخور
تركيز الراديوم 226
(ميلي بكرل / غ)
تركيز اليورانيوم 238
(ميلي بكرل / غ)
غرانيت
48
48
حجر رملي
25.9
14.8
طين صفيحي
40
14.8
كلسي
15.55
14.8
تركيز الراديوم واليورانيوم في بعض أنواع الصخور
إن تركيز الراديوم في المياه السطحية منخفض جداً بالمقارنة مع المياه الجوفية. وذلك بسبب امتصاص الراديوم بشكل سريع على المواد الصلبة فلا ينتقل بسرعة من مكان إلى آخر.
ينتقل الراديوم إلى النباتات بسهولة ويتركز فيها ويتبع تركيزه نوع النبات وعمره ونسبة محتوى التربة من الراديوم. وبالتالي ينتقل إلى الإنسان بطريق الجهاز الهضمي.
غاز الرادون 222
ينشأ غاز الراديوم (عمر نصفه 3.8 يوم) عن تفكك الراديوم 226 حيث ينطلق من مكان وجود الراديوم في الأرض وفي مواد البناء إلى المحيط الخارجي. ولعل المصدر الرئيس للرادون في القشرة الأرضية ناجم عن سلسلة اليورانيوم 238، ولهذا فإن تركيز الرادون في الهواء يتبع تركيز اليورانيوم في التربة والصخور.
يعد غاز الرادون ومنتجات تفككه مصدراً إشعاعياً مهما يتعرض له الجسم البشري من الداخل بعملية التنفس. ينطلق الرادون مع منتجات تفككه إلى الهواء فتتولد معلقات منتجات الرادون حيث تتفاعل النظائر الناتجة أولا بسرعة كبيرة مع الغازات والأبخرة الهوائية مشكلة معلقات صغيرة تسمى بالعناقيد وترتبط هذه العناقيد بعد ذلك بالمعلقات الهوائية خلال زمن يتراوح بين 1 و 100 ثانية مشكلة المعلقات المشعة للرادون والثورون.
وبسبب خمول غاز الرادون فإنه لا يحتبس في الجهاز التنفسي ولا يساهم كثيراً بالجرعة الإشعاعية، غير أن منتجات تفككه قصيرة عمر النصف تترسب في الرئة والقصبات الهوائية وتصدر جسيمات ألفا مؤدية جراء استنشاقها جرعة اشعاعية تزيد 100 مرة على ما يسببه إشعاع الرادون وحده.
إن تركيز غاز الرادون في المنازل والمغاور المغلقة أعلى منه في الهواء الطلق أو في الأبنية جيدة التهوية، بسبب تجمع غاز الرادون من الأرض ومن مصادر أخرى مثل مواد البناء والمياه المنزلية إضافة إلى ضعف تبادل الهواء الطلق مع الهواء الخارجي، حيث إنه في الهواء الطلق تتمدد تراكيز الرادون المنبعثة من الأبنية إلى الطبقات الأعلى. هذا ويمكن أن ترتفع تراكيز الرادون بارتفاع تراكيز الراديوم 226 واليورانيوم 238 في مواد البناء المستخدمة.
المفاعلات النووية
إضافة إلى مصادر الإشعاع الطبيعية ثمة مصادر من صنع الإنسان، فهناك المفاعلات النووية والأسلحة النووية والنظائر المشعة المستخدمة في الطب والبحث العلمي.
تتولد عند الإنشطار في قلب المفاعل شظايا، تطلق أشعة بيتا وجاما، كالسترونشيوم90 والسترونشيوم 89 والسيزيوم 134 والسيزيوم 137 بالإضافة إلى ما يطلقه الإنشطار من نيوترونات. وعلى هذا فإن المفاعل يمثل مصدر اشعاعات متنوعة أهمها النيوترونات وأشعة جاما التي تنبعث أساساً من نواتج الإنشطار، وشدة الإشعاع هذه هائلة حيث يصدر مفاعل متوسط الاستطاعة كل ثانية 10 18 من فوتونات جاما والنيوترونات.
هذا ويمكن أن تنطلق إلى خارج المفاعل بعض النظائر المشعة إما بشكل غازي أو سائل أو صلب والتي يمكن أن تزيد من تعرض البشر القاطنين حول المفاعل.
الأشعة الكونية والمصادر الأخرى
تتكون الأشعة الكونية من جسيمات نووية ذات طاقات مرتفعة. وعندما تدخل هذه الجسيمات الكونية إلى الغلاف الجو الأرضي تتفاعل مع مكوناته، وينجم عن ذلك عدد كبير من الجسيمات لها طاقة حركية أقل من طاقة الجسيمات الأساسية. ومن أهم هذه الجسيمات البيونات، تتابع هذه البيونات مسيرها إلى سطح الأرض وقليل منها يبلغه لأنها تتفكك إشعاعياً إلى ميونات ذات الخواص المشابهة للإلكترونات.
إن الجرعة الإشعاعية الخارجية الناجمة عن الأشعة الكونية تتبع الارتفاع عن سطح الأرض، فهي تبلغ 280 ميلي سيفرت/سنة على سطح البحر أي أكثر من ربع الحد المسموح لعموم الناس (1 ميلي سيفرت/سنة) وهي تزداد مع تزايد الارتفاع عن سطح البحر لتتضاعف كل 2000 متر.
إن مجموع الجرعة الإشعاعية الكلية الناتجة عن كل من الإشعاع الأرضي والأشعة الكونية تنخفض أولاً مع الارتفاع عن سطح البحر حتى يبلغ الارتفاع 1000 متر ومع استمرار الارتفاع يضعف اثر إشعاعات جاما الأرضية ويزيد اثر الأشعة الكونية وتبدأ الجرعة الكلية بعد الارتفاع المذكور بالتزايد بدلا من التناقص. فمثلا يتعرض أهالي منطقة ترتفع عن سطح البحر بمقدار 1600 م إلى نحو 580 مايكرو سيفرت/سنة في حين يتعرض أهالي منطقة ترتفع عن سطح البحر بمقدار 3200 م إلى نحو 1250 مايكرو سيفرت/سنة. ولهذا فإن الذين يسافرون كثيرا بالطائرات يتعرضون إلى جرعة إضافية من الجرعة الكونية أثناء وجودهم في الجو.
تعليقات