Promieniowanie alfa
Przy rozpadzie alfa duże jądra atomowe wyrzucają z siebie mniejsze jądra atomowe – a mianowicie jądra pierwiastka helu: te tak zwane cząstki alfa składają się z dwóch dodatnio naładowanych protonów i dwóch obojętnych neutronów. Przykładem izotopu emitującego promieniowanie alfa jest rad-226. Produktem jego promieniotwórczego rozpadu jest izotop innego pierwiastka radon-222.
Cząstki alfa, emitowane w rozpadach typowych naturalnych izotopów promieniotwórczych, mają całkiem dużą prędkość początkową: od 15000 do 20000 kilometrów na sekundę! Ale równocześnie promieniowanie to ma mały zasięg i można się przed nim osłonić za pomocą kartki papieru czy cienkiej folii aluminiowej.
Wdychanie powietrza z pewną domieszką gazu – radonu (lub zapylonego glebą) – oznacza, że jest szansa na wprowadzenie do oskrzeli i płuc pewnej ilości (naturalnych) substancji promieniotwórczych. Co się z nimi dzieje w naszych płucach?
Istnieje określone prawdopodobieństwo, że gazowy radon ulegnie rozpadowi promieniotwórczemu w naszych pęcherzykach płucnych – wtedy zarówno cząstka alfa z tego rozpadu jak i powstały jon polonu trafią do ludzkiej tkanki. Taka sytuacja powtarza się przy wszystkich następnych rozpadach w szeregu radon-ołów, oraz przy wszystkich rozpadach naturalnych materiałów alfa-promieniotwórczych, które wprowadziliśmy – oddychając – do płuc czy oskrzeli.
Wniosek – obecność radonu, dymu i kurzu w płucach oznacza obecność emiterów cząstek alfa – a więc oddziaływanie na tkankę płuc krótkozasięgowych, silnie jonizujących „pocisków”. Stąd podejrzenie o możliwym złym wpływie na zdrowie połączonych działań tych trzech czynników – dotyczy to zwłaszcza palaczy tytoniu.
Równocześnie promieniowanie alfa jest jednak pożyteczne – w codziennym życiu słabe emitery alfa są na przykład wykorzystywane w „czujkach” dymu.
Rad-226 – emiter promieniowania alfa
Rad-226 jest izotopem emitującym promieniowanie alfa: przy jego rozpadzie jądra emitowane jest jądro helu, pozostałość to jądro izotopu radonu-222.
Równanie reakcji wygląda następująco:
226 i 88 obok radu oznaczają, że rad ma liczbę masową 226 i liczbę atomową 88 – a więc 226 nukleonów, z których 88 to dodatnio naładowane protony. Reszta, a zatem 226 – 88 = 138, to nukleony bez ładunku elektrycznego – neutrony. Liczba atomowa określa pierwiastek, a liczba masowa określa, o który izotop danego pierwiastka chodzi.
Przy rozpadzie alfa emitowane jest jądro helu złożone z czterech nukleonów: dwóch protonów i dwóch neutronów. Ponieważ sumy liczby masowej i liczby atomowej po obu stronach równania muszą być takie same, nowa cząstka posiada liczbę masową 226 – 4 = 222. Liczba atomowa wynosi 88 – 2 = 86. Powstał więc radon-222.
Czy promieniowanie alfa wywołuje raka płuc?
Osoba paląca napromieniowuje się od wewnątrz: dym z papierosa może zawierać substancje emitujące promieniowanie alfa. Występujący w naturze radioaktywny polon-210, będący jednym z ogniw łańcucha rozpadów uranu-238, osadza się na włoskach liści tytoniu i podczas palenia przedostaje się do płuc. Drugim alfa-promieniotwórczym pierwiastkiem, występującym naturalnie i pochodzącym ze źródeł sztucznych, jest radon – gaz szlachetny, który jest wdychany wraz z powietrzem. Z powodu małego zasięgu promieniowania alfa cała energia jest wchłaniana przez tkankę płuc – w oskrzelach palacza ilość tej substancji jest od trzech do czterech razy większa. Promieniowanie alfa dostające się do płuc jest czynnikiem kancerogennym.
![](https://nukleo.pl/wp-content/uploads/2022/08/pexels-norman-tolba-6779979-Sredni.jpg)
Wykrywacz, czyli „czujka” dymu
Niektóre wykrywacze dymu zawierają emitery alfa. Czy ostrzeganie przed pożarem może mieć cokolwiek wspólnego z rozpadem promieniotwórczym? Tak, gdy weźmie się pod uwagę pewne typowe własności promieniowania alfa. Wykrywacze dymu bazujące na promieniowaniu alfa składają się ze słabego źródła promieniotwórczego izotopu ameryku-241 i detektora. Cale urządzenie jest zamknięte w obudowie z tworzywa sztucznego, która całkowicie osłania otoczenie przed promieniowaniem.
Jeżeli drobiny dymu przenikną pomiędzy źródło i detektor, wówczas częściowo osłonią detektor przed promieniowaniem – detektor zarejestruje mniejszą ilość promieniowania i uruchamia alarm. Mała ilość ameryku – typowa dla tego typu urządzeń – jest uważana za nieszkodliwą. Pomimo tego nowoczesne wykrywacze funkcjonują przy wykorzystaniu promieni światła diody LED zamiast radioaktywnego źródła promieniowania, a zmiana natężenia światła mierzona jest fotokomórką.
![](https://nukleo.pl/wp-content/uploads/2022/08/promj_002.png)