Alfasäteily

Radioaktiiviset prosessit

Radioaktiiviset prosessit:

• Alfahajoaminen
  • Alfasäteily
• Beetahajoaminen
  • Beetasäteily
• Elektronisieppaus
• Gammasäteily
• Sisäinen konversio
• Neutroniemissio
• Positroniemissio
• Protoniemissio
• Spontaani fissio

Ydinsynteesi

• Neutronin sieppaus
  • R-prosessi
  • S-prosessi
• Protonin sieppaus:
  • P-prosessi

Alfasäteilyssä atomin ytimestä vapautuu alfahiukkanen.

Alfasäteily on voimakkaasti ionisoivaa, mutta heikosti läpäisevää säteilyä. Alfasäteilyä synnyttävää ydinreaktiota kutsutaan alfahajoamiseksi, ja se on radioaktiivisen hajoamisen yksi muoto. Alfahajoamisessa atomin ytimestä poistuu alfahiukkanen, minkä jälkeen ytimen massaluku pienenee neljällä ja järjestysluku kahdella. Esimerkiksi:

${}^{2}{}_{92}^{38}{\hbox{U}}\;\to \;{}^{2}{}_{90}^{34}{\hbox{Th}}\;+\;{}_{2}^{4}{\hbox{He}},$

joka normaalisti kirjoitetaan muodossa:

${}^{238}{\hbox{U}}\;\to \;^{234}{\hbox{Th}}\;+\;\alpha .$

Alfahiukkanen on siis heliumydin (kaksi protonia + kaksi neutronia). Alfahajoamista voidaan pitää erikoistapauksena fissiosta, jossa ydin halkeaa kahdeksi pienemmäksi ytimeksi. Alfahajoaminen on pohjimmiltaan kvanttimekaaninen tunneloitumisprosessi.

Alfasäteilyä syntyy tyypillisesti raskaiden atomiydinten hajoamisessa. Käytännössä sitä tapahtuu vain nikkeliä raskaammilla alkuaineilla. Maaperästä vapautuvan radonin isotooppi ²²²Rn on ihmiselle merkittävin alfasäteilyn lähde.

Fysiologiset vaikutukset

Alfasäteily on alfahiukkasten sähkövarauksen ja massan takia erittäin huonosti läpäisevää säteilyä, edes ilmassa alfasäteily ei pääse etenemään kuin muutamia senttimetrejä. Koska alfasäteilyn pysäyttämiseen riittää jo muutaman solun paksuinen ihon kuollut pintakerros, on ulkoinen alfasäteily varsin harmitonta. Sen sijaan elimistön sisään päässeet alfa-aktiiviset aineet ovat haitallisia. Haitallisuus johtuu hiukkasten suuresta liike-energiasta ja lyhyestä vapaasta matkasta, jolloin pieneen kudosmäärään alfa-aktiivisen aineen ympärillä kohdistuu huomattavan suuri ionisoiva energia. Tämä aiheuttaa kudosvaurioita tai jopa säteilymyrkytyksen.

Alfasäteilyn suhteellinen biologinen tehokkuus (RBE) on 20 kertaa suurempi kuin gammasäteilyllä.

Alfasäteilyn hyödyntäminen

Aiemmin yleisesti käytetty palovaroitintyyppi on hyvä arkinen esimerkki alfasäteilyn hyötykäytöstä. Sen toiminta perustuu palon vaikutuksesta ilmaan joutuvien pienhiukkasten ionisointiin alfasäteilyn avulla, minkä vaikutuksesta ilman mitattu sähkönjohtavuus kasvaa. Tällaisissa palovaroittimissa alfasäteilyn lähteenä käytetään pientä määrää amerikiumin isotooppia ²⁴¹Am.

Alfasäteilevää plutoniumia käytetään energianlähteenä avaruusluotainten ydinparistoissa.

Heliumytimistä koostuvan alfasäteilyn pysäyttää paperiarkki, elektroneista koostuvan beetasäteilyn alumiinilevy ja gammasäteily vaimenee väliaineessa