Johdanto

Säteilyn vaarat tulivat vakavalla tavalla esille Tshernobylin ydinvoimalaonnettomuuden tapahduttua huhtikuussa 1986. Vähän alle 100 ihmistä kuoli muutaman kuukauden sisällä säteilyvaurioiden takia. Onnettomuuden pitkäaikaisvaikutukset ovat kuitenkin vakavammat. Kilpirauhassyöpätapaukset radioaktiivisen laskeuman alueella ovat jopa satakertaistuneet onnettomuuden jälkeen. Altistuminen säteilylle alueella jatkuu, koska saastuneella aluella asuu vielä noin 270 000 ihmistä.

Isotooppeja ovat keskenään saman alkuaineen atomit, joilla eri määrä neutroneja ytimessään. Esimerkiksi typpiatomien ytimessä on kaikissa 7 protonia, mutta neutroneja voi olla 6, 7, 8 tai 9 kappaletta. 

Taulukko. Typen isotoopit

Useilla alkuaineilla on sekä pysyviä isotooppeja että radioisotooppeja. Typen isotoopeista radioisotooppeja ovat N-13 ja N-14. Näiden isotooppien atomit hajoavat radioaktiivissa prosesseissa tuottaen säteilyä. Jokaisella radioisotoopilla on sille tyypillinen hajoamisnopeus. Tätä sanotaan puoliintumisajaksi T_½. Tällä tarkoitetaan aikaa, jonka kuluessa puolet isotoopin atomiytimistä hajoaa toisiksi ytimiksi. Puoliintumisajat vaihtelevat muutamista millisekunneista aina miljardeihin vuosiin. Esimerkiksi vedyn isotoopin ³H eli tritiumin puoliintumisaika on 12,3 vuotta. Jos tarkastellaan 1000 tritiumatomin erää niin 12,3 vuoden kulutta niitä on jäljellä enää 500 kappaletta. Vastaavasti 24,6 vuoden kulutta atomeja on jäljellä 250 kpl ja 37,2 vuoden kuluttua 125 kpl jne...

Kuva. Radioisotoopin atomien määrän väheneminen

Pitkien puoliintumisaikojen takia monet radioaktiiviset aineet vaikuttavat luonnossa hitaasti hajoavien myrkkyjen tavoin. Seuraavassa taulukossa on joidenkin ydinvoimalaonnettomuuksissa ja ydinkokeissa vapautuneiden radioisotooppien puoliintumisaikoja. Esimerkiksi Tsernobylin onnettomuudesssa vapautui ympäristöön runsaasti cesium-137 isotooppia. Ainetta on luonnossa vielä pitkään, koska sen puoliintumisaika on 30,2 a.

Taulukko. Ympäristöön ihmisen toiminnan seurauksena vapautuneita radioisotooppeja (Lähde: Säteilyturvakeskus)

Sätelyllä tarkoitetaan energian leviämistä tietystä pisteestä kaikkiin suuntiin ilman väliainetta. Säteilyä on kahdenlaista: sähkömagneettista- ja hiukkassäteilyä. Sähkömagneettisen säteilyn energia riippuu sen aallonpituudesta. Mitä lyhyempi on sähkömagneettisen säteilyn aallonpituus, sitä suurempi on sen energia. Hiukkassäteily koostuu varatuista tai varauksettomista hiukkasista.

Kuva. Sähkömagneettisen säteilyn spektri

Radioisotooppien atomien ydinten hajotessa vapautuu alfa-, beta- tai gammasäteilyä:

	Alfa-säteily on hiukkassäteilyä. Säteily koostuu alfa-hiukkasista eli heliumatomin ytimistä. Alfahiukkasessa on kaksi protonia ja kaksi neutronia. Alfahiukkanen ei etene aineessa pitkälle, koska sillä on suuri massa ja koska sillä on sähkövaraus (He2+). Niinpä alfahiukkasen kantama ilmassa on vain puoli metriä ja paperiarkkikin voi pysäyttää sen. Esimerkki Ra-226 isotoopin alfa-hajoamisesta:
	Beta-säteily on myös hiukkassäteilyä. Betahajoamista on kahdenlaista. Kun hajoava ydin lähettää elektronin, puhutaan b--säteilystä. Kun taas ydin lähettää positronin (elektronin vastahiukkanen) puhutaan b+-säteilystä. Beta-säteilyn kantama ilmassa on joitakin kymmeniä meterejä. Ihmiskudoksessa beta-säteily tunkeutuu noin 10 mm syvyyteen. Esimerkki Cu-64 isotoopin b--hajoamisesta (elektronin lisäksi vapautuu antineutriino):
	Gammasäteilyksi kutsutaan sähkömagneettisen säteilyn lyhyintä aallonpituusaluetta. Sitä syntyy radioisotooppien atomien hajotessa. Samalla syntyy usein alfa- ja beta-säteilyä. Gammasäteily, kuten muukin sähkömagneettinen säteily, etenee tyhjiössä valon nopeudella. Gammasäteilyn aallonpituus on pieni, joten sillä on runsaasti energiaa. Tämän takia se on hyvin läpitunkevaa. Gammasäteilyn pysäyttää vasta 5-10 cm:n lyijykerros tai 20-30 cm:n betonikerros.

Säteilyn yksiköt

Radioaktiivisen aineen aktiivisuutta mitataan becquereleina (Bq). Jos esimerkiksi säteilylähteen aktiivisuus on 10 000 bequerelia, tapahtuu siinä 10 000 hajoamista sekunnissa. Esimerkiksi suomalaisen lehmänmaidon normaali aktiivisuus on noin 1 Bq/l. 1960-luvulla Neuvostoliiton Novaja Zemljalla tekeminen ydinkokeiden seurauksena maidon aktivisuus nousi arvoon 14 Bq/l.

Toinen paljon käytetty säteilyn yksikkö, sievert (Sv), kuvaa säteilyn kohteen vastaanottamaa säteilyannosta (1 Sv = 1 J/kg). Sievert on suuri säteilyannos. Tämän takia käytetään tavallisesti yksikkönä millisievertiä (mSv). Koska bequerel kuvaa säteilylähteestä lähtevää ja sievert kohteen saamaa säteilymäärää, ne eivät ole vertailukelpoisia.

Säteilyn lähteet

Luonnossa esiintyy aina taustasäteilyä. Tästä suurin osa on peräisin maa- ja kallioperän radonista. Keinotekoisista lähteistä merkittävin on lääketieteellisten tutkimusten yhteydessä saatava säteily. Ydinkokeet ja ydinvoimalat saavat aikaan vain pienen osan ihmisen vuotuisesta säteilyannoksesta. Seuraavassa kaaviossa on esitetty suomalaisten vuotuisen säteilyannoksen jakautuminen vuonna 1991. Nykyisin Tsernobylin onnetomuuden osuus on merkittävästi pienetynyt.

Kuva. Suomalaisten keskimääräisen arvioidun säteilyannoksen (6 mSv) jakautuminen vuonna 1991 (lähde: Säteilyturvakeskus)

Säteilyn vaikutuksia

Säteilyn biologiselle materiaalille aiheuttamat vauriot johtuvat siitä, että absoboituessaan kohteeseen säteily luovuttaa kohteelle energiaa. Säteilyn vaarallisuus riippuukin siten kohteen saaman säteilyn energiasisällöstä eli käytännössä säteilylajista ja saadusta säteilyannoksesta. Hyvin tärkeätä on myös, onko säteily ionisoivaa eli pystyykö se irrotamaan elektroneja niistä atomeista ja molekyyleitä, joihin se törmää. Eliöiden kannalta ionisoiva säteily on huomattavasti vaarallisempaa kuin ei-ionisoiva. Alfa-, beta- ja gammasäteilyt ovat kaikki ionisoivia. Ionisoiva säteily vaikuttaa ihmisiin seuraavilla tavoilla:

	Säteilysairaus syntyy, kun ihmiskeho saa suuren annoksen säteilyä lyhyen ajan kuluessa. 10 - 40 Sv:n annos johtaa tavallisesti kuolemaan 20-40 päivän kuluessa. Yli 40 Sv:n annos tappaa ihmisen nopeasti. Voimakas säteilyannos vaurioittaa luuydintä ja tuhoaa veren imusoluja. Verisolujen määrän lasku altistaa ihmisen verenvuodoille ja infektiolle. Säteilysairauteen liittyy myös ihovaurioita ja hiustenlähtöä.
	Säteilylle altistuminen aiheuttaa vaurioista solujen kromosomeissa ja geeneissä. Nämä ilmenevät syöpänä (karsinogeeninen vaikutus), joka voi puhjeta vuosia altistuksen jälkeen. Esimerkiksi Hiroshiman ja Nagasakin ydinpommien pudottamisen jälkeen leukemiatapaukset lisääntyivät huomattavasti pommien pudottamisen jälkeisinä vuosina.
	Säteily vaikuttaa voimakkaasti jakautumisvaiheessa oleviin soluihin. Tämän takia säteily voi aiheuttaa epämuodostumia (teratogeeninen vaikutus) sikiöissä. Erityisen vaarallista säteily on sikiölle, kun hedelemöitymisestä on kulunut 8-15 viikkoa.
	Säteily vaikuttaa myös sukusoluihin aiheuttaen perinnöllisiä muutoksia (mutageeninen vaikutus). Tällöin mutaatiot esiintyvät altistuneen yksilön jälkeläisissä.

Radon

Suomalaisten tärkein säteilyrasittaja on luonnossa esiintyvä radon. On arvioitu, että radon voisi aiheuttaa 100 - 600 Suomen 20 000 vuosittaisesta keuhkosyöpätapauksesta. Radon on alfasäteilyä tuottava jalokaasu, jota syntyy maaperässä olevan uraani-238:n hajoamistuotteena. Jalokaasuna se ei reagoi muiden aineiden kanssa, vaan nousee maan huokosia pitkin ylöspäin. Näin sitä voi kertyä asuntojen pohjakerroksiin. Suomessa onkin mitattu maailman korkeimmat sisäilman radonpitoisuudet. Tämä johtuu osittain siitä, että Suomessa talot on eristettävä kylmyyden takia hyvin ja radon ei pääse näin poistumaan asunnoista. Eniten radonia on maaperäsä Etelä-Suomen graniittialueella.

Kuva. Radon pientaloissa (lähde: Säteilyturvakeskus)

Suomessa huoneilman radonpitoisuudelle on määritelty raja-arvoksi 400 Bq/m³. Tämä ylittyy tuhansissa asunnoissa Suomessa. Radonin aiheuttamien haittojen torjuntaan voidaan käyttää seuraavia keinoja:

	Tiivistetään asuntojen pohjarakenteita
	Asuintiloihin päässyttä radonia voidaan poistaa tehokkaalla ilmanvaihdolla
	Kaivoveden radonia voidaan poistaa ilmastuksella tai aktiivihiilisuodatuksella.