Ραδιενεργός Διάσπαση, Χρόνος Υποδιπλασιασμού και Επιπτώσεις της Ραδιενέργειας ☢️

Εισαγωγή στην Πυρηνική Χημεία

Στις αρχές του 20ού αιώνα το άτομο θεωρούνταν αδιάσπαστη μονάδα της ύλης. Η ανακάλυψη του ηλεκτρονίου έδειξε ότι το άτομο έχει εσωτερική δομή, ενώ η ανακάλυψη της φυσικής ραδιενέργειας απέδειξε ότι ορισμένα άτομα μπορούν να αλλάζουν αυθόρμητα. Έτσι γεννήθηκε ένας νέος κλάδος της Χημείας, η Πυρηνική Χημεία.

Η πυρηνική χημεία μελετά μεταβολές που γίνονται στον πυρήνα του ατόμου, σε αντίθεση με τις συνηθισμένες χημικές αντιδράσεις, οι οποίες αφορούν μεταβολές στις ηλεκτρονιακές στιβάδες (κυρίως στην εξωτερική). Οι συνήθεις χημικές μεταβολές επηρεάζονται από εξωτερικές συνθήκες, όπως η θερμοκρασία και η πίεση. Αντίθετα, τα πυρηνικά φαινόμενα δεν επηρεάζονται από αυτές.

Στην πυρηνική χημεία, οι μεταστοιχειώσεις —δηλαδή η μετατροπή ενός στοιχείου σε άλλο— είναι ένα φυσιολογικό γεγονός. Τέτοιες μεταβολές ονομάζονται πυρηνικές αντιδράσεις.

Από την αλχημεία στην επιστήμη

Γύρω στο 1903 ο Rutherford υποστήριξε ότι οι μεταστοιχειώσεις γίνονται αυθόρμητα στη φύση, αλλά μόνο στα ραδιενεργά στοιχεία. Το 1919 πέτυχε την πρώτη τεχνητή μεταστοιχείωση, βομβαρδίζοντας άτομα αζώτου με σωματίδια άλφα (πυρήνες ηλίου) και παράγοντας άτομα οξυγόνου, με ταυτόχρονη παραγωγή πρωτονίων. Η ιδέα ότι ένα στοιχείο μετατρέπεται σε άλλο θύμιζε τόσο πολύ την ουτοπία των αλχημιστών, που ο Soddy —συνεργάτης του Rutherford— δίστασε αρχικά να χρησιμοποιήσει τη λέξη «μεταστοιχείωση», φοβούμενος ότι θα τους αποκαλούσαν αλχημιστές.

Η πυρηνική τεχνολογία που προέκυψε από τη μελέτη των πυρηνικών αντιδράσεων είχε τεράστιες επιπτώσεις στην ανθρώπινη ζωή και οδήγησε ακόμη και στη σύγχρονη κοσμολογική θεωρία για την αρχή του σύμπαντος (θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης).

Βασικές Έννοιες: Ισότοπα και Νουκλίδια

Κάθε πυρήνας περιγράφεται από δύο αριθμούς:

τον μαζικό αριθμό (Α): το άθροισμα πρωτονίων και νετρονίων του πυρήνα
τον ατομικό αριθμό (Ζ): τον αριθμό των πρωτονίων του πυρήνα, ο οποίος είναι ίσος με τον αριθμό των ηλεκτρονίων σε ένα ουδέτερο άτομο

Δύο ή περισσότερα άτομα με τον ίδιο αριθμό πρωτονίων αλλά διαφορετικό μαζικό αριθμό ονομάζονται ισότοπα του ίδιου χημικού στοιχείου. Ο όρος «ισότοπο» χρησιμοποιείται όταν αναφερόμαστε σε δύο ή περισσότερους πυρήνες. Όταν αναφερόμαστε σε έναν συγκεκριμένο πυρήνα με δοσμένα Α και Ζ, ο ορθότερος όρος είναι νουκλίδιο.

Τα ισότοπα μπορεί να είναι σταθερά ή ασταθή:

Ένα σταθερό ισότοπο δεν υφίσταται ραδιενεργό διάσπαση.
Ένα ασταθές ισότοπο διασπάται ραδιενεργά και μετατρέπεται σε ένα σταθερό ισότοπο, συνήθως άλλου στοιχείου.

Τα περισσότερα στοιχεία με Ζ < 83 έχουν τουλάχιστον ένα σταθερό ισότοπο, ενώ ο μέσος όρος ισοτόπων ανά στοιχείο είναι περίπου τρία.

Η σταθερότητα ενός πυρήνα είναι το αποτέλεσμα δύο αντίθετων δυνάμεων:

των απωστικών δυνάμεων Coulomb μεταξύ των πρωτονίων
των πυρηνικών ελκτικών δυνάμεων, οι οποίες είναι πολύ ισχυρές αλλά έχουν πολύ μικρή εμβέλεια

Όσο μεγαλώνει η τιμή του Ζ, τόσο οι απωστικές δυνάμεις Coulomb αρχίζουν να υπερισχύουν των ελκτικών, με αποτέλεσμα ο πυρήνας να γίνεται ασταθέστερος.

Η Ανακάλυψη της Ραδιενέργειας

Η φυσική ραδιενέργεια ανακαλύφθηκε τυχαία το 1895 από τον Henry Becquerel, ο οποίος, μελετώντας φαινόμενα φθορισμού, παρατήρησε ότι ένα ορυκτό ουρανίου εκπέμπει ακτινοβολία ικανή να διαπεράσει το περικάλυμμα μιας φωτογραφικής πλάκας.

Η οικογένεια Curie και η ραδιενέργεια

Το φαινόμενο μελετήθηκε συστηματικά από το ζεύγος Pierre και Marie Curie, οι οποίοι μάλιστα έδωσαν και το όνομα «ραδιενέργεια». Οι έρευνές τους οδήγησαν στην ανακάλυψη δύο ακόμη ραδιενεργών στοιχείων, του ραδίου και του πολωνίου. Και οι τρεις (Becquerel και το ζεύγος Curie) τιμήθηκαν με το βραβείο Νόμπελ το 1903. Η Marie Curie τιμήθηκε με δεύτερο βραβείο Νόμπελ Χημείας το 1911, αλλά πέθανε από κακοήθη αναιμία, πιθανότατα λόγω της πολυετούς έκθεσής της σε ακτινοβολίες. Η κόρη της, Irène Joliot-Curie, τιμήθηκε επίσης με βραβείο Νόμπελ το 1935 για την ανακάλυψη νέων ραδιενεργών στοιχείων.

Ραδιενέργεια ονομάζεται η ακτινοβολία που εκπέμπεται κατά τη ραδιενεργό διάσπαση ασταθών πυρήνων (νουκλιδίων) προς σταθερούς πυρήνες. Η διάσπαση συνοδεύεται από την εκπομπή σωματιδίων και, όχι πάντα, ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Ο ασταθής μητρικός πυρήνας διασπάται στον θυγατρικό πυρήνα, ο οποίος μπορεί με τη σειρά του να είναι είτε σταθερός είτε ραδιενεργός.

Τα Είδη της Ραδιενεργού Ακτινοβολίας: α, β, γ

Οι πρώτες μελέτες του Rutherford (1899) έδειξαν ότι η ακτινοβολία που εκπέμπεται από το ουράνιο ή το θόριο διαχωρίζεται σε τρεις τύπους ακτίνων. Όταν η ακτινοβολία διέρχεται μέσα από ισχυρό ηλεκτρομαγνητικό πεδίο, οι δύο πρώτοι τύποι αποκλίνουν αντίθετα (λόγω αντίθετου φορτίου), ενώ ο τρίτος δεν αποκλίνει καθόλου, αφού δεν φέρει φορτίο. Ο Rutherford τις ονόμασε ακτίνες α (άλφα), β (βήτα) και γ (γάμα).

Ακτίνες άλφα (α): είναι σωματιδιακής φύσης. Κάθε σωματίδιο έχει μάζα τετραπλάσια αυτής του ατόμου του υδρογόνου και φορτίο διπλάσιο του ηλεκτρονίου, αλλά αντίθετου προσήμου. Το σωματίδιο άλφα είναι, ουσιαστικά, ένας πυρήνας ηλίου.
Ακτίνες βήτα (β): αποδείχθηκαν ταυτόσημες με τις καθοδικές ακτίνες, δηλαδή ένα ρεύμα ηλεκτρονίων. Κάθε ηλεκτρόνιο έχει μάζα ίση με το 1/1837 της μάζας του ατόμου του υδρογόνου και φορτίο ίσο με -1.
Ακτίνες γάμα (γ): είναι πραγματική ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, παρόμοια με τις ακτίνες Χ, αλλά με μικρότερο μήκος κύματος και μεγαλύτερη διεισδυτική ικανότητα.

Πίνακας: Τύποι Ραδιενέργειας

Όνομα	Σύμβολο	Σχετική μάζα	Φορτίο	Φύση	Διεισδυτικότητα
άλφα	α	4	+2	πυρήνες ηλίου	μικρή
βήτα	β	1/1837	-1	ηλεκτρόνια	μέτρια
γάμα	γ	0	0	ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία	μεγάλη

Η διεισδυτική ικανότητα των τριών ακτινών ποικίλλει σημαντικά: οι ακτίνες άλφα διαπερνούν μόνο πολύ λεπτά μεταλλικά ελάσματα και σταματούν σε ένα φύλλο χαρτί. Οι ακτίνες βήτα διαπερνούν λεπτά μεταλλικά ελάσματα, ενώ οι ακτίνες γάμα διαπερνούν φύλλα μολύβδου πάχους μέχρι και περίπου 25 cm. Η σχετική διαπεραστική ισχύς τους είναι α : β : γ = 1 : 100 : 10.000.

Μη συγχέεις μάζα και διεισδυτικότητα

Τα μεγαλύτερα και βαρύτερα σωματίδια (π.χ. τα σωματίδια α) έχουν τη μικρότερη διεισδυτική ικανότητα, ενώ τα ελαφρύτερα ή χωρίς μάζα (π.χ. οι ακτίνες γ) διεισδύουν πολύ περισσότερο. Η βαρύτητα ενός σωματιδίου δεν σημαίνει ότι είναι πιο «επικίνδυνο» από άποψη διείσδυσης — είναι, μάλιστα, αντίστροφα.

Σε μια πυρηνική αντίδραση, το άθροισμα των μαζικών αριθμών και το άθροισμα των ατομικών αριθμών παραμένουν σταθερά και στις δύο πλευρές της εξίσωσης. Παράδειγμα μιας ραδιενεργού διάσπασης τύπου άλφα, όπου μητρικός πυρήνας είναι το ουράνιο-238 και θυγατρικό νουκλίδιο το θόριο-234:

^{238}_{92}U \rightarrow \,^{234}_{90}Th + \,^{4}_{2}He

Εκτός από τα φυσικά ραδιενεργά ισότοπα, υπάρχουν και τα τεχνητά ραδιοϊσότοπα. Αυτά παρασκευάζονται με βομβαρδισμό σταθερών πυρήνων με βραδέα νετρόνια — τόσο αργά ώστε να δεσμεύονται από τους πυρήνες χωρίς να τους διασπούν. Έτσι προκύπτουν νέα ισότοπα των αρχικών στοιχείων. Χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι η παραγωγή του κοβαλτίου-60, το οποίο χρησιμοποιείται στην καταπολέμηση κακοήθων όγκων:

^{59}_{27}Co + \,^{1}_{0}n \rightarrow \,^{60}_{27}Co

Το παραγόμενο ραδιοϊσότοπο του κοβαλτίου διασπάται στη συνέχεια προς νικέλιο:

^{60}_{27}Co \rightarrow \,^{60}_{28}Ni + \,^{0}_{-1}e

Η πρώτη ιστορικά τεχνητή μεταστοιχείωση ήταν αυτή του Rutherford (1919), κατά την οποία το άζωτο μετατράπηκε σε οξυγόνο:

^{14}_{7}N + \,^{4}_{2}He \rightarrow \,^{17}_{8}O + \,^{1}_{1}H

Η σύνθεση υπερουράνιων στοιχείων

Με τη βοήθεια επιταχυντών υψηλής ενέργειας συντέθηκαν νέα στοιχεία βαρύτερα από το ουράνιο. Για παράδειγμα, το στοιχείο με ατομικό αριθμό 99 (Αϊνστάνιο) προέκυψε από αντίδραση όπου, εφαρμόζοντας τη διατήρηση μαζικών και ατομικών αριθμών, μπορούμε να υπολογίσουμε ότι το «ελλείπον» σωματίδιο ήταν 5 νετρόνια.

Χρόνος Υποδιπλασιασμού (Ημιζωή)

Οι ραδιενεργές διασπάσεις, όπως και όλες οι πυρηνικές αντιδράσεις, δεν επηρεάζονται από μεταβολές θερμοκρασίας και πίεσης (μέσα σε κάποια όρια), ούτε —με ελάχιστες εξαιρέσεις— από τη χημική ή φυσική κατάσταση της ουσίας που διασπάται. Η ταχύτητα μιας πυρηνικής διάσπασης εξαρτάται αποκλειστικά από τη φύση του ίδιου του ραδιενεργού ισοτόπου.

Ο τρόπος έκφρασης της ταχύτητας διάσπασης —και άρα, έμμεσα, της σχετικής σταθερότητας ενός ισοτόπου— είναι ο χρόνος υποδιπλασιασμού.

Ορισμός που πρέπει να θυμάσαι απέξω

Χρόνος υποδιπλασιασμού (ημιζωή), $t_{1/2}$ , είναι ο χρόνος που απαιτείται ώστε να διασπαστεί η μισή από την αρχική ποσότητα ενός ραδιενεργού υλικού.

Όσο μεγαλύτερος είναι ο $t_{1/2}$ ενός ισοτόπου, τόσο πιο σταθερό είναι αυτό. Μετά την πάροδο χρόνου ίσου με $t_{1/2}$ έχει απομείνει το μισό της αρχικής ποσότητας. Μετά την πάροδο $2t_{1/2}$ θα έχει απομείνει το $(1/2)^2 = 1/4$ της αρχικής ποσότητας, και ούτω καθεξής. Γενικά, ισχύει η σχέση:

m = \left(\frac{1}{2}\right)^{\nu} m_0

όπου:

$m$ : η ποσότητα ραδιενεργού ουσίας που έχει απομείνει
$m_0$ : η αρχική ποσότητα της ραδιενεργού ουσίας
$\nu$ : ο αριθμός των ημιζωών που έχουν παρέλθει

Αν είναι γνωστές οι ποσότητες $m$ και $m_0$ , μπορεί να υπολογιστεί ο αριθμός των ημιζωών $\nu$ και επομένως και ο χρόνος (π.χ. η ηλικία ενός δείγματος):

\nu = -0{,}301 \cdot \log{\left(\frac{m}{m_0}\right)}, \qquad t = \nu \cdot t_{1/2}

Πόσο παλιά είναι η Γη;

Με βάση τον χρόνο υποδιπλασιασμού του ουρανίου-236 προς τον σταθερό μόλυβδο-206, εκτιμήθηκε ότι η ηλικία της Γης είναι μεταξύ 4 και 6 δισεκατομμυρίων ετών, με πιθανότερη τιμή τα 4,6 δισεκατομμύρια χρόνια. Δείγματα που έφεραν στη Γη οι αποστολές Απόλλων 11 και 12 έδειξαν ότι η ηλικία της Σελήνης είναι 3,6-4,2 δισεκατομμύρια χρόνια.

Πίνακας: Χρόνοι Υποδιπλασιασμού Μερικών Κοινών Ισοτόπων

Ισότοπο	$t_{1/2}$
$^{238}U$	$4{,}5 \times 10^{9}$ χρόνια
$^{3}H$	12,3 χρόνια
$^{14}C$	$5{,}7 \times 10^{3}$ χρόνια
$^{32}P$	14,3 ημέρες
$^{60}Co$	5,27 χρόνια
$^{131}I$	8,04 ημέρες
$^{15}O$	118 s
$^{94}Kr$	1,4 s

Ο απλούστερος τρόπος να εκτιμηθεί η ταχύτητα μιας ραδιενεργού διάσπασης είναι η μέτρηση του αριθμού των σωματιδίων α ή β που παράγονται από ένα δείγμα, ορισμένης μάζας, σε ορισμένο χρόνο. Τα σωματίδια αυτά μετρώνται με όργανα όπως ο απαριθμητής Geiger-Müller ή το σπινθηροσκόπιο (απαριθμητής σπινθηρισμών). Στον απαριθμητή Geiger-Müller, η ραδιενεργός ακτινοβολία εισέρχεται σε έναν θάλαμο και ιοντίζει τα άτομα ενός ευγενούς αερίου, παράγοντας ηλεκτρικό ρεύμα το οποίο, αφού ενισχυθεί, καταγράφεται. Ο αριθμός των «κτύπων» που καταγράφει είναι ανάλογος της ποσότητας της ραδιενεργού ουσίας που είναι παρούσα.

Πόσο γρήγορα ταξιδεύουν τα σωματίδια;

Η ραδιενέργεια ανήκει στις ιονίζουσες ακτινοβολίες, επειδή προκαλεί σχηματισμό ιόντων στην ύλη, απομακρύνοντας ηλεκτρόνια από άτομα και μόρια. Τα σωματίδια άλφα εκπέμπονται με ταχύτητες περίπου 16.000 km/s και παράγουν 50.000-100.000 ζεύγη ιόντων ανά cm αέρα που διανύουν. Τα σωματίδια βήτα έχουν ταχύτητες που ξεκινούν από το μηδέν και φτάνουν μέχρι το 99% της ταχύτητας του φωτός.

Παράδειγμα υπολογισμού: Ποια ποσότητα από τα 10,0 g ραδιενεργού $^{15}O$ θα παραμείνει μετά την πάροδο 8 min, αν ο χρόνος υποδιπλασιασμού του είναι 2 min;

Υπολογίζουμε πρώτα τον αριθμό των ημιζωών που έχουν παρέλθει στον δοσμένο χρόνο:

\nu = \frac{8{,}0 \text{ min}}{2{,}0 \text{ min}} = 4 \text{ ημιζωές}

Επομένως, η ποσότητα που παραμένει είναι:

m = \left(\frac{1}{2}\right)^{4} \cdot 10{,}0 \text{ g} = \frac{1}{16} \cdot 10{,}0 \text{ g} = 0{,}63 \text{ g}

Μονάδες Ραδιενέργειας

Η ένταση της ραδιενέργειας εκφράζεται με διαφορετικές μονάδες, ανάλογα με το τι θέλουμε να περιγράψουμε:

Μονάδες που εκφράζουν το επίπεδο ραδιενέργειας ενός υλικού

Curie (Ci): η συνηθέστερη μονάδα. Ένα Curie είναι η ποσότητα ουσίας που υφίσταται $3{,}7 \times 10^{10}$ ραδιενεργές διασπάσεις ανά δευτερόλεπτο.
Becquerel (Bq): η μονάδα του Διεθνούς Συστήματος (SI), που αντιστοιχεί σε μία ραδιενεργό διάσπαση ανά δευτερόλεπτο.

1 \text{ Ci} = 3{,}7 \times 10^{10} \text{ Bq}

Μονάδες που εκφράζουν την απορροφούμενη ακτινοβολία από έναν οργανισμό

rad (radiation absorbed dose): εκφράζει τη δόση ραδιενέργειας που απελευθερώνει $10^{-2}$ J ενέργειας ανά kg βάρους σώματος.
Gray (Gy): η μονάδα του SI, που αντιστοιχεί σε απορρόφηση ακτινοβολίας ενέργειας 1 J ανά kg βάρους σώματος.

1 \text{ Gy} = 100 \text{ rad}

Μονάδες που εκφράζουν τις βιολογικές επιπτώσεις της απορροφούμενης ακτινοβολίας

Ένα Gy ακτινοβολίας α προκαλεί περίπου 20 φορές μεγαλύτερη καταστροφή στους ανθρώπινους ιστούς από ένα Gy ακτινοβολίας γ. Το rem (radiation equivalent man) είναι μια μονάδα που δεν εξαρτάται από το είδος της ακτινοβολίας και εκφράζει τη βιολογική βλάβη που προκαλείται στον άνθρωπο. Ισχύει ότι:

1 \text{ rem} = 1 \text{ rad ακτίνων X ή γ}

Πόση ραδιενέργεια κρύβει το ίδιο σου το σώμα;

Το Curie είναι μια πολύ μεγάλη μονάδα — 1 Curie ραδίου αντιστοιχεί περίπου σε 1 g αυτού. Στα εργαστήρια συνήθως χρησιμοποιούνται millicuries. Υπολογίζεται ότι το ανθρώπινο σώμα περιέχει φυσικά ραδιενεργά νουκλίδια που προκαλούν περίπου 400.000 διασπάσεις το λεπτό, δηλαδή περίπου $1{,}1 \times 10^{-5}$ Curies (11 μCi).

Επιπτώσεις της Ραδιενέργειας στον Άνθρωπο

Τα βιολογικά υλικά υφίστανται βλάβες από την ιονίζουσα ακτινοβολία, δηλαδή ακτινοβολία που προκαλεί σχηματισμό ιόντων. Αυτή μπορεί να είναι ακτίνες γ ή Χ, νετρόνια, σωματίδια άλφα και ηλεκτρόνια — όλα αυτά μπορούν να προέλθουν από τη ραδιενέργεια.

Η ελεγχόμενη έκθεση σε τέτοιες ακτινοβολίες μπορεί να έχει και ευεργετικά αποτελέσματα: για παράδειγμα, η καταστροφή ανεπιθύμητων ιστών στη ραδιοθεραπεία των καρκινικών κυττάρων, ή η χρήση μικρών δόσεων μαλακών ακτίνων Χ στις ακτινογραφίες ανθρώπινων ιστών και οστών.

Η ραδιενέργεια προκαλεί σοβαρές βλάβες

Ότι η ραδιενέργεια προκαλεί σοβαρότατες βλάβες στον άνθρωπο είναι γνωστό από την έκρηξη των ατομικών βομβών στη Χιροσίμα και το Ναγκασάκι (1945), γεγονός που επιβεβαιώθηκε ξανά με το πυρηνικό ατύχημα του Τσερνόμπιλ (1986).

Ο ανθρώπινος οργανισμός είναι σταθερά εκτεθειμένος σε μια βασική, φυσική, ιονίζουσα ακτινοβολία που προέρχεται από πολλές πηγές:

την κοσμική ακτινοβολία
ραδιονουκλίδια που υπάρχουν σε βράχους, στο έδαφος, στο νερό, στον αέρα και στις τροφές
ραδιενεργά νουκλίδια που υπάρχουν μέσα στον ίδιο τον ανθρώπινο οργανισμό, όπως το $^{40}K$

Σε αυτή τη φυσική ραδιενεργό ακτινοβολία έχουν προστεθεί και προϊόντα διάσπασης από πυρηνικές δοκιμές, τα οποία παραμένουν στην ατμόσφαιρα για πολλά χρόνια.

Ανθρωπογενείς πηγές ραδιενέργειας, πέρα από τα πυρηνικά όπλα και τις δοκιμές τους, είναι:

οι γεννήτριες ακτίνων Χ
τα πυρηνικά εργοστάσια παραγωγής ηλεκτρικού ρεύματος (με το συναφές πρόβλημα των πυρηνικών αποβλήτων)
τα ραδιενεργά ισότοπα που παράγονται για ερευνητική, εργαστηριακή και νοσοκομειακή χρήση

Οι βλάβες στον οργανισμό από τις ακτινοβολίες αυτές οφείλονται στην ικανότητά τους να προκαλούν ιοντισμό και ηλεκτρονιακή διέγερση. Έτσι παράγονται ιόντα και ελεύθερες ρίζες, δραστικά στη βιοχημική διαδικασία, τα οποία προκαλούν βλάβες στον μεταβολισμό — όπως παρεμπόδιση στη δράση των ενζύμων και αλλαγές στο DNA και το RNA.

Οι ακτίνες γ και Χ είναι οι πιο επιβλαβείς, επειδή εισδύουν βαθιά στον οργανισμό. Τα νετρόνια προκαλούν επίσης βλάβες σε βάθος, μέσω δευτερογενών δράσεων που παράγουν ραδιενεργά προϊόντα.

Πίνακας: Χαρακτηριστικά Ραδιενεργών Ακτινοβολιών

Ακτινοβολία	Φύση	Φορτίο	Ενέργεια (MeV)	Διείσδυση στον αέρα	Διείσδυση στο σώμα
ακτίνες γ	ηλεκτρομαγνητική	-	0,1-40	χωρίς όριο	το διαπερνά
ακτίνες Χ	ηλεκτρομαγνητική	-	0,01-0,1	χωρίς όριο	βαθιά
α	σωματίδια	+2	4-10	4-10 cm	ρούχα, δέρμα
β	σωματίδια	-1	0,025-2	μερικά m	λίγα mm

Η ραδιενέργεια δρα στον οργανισμό με δύο τρόπους:

Σωματικός τρόπος: το ίδιο το άτομο που εκτίθεται υφίσταται τη βλάβη. Οι σωματικές βλάβες μπορεί να είναι βραχύβιες (τα αποτελέσματα εμφανίζονται σύντομα) ή μακροχρόνιες (εμφανίζονται μετά από μήνες ή χρόνια).
Γενετικός τρόπος: οι βλάβες μεταβιβάζονται στις επόμενες γενιές, μέσω αλλαγών στο DNA και το RNA που καταλήγουν σε μετάλλαξη.

Πίνακας: Επιδράσεις Ακτινοβολίας στον Οργανισμό

Δόση (rem)	Κλινικά αποτελέσματα
25	μείωση των λευκών αιμοσφαιρίων
25-100	ναυτία, κόπωση, αιματολογικές αλλοιώσεις
100-200	ναυτία, εμετοί, κόπωση, πιθανός θάνατος από μολύνσεις λόγω μείωσης λευκών αιμοσφαιρίων
200-400	θανατηφόρα δόση για το 50% των εκτεθέντων, ιδιαίτερα χωρίς θεραπεία· βλάβες στον σπλήνα και τον μυελό των οστών
πάνω από 600	θανατηφόρα ακόμη και με θεραπεία

Δόσεις μεταξύ 200 και 700 rem, όταν επικεντρώνονται σε συγκεκριμένη περιοχή του σώματος, προκαλούν μόνο τοπικές βλάβες, όπως εγκαύματα από ακτίνες Χ, βλάβες στους οφθαλμούς (π.χ. καταρράκτης) και στείρωση. Τα πιο ευαίσθητα όργανα στη ραδιενέργεια είναι τα μάτια, η κοιλιακή χώρα, ο μυελός των οστών, ο σπλήνας και τα όργανα αναπαραγωγής. Το πιο χαρακτηριστικό αποτέλεσμα μακροχρόνιας έκθεσης είναι η λευχαιμία.

Ποια είναι τα επιτρεπτά όρια έκθεσης

Το ανθρώπινο σώμα δέχεται φυσική ακτινοβολία περίπου 0,1 rem τον χρόνο. Άτομα εκτεθειμένα σε ιατρικές χρήσεις, σε έγχρωμη τηλεόραση ή σε αεροπορικά ταξίδια δέχονται επιπλέον περίπου 0,2 rem τον χρόνο. Το μέγιστο ανεκτό όριο για όλο το σώμα ενός μέσου ανθρώπου είναι 0,5 rem τον χρόνο, ενώ για τα όργανα αναπαραγωγής το όριο είναι μικρότερο από 5 rem για διάρκεια 30 ετών.