Iedereen wordt blootgesteld aan energierijke (ioniserende) straling. Voor een deel komt dat doordat straling van nature voorkomt. Ook wordt straling gebruikt voor allerlei nuttige toepassingen, zoals röntgenfoto’s, een CT-scan of in de industrie. Het RIVMRijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieu houdt per categorie bij wat de gemiddelde blootstelling is van de Nederlandse bevolking. Blootstelling aan straling kan leiden tot ongewenste effecten op de gezondheid.  Daarom is het belangrijk dat we de blootstelling aan straling laag houden. Maar wat is straling eigenlijk en hoe werkt het? Op deze pagina leggen we de belangrijkste begrippen uit.

Alles om ons heen bestaat uit atomen. Atomen hebben een kern die is opgebouwd uit neutronen en protonen, deze worden kerndeeltjes genoemd. Om die kern draait een wolk van elektronen.

De kerndeeltjes bepalen veel eigenschappen van het atoom. Zo bepaalt het aantal protonen om welke stof het gaat, bijvoorbeeld ijzer of zuurstof. Daarnaast bepalen de protonen en neutronen samen hoe zwaar het atoom is. Het is handig om deze twee eigenschappen op een vaste manier te schrijven. Als we bijvoorbeeld ‘koolstof-14’ schrijven, of C-14, dan bedoelen we een koolstofatoom met opgeteld 14 neutronen en protonen. En omdat koolstof altijd 6 protonen heeft, gaat het hier dus om een koolstof variant met 6 protonen en 14-6=8 neutronen. C-12 is een andere koolstof variant. Die heeft 6 protonen en 6 neutronen.

De samenstelling van de kerndeeltjes bepaalt of het atoom stabiel is. De meeste atomen om ons heen zijn stabiel. Ze zijn dan onderdeel van een materiaal zonder dat het atoom zelf verandert. Andere atomen hebben juist een kern die instabiel is: de kerndeeltjes kunnen in die samenstelling niet bij elkaar blijven. Een instabiel atoom zal daarom ooit veranderen van samenstelling. Dat heet radioactief verval. Dat kan niet worden voorkomen.

Een instabiel atoom zendt bij het vervallen energierijke (ioniserende) straling uit. Omdat de atoomkern van samenstelling verandert, krijgt het atoom nieuwe eigenschappen. Het nieuwe atoom kan nu wel stabiel zijn. Maar dat hoeft niet, als het nieuwe atoom ook instabiel is, zal het blijven vervallen tot het een stabiele samenstelling heeft. Instabiele atomen die tijdens verval straling uitzenden noemen we radioactief. Materiaal dat radioactieve atomen bevat, wordt een bron (van straling) genoemd.

In het bovenstaande voorbeeld is C-12 stabiel. Maar C-14 niet, dat vervalt op enig moment.  Er ontstaat dan stikstof-14, ofwel N-14. Dat heeft 7 protonen en 7 neutronen, en is stabiel. Op het moment dat C-14 vervalt naar N-14 wordt straling uitgezonden. C-14 is dus radioactief. C-12 en N-14 zijn dat niet.

Figuur aangepast van "BOOKLET to Provide Basic Information Regarding Health Effects of Radiation", Ministerie van Milieu, Japan.

Wanneer een atoom vervalt, zendt het een stralingsdeeltje uit. In de meeste gevallen is dit één van drie typen straling:

  • Alfastraling, naar de Griekse letter α: alfa. Dit is een deeltje en bestaat uit twee protonen en twee neutronen. Dit is een vrij zwaar deeltje en wordt vooral uitgezonden door grote atomen.
  • Bètastraling, naar de Griekse letter β: beta. Dit is ook een deeltje, en bestaat uit een elektron. Dit deeltje is veel minder zwaar dan een alfadeeltje.
  • Gammastraling, naar de Griekse letter γ: gamma. Dit is een vorm van elektromagnetische straling, net zoals het licht dat we zien. Gammastraling komt vaak voor in combinatie met alfa- of bètastraling. 

Er zijn nog andere typen straling, maar die komen minder vaak voor. 

Figuur aangepast van "BOOKLET to Provide Basic Information Regarding Health Effects of Radiation", Ministerie van Milieu, Japan.

Hoe lang blijft iets radioactief? - tekst

Als een materiaal radioactief is, bevat het instabiele atomen. Door te vervallen kunnen deze atomen stabiel worden. Vanaf dat moment zenden ze geen straling meer uit. Radioactief materiaal zal hierdoor in de loop van de tijd steeds minder radioactief worden.

Na een tijdje zal de helft van de radioactieve atomen vervallen zijn. Deze tijd heet de halveringstijd. Door nog een halveringstijd te wachten, is het aantal radioactieve atomen nog een keer gehalveerd. Nog maar een kwart van de oorspronkelijk radioactieve atomen is dan radioactief.

Hoe lang de halveringstijd is, hangt af van de samenstelling van het atoom. Sommige zijn zo instabiel dat ze binnen een seconde vervallen. Anderen hebben een halveringstijd van miljarden jaren, zelfs langer dan het bestaan van de aarde.

Als een materiaal radioactieve atomen bevat, zal iedere seconde een aantal atomen vervallen. Het aantal atomen dat per seconde vervalt wordt de activiteit genoemd, uitgedrukt in de eenheid becquerel (afgekort: Bq). De activiteit van een materiaal wordt gebruikt om aan te geven hoe radioactief het is. 

Hoe lang blijft iets radioactief? - plaatje

Figuren aangepast van "BOOKLET to Provide Basic Information Regarding Health Effects of Radiation", Ministerie van Milieu, Japan. 

Als een atoom vervalt, zal het uitgezonden stralingsdeeltje materialen tegenkomen, bijvoorbeeld lucht of het menselijk lichaam. Het kan dan energie overdragen aan die materialen. Door die extra energie krijgt het materiaal een elektrische lading. Oftewel: het wordt geïoniseerd. Als een type straling veel elektrische lading in materialen vrijmaakt in korte afstand, heeft het een hoog ioniserend vermogen.

Alfastraling geeft in korte afstand veel van haar energie af. Het ioniserend vermogen van alfastraling is dus hoog. Doordat dit stralingsdeeltje zo snel energie afgeeft, remt het ook snel. Uiteindelijk is het al zijn energie kwijt en komt het tot stilstand. We gebruiken de term ‘doordringend vermogen’ om aan te geven hoe diep een stralingsdeeltje kan komen. Het doordringend vermogen van alfastraling is heel laag, zo laag dat zelfs een vel papier genoeg is om alfastraling te stoppen.

Het ioniserend vermogen van bètastraling is veel lager dan alfastraling. Omdat een bètadeeltje niet zo zwaar is, verandert het gemakkelijk van richting. Het doordringend vermogen is laag, maar veel hoger dan alfastraling. Bètastraling gaat dus door wel papier heen, maar niet door aluminiumfolie.

Gammastraling heeft een hoger doordringend vermogen. Een deel van de straling zal altijd door een materiaal heen gaan. Hoe dikker en hoe zwaarder het materiaal is dat in de weg staat, des te minder gammastraling door het materiaal heen zal gaan. Om gammastraling te verzwakken is daarom een dikke plaat lood of betonnen muur nodig.

Figuren aangepast van "BOOKLET to Provide Basic Information Regarding Health Effects of Radiation", Ministerie van Milieu, Japan. 

Als iemand zich in de buurt van radioactief materiaal bevindt, stelt deze persoon zich aan straling bloot. Dit noemen we ook wel externe blootstelling, omdat de persoon het materiaal zelf niet aanraakt of binnenkrijgt. Als de persoon weer vertrekt, houdt de blootstelling op. Straling neem je danniet mee. Deze persoon kan een ander niet blootstellen aan straling.

Dat is anders in het geval van een besmetting. Het radioactieve materiaal zit dan bijvoorbeeld op de kleding of de huid. Een besmet persoon neemt het radioactieve materiaal mee en wordt dus al die tijd bestraald. Deze persoon kan op deze manier ook andere mensen blootstellen aan straling of besmetten met radioactief materiaal.

Iemand kan ook besmet raken door de radioactieve stoffen in te slikken (ingestie) of in te ademen (inhalatie). Dat heet dan inwendige besmetting.

Alfastraling dringt niet diep door in weefsel. Bij externe bestraling zullen de organen, die dieper in het lichaam liggen, dus niet bereikt worden. Gammastraling heeft een hoger doordringend vermogen en kan dat wel. Bij inwendige besmetting zal alfastraling de organen juist wel bestralen en is dan erg schadelijk. De eigenschappen van bètastraling zitten tussen die van alfastraling en gammastraling in.

Figuur aangepast van "BOOKLET to Provide Basic Information Regarding Health Effects of Radiation", Ministerie van Milieu, Japan. 

De straling van radioactief materiaal kan het DNAdeoxyribonucleic acid  in het menselijk lichaam beschadigen. Meestal repareren eiwitten deze beschadigingen, maar soms gebeurt dat niet of niet goed. Als de reparatie van beschadigd DNA niet goed lukt, kan dat jaren later kanker veroorzaken. Hoe meer iemand bloot staat aan straling, hoe groter de kans op kanker is. Als iemand hierdoor kanker krijgt, is dat pas na 10 tot 20 jaren. Omdat straling alleen de kans op kanker vergroot, spreken we over stochastische effecten (stochastisch betekent kansgebonden).

De dosis van een persoon geeft weer hoe groot zijn blootstelling is. Dosis wordt uitgedrukt in millisievert (afgekort: mSvmillisievert). Hoe hoger de dosis van een persoon is, hoe groter is de kans op het krijgen van kanker. Ook een kleine dosis brengt een klein risico op kanker met zich mee.

Bij een extreem hoge dosis straling kan iemand acuut ziek worden. We spreken dan over stralingsziekte. Stralingsziekte kan pas plaatsvinden bij een dosis van een paar sievert (dus een paar duizend millisievert). De symptomen van stralingsziekte zijn hoofdpijn en vermoeidheid bij lichte vormen. Bij zeer zware gevallen treden zwaardere symptomen op, zoals misselijkheid, overgeven en uiteindelijk de dood binnen een paar weken.

Iedereen die wordt blootgesteld aan een extreem hoge dosis straling krijgt stralingsziekte. Er is dus geen sprake van een kans. We spreken daarom van deterministische effecten (niet-kansgebonden). Stralingsziekte komt normaal gesproken niet voor, alleen in zeer uitzonderlijke situaties. Zelfs bij grote ongelukken in kerncentrales (zoals in Tsjernobyl en Fukushima) krijgen omwonenden geen stralingsziekte. Wel hebben in Tsjernobyl enkele tientallen personeelsleden en hulpverleners, die tijdens of kort na de ontploffing vlakbij de reactor stonden, stralingsziekte gekregen. In Fukushima was dat niet het geval.

Figuur aangepast van "BOOKLET to Provide Basic Information Regarding Health Effects of Radiation", Ministerie van Milieu, Japan. 

Stralingsbescherming betekent het verkleinen van de risico’s van straling. Als mensen met radioactiviteit werken, kijkt de stralingsbescherming naar drie vaste basisprincipes:

  • Rechtvaardiging. De voordelen van de handeling moeten groter zijn dan de nadelen.
  • Optimalisatie. Elke blootstelling is zo klein als redelijkerwijs mogelijk. Hierbij moet ook gekeken worden naar maatschappelijke en economische factoren. Dit wordt ook wel het ALARAAs Low As Reasonably Achievable-principe genoemd (as low as reasonably achievable).
  • Limieten. De dosis die iemand ontvangt, mag niet groter zijn dan een van tevoren bepaalde grens.

Om de blootstelling aan straling te verkleinen, kunnen mensen zich op meerdere manieren beschermen:

  • Tijd. Hoe korter iemand in de buurt van radioactief materiaal is, des te lager is zijn dosis.
  • Afstand. Hoe verder iemand van een bron af staat,  des te kleiner is zijn dosis. 
  • Afscherming. Als er afschermend materiaal tussen de bron en een persoon in staat, is de dosis van deze persoon kleiner. Omdat gammastraling wordt verzwakt door lood, wordt dat vaak gebruikt als afschermend materiaal.

Daarnaast is het belangrijk om niet besmet te raken met het radioactieve materiaal. Daarvoor gebruiken mensen bijvoorbeeld handschoenen of mondkapjes.