Säteily

Uraanin ja sen hajoamistuotteiden säteily

Säteily on luonnollinen osa ihmisen ympäristöä. Säteilyä ovat esimerkiksi valo, lämpösäteily, radioaallot, röntgensäteily ja radioaktiivisten aineiden lähettämä säteily. Radioaktiivisia aineita on kaikkialla, ja on ollut maailmankaikkeuden alusta alkaen. Ihmisen toiminnoista syntyneet radioaktiiviset aineet eivät näin ollen ole mikään uusi ilmiö maailmassa. Luonnosta löytyy muun muassa uraanin, toriumin ja kaliumin radioaktiivisia isotooppeja. Suomalaisen vuosittaisesta säteilyannoksesta yli puolet tulee radonista, jota syntyy kallioperässä uraanin radioaktiivisessa hajoamisketjussa.

Perustietoa säteilystä

Mistä säteily johtuu?

Jos atomin ytimessä on liian paljon tai liian vähän neutroneja, niin atomin ydin on virittyneessä tilassa. Aineet, joissa on virittyneitä ytimiä, ovat radioaktiivisia. Ytimen viritys purkautuu itsestään ennemmin tai myöhemmin, jolloin ytimestä irtoaa jokin hiukkanen sekä energiaa. Tällöin aineen sanotaan säteilevän.

Ionisoivaksi säteilyksi kutsutaan säteilyä, jolla on riittävästi energiaa irrottamaan säteilyn kohteeksi joutuvan aineen atomeista elektroneja tai rikkomaan aineen molekyylejä. Radioaktiiviset aineet lähettävät ionisoivaa säteilyä ja ionisoivaa säteilyä tuottavat myös esimerkiksi röntgenlaitteet.

Ionisoimaton säteily on sähkömagneettista aaltoliikettä ja sitä hyödynnetään esimerkiksi matkapuhelimissa ja mikroaaltouuneissa. Myös auringon säteily on ionisoimatonta säteilyä.

Alfa-, beeta- ja gammasäteily

Alfa- ja beetasäteily ovat hiukkassäteilyä. Alfahiukkanen muodostuu kahdesta protonista ja kahdesta neutronista. Alfahajoaminen on yleistä raskailla nuklideilla kuten luonnossa esiintyvillä uraanilla ja toriumilla. Käytettyyn polttoaineeseen muodostuu uraania raskaampia alkuaineita, transuraaneja, jotka ovat alfasäteilijöitä. Beetahiukkaset voivat olla elektroneja tai positroneja. Elektronit ovat negatiivisesti varautuneita ja positronit positiivisesti varautuneita. Esimerkkejä beetasäteilijöistä ovat cesium-137 ja strontium-90, joita muodostuu uraanin fissiossa.

Alfahiukkaset ovat raskaampia kuin beetahiukkaset. Alfahiukkanen ei pysty läpäisemään ihmisen ihoa tai paperiarkkia. Alfasäteily voi olla vaarallista vain, jos alfasäteilyä lähettäviä radioaktiivisia aineita joutuu elimistöön esimerkiksi hengitysilman tai elintarvikkeiden mukana. Beetahiukkaset ovat läpäisykykyisempiä ja pystyvät tunkeutumaan esimerkiksi ihoon. Beetasäteilyltä suojaudutaan esimerkiksi muovilla ja myös vaatteet voivat riittää pysäyttämään beetasäteilyn. Beetasäteilyä lähettävät aineet ovat vaarallisia iholla tai päästessään elimistöön. Alfa- tai beetahajoamisessa syntyvä tytärnuklidi on usein virittynyt, ja viritystilat purkautuvat gammasäteilynä.

Gammasäteily ei ole hiukkassäteilyä vaan se on sähkömagneettista aaltoliikettä. Sitä kuvataan usein energiapakkauksiksi, joita virittynyt ydin lähettää. Gammasäteily on yleensä hyvin läpitunkevaa ja siksi säteilyltä suojautumiseen tarvitaan joko paksu kerros betonia, terästä tai lyijyä säteilyn energiasta riippuen. Jos gammasäteilyn energia on pieni, sen vaimentamiseen riittää noin millimetrin paksuinen lyijykerros.

Säteilylähteet

Jokainen ihminen joutuu jatkuvasti alttiiksi ionisoivalle säteilylle. Merkittävimpiä säteilylähteitä ovat maa- ja kallioperästä tuleva säteily, avaruudesta tuleva säteily sekä ravinnossa olevien luonnon radioaktiivisten aineiden säteily. Myös ihmisen oma keho sisältää luonnossa olevia radioaktiivisia alkuaineita. Kehossa olevia luonnon radioaktiivisia aineita on esimerkiksi kalium-40. Luonnon kaliumissa on aina vakio-osuus radioaktiivista kalium-40-isotooppia. Aikuisessa ihmisessä kalium-40:tä on yleensä 3000 - 6000 becquerelia, Bq (1 Bq = yksi hajoaminen sekunnissa).

Ihmiseen radioaktiivisia aineita kulkeutuu ruoan, juomaveden ja hengitysilman mukana. Kehoon kulkeutuu myös kallioperässämme esiintyvää luonnon uraania ja toriumia sekä näiden hajoamistuotteita. Tunnetuin ja suomalaisten säteilyaltistuksen kannalta tärkein hajoamistuote on uraanin hajoamissarjaan kuuluva radon.

Suomalaisen keskimääräinen säteilyannos

Suomalaisen keskimääräinen säteilyannos on noin 3,7 millisievertiä (mSv) vuodessa. Noin puolet tästä annoksesta aiheutuu sisäilman radonista. Lisäksi luonnon taustasäteilystä aiheutuu keskimäärin 30 prosenttia ja säteilyn käytöstä terveydenhuollossa noin 15 prosenttia vuosittain.

Luuston kalium-40 -isotooppi aiheuttaa kehossa keskimäärin noin 0,2 millisievertin säteilyannoksen. Vuonna 1986 tapahtuneen Tshernobylin ydinvoimalaitosonnettomuuden seurauksena radioaktiivisia aineita levisi myös Suomeen. Tshernobyl-laskeumasta aiheutuva keskimääräinen annos on alle prosentti suomalaisen vuosittain saamasta annoksesta.

Suomalaisten eri lähteistä vuosittain saamat efektiiviset säteilyannokset, mSv

Sisäilman radon 2,0
Luonnon radioaktiivisuus kehossa 0,36
Ulkoinen säteily maaperästä 0,45
Kosminen säteily avaruudesta 0,33
Lääketieteelliset röntgentutkimukset 0,5
Lääketieteelliset radioisotooppitutkimukset 0,03
Ydinasekokeet ja Tshernobyl-laskeuma 0,02
Yhteensä 3,69

Lähde: Säteilyturvakeskuksen (STUK) nettisivut.

Ydinvoimalaitoksen päästöistä aiheutuva säteilyannos voidaan määrittää laskennallisesti ja se on noin 0,0002 millisievertiä vuodessa.

Säteilylaissa ja -asetuksessa säädetään enimmäisrajat säteilynalaista työtä tekeville henkilöille. Säteilytyöntekijä saa viidessä vuodessa saada enintään 100 millisievertin säteilyannoksen ja ei minään yksittäisenä vuonna yli 50 millisievertiä.

Ydinvoimalaitoksen käytöstä aiheutuvan säteilyannoksen ylärajaksi on Suomessa asetettu 0,1 millisievertiä. Tämä sama annosraja koskee myös käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoitusta.

Säteilyannos kuvaa säteilyn aiheuttamaa terveyshaittaa. Säteilyn aiheuttamia terveyshaittoja on kahdenlaisia, suoria ja satunnaisia. Esimerkkinä satunnaisesta säteilyhaitasta on syöpä.

0,01 millisievertiä (mSv): Hammasröntgenkuvauksesta potilaalle aiheutuva annos
0,1 mSv: Keuhkojen röntgenkuvauksesta potilaalle aiheutuva annos
2 mSv: Annos, jonka lentokoneessa työskentelevä saa kosmisesta säteilystä vuodessa
3,7 mSv: Suomalaiselle säteilystä (sisäilman radon, röntgentutkimukset jne.) aiheutuva keskimääräinen annos vuodessa
20 mSv: Tietokonetomografiakuvaus
50 mSv: Säteilytyöntekijälle suurin sallittu annos vuoden aikana
6000 mSv: Annos, joka vuorokauden aikana saatuna saattaa johtaa henkilön kuolemaan. Tällaisen annoksen voi saada vain esimerkiksi silloin, kun henkilö on lähellä sitä paikkaa, jossa räjäytetään ydinase.

STUK: Annosnopeudet

Annosnopeus mittaa sitä, kuinka kauan ihminen voi altistua säteilylle ennen kuin säteily vaikuttaa. Annosnopeuksien yhteydessä käytetään yksikköä mikrosievertiä tunnissa (mikroSv/h). 1000 mikrosievertiä = 1 millisievert.

0,04-0,30 mikrosievertiä tunnissa (mikroSv/h): Luonnon taustasäteily Suomessa.
0,4 mikroSv/h: Annosnopeus, jonka ylittyessä Suomen säteilyvalvontaverkon automaattinen säteilymittari hälyttää.
5 mikroSv/h: Annosnopeus lennettäessä 12 kilometrin korkeudessa.
5 mikroSv/h: Tshernobylin onnettomuuden aikana suurin mitattu annosnopeus Suomessa.
30 mikroSv/h: Isotooppihoitoa saaneesta potilaasta metrin etäisyydellä mitattu annosnopeus, jonka alittuessa potilas pääsee kotiin.
100 mikroSv/h: Suojelutoimet (esim. sisälle suojautuminen) ovat tarpeen.

Lisää säteilystä STUKin säteilylaboratoriossa