Laatste nieuws over UzimetWat is Ioniserende straling

Mensen die werken met ioniserende straling, moeten tegen de schadelijke effecten ervan worden beschermd. Of het nu gaat om de medische sector, om wetenschappelijk onderzoek, om industriële nucleaire systemen of om kernreactoren, het inperken van de gevaren door werk met straling en het voorkómen van fysieke schade aan werknemers en hun omgeving is een belangrijk onderdeel van het werk.

Dit geldt allereerst voor de veiligheid van de mens, maar het geldt ook voor gevoelig materiaal zoals elektronische apparaten en fotografische film. Dit blog behandelt de materialen die straling tegenhouden en bescherming bieden.

Belangrijkste soorten ioniserende straling

De belangrijkste soorten ioniserende straling waarmee in medische en industriële omgevingen wordt gewerkt zijn: röntgen- en gammastraling, straling van alfa- en bètadeeltjes en (in kernreactoren) neutronenstraling. Kenmerk van ioniserende straling is dat het atomen kan veranderen van samenstelling. Dit kan schade aan weefsels teweegbrengen. Het bekendste gezondheidseffect bij de mens is een verhoogde kans op kanker.

Drie manieren om jezelf te beschermen tegen straling

Bij stralingsveiligheid gelden drie basisprincipes: tijd, afstand, afscherming/insluiting.

  • Tijd betekent dat de blootstelling aan de straling zo kort mogelijk moet duren.
  • Afstand betekent zo ver mogelijk uit de buurt blijven van stralingsbronnen. De stralingsintensiteit volgt in het algemeen de zogeheten inverse kwadratische wet, wat betekent dat de straling vermindert met het kwadraat van de afstand tot de bron. Een voorwerp dat tweemaal zover weg staat, ontvangt in dezelfde tijd maar een kwart van de straling.
  • Insluiting en afscherming ten slotte houden in dat ofwel de mens zichzelf beschermt met materialen die de straling tegenhouden, ofwel dat de radioactieve stof zelf wordt ingesloten met beschermend materiaal.

Hoe werkt bescherming tegen straling?

Stralingsbescherming is gebaseerd op het principe van verzwakking, dus het vermogen om het effect van een golf of straal te verminderen door een barrière. Deze barrière blokkeert de deeltjes of laat ze stuiteren. Geladen deeltjes kunnen worden verzwakt doordat ze energie verliezen bij reacties met elektronen in de barrière. Röntgen- en gammastraling worden verzwakt door foto-emissie, verstrooiing of paarproductie. Neutronen kunnen minder schadelijk worden gemaakt door een combinatie van elastische en inelastische verstrooiing.

Welke materialen houden straling goed tegen?

Er bestaan diverse stralingsbeschermende materialen. Welk materiaal het meest geschikt is, hangt af van de soort straling, de soort werkzaamheden en de eigenschappen van het beschermende materiaal. De meest gebruikte materialen zijn lood, beton en water.

Bescherming tegen röntgen- en gammastraling

Tegen röntgen- en gammastraling bieden materialen met een hoge dichtheid de meeste bescherming. Afscherming tegen deze straling door lood of beton is dan ook de meest gebruikelijke manier.

Lood (Pb) heeft een hoog atoomnummer. Dit aantal verwijst naar het aantal protonen in een atoom, dus een loodatoom heeft een relatief hoog aantal protonen samen met een overeenkomstig aantal elektronen. Deze elektronen blokkeren veel van de gamma- en röntgendeeltjes die door een loodbarrière proberen te passeren. Hoe dikker de laad lood, hoe beter de bescherming. Echter, een absolute barrière is in veelgevallen niet mogelijk. Er blijven altijd stralingsdeeltjes over die de beschermingslaag toch passeren.

Beton is samengesteld uit het bindmiddel cement en uit een of meer toeslagmaterialen zoals zand, grind of steenslag. De bescherming tegen straling werkt op een zelfde manier als tegen beton: de enorme dichtheid van het materiaal houdt de meeste straling tegen.

Bescherming tegen alfa- en bètadeeltjes

Alfa- en bètastraling reiken minder ver. Alfadeeltjes kunnen in principe worden tegengehouden door een vel papier of door bedekkende kleding. Bij bètadeeltjes is een centimeter plastic of plexiglas veelal voldoende.

Bescherming tegen neutronenstraling

Bescherming tegen neutronenstraling verloopt het meest effectief via een tweeslag. Neutronen zijn ongeladen, waardoor ze eenvoudig door dichte materialen kunnen passeren. Lood en beton zijn in eerste instantie dus niet geschikt. Beter is het om materialen te gebruiken die zijn samengesteld uit elementen met een laag atoomnummer, omdat die een grotere kans hebben om dwarsdoorsneden te vormen die een wisselwerking hebben met de neutronen. Water, of andere op waterstof gebaseerde materialen, zijn geschikt voor deze taak. Veel materialen die neutronenstraling uitzenden, worden onder water bewaard.

Tijdens het blokkeren van neutronenstraling kan waterstof echter als reactie gammastralen gaan uitzenden. En daartegen is lood of beton nodig. Samengevat betekent dit dat afscherming van neutronenstraling het meest effectief is wanneer de barrière elementen met zowel een hoog als een laag atoomgetal bevat. Het materiaal met lage dichtheid kan de neutronen verspreiden door elastische verstrooiing, terwijl het lood, of een ander materiaal met hoge dichtheid, de opeenvolgende gammastralen blokkeert met inelastische verstrooiing.

Overwegingen bij de keuze van stralingswerende materialen

Bij de keuze van stralingswerende materialen spelen veel factoren mee. Eigenschappen zoals de sterkte van het materiaal, de dempingseffectiviteit, de weerstand tegen beschadiging, thermische eigenschappen en ook kostenefficiëntie moeten in de beslissing meegewogen worden. Metalen zijn bijvoorbeeld sterk en bestand tegen stralingsschade, maar in de loop der tijd ondergaan ze veranderingen in hun mechanische eigenschappen en gaan ze achteruit. Ook betonsoorten zijn sterk, duurzaam en relatief goedkoop om te produceren, maar beton wordt zwakker bij verhoogde temperaturen en is dan minder effectief.

Meer informatie

Uzimet, de leverancier van loodproducten voor de Benelux, kan u helpen bij het maken van uw keuze voor stralingswerende materialen. Wij ontwikkelen oplossingen voor locaties waar met ioniserende straling wordt gewerkt. Wilt u meer informatie over onze producten? Of wilt u weten wat de juiste hoeveelheid bescherming is in uw werkomgeving? Neem dan contact met ons op.