Kernramp Japan, Sievert, Gray en Becquerel, hoe zit dat?

Wanneer er sprake is van ongelukken met kerncentrales, dan duiken er overal in de media stralingsdeskundigen op om uitleg te geven over de gezondheidsrisico's door dat accident voor de burgers en stralingswerkers rondom de centrale. Voor gewone burgers, lastige termen als Gray, Sievert en Becquerel, worden hierbij niet geschuwd. Maar wat zeggen deze termen eigenlijk over radioactiviteit en de mogelijke gezonheidsrisico's? De sievert, gray en becquerel zeggen allen iets over radioactiviteit, maar het is niet eenvoudig te begrijpen wat precies de verschillen zijn. Om het makkelijker te maken kan je radioactief materiaal proberen voor te stellen als een grote met hagelstenen gevulde onweerswolk. Het aantal hagelstenen per seconde dat uit de wolk naar beneden valt wordt in dit geval gemeten met becquerel. De energie die de vallende stenen overbrengen op iemand die onder de wolk staat wordt uitgedrukt in gray en de schade, de grootte van blauwe plekken, die grote en kleine hagelstenen veroorzaken wordt uitgedrukt in sievert.

Radioactiveiteit

Radioactieve stoffen bestaan uit atomen die erg onstabiel zijn en uiteen willen vallen. Wanneer de atomen uit elkaar vallen (vervallen genaamd), dan komt er straling vrij. Als deze straling in aanraking komt met ander stoffen, dan zal het deze stoffen op zijn beurt weer kunnen veranderen van karakter. Dit proces heet ionisatie. Een van de gevaren van straling is dat er door ionisatie breuken kunnen ontstaan in het DNA. Doordat het DNA kapot gaat sterven de cellen en het weefsel waarin ze zitten af. Dit is het grote medische risico van straling. Over het algemeen zijn er verschillende soorten straling die van radioactief materiaal afkomt. Alfastraling, bètastraling en gammastraling. Hoe zit het nu met de begrippen becquerel, gray en siever, wanneer we terugdenken aan onze hagelbui?

Becquerel

De becquerel (Bq) is de eenheid die wordt gebruikt voor het radioactief verval. 1 becquerel betekent dat er 1 atoom vervalt per seconde. De becquerel wordt gebruikt om de radioactiviteit van stoffen en ons milieu te beschrijven. Radioactiviteit is namelijk altijd wel een beetje op de achtergrond aanwezig. Dit noemt men de achtergrondstraling. Een liter zeewater heeft bijvoorbeeld een activiteit van 12 Bq. Dat betekent dat er elke seconde 12 atomen vervallen in die liter water. Het menselijk lichaam heeft een gemiddelde radioactiviteit van ongeveer 120 Bq per kilogram. Dat lijkt veel, maar is gelukkig eigenlijk heel weinig.

Hoe hoog de radioactiviteit is van een stof hangt af van het aantal radioactieve deeltjes, maar ook van hoe snel ze vervallen. Sommige radioactieve stoffen hebben een korte halveringstijd. Dat wil zeggen dat de tijd dat waarin de helft van de aanwezige deeltje is vervallen, maar heel erg kort is. Hoe sneller een radioactive stof vervalt hoe intenser de straling is die ervanaf straalt.

Gray

De eenheid Gray (Gy) geeft aan hoeveel radioactieve straling er op het lichaam is overgedragen. Deze term wordt vaak in de medische wereld gebruikt. De Gray wordt gedefinieerd als de hoeveelheid energie (uitgedrukt in Joule) die er per kilogram lichaamsgewicht er door het lichaam is geabsorbeerd. 1 Gray is dus 1 joule per kilo. Het verschil met de term Sievert is dat de Gray alleen iets zegt over het natuurkundig effect van straling, maar het zegt maar weinig over het biologisch effect, oftewel de biologische schade die door de straling (hagelstenen) is aangericht. De grootheid Gray is voor het eerst gedefinieerd door Hal Gray een Engelse natuurkundige die het effect van gammastraling op materie heeft onderzocht.

Sievert

De Sievert (vaak uitgedrukt in millisievert, mSv) is de maat voor de daadwerkelijke schade die de straling aan het lichaam heeft aangericht (denk aan de schade door hagelstenen). De verschillende soorten straling, de alfa, bèta en gammastraling hebben alle drie een ander effect op het lichaam. Ook zijn niet alle weefsels even gevoelig voor straling De eenheid Sievert probeert rekening te houden met de soort straling en het type weefsel of orgaan in het lichaam dat de straling ontvangt.

Wanneer de straling in Sievert berekend wordt word de ontvangen straling vermenigvuldigt met een bepaalde factor afhankelijk van het type straling die dus anders is voor alfa, beta en gammastraling. Daarnaast zijn enkele sneldelende weefsels extra gevoelig voor straling en de daarbij behorende schade aan DNA en cellen. Voorbeelden hiervan zijn testes, eierstokken en de darmen. Om de straling in millisievert te berekenen wordt voor ieder orgaan de stralingsdosis berekend en wordt elk orgaan een weegfactor toegekend. Zo is de weegfactor voor de longen 0,12 en voor de schildklier 0,05.

Door alle organen bij elkaar op te tellen krijgt men een representatief beeld van de stralingsdosis die iemand heeft ontvangen en wat de daarbij behorende risico’s zijn voor het afsterven dan weefsels of het krijgen van kanker. Bij de Sievert is het ook belangrijk in hoeveel tijd iemand een dosis heeft ontvangen. Wanneer iemand 3 mSv in een jaar ontvangt, dan zal hij daar waarschijnlijk weinig last van hebben, maar als de dosis acuut gegeven wordt dan zal de persoon daar zeer ernstig ziek van worden.

De term Sievert is afkomstig van de Zweed, Rolf Sievert die onderzoek deed naar de biologische gevolgen van straling.

Natuurlijke achtergrondstraling

De natuurlijke achtergrondstraling die een gemiddeld persoon per jaar ontvangt is ongeveer 2 milliSievert (mSv). 1 mSv is de straling die wij ongeveer per jaar vanuit de natuur ontvangen. De anders mSv ontvangen we als radioactiviteit door vliegreizen te maken, via ons voedsel, TV te kijken voor een ouderwetse beeldbuis of een Röntgenfoto te maken bij de tandarts.

Situatie in Japan

In maart 2011 ontstond er in een centrale in het Japanse Fukuoka een nucleaire crisis. De straling liep op tot 3,75 mSv. In gewone woorden betekent dit dus dat mensen die een uur op die plek verbleven bijna een dubbele jaarlijkse dosis kregen van wat iemand normaal gesproken in een heel jaar ontvangt! De medewerkers konden dus slechts heel kort aanwezig zijn op de rampplek om hun werk uit te voeren voordat ze weer vervangen moesten worden door collega’s.

De dodelijke dosis straling voor iemand die in korte tijd de straling ontvangt is ongeveer 5mSv. Op de plek van de ramp in Fukushima ontvangt je men dosis in ongeveer 1,5 uur. De medewerkers die de kerncentrale probeerden te behoeden tegen een meltdown zijn dus eigenlijk bezig met een zelfmoordmissie, waarbij ze zichzelf opofferden voor de rest van het Japanse volk. Dit heeft er tot nu toe, toe geleid dat van de 50 oorspronkelijke kernoperateurs er 19 in het ziekenhuis terecht kwamen met ernstige stralingsziekte. Of ze het zullen overleven hangt af van de dosis die ze hebben ontvangen. Wanneer ze de acute gevolgen van stralingsziekte hebben overleefd lopen ze een zeer hoog risico op het krijgen van kanker, voornamelijk leukemie.