Manşet Teknoloji

Yaşamımızdaki radyasyon

Radyasyon yaşamımızın içerisinde hep bizimle birlikte olan bir gerçeklik. Gezegenimizin evrende oluşumuyla birlikte gezegenin yapısında bulunan ve milyarlarca yıl gibi çok uzun yarı ömre (radyoaktif (kararsız) bir çekirdeğin miktarının yarıya düşmesi için geçen süre) sahip olan kararsız maddeler, yaşadığımız alanlarda normal olarak kabul ettiğimiz doğal bir iyonlaştırıcı radyasyon seviyesi oluşturmuştur.

Yaşadığımız gezegenin doğal bir radyasyon kaynağı olmasının yanı sıra gezegenimizin atmosferi de uzaydan gelen ve adına kozmik ışınlar dediğimiz ışınlar ile sürekli bombardımana maruz kalmaktadır. Bununla birlikte, güneş kaynaklı ışık hem görmemizi sağlayan hem de yaşamımıza enerji veren bir radyasyondur. Işığın da bir radyasyon olduğunu göz önüne aldığımızda aslında radyasyonun yaşamımızda olmazsa olmaz olan en önemli olgulardan biri olduğunu çok net bir şekilde söyleyebiliriz.

Yaşadığımız süre boyunca maruz kaldığımız iyonlaştırıcı radyasyon seviyesi yaşadığımız yere ve bu yerin toprak yapısına, yediğimiz yiyeceklere, içtiğimiz suya, soluduğumuz havaya, yaşadığımız evlerin yapımında kullanılan malzemelere, mevsimlere, hava şartlarına ve yaşadığımız yerin kutuplara olan uzaklığına bağlıdır. Bunlara ek olarak; yağmur, kar, alçak basınç, yüksek basınç ve rüzgâr yönü gibi hava şartlarının da doğal radyasyon seviyesinin büyüklüğü üzerinde etkisi vardır. Son yazımda nükleer enerji hakkında yazdığım yazıyı sonlandırırken radyasyonla yaşamaya devam edeceğimiz kesin cümlesini kullanmıştım. Bu yazımda da radyasyon ve radyasyon ile ilgili bazı terimlerin kısa bir tanımını yaptıktan sonra kaç tür radyasyon olduğuna gezegenimizdeki radyasyon kaynaklarına ve bu kaynaklardan dolayı maruz kaldığımız radyasyon oranlarına ve dozlarına değineceğim.

Radyasyon ve radyasyon türleri

Güneş gibi doğal ya da X-ışını tüpü gibi yapay bir kaynaktan salınan ve dalga ya da parçacık halinde hareket eden enerjiye “radyasyon” denir. Radyasyon iyonlaştırıcı radyasyon ve iyonlaştırıcı olmayan radyasyon olarak ikiye ayrılır. İyonlaştırıcı radyasyon da kendi içerisinde alfa parçacığı, beta parçacığı, nötron parçacığı, gama ışını ve X-ışın olarak sınıflandırılır. İyonlaştırıcı olmayan radyasyon ise kendi içerisinde ultraviyole (morötesi) ışın, görünür ışık, kızılötesi ışın, mikrodalga, radyo dalgası olarak sınıflandırılır. Aslında, iyonlaştırıcı radyasyon ile iyonlaştırıcı olmayan radyasyon türlerinin hepsi halk arasında iyonlaştırıcı radyasyon olarak algılanıyor. Fakat dikkatli olmamız gereken asıl radyasyon, iyonlaştırıcı özelliğe sahip olan radyasyonlardır. Çünkü evrendeki her şey atomların bir araya gelmesiyle oluşur ve atomların yapısında da merkezinde çekirdek ve çekirdek etrafında belirli seviyelerde eliptik yörüngelerde hareket eden elektronlar bulunur. Radyasyon da atom ile etkileştiğinde atomdan elektronun koparılmasına neden oluyorsa bu olaya “iyonlaşma” denir ve iyonlaşmaya neden olan radyasyona da “iyonlaştırıcı radyasyon” denir.

İyonlaştırıcı özelliğe sahip olan ışınların yayımlandığı atomlara “radyoaktif atom” denir. Polonyum, uranyum gibi atomlar radyoaktif atomlardır. Radyoaktif atomlardan yayımlanan ışınların oluşturduğu olaya da “radyoaktivite” denir. Radyoaktif bir atomun çekirdeğinin ışın ya da parçacık salarak fazla enerjisini atması ve başka çekirdeğe dönüşmesi olayına “radyoaktif bozunma” denir. Radyoaktif atomlardan salınan ışın veya parçacıklara da genel olarak nükleer radyasyon (iyonlaştırıcı radyasyon) denir. Bir radyoaktif atomun çekirdeğinin (radonüklidin) saniyede oluşan radyoaktif bozunma sayısına “aktivite” denir ve birimi Curie ya da Becquerel’ dir. Canlı bir dokunun soğurduğu iyonlaştırıcı özelliğe sahip radyasyon doz miktarının birimine ise “Sievert” denir.

Gezegenimizdeki radyasyon kaynakları nelerdir?

Radyasyon kaynakları doğal ve yapay olmak üzere iki gruba ayrılır. Doğal radyasyon kaynakları olarak Güneş’i, toprağı, suyu ve uzayı örnek olarak verebiliriz. Yapay radyasyon kaynakları olarak ise tıp alanında teşhis ve tedavi amaçlı kullanılan cihazları, nükleer santralleri, nükleer denemeleri, Three Mile Island, Çernobil ve Fukuşima gibi nükleer kazaları örnek olarak verebiliriz. Bununla birlikte, yapılarında çok az miktarda iyonlaştırıcı radyasyon yayan kaynak olsa da yaşam alanlarında kullandığımız tüplü televizyonları, duman detektörlerini, akrep ve yelkovanları fosforla kaplı saatleri, bazı seramik eşyaları, gübreleri ve bazı floresan lambaları yapay radyasyon kaynağı olarak gösterebiliriz. Sırasıyla doğal ve yapay radyasyon kaynaklarına çok fazla derinlere inmeden değinecek olursak; güneşten gelen ışık ışınları iyonlaştırıcı olmayan özelliğe sahip bir radyasyondur ve devamlı olarak gezegenimiz bu ışınlara maruz kalır. Toprakta da birçok iyonlaştırıcı radyasyon (nükleer radyasyon) yayan radyoaktif doğal kaynak vardır (Uranyum-238, Toryum-232, Potasyum-40 ve Radyum-226). Bununla birlikte, soluduğumuz havada, yediğimiz yiyecek ve içtiğimiz suda da çok düşük miktarda da olsa radyoaktif maddeler (Uranyum-238, Toryum-232 serileri ve Potasyum-40 gibi) bulunmaktadır. Bunlara ek olarak, gezegenimiz ayrıca uzaydan gelen kozmik ışınlara da maruz kalmaktadır. Kozmik radyasyon, güneş ve galaktik kökenli yüklü parçacıkların yanı sıra galaktik kozmik parçacıkların dünya atmosferi ile etkileşimi sonucu oluşan Karbon-14 gibi iyonlaştırıcı radyasyonun (ikincil parçacıkların) karmaşık bir karışımıdır. Galaktik radyasyon, yıldızlar arası seyahatleri sırasında madde ile etkileşimler sonucunda değişir ve Güneş sistemimiz içerisinde yüzde 98 çekirdek ürünlerinden ve yüzde 2 elektronlardan oluşur. Bu çekirdek ürünlerinin ise yüzde 88’i protonlar, yüzde 11’i alfa parçacıkları ve yüzde 1’lik kısmı da demir kadar ağır diğer iyonlardan oluşur. Uzaydaki birinci parçacıklar, özellikle protonlar atmosfere girdiğinde hava atomlarının çekirdeği ile etkileşime girip kozmik ışın bombardımanına (yağmuruna) neden olurlar. Gezegenimizin manyetik alanı ile kozmik ışınların etkileşmesi sonucunda oluşan “Aurora” denilen ışık olayını gezegenimizin güney ve kutup noktalarında net olarak gözlemleriz ve oluşan bu ışığa kuzey ışıkları ya da güney ışıkları da denmektedir. Bununla birlikte, galaktik ya da güneş kökenli düşük enerjili parçacıklar ise Dünya’nın manyetik alanı ile uzaya geri saçılırlar ve bu etki kutuplarda Ekvator bölgesine göre daha azdır. Kozmik ışınların atmosfer atomlarının çekirdekleri ile etkileşimi sonucunda (çok adımlı reaksiyonlarla) nötronlar üretilir ve temelde elastik çarpışmalarla (hava atomları ile) enerji kaybederler ve havadaki azot atomları tarafından soğurularak karbon-14 gibi radyoaktif izotopların oluşumuna neden olurlar. Kozmik ışınlardan kaynaklı atmosferdeki radyasyon doz oranı, atmosfer derinliğinin yaklaşık olarak 20 km sine kadar artar ve Dünyanın yüzeyinde bu oran oldukça düşer. Bu doz oranına her partikülün katkısı farklı olup bu doz oranı güneşin döngüsüne ve fazına göre de değişir. Son olarak, renksiz, tatsız, kokusuz olan radon gazı, kayaların, toprağın ve suyun yapısında bulunan doğal uranyum’un radyoaktif bozunma olayı sonucunda oluşur. Radon gazı, binaların zeminlerindeki çatlaklardan, içme suyundan, tesisat boru boşluklarından, duvar çatlaklarından, yapıların bağlantı noktalarından, duvarların aralarındaki boşluklardan yaşam alanlarımıza girer.

Radyasyon kaynaklarından dolayı maruz kaldığımız radyasyon dozları

Tıp alanında kullanılan cihazlardan kaynaklı radyasyona maruz kalma oranları günbegün artmaya devam ediyor.

Yerküremiz genelinde doğal radyasyon kaynaklardan dolayı maruz kaldığımız iyonlaştırıcı radyasyon dozlarının oranı sırasıyla; yüzde 49 radon, yüzde 21 gama ışınları, yüzde 17 kozmik ışınlar ve yüzde 13 vücut içi ışınlanma şeklindedir. Radon gazının teneffüs edilmesi sonucunda, baş ağrısı, öksürük ve solunum yetmezliği gibi akut etkiler oluşmaz. Çok fazla radon dozuna maruz kalmadığımız sürece (yaşam alanlarımızın havalandırılmasına çok fazla dikkat etmemiz gerekiyor) radon gazı yaşamımızda bir problem olarak görülmez. Bununla birlikte, gezegenimizin yapısında bulunan Uranyum-238, toryum-232 serileri ve Potasyum-40 radyoizotopları gibi iyonlaştırıcı radyasyon yayan kaynakların yapı malzemelerimizin içinde bulunmasından dolayı vücudumuz dış kaynaklı gama ışınlarına maruz kalır ve bu doğal radyasyon kaynaklarından dolayı almış olduğumuz yıllık etkin doz değeri yaklaşık olarak 0.48 miliSievert’tır . Vücudumuz aslında yediğimiz bitkisel ve hayvansal tüm besinlerden, içtiğimiz sudan ve teneffüs ettiğimiz havadan dolayı radyoaktiftir ve vücudumuz içerisinde bulunan bu radyoizotoplar nedeniyle sürekli organlarımız iç ışınlanmaya maruz kalır. Uçak irtifasında ve ılıman sıcaklıklarda, ortam doz eşdeğeri ana bileşenlerinin temsili değeri (yani maruz kalınan radyasyon türleri) yüzde 55 nötronlar, yüzde 20 elektronlar ve pozitronlar, yüzde 5 protonlar ve yüzde 5 müonlardır. Deniz seviyesinde doz eşdeğerinin temel bileşeni (deniz seviyesindeki kozmik radyasyon türü) müonlardır.

Gerçekleştirilen bilimsel çalışmalar sonuçlarına göre, uçak yüksekliği ya da yaklaşık olarak 15 km uçuş seviyesinde radyasyon doz oranı saatte yaklaşık olarak 10 mikroSievert olarak bulunmuştur. Buradaki radyasyon doz oranına katkının yaklaşık olarak yüzde 45 foton ve elektron kombinasyonundan, yüzde 40 nötronlardan ve yüzde 15 protonlardan kaynaklandığı belirlenmiştir. Dünya yüzeyindeki doğal radyasyon doz oranı ise (Radon gazı bileşeni dışında) yaklaşık olarak (Hırvatistan) saatte 0.2 mikroSievert olarak belirlenmiştir. Yeryüzünde deniz seviyesinden yukarlara doğru çıkıldıkça ve ekvatordan kutuplara doğru gidildikçe kozmik ışınlara maruz kalınma olasılığı daha fazla artar. Bir kişinin yeryüzünde maruz kaldığı yıllık doğal radyasyon oranı yaklaşık olarak yılda 0,3 miliSievert kadardır. Yakın zamanda gerçekleştirilen bilimsel çalışmalar sonucunda, 500 saatlik uçuş personelinin maruz kalmış olduğu iyonlaştırıcı radyasyon doz oranın yıllık 1,64 miliSievert olduğu belirlenmiştir ki bu da Uluslararası Atom Enerjisi Ajansının (IAEA) halk için belirlemiş olduğu doz sınırları içerisinde bir değerdir. Son olarak, IAEA’ nın dünya genelinde doğal radyasyon kaynaklarından maruz kaldığımız ortalama yıllık etkin doz değeri 2,4 miliSievert olarak belirtilmiştir ki bu da halk için IAEA’nın belirlemiş olduğu doz sınırı içerisinde bir değerdir. IAEA tarafından Dünya genelinde yapay radyasyon kaynaklarından dolayı maruz kalınan radyasyonun oransal değerleri; teşhis ve tedavi amaçlı hastanelerde kullanılan tıbbi uygulamalardan dolayı yüzde 99, nükleer denemeler ve nükleer santrallerden dolayı yüzde 1 olarak bildirilmiştir. Buna göre, yapay iyonlaştırıcı özelliğe sahip olan radyasyon kaynaklarından dolayı maruz kaldığımız en önemli alan tıp alanında bulunan radyoloji, nükleer tıp ve radyoterapi merkezleridir.

Radyoaktif atomlardan iyonlaştırıcı özelliğe sahip ışınlar ve parçacıklar yayımlanır.

Radyasyon yaşamımızın bir parçası mı?

Yediğimiz yiyeceklerden, içtiğimiz sudan ve soluduğumuz havadan vücudumuza aldığımız iyonlaştırıcı radyasyon kaynaklarından dolayı vücudumuz saniyede ortalama 500 kadar ışın yayarken (iç radyasyon) dış kaynaklı iyonlaştırıcı radyasyon kaynaklarından dolayı da (background dozu) ortalama olarak saniyede 15 bin kadar ışına maruz kalır. Gezegenimizdeki doğal radyasyon kaynaklarından dolayı yaşadığımız tüm alanların radyoaktif olması nedeniyle ve vücutlarımızın da radyoaktif olmasından dolayı radyasyon yaşamımızın bir parçası olmaya devam edecek. Bununla birlikte, özellikle yapay radyasyon kaynakları bakımından çok önemli bir yere sahip olan tıp alanındaki cihazlardan kaynaklı radyasyona maruz kalma oranlarımız günbegün artmaya devam ediyor. Peki, yapay radyasyon kaynakları nelerdir? Teşhis ve tedavi alanlarında hangi tür cihazlar kullanılır, çalışma prensipleri nelerdir ve bunların ürettikleri radyasyon türleri nelerdir? Bu alanlarda teşhis ve tedavi amaçlı hizmet alırken nelere dikkat etmeliyiz? Radyasyondan korunma ve radyasyon güvenliği, özellikle iyonlaştırıcı radyasyon alanlarında çok önemli bir konudur. Radyasyon güvenliği ve radyasyondan korunma konularında nelere dikkat etmemiz gerekiyor? Tıp alanında ülkemizde iyonlaştırıcı radyasyon kaynakları ile çalışmalarda ne durumdayız? Bu soruların cevabını arayacağımız diğer yazımda görüşmek üzere.

Yazı: Öğretim Üyesi Kemal Fırat Oğuz

Benzer Yazılar

Önyargının makine ve insan olarak portresi

Ad Hoc

Kömür: Yazdığı tarihi yok etmek üzere

Ad Hoc

Suç ve suçlu peşinde koşan bir sanat: Adlî mimari

Ad Hoc