Stråldoser och strålskydd

Strålning som träffar kroppen lämnar energi i vävnaden, och det är den energin som i slutändan avgör hur mycket skada som kan uppstå. För att kunna jämföra olika situationer behöver vi ett sätt att mäta hur mycket strålning en person faktiskt utsätts för.

Det enklaste måttet är absorberad dos, mätt i gray (Gy). En gray betyder att ett kilogram vävnad har tagit upp en joule strålningsenergi. Gray säger bara hur mycket energi som överförts, ingenting om hur farlig just den strålningen är för en levande kropp.

Därför används också ekvivalent dos, mätt i sievert (Sv), som väger in att olika strålningstyper gör olika mycket biologisk skada för samma mängd energi. Alfastrålning räknas till exempel som tjugo gånger mer skadlig än beta- eller gammastrålning vid samma absorberade dos, eftersom alfapartiklar joniserar så intensivt på en kort sträcka. Sambandet skrivs H = D · w_R, där D är den absorberade dosen och w_R är strålningens viktningsfaktor. Vill man jämföra risken för hela kroppen vägs dessutom olika organs känslighet in. Det kallas effektiv dos och anges också i sievert.

Vi utsätts alla ständigt för bakgrundsstrålning: kosmisk strålning från rymden, naturliga radioaktiva ämnen i berg och byggmaterial, och radon, en radioaktiv gas som sipprar upp ur marken. Radon är ofta den enskilt största källan till den stråldos vi får i vardagen, och nivån varierar mycket beroende på var man bor och vilken sorts berggrund huset står på.

För att skydda sig mot strålning finns tre grundprinciper. Tid: ju kortare tid nära en källa, desto lägre dos. Avstånd: från en liten källa avtar gammastrålningen med kvadraten på avståndet, så att dubblerat avstånd ger bara en fjärdedel av dosen. Skärmning: rätt material mellan sig och källan, valt efter vilken strålningstyp det gäller. För radon i bostäder är god ventilation en viktig åtgärd, eftersom den för bort gasen innan den hinner sönderfalla inomhus.

Formel

H = D · w_R

Ekvivalent dos H (sievert, Sv) är den absorberade dosen D (gray, Gy) multiplicerad med strålningens viktningsfaktor w_R. Alfastrålning har w_R omkring 20, medan beta- och gammastrålning har w_R lika med 1.

Det här lär du dig

Förklara skillnaden mellan absorberad dos (gray) och ekvivalent dos (sievert)
Räkna med sambandet H = D · w_R för att jämföra biologisk effekt av olika strålningstyper
Beskriva vilka källor som bidrar till bakgrundsstrålning, inklusive radon
Tillämpa principerna tid, avstånd och skärmning för att resonera om strålskydd
Förklara varför omvänd kvadratlag gör avstånd till ett kraftfullt skydd

Begrepp att kunna

Absorberad dos: Den mängd strålningsenergi som tagits upp per kilogram vävnad, mätt i gray (Gy). Ett gray motsvarar en joule per kilogram.
Sievert: Enheten för ekvivalent dos, som tar hänsyn till hur biologiskt skadlig en strålningstyp är, inte bara hur mycket energi som överförts.
Strålningsviktningsfaktor (w_R): Ett tal som anger hur mycket mer skadlig en strålningstyp är biologiskt, jämfört med samma absorberade dos av beta- eller gammastrålning.
Bakgrundsstrålning: Den naturliga joniserande strålning vi alltid utsätts för, från kosmisk strålning, marken, byggmaterial och radon.
Radon: En radioaktiv gas som bildas i marken och kan sippra in i byggnader, och som ofta är den största enskilda källan till stråldos i vardagen.
Omvänd kvadratlag: Sambandet att strålningsintensiteten från en liten, punktformig källa avtar med kvadraten på avståndet, så att dubbelt avstånd ger en fjärdedel av dosen. Det gäller när strålningen inte absorberas på vägen, som för gammastrålning i luft.

Vanliga svårigheter

Blandar ihop gray och sievert

Gray mäter bara den fysiska energin som absorberats, medan sievert väger in hur skadlig just den strålningstypen är biologiskt. Samma antal gray kan motsvara helt olika antal sievert beroende på om det är alfa-, beta- eller gammastrålning, och det är sievert som ger den relevanta bilden av hälsorisken.

Tror att en röntgenundersökning gör patienten radioaktiv

Röntgenstrålning passerar genom kroppen och lämnar en del av sin energi, men den skapar inga radioaktiva atomer i patienten. Att bli bestrålad av röntgen är inte samma sak som att få in radioaktivt material i kroppen, och patienten är inte mer radioaktiv efter undersökningen än innan.

Tror att dubbelt avstånd ger halva stråldosen

Det är lätt att anta att strålning avtar proportionellt mot avståndet, men från en liten källa avtar den i stället med kvadraten på avståndet. Att dubbla avståndet till en källa ger en fjärdedel av dosen, inte hälften, vilket gör avstånd till ett mycket mer kraftfullt skydd än man först tror.

Vanliga missuppfattningar

Det som bestrålas blir radioaktivt. Eleven tror att föremål som utsätts för strålning själva blir radioaktiva. Bestrålning skiljer sig från kontamination; bestrålade föremål (t.ex. livsmedel) blir inte radioaktiva.

I verkligheten

Radon som sipprar in i källare och bottenvåningar

Radongas bildas naturligt i mark och berg och kan samlas inomhus om huset inte vädras tillräckligt. Eftersom radon är en stor del av den vardagliga bakgrundsstrålningen är god ventilation en enkel och effektiv åtgärd för att hålla nere den stråldos de boende utsätts för.

Flygpersonal utsätts för mer bakgrundsstrålning än de som jobbar på marken

På hög höjd finns mindre atmosfär kvar för att skärma av den kosmiska strålningen från rymden, så piloter och kabinpersonal får en högre bakgrundsdos under sina arbetstimmar än genomsnittet. Det är samma naturliga strålning som på marken, bara mindre skärmad.

Tips

Håll isär gray och sievert genom att koppla gray till rå fysik (energi per kilogram) och sievert till biologi (hur mycket skada just den energimängden gör i en kropp).
Använd tid, avstånd och skärmning som en checklista varje gång du resonerar om en strålsituation: kan exponeringstiden kortas, kan avståndet ökas, eller kan något material läggas mellan källan och personen?
Räkna igenom omvänd kvadratlag med flera olika avstånd i rad, till exempel dubblerat och tredubblat avstånd, tills det känns naturligt att effekten är mycket större än en enkel halvering.

Testa dig själv

1. En person befinner sig 1 meter från en liten gammakälla och flyttar sedan till 3 meters avstånd. Hur mycket mindre blir dosen under lika lång tid?

Enligt omvänd kvadratlag är dosen proportionell mot 1/r². Avståndet ökar med en faktor tre, så dosen minskar med en faktor tre i kvadrat, det vill säga nio gånger. Dosen på 3 meter är alltså bara en niondel av dosen på 1 meter.

2. Varför är sievert ett bättre mått på hälsorisk än gray?

Gray mäter bara hur mycket energi som absorberats per kilogram, oavsett strålningstyp. Sievert multiplicerar den absorberade dosen med en viktningsfaktor som beskriver hur biologiskt skadlig strålningstypen är, så att till exempel alfastrålning räknas som mycket farligare än gammastrålning vid samma energimängd. Det gör sievert till det mått som faktiskt speglar risken för kroppen.

3. Varför blir en patient inte radioaktiv efter en röntgenundersökning?

Röntgenstrålningen passerar genom kroppen och överför en del av sin energi till vävnaden, men den omvandlar inte atomerna i kroppen till radioaktiva kärnor. Radioaktivitet uppstår bara om radioaktivt material faktiskt finns kvar i eller på kroppen, och det är en helt annan situation än att tillfälligt bestrålas.

Ur kursplanen

Fysik åk 7–9 · Fysiken i naturen och samhället
Partikelstrålning och elektromagnetisk strålning, deras användningsområden och risker.
Fysik nivå 1a2 · Universum, materien och strålning
Radioaktivt sönderfall, joniserande strålning, halveringstid, aktivitet och stråldos. Strålning tillämpad inom medicin och teknik.
Fysik nivå 1b · Universum, materien och strålning
Radioaktivt sönderfall, joniserande strålning, halveringstid, aktivitet och stråldos. Tillämpningar av strålning inom medicin och teknik.

Källa: Skolverket, centralt innehåll.

Bygger på

Radioaktivt sönderfall

Träna vidare – gratis

Det här ämnet har inga egna träningsuppgifter än. De här närliggande ämnena har lösta exempel och uppgifter som anpassar sig efter dig: