For å ta vare på natur og miljø er det viktig med kunnskap. Mer kunnskap ommiljøproblemer vil gi oss et bedre og tryggere grunnlag når vi skal fatte vedtak imiljøspørsmål.

Faget fysikk er viktig for en rekke globale miljøemner (slik som radioaktivitet,drivhuseffekt, ozonlag og UV-stråling). Ved Fysisk institutt på Universitetet i Oslogir vi informasjon om disse emnene.

I april 1996 åpnet miljøutsillingen Vår strålende verden på Norsk TekniskMuseum (NTM) i Oslo. Utstillingen var et samarbeid mellom NTM og Universitetet,og den omhandlet ozon og UV-stråling, drivhuseffekt og klima, radioaktivitet oghelse, og nordlys.

Fysisk institutt ved Universitetet i Oslo har laget tre temahefter i forbindelsemed utstillingen. Dette heftet (hefte 2) handler om radioaktivitet, røntgenstrålingog helse. Det første heftet, Deilig er den himmel blå, dreier seg om ozon, UV-stråling og drivhuseffekt, mens det tredje heftet, Nordlys, er om nordlys. Fagstoffeti heftene er popularisert, og alle som har interesse for natur miljø kan lese dem. Dekan brukes på flere trinn i skolen, av politikere og miljøorganisasjoner. Vi takker allesom har hjulpet til og en særlig takk til Per Einar Arnstad for tegninger ogillustrasjoner.

2. utgave av heftet – november 1998Ellen Henriksen Thormod Henriksen

Forskning gjennom de siste 7 årene har ført til at vi vil oppdatere heftet igjen. Vi harfått med nye spennende resultater når det gjelder strålebiologi og studiet av cellersom vokser i kultur. Vi har også et ønske om at så mange som mulig skal få tilgangtil slike resultater og legger derfor heftet ut på internett. Du kan bruke dette heftetsom utgangspunkt for dypere studier.

TEMAHEFTE OM MILJØFYSIKK

laget til utstillingen

"Vår strålende verden" på Norsk Teknisk Museum

Oppdatert våren 2005

1

Innhold

Vår strålende verden......................................................2Røntgenstråling og radioaktivitet.....................................3Hva er stråling?............................................................4Røntgenstråling blir til når elektroner bråbremser.............4Radioaktivitet...............................................................5Hva er en isotop?...........................................................5Hvordan dør radioaktiviteten ut?.....................................6Henfallsskjema..............................................................7Radioaktive serier..........................................................8Egenskaper til α-, β- og γ-stråling....................................9Stråledoser. Gray og sievert..........................................10Måling av stråling........................................................11Fem strålekilder som angår deg....................................12Radon.........................................................................13Medisinsk bruk av stråling............................................15Ekstern γ-stråling........................................................16Radioaktivitet i kroppen (intern stråling).......................17Kosmisk stråling.........................................................18Stråling i forskning, industri og dagligliv.......................19Strålevern ...................................................................21

Tsjernobylulykken................................................... ..22Prøvesprengninger......................................................25Slik beregner du stråledoser...........................................26Konklusjon om radioaktiv forurensning..........................29Hva skjer når du bestråles?.........................................30Primære strålingsprosesser...........................................31DNA-molekylet..........................................................32Stråleskader på DNA....................................................33Strålebiologi celler.........................................................35Stråling og helse.........................................................36Store stråledoser og helse .......................................38Små stråledoser og helse...............................................39Mekanisme for kreft ....................................................40Dose-effekt kurve for kreft ......................................41Stråling – Risiko – Strålevern .....................................43Stråling og genetikk ....................................................44Energi i atomkjernen....................................................45Kjernekraft................................................................ 47Atomvåpen.................................................................50Radioaktivitet i nordlige havområder............................51

Årsdoser tilKari og Olagitt i mSv.

Din personlige stråle-dose er avhengig avhvor du bor, hvilket yrkedu har og din livsstil.Stråledosen vi fikk itillegg fra Tsjernobyl-ulykken er liten i forholdtil dem du ser her.

De 5 viktigste strålekilder vi har i Norgeog dosene de gir oss i løpet av et år.

2

Vår strålende verden

En radioaktiv kilde består av ustabile atomer som før eller seneresender ut stråling. Strålingen fra radioaktive kilder kan være av 3forskjellige typer: alfa (α), beta (β) og gamma (γ). Alle tre fører til atatomer og molekyler som treffes blir ionisert. I dette heftet kan dulese mer om ioniserende stråling og dens egenskaper, hvordan vimåler den og ikke minst hvilken betydning den har for vår helse.

Nordlys oppstår når partikkel-stråling stoppes i jordatmosfæren

Det er mange typer stråling vi harrundt oss - vi kan godt si at vi lever ien "strålende" verden. Sola, lufta,jorda vi bor på; ja, selv vår egen kroppsender ustanselig ut stråling av ulikeslag. Er du ute en solskinnsdag, blirdu truffet av synlig lys, varmestråling,og UV-stråling fra sola. Sola senderogså ut partikkelstråling som på klarevinternetter gir praktfulle nordlys foross som lever langt mot nord. Nord-lyset har gitt inspirasjon til dikt ogbilder, som f.eks. Nansens fine tegningnedenfor.

Moderne teknologi har gjort at vi nåkan påvirke deler av strålingsmiljøet.Vi kan fremstille radioaktive stoffer oglage røntgenstråling i røntgen-apparater. Vi kan lage UV-stråling -mange benytter seg av det i solarier.Vi kan også lage mikrobølger, ogmange har mikrobølgeovner på kjøk-kenet. De fleste er også kjent medradar og lasere av ulike typer. Alle ra-diatorer og ovner sender utvarmestråling.

Vi skal ikke diskutere alle disse stråle-typene i dette heftet, men peke på atvi har laget et hefte om ozon, UV-stråling og drivhuseffekt (Hefte 1) oget om Nordlys (Hefte 3)

Ioniserende stråling - det vil si strå-ling fra radioaktive stoffer og frarøntgenapparater - fremstilles ofte somfarlig, og mange vil bruke store res-surser for å fjerne den. Vi skal visedeg at dette er en spennende og mang-foldig stråletype som har reddet langtflere menneskeliv enn den har tatt. Vihåper at faglig informasjon kan hjelpedeg å vurdere i hvilke situasjoner strå-ling er nyttig, og i hvilke situasjonerden kan være farlig.

Stråling av ulike slag er en del av vårelivsbetingelser. Livet på jorda startetog utviklet seg i et hav av stråling.Kanskje var stråling - UV-stråling el-ler stråling fra radioaktive kilder - ennødvendig faktor i denne prosessen.

Noe av strålingen merker vi somvarme, noe oppfatter øynene våre somlys. Den ioniserende strålingen, somkommer fra røntgenapparater og fraradioaktive atomkjerner, kan vi ikkemerke med sansene. Likevel blir viutsatt for slik stråling hver dag helelivet. Det er denne ioniserende strå-lingen som er tema for dette heftet.

Når du er ute, blir du utsatt for ion-iserende stråling fra radioaktive stof-fer i bakken og kosmisk stråling fraverdensrommet. Når du er inne, utset-tes du for stråling fra radioaktive stof-fer i tak og vegger og fra radongasssom er i lufta du puster inn. Selv dinegen kropp er radioaktiv - et voksentmenneske er en strålekilde på omkring7000 becquerel.

Sola sender bl.a. ut lys, varmestrå-ling, UV-stråling og partikkelstråling.

3

Det var i 1895 at tyskeren WilhelmConrad Röntgen rent tilfeldig oppda-get en ny stråletype som han kalte for"X-strahlen". Dette navnet brukesennå i engelsktalende land (X-rays),mens vi på norsk ganske enkelt kallerdet røntgenstråling. Du stifter nær-mere bekjentskap med denne strålin-gen når du tar et røntgenbilde hos tann-legen eller på et sykehus.

Som mange andre på 1890-tallet varRöntgen opptatt av å studere elektriskeutladninger ("gnister") i glassrør sominneholdt fortynnet gass. Den 8. no-vember 1895 hadde han dekket et sliktrør med sort papir og slukket lyset irommet før han satte høyspenningmellom elektrodene i røret. Forbausel-sen var stor da han så at enfluorescerende skjerm som han haddei laboratoriet, begynte å lyse! Han fantfort ut at det var stråling fra det til-dekkede utladningsrøret som fikkskjermen til å lyse. Dette var så inter-essant at Röntgen "glemte" sine van-lige studier og gikk over til å studeredet nye fenomenet.

Han forsøkte å stoppe strålene, mendet var ikke lett; de gikk gjennom bådetykke bøker og treplater. Röntgenholdt en metallbit inn i strålegangenog så at skjermen fortsatt lyste, mensvakere. Det som forbauset Röntgen

En ung, polsk jente som het MarieSklodowska studerte fysikk i Paris pådenne tiden. I 1895 giftet hun seg medden 8 år eldre fysikeren Pierre Curie.De fikk to barn, begge jenter, og deneldste av dem ble fysiker som forel-drene. Disse tre har satt dype spor et-ter seg innen utforskningen av radio-aktivitet og stråling. De har vært medpå å vinne hele tre Nobelpriser.

1. Fysikkprisen 1903: Prisen ble deltmellom Marie og Pierre Curie ogHenri Becquerel for oppdagelsen ogutforskningen av radioaktiviteten. Ma-rie og Pierre oppdaget bl.a. to nye, ra-dioaktive grunnstoffer som fikk nav-nene polonium (etter Maries hjemland,Polen) og radium ("Det som stråler").2. Kjemiprisen 1911: Pierre døde ien trafikkulykke med hestekjøretøyeri Paris i 1906, bare 47 år gammel.Marie arbeidet videre og klarte å ren-fremstille radium, noe som fikk storbetydning i kampen mot kreft. Fordette fikk hun kjemiprisen i 1911.3. Kjemiprisen 1935: I 1924 ble denunge Frederic Joliot ansatt som assis-tent hos Marie Curie. To år senere gif-tet han seg med Maries datter, IreneCurie. De arbeidet sammen, og i 1934greide de for første gang å fremstillekunstige radioaktive stoffer. For dettefikk de kjemiprisen i 1935.

Røntgenstråling og radioaktivitetmest, var imid-lertid at han såsilhuetten avknoklene i sinegen hånd somholdt biten!

Bare noen ukeretter Röntgensoppdagelse bleden nye strålin-gen tatt i bruk til medisinskdiagnostikk. I dag er røntgen et av deviktigste hjelpemidler vi har til å "seinn" i kroppen vår. Det er kanskje ikkeså rart at det nettopp ble Röntgen somfikk den aller første Nobelpris i fysikki 1901.

Wilhelm Conrad Röntgen

Henri A. Becquerel

Bare fire måneder etter Röntgens opp-dagelse skjedde en annen stor oppda-gelse. Den franske fysikeren Henri A.Becquerel studerte stoffer som lystenår de ble truffet av solstråling. For åregistrere lyset fra disse, brukte hanfotografiske plater ("film"). Lyset sver-tet filmen. Et av stoffene han under-søkte, inneholdt uran. Dette stoffethadde han liggende i en skuff sammenmed de fotografiske platene. En dagkom han til å framkalle en av plateneuten at den hadde vært utsatt for sol-lys. Til sin forbauselse fant han at fil-men var svertet der det uranholdigestoffet hadde ligget! Becquerel fant utat uranet spontant og ustoppelig sendteut en inntil da ukjent stråling. Radio-aktiviteten var oppdaget. Marie Sklodowska Curie

Radioaktiviteten oppdages

Røntgenstrålingenoppdages Familien Curie

Kanskje så Røntgennoe slikt ?

4

Hva er stråling?Først skal vi komme med en ganskekorrekt vitenskapelig definisjon:

Stråling er transport avenergi

fra en strålekilde

Du synes kanskje dette virker vanske-lig, men når du leser videre vil du blibedre kjent med hva stråling er. Etter-hvert skal vi nærme oss et svar påspørsmålet på tegningen til høyre: Erstråling farlig?

Strålingen som vi snakker om, kallesmed en fellesbetegnelse for ioniser-ende stråling, fordi den har energi noktil å ionisere (dvs. "sparke ut" elek-troner fra) atomer og molekyler somden treffer på sin vei. Strålingen kanbestå av partikler eller av elektromag-netisk stråling (fotoner). Partikkel-stråling er atomkjerner eller kjerne-partikler i bevegelse. Den kan kommefra radioaktive stoffer (α− eller β−stråling) eller fra verdensrommet. Par-tiklene har masse.

Elektromagnetisk stråling har ingenmasse, bare energi. Den kan beskri-ves som bølger eller fotoner (småenergipakker). Både gammastråling ogrøntgenstråling består av fotoner. For-skjellen er hvordan de produseres:Røntgenstråling kommer fra et rønt-genapparat som vi kan skru på og av.En radioaktiv kilde som sender ut γ-stråling kan du ikke "skru av", mendu kan beskytte deg mot den med be-tong, bly eller lang avstand.

Røntgenstråling blir til når elektroner bråbremser

For å lage røntgenstråling må du haet glassrør slik som i figuren til høyre.Du pumper ut luften i røret og har toelektroder som du setter høyspenningmellom. Så varmer du opp katoden(den negative elektroden) slik at densender ut elektroner. De er negativtladd og vil trekkes over mot anoden(den positive elektroden). Jo størrespenning mellom elektrodene, destostørre fart og energi får elektronene.

Så braser elektronene med full fart inni anoden, som er laget av wolfram el-ler et annet tungmetall. Når elektro-nene bråbremser i metallet, mister deenergi. Det meste går over til varme i

På figuren under ser du det elektro-magnetiske spekteret, der de ulikestrålingstypene er navngitt og ordnetetter stigende energi mot venstre, elleretter økende bølgelengde mot høyre.Stråling som har nok energi til å slå utelektroner fra atomer og molekyler(ioniserende stråling) har kortere bøl-gelengde enn ca. 150 nm. Mange an-dre typer elektromagnetisk stråling,som lys, UV-stråling eller radiobølger,er ikke ioniserende.

anoden (den må derfor kjøles medvann), men litt omformes til elektro-magnetisk stråling. Det er røntgen-stråling! Den delen av energien somgår over til stråling, vil variere fra nullog opp til en øvre grense som er likenergien elektronene hadde da de traffanoden. Dette betyr at fotonene irøntgenstrålingen fra et slikt rør kanha mange ulike energier - et helt spek-trum av røntgenstråling. Noen gang-er kaller vi dette for bremsestråling.

For å beskrive røntgenstråling oppgirvi gjerne maksimalenergien, som erbestemt av spenningen mellom elek-trodene. Den kan være fra 25 til 300kV.

1kV = 1000 volt

Strålingstype

IoniserendeBølgelengde

5

Det er tre typer stråling som sendes utfra radioaktive stoffer. De kalles α(alfa), β (beta) og γ (gamma) etter detre første bokstavene i det greske al-fabet. Ved å la strålingen passere gjen-nom et elektrisk felt, kan man se at α-strålingen er positivt ladd, β harnegativ ladning og γ er nøytral.

En radioaktiv kilde består avustabile atomkjerner. De vil føreller senere gå over i en merstabil tilstand. Dette skjer vedutsendelse av stråling.

Når en radioaktiv kjerne sender utstråling, sier vi at den henfaller. Kjer-nen går da over til et annet grunnstoff.For eksempel kan kjernen til radium,Ra-226 (tallet betyr at kjernen veier226 atomvektenheter) sende ut en α-partikkel og derved bli til radon (Rn-222) som veier 4 atomvektenhetermindre.

Noen kjerner har altså evnen til å hen-falle til andre kjerner ved utsendelseav stråling. Men hva er det som gjørat noen kjerner er stabile, andre ikke?Atomkjernen er satt sammen avkjernepartikler, dvs. protoner og nøy-troner. Det viser seg at noen sammen-setninger av kjernepartikler erenergimessig mer gunstige enn andre;kjernen "foretrekker" visse spesiellekombinasjoner av antall protoner ognøytroner. En kjerne som har et ugun-stig antall kjernepartikler, kan væreustabil, dvs. at den har en viss sann-synlighet for spontant å henfalle - dener radioaktiv.

Enhver ustabil kjerne har en viss sann-synlighet for å henfalle når som helst.Men det går ikke an å forutsi når enbestemt kjerne vil henfalle. Har vi etstort antall kjerner, kan vi imidlertidforutsi nokså nøyaktig hvor mange avdem (men ikke hvilke) som kommertil å sende ut stråling i et bestemttidsintervall.

En isotop er en "variant" av et grunn-stoff. Du har sikkert lært at i et grunn-stoff er alle atomene like, og det stem-mer - nesten! Alle atomkjerner i etgrunnstoff har et bestemt antall posi-tivt ladde protoner. Men i kjernen fin-nes også nøytroner, som har sammemasse som protonene, men ingen elek-trisk ladning. De fleste grunnstofferkan forekomme i flere varianter medulikt antall nøytroner i kjernen.

Nøytrontallet har liten virkning pågrunnstoffets kjemiske egenskaper,med det påvirker selvsagt atommas-sen. Variantene kalles isotoper. Defleste grunnstoffer forekommer i flereisotoper, og i mange tilfeller er minstén av dem radioaktiv. Dette er f.eks.tilfellet med hydrogenisotopen tritium,H-3 (fig.1). Den sender ut en β-partik-kel og henfaller til He-3. Tritium bru-kes mye i molekylærbiologisk forsk-ning og kan bl.a. gi informasjon omdannelsen av DNA i levende celler.

Hva er en isotop ?

En radioaktiv kildes styrkeeller aktivitet viser hvor mangekjerner som henfaller hvert se-kund. Det måles i enhetenbecquerel (Bq), oppkalt etterden franske fysikeren.

1 becquerel er ett henfall pr sekund.

1 Bq = 1 s-1

Hva er ααααα-, βββββ- og γγγγγ-stråling?

ααααα-stråling er partikler som består av2 protoner og 2 nøytroner. Det er kjer-nen i heliumatomet.

βββββ-stråling er elektroner – evt.positroner.

γγγγγ-stråling er fotoner (energipakker avelektromagnetisk stråling).

Vanlig hydrogen Døyterium Tritium H-1 H-2 H-3

1 proton 1 proton 1 proton1 nøytron 2 nøytroner

Radioaktivitet

ααααα βββββ

γγγγγ

Kilde

Les omisotoper her !

Figur 1. Et forsøk på å fremstille de tre hydrogenisotopene

6

Når en radioaktiv (ustabil) atomkjernehenfaller og sender ut stråling, går denover i en stabil tilstand og er ikke len-ger radioaktiv (det finnes unntak fradette: de radioaktive serier, se s. 8).En radioaktiv kilde vil derfor bli sva-kere med tiden og til slutt dø ut.

For eksempel er halveringstiden for ra-don-222 ca. 4 dager, mens uran-238har en halveringstid på hele 4,5 milli-arder år (like lenge som jorda har ek-sistert). Etter én halveringstid er altsåhalvparten av de radioaktive kjerneneigjen; etter to halveringstider er 1/4igjen og etter tre halveringstider 1/8osv. Dette kan fremstilles grafisk slikdu ser i figur 2. Antall atomer som sen-der ut stråling er stort i starten, menavtar etter hvert. Vi beskriver forlø-pet best ved å bruke matematikk ogformler. Radioaktiviteten dør ut etteren eksponensialfunksjon:

De som er vant til å regne medeksponensialfunksjoner kan lett finnefrem til et uttrykk for halveringstiden,t1/2

. Du setter da N = 1/2 No og løser

ligningen. Da får du:

Her er No antall radioaktive atomer

når vi begynner (tid: t = 0), N er an-tall atomer som er igjen etter tiden t,og λ er en konstant (henfallskons-tanten eller desintegrasjonskon-stanten). Det er den som avgjør hvorfort en radioaktiv kilde dør ut. Det erselvfølgelig en sammenheng mellomλ og halverings-tiden, slik at når vikjenner den ene, kan vi beregne denandre.

Hvordan dør radioaktiviteten ut ?

A = – dN/dt = λN

A = Ao e-λt

Halveringstiden er den tidendet tar før halvparten avkjernene har henfalt ogaktiviteten er redusert til dethalve.

Halveringstiden til en isotop er viktigå kjenne når vi skal vurdere betydnin-gen av for eksempel en radioaktivforurensning.

La oss peke på noe eiendommeligved den henfallskurven som er gitt iFigur 2. Kurven vil rent teoretisk al-dri bli null (dvs. ingen radioaktive ato-mer tilbake). I praksis er det imidler-tid en nedre grense der vi ikke lengerkan måle noen aktivitet. Etter 20halveringstider er bare én milliondelav de radioaktive atomene igjen.

Aktivitet

Aktiviteten til en radioaktiv kilde de-finerte vi som antall atomer som hen-falt pr. sekund. Matematisk skriver videt som forandringen i antall atomer(dN) pr. tidsenhet (dt):

Hvis du setter aktiviteten ved start (Ao)

lik λNo, ser du at aktiviteten følger den

samme kurven som vist i fig.2.

Hvis du ikke er vant til å regne medeksponensialfunksjoner og synes dettevirker vanskelig, skal du ikke gi opp -du kan likevel følge med i det allermeste av stoffet utover i heftet.

Ant

all r

adio

aktiv

e at

omer

(%

)

Tid (i halveringstider)Figur 2. Antall radioaktive atomer i en kilde avtar med tiden som visther. Figuren demonstrerer hva som menes med halveringstid. Somdu ser, faller kurven veldig fort til å begynne med, men så går detlangsommere. Teoretisk sett når den aldri helt ned til null.

N = Noe-λt

Det er bra å kunne litt omeksponensialfunksjonen !Den beskriver kurven her

Det meste omdoser og strålingkan du regne utmed en enkelkalkulator. Mendu må kunne littmatte og fysikk.

t1 2

2 0 693/

ln ,= =λ λ

7

Henfallsskjema

Hvis vi ønsker mer informasjon omhenfallsprosessen til den enkelte iso-top (stråletype, energi osv), ser vi pådet såkalte henfallsskjemaet. I figur3 ser du henfallsskjemaet til isotopencesium-137. Vi kan bruke det til å for-klare en rekke ting.

I et slikt skjema tenker vi oss at kjerne-nes atomnummer øker mot høyre,mens energitilstanden øker vertikalt.

Skjemaet viser at halveringstiden tilCs-137 er 30 år og at Cs-137 kan hen-falle på to måter: I 94,6 % av tilfel-lene sendes det ut en β-partikkel medmaksimalenergi på 0,512 MeV (sedefinisjon av MeV under), mens i deresterende 5,4 % av tilfellene sendesdet ut en β-partikkel med maksimal-energi 1,172 MeV. I det første tilfelletvil den nye Ba-kjernen være i eneksitert tilstand, dvs. at den har høy-ere energi enn hvileenergien. Kjernenvil raskt sende ut denne ekstra ener-gien i form av et γ-foton med energi0,662 MeV. Da havner den på sammeenergi som i det andre tilfellet - nem-lig grunntilstanden for Ba-137-atomet.

0,662 MeV er en ganske stor energi,og γ-strålingen når langt. Det er dennestrålingen vi observerer når vi måleraktiviteten av Cs-137 i en prøve, fordidet stort sett er bare denne strålingensom klarer å nå frem til en teller.

Figur 3. Et skjema som viser hvordan Cs-137 henfaller.

ElektronvoltElektronvolt er en måleenhet for energi.

En elektronvolt er den energien et elektron fårnår det akselereres gjennom et spenningsgappå 1 volt.

Elektronvolt er ladning ganger spenning.

1 eV = 1,6 . 10-19 joule

1 MeV = 106 eV

Metastabil tilstandHvis γ-strålingen ikke sendes ut medén gang (på brøkdelen av et sekund),men det tar litt tid (minutter eller ti-mer), sier vi at kjernen er i en meta-stabil tilstand. En metastabil tilstandfår vi når den radioaktive isotopenMo-99 (molybden) sender ut en β-par-tikkel og går over til metastabilttechnetium (Tc-99m). Istedet for at γ-fotonet sendes ut direkte, forsinkesprosessen med flere timer (halverings-tid 6 timer).

Dette kan vi dra nytte av på et syke-hus. Vi kan skylle fysiologisk saltvannover Mo-99, og da vil den mengde Tc-99m som er dannet, følge med vannet(det kan sammenlignes med å melke).Vannet med Tc-99m tilsettes stoffersom binder technetium. Gir man denneløsningen til en pasient, vil stoffenemed Tc-99m bundet til seg samles spe-sifikt i organer som lunger eller skje-lett. Tc-99m sender ut γ-stråling somvi kan måle, og ved hjelp av et såkaltγ-kamera kan vi få et bilde av lungeneeller skjelettet. Da kan vi se om alt eri orden eller om det er sykdom tilstede.Etter noen dager vil omtrent alt Tc-99m ha henfalt.

Mange sykehus bru-ker en slik metode tildiagnostikk fordistråledosene til bådepasienter og syke-huspersonale blirsmå til tross for atdet i en enkelt under-søkelse brukes kilderpå mange millionerbecquerel.

Etter α- eller β-utsendelse føl-ger nesten alltid γ-stråling. In-gen radioaktive stoffer senderut bare γ-stråling !

En pasient medb e i n - k r e f t ,fotografert medgammakamera.

γγγγγ0,662 MeV

0,512 MeV

1,172 MeV

βββββ1

βββββ2

Cs-137 30 år

Ba-137 stabil

5,4 %

94,6 %

Lær litt omhenfallsskjema !

8

Ialt 4serier !

Radioaktive serier

Figur 4. Radon-222 og de fire kortlivederadondøtrene. Den første (skal vi si den eldste) erPo-218, så følger Pb-214, Bi-214 og Po-214.

Det har eksistert fire radioaktive se-rier på jorda. To av dem er så godt somforsvunnet fordi startisotopene har re-lativt kort halveringstid i forhold til jor-das alder. Tabellen over viser de fireseriene med halveringstider.

Som vi skal se senere, kan uran-isotopen U-235 spaltes i to deler (fi-sjon). Da avgis energi, og denne kanbl.a. komme til nytte i kjernereaktorer.På grunn av den "korte" halveringsti-den (over 700 millioner år som er korti forhold til jordas levealder) er det liteigjen av denne isotopen. Bare 0,72 %av naturlig forekommende uran er U-235.

I de fleste tilfeller henfaller en radio-aktiv kjerne til en stabil (ikke-radio-aktiv) kjerne. Men det finnes unntakfra denne regelen. Et eksempel eruranisotopen U-238. Den henfaller tilthorium-234 ved α-utsendelse. MenTh-234 er også radioaktiv - den sen-der ut en β-partikkel og henfaller tilprotactinium-234. Og slik fortsetterdet. Uran-238 er start-isotopen til enhel radioaktiv serie med 14 radio-aktive isotoper som ender i den sta-bile isotopen bly-206. Serien er vist iskjemaet under. Vi har ikke tatt medγ-strålingen i dette skjemaet, menflere av isotopene, blant annet ra-dium, sender ut γ-stråling i tillegg tilα eller β.

I denne serien finner vi bl.a. radiumog radon. Radon er en edelgass medganske kort halveringstid. De etter-følgende fire produktene er metallersom også har en meget kort halver-ingstid. Radon og disse fire produk-tene kaller vi gjerne radon og radon-døtre. De spiller en betydelig rollefor den stråledosen hver enkelt av ossfår i dagliglivet. Vi skal komme til-bake til dette (s. 13-14).

Hvis vi skal bruke uranet i en reaktor,må vi øke denne prosentandelen kuns-tig. Det kalles å anrike uran.

Hvis vi beveget oss bakover i tiden noeslikt som 2 milliarder år, ville det selv-sagt være langt mer av U-235. Da villeandelen ikke være 0,72 %, menomkring 3 %. En slik konsentrasjonav U-235 er vanlig i reaktorer. Det be-tyr at det den gang kunne være muligå finne en "naturlig reaktor". Og trodet eller ei, i Gabon i Afrika, tett opp-under ekvator, har en funnet resteneav en naturlig reaktor som var i virk-somhet i tusener av år. Du kan lesemer om det i boka Stråling og Helse.

Navn Startisotop Sluttisotop HalveringstidUran-radium U-238 Pb-206 4,47 . 109 årNeptunium Np-237 Bi-209 2,14 . 106 årUran-actinium U-235 Pb-207 7,038 . 108 årThorium Th-232 Pb-208 1,405 . 1010 år

De 4 seriene. De to i midtener det lite eller intet igjen av !

Uran-238

Thorium-234

Protactinium-234

Uran-234

Thorium-230

Radium-226

Radon-222

Polonium-218

Bly-214

Vismut-214

Polonium-214

Bly-210

Vismut-210

Polonium-210

Bly-206

Isotop t1/2

4,47 milliarder år

24,1 dager

1,17 min

245 000 år

77 000 år

1600 år

3,82 dager

3,05 min

26,8 min

19,8 min

0,164 millisekund

22,3 år

5,01 dager

138,4 dager

Stabil

αββαααααββαββα

9

Egenskaper til ααααα-, βββββ- og γγγγγ-stråling

βββββ-strålingβ-partikler har som regel langt min-dre energi enn α-partikler. Det er ogsåen annen viktig forskjell:

Den gjennomsnittlige energientil β-partikler er ca. 1/3 avmaksimalenergien.

Akkurat som α-partikler, bremses β-partikler gradvis ned i et stoff. β-par-tiklene har litt lengre rekkevidde ennα. De mest energirike av dem kantrenge gjennom klærne og et stykkened i huden. I luft har de en rekke-vidde på maksimalt noen få meter.

Er stråling farlig ?Når vi skal vurdere om en strålekildeer farlig for mennesker, er det ikke nokå kjenne aktiviteten ("styrken") til kil-den målt i becquerel. Vi må ogsåkjenne stråletypen og energien til par-tiklene, og vi må vite om kilden vilbefinne seg i eller utenfor kroppen. Vier interessert i hvor mye stråling somfaktisk treffer cellene i kroppen vår ogavsetter energi der.

Tommelfingerregelfor βββββ-partikler:

ααααα-strålingα-partikler som kommer fra én be-stemt isotop har alltid samme energi.Når α-partikkelen treffer stoff, veksel-virker den med elektronene og misterenergi - den bremses gradvis ned. α-partikler mister mye energi pr. lengde-enhet av stoffet de går igjennom, ogderfor rekker de ikke langt før destopper helt. I luft kan α-partiklerbare gå noen få cm. De trenger ikkegjennom klærne, og stoppes av et tyntpapirark. Derfor kan α-stråling barenå deg hvis strålekilden (de radioak-tive atomene) er inne i kroppen din,slik at strålingen avsetter energien sinder.

Figur 5. Figuren viser rekkevidden av stråling fra radioaktive kilder.α- og β-partiklene mister fort energi, og har rekkevidde på bare noencm i luft. γ-strålingen når mye lengre. Den har også ofte større energiog derfor lengre rekkevidde enn vanlig røntgenstråling på et sykehus.

γ-stråling kan følge etter en α- elleren β-utsendelse. γ-stråling består avfotoner - energipakker av elektro-magnetisk stråling. Energien (E) til enslik pakke avhenger av strålingens fre-kvens. Den skrives:

E = h ννννν

h er Plancks konstant (h = 6,63.10-34

Js) og ν er strålingens frekvens. Enradioaktiv isotop kan sende ut γ-fotoner med én eller flere karakteris-tiske frekvenser (dette kan du se påhenfallsskjemaet).

γ-stråling kan trenge langt inn i stoff,og går som regel tvers gjennom et men-neske. Vi kan bruke bly eller andre me-taller for å skjerme mot strålingen,men et lag med vann er også effektivt.

Avstandsloven

Du forstår dette hvis du tenker deg enkilde som sender ut fotoner i alle ret-ninger fra et punkt (se figur 6). Hvisfotonene ikke blir borte på veien (ab-sorberes i lufta), vil de fordele segover stadig større arealer (tenk degkuleflater) etter hvert som de kommerlengre og lengre bort fra kilden. Area-let av overflaten til en kule med radiusr er A = 4πr2. Kommer du dobbelt sålangt fra kilden (2r), blir den flatensom strålingen fordeles over lik 16πr2.Strålingen fordeles altså over et arealsom øker med kvadratet av avstanden.Det betyr igjen at intensiteten avtarmed kvadratet av avstanden.

Intensiteten av strålingen fra enkilde (dvs. dvs energien somtreffer en flate pr sekund) avtarmed kvadratet av avstanden frakilden.

γγγγγ-stråling

Dette kommer av at det sammen medβ-partikkelen sendes ut en liten, nøy-tral partikkel - et nøytrino - som tarmed seg en del av energien. Energiendeles mellom nøytrinoet og β-partik-kelen. Enhver β-isotop har en karak-teristisk maksimalenergi som svarertil at β-partikkelen får all energien ognøytrinoet ingen. Det er maksimal-energien som oppgis i henfalls-skjemaer (figur 3, side 7).

βββββ-partikler som kommer fra énisotop har ikke samme energialle sammen.

2rr

Radioaktiv kilde i sentrum

Figur 6. Kilde i sentrum og 2 kule-flater med radius r og 2r utenfor.

10

ααααα-partikkel

StråledoserHvordan kan du vite om en strålings-eksponering - f.eks. et røntgenbilde -er farlig ? "Til et røntgenbilde trengsbare en liten mengde stråling", tenkerdu kanskje. Men hva mener du med"mengde"? Du har bruk for et målfor stråledose.

Når vi bestråler en metallbit, blir denvarm. Det betyr at strålingen må hatilført metallbiten energi. Dette erkjernen i dosebegrepet:

Gy

Figur 7. Energiavsetning i et stoff, f. eks. en celle. Hver av de små prikkene representerer en ionisasjon,dvs en "begivenhet" der strålingen har avsatt energi. Det er like mange prikker i hver sirkel, men for α-strålingen er ionisasjonene mer konsentrert.

L.H. Gray R.M. Sievert

stråling kan passere tvers igjennomdeg uten å avsette energi. Da har duikke fått noen stråledose, og heller in-gen øket helserisiko.

Men historien om stråledoser er ikkeover med dette. De tre strålingstypeneavsetter nemlig energien sin på ulikemåter: Mens α-strålingen avsetter myeenergi på et lite område, avsetter β-og γ-stråling energien sin mer spredt.Vi har prøvd å vise det i fig. 7. Hvis

Vektfaktorene er bestemt på grunnlagav strålebiologiske studier. Verdiene erikke absolutt sikre - de er vedtatt somen rettesnor. Det er ekvivalentdosesom brukes når vi skal vurdere bio-logiske virkninger av en stråledose.Når vi snakker om doser til personer,mener vi oftest doseekvivalenter.

du kunne se i et kjempemikro-skop,ville du se at ionene som dannes av enα-partikkel, er annerledes fordelt ennioner dannet av β eller γ.

Det har vist seg at når energi-avsetningen er tett, er den biologiskevirkningen størst. 1 Gy med α-strå-ling har altså større effekt enn 1 Gymed β- eller γ-stråling. Derfor harman innført et dosebegrep –ekvivalent dose – som tar hensyn tildenne forskjellen.

βββββ-partikkelγγγγγ og røntgen

Det er enda et kapittel i historien omdose. Vi kan spørre: Er det like farligå få bestrålt huden som lungene? Hvamed kjønnscellene? Det viser seg atde forskjellige organene i kroppen harforskjellig strålefølsomhet. Kjønns-kjertlene er mest følsomme, dernestlunger, beinmarg og tarmer. Hud ogknokler er mindre strålefølsomme.

1 Gy = 1 J/kg

Ekvivalent dose er den fysiskestråledosen (målt i Gy) multi-plisert med en strålingsvekt-faktor w

R. Enheten for dose-

ekvivalent er sievert (etter R.M.Sievert).

Sv = Gy . wR

Sv

* 1 sievert (Sv) er en stor stråle-dose. De dosene du får i dag-liglivet, er på tusendels sievert(mSv).

* En dose du får over lang tid(f.eks. et helt år) er mindrefarlig enn den samme dosenover kortere tid (f.eks. en time).

* En dose til hele kroppen erfarligere enn den samme do-sen til en bestemt kroppsdel.

Strålings-vektfaktorer wR

γ-stråling 1røntgenstråling 1β-partikler 1α-partikler 20

Viktig å huske om stråledoser:

En stråledose er den energisom blir avsatt i stoffet sombestråles.Enheten for dose er energiabsorbert pr. masse og kallesgray (oppkalt etter L. H. Gray).

11

Figur 8. En vanliggeigerteller.

TellereTellere måler hvor mange α-, β- el-ler γ-partikler som treffer det føl-somme volumet. Hver partikkel gir enforbigående forandring i det følsommevolumet. Forandringen registreres i ettelleverk før det følsomme volumet gårtilbake til begynnelsestilstanden og in-strumentet er klart til å registrere enny partikkel.

Det vanligste telleinstrumentet ergeigertelleren (fig. 8). Her er det føl-somme volumet et såkalt ionisasjons-kammer. Det er en gassfylt sylindermed to elektroder. Når en strålings-partikkel kommer inn i gassvolumet,vil den ionisere gassen, dvs. rive løselektroner. Elektronene vil vandre motden positive elektroden (anoden), mensde positive ionene vil vandre mot dennegative (katoden). Er spenningenstor, slik at elektroner og ioner får storfart, vil de danne nye ionisasjoner påsin vei mot hver sin elektrode. Slik kanen enkelt ionisasjon gi opphav til enhel sverm av ioner, og det vil oppståen kortvarig strømpuls gjennom gass-volumet. Strømpulsen registreres isignalomformerdelen av detektoren oggir én telling. Ofte har geigertellere enhøyttaler som gir et knepp eller pip

For å påvise om vi har en radioaktivkilde i nærheten, trenger vi måle-instrumenter (detektorer). Allestrålingsdetektorer består av to hoved-deler (selv om vi ikke alltid kan se toadskilte deler): Det følsomme volu-met ("øynene") og signalomfor-merdel med telleverk ("hjernen").

Som "øyne" brukes en eller annen fy-sisk eller kjemisk forandring som strå-lingen gir. I signalomformerdelen re-gistreres denne forandringen og gjø-res om til et tall eller viserutslag somkan avleses på et måleinstrument. Detfinnes to hovedtyper av måle-instrumenter for radioaktiv stråling:tellere og dosemålere.

for hver telling. Geigertellere målerførst og fremst γ-stråling. Noen kanmåle energirik β, mens α-partiklerikke kan trenge inn i telleren.

Vi må også nevne scintillasjonstel-leren. Den har selektive "øyne", ogkan brukes til å skille stråling fra ulikeisotoper fra hverande. Og "øynene",det er et stoff som lyser opp ("scintil-lerer") når det treffes av stråling. Lys-glimtet er sterkere desto høyere energistrålingen har. På denne måten kan vigjenkjenne isotoper ut fra energien påstrålingen de sender ut.

DosemålereI en dosemåler (et dosemeter) vil for-andringene i det følsomme volumet"samles opp". Etter en tid kan man sehvor mye energi strålingen totalt haravsatt i volumet - altså hvilken dosestrålingen har gitt.

Et dosemeter blir gjerne brukt når vivet at vi skal oppholde oss i et områdehvor stråling er til stede og vi ønskerå vite hvilken dose strålingen gir oss.Det er best å bære måleutstyret påkroppen. Men da må ikke utstyretvære for stort og tungt.

Skal du måle strå-ling, må du ha"øyne" som ser og en"hjerne" som teller.

Måling av stråling

12

Figur 9. Et filmdosemeter. Filmen er innkapslet i en liten plastholdermed små, tynne absorpsjonsplater av bly, kadmium og plast. I tillegger det et åpent vindu der den minst gjennomtrengende strålingenslipper inn til filmen. Svertingen bak de ulike platene avhenger avstrålingens energi og om det er β- eller γ-stråling.

En liten og lett dosemåler som oftebrukes av stråleutsatt personell erfilmdosemeteret (fig. 9). Dette bestårrett og slett av et stykke fotografiskfilm. Husk hvordan Becquerel gjordesin epokegjørende oppdagelse - hanhadde fotografiske plater liggende i enskuff i nærheten av en radioaktiv kilde.

Ioniserende stråling virker på film påsamme måte som synlig lys: Strålin-gen eller lyset spalter sølvbromid ifilmen slik at den svertes. Her er"øynene" sølvbromid, mens svertingenav filmen er den målbare størrelsen(telleverket eller "hjernen") som gir ossdosen. For å måle svertingen, må vifremkalle filmen. Deretter sender vi lysgjennom den fremkalte filmen og må-ler hvor mye som kommer igjennom -slik får vi et kvantitativt mål forsvertingsgraden, og dermed for dosen.

I filmdosemetere legger man ofte inntynne plater av plast og metall somdekker ulike deler av filmen.Svertingsgraden bak hver av plateneforteller noe om strålingstype og energipå strålingen: Røntgen og γ er mergjennomtrengende enn β, og strålingmed høy energi er mer gjennomtren-

gende enn den med lav. Vi måler i før-ste rekke røntgenstråling, β- og γ-strå-ling med et filmdosemeter. Det er van-skelig å måle α-stråling med et film-dosemeter - men det er som regel hellerikke nødvendig, siden α-kilder sjeldener noe stråleproblem så lenge de be-finner seg utenfor kroppen.

Fem strålekilder som angår degPå side 1 er et diagram over fem strålekilder somgir oss en stråledose i hverdagen. Søylene viserde gjennomsnittelige stråledosene Kari og OlaNordmann får i løpet av et år. Som du ser, fårgjen-nomsnittsnordmannen en årlig dose på ca.4 mSv. (Spør du om dosen gitt i gray, er denomkring halvparten så stor, fordi dosen fra ra-don for det meste skyldes α-partikler som har enstor strålingsvektfaktor.)

En årsdose på 2 mGy innebærer at det skjer 600- 800 millioner ionisasjoner i kroppen din (hvisdu veier omkring 60 kg) pr. sekund (ja, duleste riktig - det er pr. sekund)!

De enkelte strålekildenes størrelse varierer av-hengig av hvor du bor, hvilket yrke du har oghvilken livsstil du har. Hvis du synes dette høresrart ut, så følg med når vi nå tar for oss dissestrålekildene. Alle forstår at det er en viss risi-ko for å få en litt større stråledose enn gjennom-snittet hvis du arbeider med røntgen på et syke-hus, men ikke mange er klar over at du får enekstra stråledose f.eks. når du er oppe i et fly.

Vi skal se nærmere på de fem hovedkildene tilstråledoser i hverdagen.

Skal vi "blåse i" de naturlige stråledosene og istedet setteinn tiltak mot de langt mindre dosene vi får etter bombeprøverog kjernekraftulykker?

Radon

MedisinEksternIn

tern

Kos

mis

k

13

På side 8 finner du uran-radium-se-rien og en tegning av radon med"radondøtre", som er fire av medlem-mene i denne serien. Overalt hvor deter uran i berggrunnen vil vi også finneradium. Når radium, som er et metall,sender ut en α-partikkel, blir den tilradon. Radon er en gass, til og meden edelgass, det vil si at den ikke inn-går i noen kjemisk forbindelse.

Når radon sender ut en α-partikkel,går den over til polonium-218, denførste av radondøtrene. Alle "døtrene"er metaller med kort halveringstid.Sammen med radon representerer deen betydelig strålingskilde som vi måleve med.

Siden radon er en gass, vil den siveopp gjennom berget fra uranholdigebergarter og frigjøres til lufta. Hvisden henfaller før den når opp til over-flaten, vil ikke radondøtrene bli frigjorttil lufta.

Når radon frigjøres til lufta ute, er denen ubetydelig strålekilde. Men når denkommer inn i boligene våre, blir detannerledes. Radon finnes i større ellermindre mengder i alle hus. Den siverinn gjennom sprekker i kjellermuren,og kan komme inn med vannet hvisdet stammer fra borede brønner iradiumholdig granitt.

Radonkonsentrasjonen i inneluft må-les i Bq/m3. Konsentrasjonen i norskehus varierer mye. Den avhenger bl.a.av følgende forhold:

1. Konsentrasjonen av radium og tho-rium i bergartene under huset. Deter særlig granitt og alunskifer somer rike på disse stoffene.

2. Hvor lett gassen slipper inn i huset(hvor tett kjellermuren er).

3. Hvor god ventilasjon huset har (endel moderne hus er så godt isolertat radonkonsentrasjonene blir sværthøye).

RadonCa. 2 mSv pr. år

Vi kan måle ganske godt konsentra-sjonen av radon og radondøtre i inne-luften i en bolig (gitt i Bq/m3). Det erderimot adskillig vanskeligere å be-regne stråledosen gitt i mSv til demsom bor i boligen. Beregningene erbasert på en rekke antagelser ombeboernes livsmønster, som f.eks. hvorstor del av døgnet de oppholder seginnendørs, deres lungevolum og puste-frekvens, støvinnholdet i lufta etc.(radondøtrene fester seg på støv-partikler i lufta, og når de trekkes nedi lungene kan de feste seg til bronki-

Dose fra radon

ene og avgi strålingen sin). Beregnin-ger tyder på at en konsentrasjon i bo-ligen på 70 Bq/m3 gir en årsdose tillungene på omkring 17 mSv. Dette til-svarer en effektiv årsdose på 2 mSv.En effektiv dose er en tenkt dose tilhele kroppen som tilsvarer dosen tilett enkelt organ (i dette tilfellet lun-gene).

Statens strålevern anbefaler at vi set-ter igang mottiltak hvis radon-konsentrasjonen er over 400 Bq/m3 ogat vi bør vurdre enkle og billige tiltakhvis den ligger mellom 200 og 400 Bq/m3. Det er mange boliger i Norge hvorslike tiltak kan være aktuelle.

Mottiltak mot høye radonkonsen-trasjoner omfatter:

1. God ventilasjon.2. Tettest mulig mur mot berg-

grunnen.3. Ved svært høye konsen-

trasjoner kan vi montere envifte under kjellergulvet somsuger radongassen ut i det fri.

Tiltak mot radon

Gjennomsnittskonsentrasjonen i ennorsk bolig er ca. 70 Bq/m3. De la-veste gjennomsnittsverdier finner vi iMøre og Romsdal og de høyeste i Opp-land. De lokale variasjonene er store,og vi kan godt finne verdier fra 10 Bq/m3 til 1000 Bq/m3 innen samme kom-mune. Det er, som du lett forstår,kjellerrom som har de største radon-konsentrasjonene. Hvis du bor i blokk,høyere enn 3. etasje, er det svært literadon i boligen din. En god del av bo-ligmassen i Norge (ca. 12 % i Opp-land, 11 % i Buskerud og 9 % i Tele-mark) har en radonkonsentrasjon påmer enn 200 Bq/m3 .

Figur 10. Slik kan radon komme inn i husene våre. Det erstort sett to hovedveier; enten fra omgivelsene (gjennomkjeller og mur) eller fra vannet.

14

Historien om radon

2.Radon siver inn i huset gjennom kjellermuren og videreoppover i etasjene. Det er mest radon i kjelleren. I utsatteområder lønner det seg ikke å plassere soverommene ikjelleretasjen.

1

2

3

1.Huset står på en bergart som inneholder radium. Radiumhenfaller til gassen radon, som siver opp gjennom fjelletmot overflaten.

4.Radondøtrene sender ut stråling som avsetter energi i lungene dine.Er dosen stor, vil den øke din risiko for lungekreft.

Den som bor i et "radonhus" får de største stråledosene om vinteren.Da er vi mye innendørs og lufter lite, slik at radonkonsentrasjonenblir høy.

Det er vanskelig – eller umulig – å tallfeste risikoen ved strålingenfra radon og radondøtre. Det vi kan si, er at radon og døtrenerepresenterer den største og viktigste strålekilden for oss i Norge.

3.Radon henfaller til radondøtre. Disse er metaller som lettfester seg på støvpartikler i lufta. Radon og døtrene ervist som prikker på tegningen. Hver gang du trekker pus-ten, følger radongass og radondøtre festet til støvpartiklermed ned i lungene.

4

15

Når vi skal ta et røntgenbilde, erdet en rekke ting som kan varieresslik at vi får frem det vi er på jaktetter. Det er lett å skille bein frabløtvev, men vanskeligere å skillemellom ulike typer vev, som pådette bildet. Vi ser en kreftsvulst iet bryst. Det er ørsmå forskjeller i"tetthet" mellom svulsten og detfriske vevet.Ved å bruke røntgen-stråling med liten energi ("bløtstråling") kan vi få frem slike småforskjeller.

Medisinsk bruk av stråling

Ca. 0,6 – 1,0 mSv pr. år

En av de viktigste anvendelsene avioniserende stråling er innen medisinskdiagnostikk og terapi. Et opplagt ek-sempel på diagnostikk er røntgen-fotografering. Når vi tar et røntgen-bilde, lar vi strålingen passere gjen-nom den kroppsdelen vi vil studere.Strålingen passerer gjennom ulike ty-per vev (bløtvev, kreftsvulst, bein), ogdis-se har ulik evne til å absorbere(stoppe) strålingen. Strålingen somkommer gjennom kroppsdelen, trefferen fotografisk film. Filmen blir sver-tet, og den blir mørkest der det er mest

stråling. På denne måten får vi etskyggebilde på filmen: Den blir lysestbak organer som absorberer mye strå-ling, og mørkest bak organer som ab-sorberer lite.

På røntgenbildet til venstre ser du etbryst (bildet kalles et mammografi).Bildet viser at det er en kreftsvulst ibrystet. Filmen er lysest bak svulsten.Dette er fordi kreftvevet absorberermer stråling enn vevet omkring.

Vi bruker også en rekke radioaktiveisotoper til diagnostikk. På side 7nevnte vi bruken av metastabile iso-toper som Tc-99 (technetium).

Terapi er den andre store anvendel-sen av stråling innen medisin. Det erførst og fremst kreft som behandlespå denne måten. Til tross for alle"cellegifter" er stråling og kirurgiskeinngrep de viktigste våpnene vi har ikampen mot kreft.

Prinsippet for all strålebehandling erat dosene til kreftvevet skal være såstore at kreftcellene dør. Samtidig mådosene til de friske cellene omkringvære så små at disse overlever. Detteer en krevende balanse.

Figur 11. Dybdedosekurver viser hvor myeav strålingens energi som avsettes i for-skjellige dybder i vevet. Som du servarierer den fra én stråletype til en annen.Maksimum dose flytter seg "innover" ivevet når energien øker.

Strålingen som brukes er fordet aller meste røntgen-stråling fra spesialbygdeterapimaskiner. For å be-handle en dypereliggendesvulst må en ha stråling somgir en gunstig dybdedose-kurve (figur 11), dvs. atenergiavsetningen bør værestørst der svulsten er. Forhudlidelser er lav energi (70kV) gunstig, men er svul-sten noen cm inne i kroppenmå energien opp i 15 til 20MeV.

DoserGjennomsnittsnordmannenfår en dose på ca. 0,6 – 1,0

Røntgendiagnostikk er heltnødvendig på et sykehus.

mSv pr. år fra medisinsk bruk avstråling. Et røntgenbilde hos tannle-gen gir deg ca. 0,03 mSv; enundersøkelse av rygg, bekken eller ny-rer gir 1 - 5 mSv. Den røntgenbaserteteknikken computer-tomografi (CT)gir relativt store doser, og bruken avdenne teknikken er økende.

I Norge foretas omkring 2,5 millionerrøntgenundersøkelser pr. år. I enkelteindustriland, f.eks. Frankrike, er denberegnede årsdosen betraktelig størreenn i Norge. For hele verdens befolk-ning er gjennomsnittsdosen 0,4 mSv –i første rekke fordi mange ikke hartilgang på røntgendiagnostikk.

Kreft-svulst

Dos

e (r

el.

enhe

ter,

log.

ska

la)

Dybde i vevet (cm)

22 MeV

Co-60γ

70 keVrøntgen

16

Ekstern γγγγγ-stråling

Ekstern gammastråling er stråling fraradioaktive isotoper i berggrunnen ogi byggematerialer. Rekkevidden avbåde α- og β-partiklene er meget kort,så de vil ikke gi deg noen stråledoseså lenge de radioaktive isotopene erutenfor kroppen din. γ-strålingen, deri-mot, stoppes ikke så lett, og det ergrunnen til at vi bare snakker om γ-stråling når det gjelder kilder utenforkroppen.

Ekstern gammastråling stammer stortsett fra de radioaktive seriene: uran-radiumserien og thoriumserien. I til-legg har vi stråling fra kaliumisotopenK-40. Vi finner naturlig radioaktivi-tet overalt i naturen, men mengden va-rierer fra sted til sted avhengig av berg-arter og jordtyper. Vi angir aktivite-ten i Bq/kilo eller som antall radioak-tive atomer pr. million atomer totalt,ppm (parts per million).

Ra-226 er en viktig isotop i uran-ra-dium-serien. Enkelte typer av alun-skifer inneholder opptil 4500 Bq/kg avRa-226. Det er mer enn 100 gangergjennomsnittet for norske bergarter.Granitt, gneiss, morenejord og leireinneholder 20 - 120 Bq/kg av Ra-226.

Th-232 finner vi i en konsentrasjonpå opptil 80 Bq/kg i ulike typer jordog fjell. Enkelte steder, som f.eks. iFenfeltet i Telemark, er det mye tho-rium, og her står thorium for mer enn90 % av den eksterne stråledosen. Detfinnes områder i India, Brasil og Irander stråledosen fra thorium er sværthøy.

Kalium finnes overalt - i jord, plan-ter, dyr og mennesker. Det er tre na-turlig forekommende isotoper av ka-lium. Én av disse, nemlig K-40, er ra-dioaktiv. Denne isotopen utgjør bare0,0118 % av naturlig forekommendekalium, og den har en halveringstid

Ca. 0,55 mSv pr. år

på 1,27 milliarder år. Mengden av K-40 i jord og fjell er gjerne omkring1000 Bq/kg. Omkring 40 % av deneksterne stråledosen får vi fra K-40.

Byggematerialer som betong og mur-stein er laget av jord, leire eller stein,og inneholder følgelig en del radioak-tive stoffer. I en murbygning bestrå-les vi fra gulv, vegger og tak. I trehuser strålingen mindre. Mengden av ra-dioaktive stoffer varierer fra en lands-del til en annen. Følgelig vil også ra-dioaktiviteten i betong variere, avhen-gig av den sanden som benyttes.

I Norge oppholder vi oss mye innen-dørs. Det er derfor svært viktig å fåinformasjon ikke bare om radon, menogså om γ-strålingen. I et trehus vilden være størst i første etasje (omtrent

Synes du disse for-skjellene er store? Deinnebærer at hvis duflytter fra et trehus oginn i et murhus, vil duøke årsdosen (i gjen-nomsnitt) med om-kring 0,4 mSv. Erdette noe vi skal tahensyn til, eller er detfor lite til å bry segom? Se avsnittet omrisiko og små stråle-doser.

som utendørs), og så vil den avtaoppover fordi trematerialer gir min-dre stråling enn bakken, betong ogmur.

For en del år siden ble strålenivået iboliger på Østlandet målt. Boligene bledelt inn i tre grupper: trehus, betong-hus og mursteinshus. Det totale stråle-nivået, som er summen av kosmiskstråling og ekstern γ-stråling, ble målt.Det viste seg at strålenivået for én be-stemt hustype kunne variere med enfaktor 2. Middelverdiene for stråle-doser pr. år i de ulike hustypene var:

Trehus 0,87 mGyBetonghus 1,14 mGyMursteinshus 1,28 mGy

Det er bare gammastråling jegbryr meg om ! ααααα- og βββββ-partiklerstopper før de når frem.

Hvilken hustype tror dugir mest γ-stråling?

Her -eller her?

17

Radioaktivitet i kroppen (intern stråling)

Vi har alle i oss radioaktive stoffer heltfra fosterstadiet, og vi får stadig "på-fyll" gjennom maten vi spiser. De vik-tigste isotopene er kalium-40, karbon-14, bly-210, bismut-210 og polonium-210. De tre siste isotopene finner du iuran-radium-serien.

Vi spiser omtrent 2,5 gram kalium hverdag, og isotopen K-40 utgjør 0,0118% av dette. Det innebærer at vi spiseromkring 70 Bq med K-40 hver enestedag. Kalium er tilstede i cellene sombygger opp musklene, og det er gan-ske jevnt fordelt i kroppen. Innholdetav K-40 pr. kg kroppsvekt vil variereen god del med alder, kjønn og forhol-det mellom muskelmasse og totalkroppsvekt. Det vil si at veltrente ungemennesker med stor muskelmasseinneholder mest K-40 og får den stør-ste stråledosen. I figur 12 er vist hvor-dan K-40-aktiviteten varierer medkjønn og alder.

Karbonisotopen C-14 finnes i alt le-vende. I mennesker er C-14-aktivite-ten ca. 30 Bq pr. kg kroppsvekt. C-14er en naturlig isotop som dannes i at-mosfæren når nøytroner fra verdens-rommet treffer nitrogenatomer. Reak-sjonen skrives på følgende måte:

14N + 1n 14C + 1H

Isotopen C-14 går inn i atmosfærensCO

2 , og via fotosyntesen kommer den

inn i plantene og næringskjeden og vi-dere til oss. C-14 har en halveringstidpå 5730 år. Den sender ut en β-partik-kel med maksimalenergi på 156 keV.

Fra radon i lufta, via radondøtrene,dannes blyisotopen Pb-210. Den sen-der ut en β-partikkel og omdannes tilBi-210, som igjen henfaller ved β-ut-sendelse til Po-210. Denne sender ut

ca. 0,37 mSv pr. år

en α-partikkel med energi på5,3 MeV. Alle disse isotopenebidrar til den interne stråle-dosen. Siden vi regner med enstrålingsvektfaktor på 20 forα-partikler, blir dosen fra Po-210 relativt stor.

Mengden av Po-210 i matva-rer varierer en del. Det errelativt mye i reinkjøtt fordireinlaven lett tar opp radioak-tivitet fra lufta. Vi kan ogsånevne at tobakksplanter taropp Po-210. Det betyr at desom røyker får en liten ekstradose i forhold til de som ikkerøyker. Po-210 samler seg iskjelettet og avgir den størstedosen der.

Be

cq

ue

rel p

r. k

ilo

Alder i år

Kvinner

Menn

Fig. 12. Konsentrasjonen av K-40 i kroppen varierermed alder og kjønn

Røyk eller radioaktiv mat ?

Hva tror du erfarligst ?

Alt levende inneholder en del naturlige radioaktiveisotoper. Et voksent menneske har en aktivitetpå ca. 6–7000 Bq. Det er γ -strålingen som kom-mer ut av kroppen som gjør det mulig å måle ra-dioaktiviteten i levende mennesker og dyr.

18

Kosmisk stråling

Fra verdensrommet kommer en konti-nuerlig strøm av partikler som trefferjordatmosfæren. Noen av partiklenekommer fra sola, og noen kommer frakilder utenfor vårt solsystem. Det erfor det meste protoner og α-partikler,men også større atomkjerner. En delpartikler blir avbøyd av jordas mag-netfelt. Det har også evnen til å sperreinne partikler slik at det dannesstrålingsbelter (de såkalte Van Allen-beltene, som ble oppdaget i 1958 vedhjelp av en geigerteller ombord på sa-tellitten Explorer 1).

Noen av partiklene som kommer fy-kende fra verdensrommet har en vold-som energi. De kan inngå i kjernere-aksjoner med atomer i atmosfæren, ogdet dannes en rekke nye partikler sommyoner, elektroner, nøytroner og γ-stråling. Det er dette som utgjør densekundære kosmiske strålingen og somkan trenge ned til bakken og gi oss enstråledose.

Den kosmiske strålingen varierer medbreddegraden: strålingen er litt ster-kere ved polene enn ved ekvator. Dettekommer av at partiklene styres av jor-das magnetfelt mot polområdene.

Strålingen varierer også med høydenover havet. Strålingen kommer jo fraverdensrommet, og det er naturlig atintensiteten øker med høyden over ha-vet. Hvis vi kommer opp i ca. 1500meter, øker intensiteten til det dob-belte, og i 5000 meters høyde er in-tensiteten 8 til 10 ganger større ennved havets overflate.

Figur 13. Kurven viser strålingsintensiteten inne i et fly på en tur mellomTrondheim og Oslo. Intensiteten når flyet står på flyplassen er satt lik1. Det er summen av kosmisk stråling og ekstern gammastråling. Nårflyet starter og går ut over Trondheimsfjorden, synker bidraget fra deneksterne γ -strålingen, og totalverdien synker litt. Flyet går opp i 8500m høyde, og da er strålenivået omkring 40 ganger høyrere enn vedbakken. Flyet lander på Fornebu fra sjøsiden, og igjen er strålenivåetmindre over vann enn på bakken.

Stråledoser ved flyreiserDu forstår sikkert av dette at du vil fåen ekstra stråledose hver gang du eroppe i et fly. Men hvor store er dissedosene?

Det er gjort mange målinger i fly. Dettyske instituttet "Gesellschaft fürStrahlenforschung" har målt både γ-stråling og nøytronstråling i Luft-hansas fly. De fant at flypersonale somi løpet av et år hadde 600 flytimer i10 000 meters høyde ville få en ekstrastråledose på 3 mSv. Det er faktisk endose som er omtrent like stor som dennaturlige bakgrunnsstrålingen. Ved enflyhøyde på 11 700 meter økte dosentil 5 mSv.

Ca. 0,35 mSv pr. år

Ekstradoser ved flyreiser

Oslo - Tromsø 0,01 mSvOslo - Hellas 0,025 mSvOslo - New York 0, 04 mSvJorda rundt tur 0,27 mSvRomreise i 1 mnd. 10 mSv

Str

ålen

ivå

inne

i fly

et

Flytid i minutter

Dosehastigheten i fly vedekvator er ca. 2 – 3 μSv pr.time. Ved våre breddegraderer det ca. 4 – 8 μSv per time.En kan således kartleggeindividuelle doser vedflyreiser. Noen eksempler ergitt i tabellen

19

Stråling i forskning, industri og dagligliv

Kilden som brukes kan være Cs-137eller Co-60 - i alle fall en kilde somsender ut γ-stråling. Er nivået av kornlavere enn strålekilden og detektoren(til venstre), kommer strålingen fremtil detektoren og gir et signal som vi-ser at siloen kan fylles. Når kornet isiloen når opp til strålekilden, vil strå-lingen stoppe i kornet, detektoren får

ikke noe signal lenger, og påfylletstoppes. Prinsippet er omtrent detsamme som for en fotocelle - menlys kan ikke brukes i siloer fordi detville stoppes av støv.

BiokjemiInnen biologi og biokjemi kan radio-aktive isotoper være til stor nytte.Dette har sammenheng med at slike

isotoper kan hektes på store biologiskemolekyler som deltar i ulike prosesseri cellene. V.hj.a. en strålingsdetektorkan man følge disse

C-14-dateringInnen arkeologien har C-14-metodenvært et uvurderlig verktøy til å tidfestegjenstander av tre som graves fram.Isotopen C-14 dannes ustanselig i at-mosfæren i reaksjonen mellom nitro-gen og nøytroner fra den kosmiskestrålingen (se s. 17). I en karbon-forbindelse som CO

2 i atmosfæren vil

det alltid være ca. 50 milliarder C-14-atomer pr. gram karbon. Siden CO

2

kommer inn i næringskjeden via foto-syntesen, vil alt levende innholdesamme C-14-konsentrasjon. Dette til-svarer en aktivitet på 0,19 Bq pr. gramkarbon.

Når et tre dør, vil det ikke lenger taopp karbon, og aktiviteten dør lang-somt ut (T

1/2 = 5730 år) etter forme-

len på s. 6. Kan du måle aktivitetenog bruke formelen, kan du bestemmealderen på gamle tregjenstander.

RøykvarslereMange røykvarslere er basert på enradioaktiv kilde. Vi plasserer en α-partikkelkilde i et lite luftkammer (vikaller det et ionekammer). α-parti-klene danner ioner i kammeret, og nårdet er elektrisk spenning overkammeret (derfor må vi ha et batteri),vil ionene føre til en elektrisk strøm.Kommer det røykpartikler inn i kam-meret, vil de redusere ionestrømmen,og alarmen vil gå. En α-partikkelkildesom ofte brukes er grunnstoffet ame-ricium (isotopen Am-241). Kildensaktivitet er vanligvis ca. 40 000 Bq.

NivåvakterTenk deg en kornsilo som skal fylles.Du har en γ-kilde og en detektor.

Stråling er et nyttig verktøy i mangesammenhenger. Vi bruker stråling ikkebare i medisin, men også innen indus-tri og forskning. Idag kan vi spesial-lage isotoper til bestemte formål. Menhvordan lager vi radioaktive isotoper?

På side 3 ble det nevnt at ekteparetJoliot-Curie fikk nobelprisen i 1935for å ha laget den første kunstige ra-dioaktive isotopen. Eksperimentet degjennomførte viser hvordan frem-gangsmåten er. De bombarderte enaluminiumsplate med α-partikler fraen naturlig radioaktiv kilde. Når en α-partikkel trengte inn i en aluminiums-kjerne, ble kjernen meget ustabil,sendte ut et nøytron og ble selv om-dannet til fosfor - som var radioak-tivt. Denne kjernereaksjonen skrivervi slik:

27Al + 44444α α α α α 30P + 1n

Når man først hadde klart dette éngang, var utviklingen videre rask. Detvar mange som klarte å akselerere pro-toner og α-partikler slik at de fikk stornok energi til å trenge inn i atom-kjerner. Energien må være stor fordibåde atomkjernen og partiklene har enpositiv ladning slik at de frastøterhverandre. Nøytronet, derimot, haringen ladning og vil ikke bli møtt medslike frastøtningskrefter når detnærmer seg en atomkjerne. Det betyrat nøytroner er svært nyttige når detgjelder å lage radioaktive isotoper.

I desember 1942 startet Enrico Fermiverdens første atom-reaktor under tribu-nene på Stagg fot-ballstadion i Chi-cago. Reaktoren varen effektiv nøytron-kilde som gjorde detmulig å lage en langrekke radioaktive iso-toper. Vi kjenner nåmer enn 1300 kunstige isotoper, og ide følgende avsnittene skal vi se noeneksempler på hvordan vi kan ha nytteav dem.

molekylene og studere reaksjonene dedeltar i. Vi kan f.eks. "merke" basenthymin (som inngår i DNA) medisotopen tritium (H-3). Hvis vi dyrkerceller i en næringsvæske som innehol-der den radioaktivt merkede basen, vilcellene bygge den inn når de lager nyttDNA før celledeling (se s. 33). Ved åmåle radioaktiviteten i cellene ognæringsvæsken på ulike tidspunkterkan vi få informasjon om hvordanDNA bygges opp i cellene. Dette erbare ett av utallige eksempler på ele-gante anvendelser av radioaktive iso-toper i cellebiologien.

Strålekilde

Fyllmasse

Detektor

Du "teller" β-partiklersom trebiten sender utog beregner alderen.

βββββ

βββββ

βββββ

Enrico Fermi

20

Aktiveringsanalyse

En metode til å påvise meget små kon-sentrasjoner av et grunnstoff eraktiveringsanalyse. Husk at hverradioaktiv isotop sender ut strålingmed en bestemt energi, og hvis vi kanmåle denne energien, kan vi identifi-sere isotopen. De aller fleste isotoperi naturen er ikke radioaktive, menmange kan omdannes til en radioak-tiv isotop ved bestråling med nøytro-ner. Hvis vi bestråler en ukjent prøvemed nøytroner, kan det dannes radio-aktive isotoper som kan røpe stoffersom er til stede i prøven selv i ørsmåmengder. En fordel med denne meto-den er at den (i motsetning til en delkjemiske analysemetoder) ikke ødeleg-ger prøven.

Det ble brukt aktiveringsanalyse pånoen hårlokker fra Napoleon. Analy-sen viste små mengder av grunnstof-fet arsen i hårlokkene, og dette øktemistanken om at den franske keisereni sin tid ble arsenikkforgiftet.

Det kan også nevnes at månens sam-mensetning ble bestemt svært nøyak-tig ved hjelp av aktiveringsanalyse avstein som romfarerne brakte med seghjem.

Bestråling av matDet å bestråle mat høres kanskje littmerkelig og risikabelt ut. Men vi vetat stråling i store doser kan drepe bak-terier, og uten bakterier får maten len-gre holdbarhet og risikoen for sykdomblir mindre. Bestråling er derfor et al-ternativ til bruk av kjemiske holdbar-hetsmidler, hermetisering eller kjøling.

Det er γ-stråling (oftest fra isotopenkobolt-60) som brukes. Kildene ermeget kraftige (1015 – 1016) becquerel),og dosene er enorme - 5000 til 10 000Gy brukes til behandling av matva-rer.

Når matvarene bestråles, absorberesstrålingen både i maten og i mikro-organismene. Store doser vil føre tilat bakteriene dør. Strålingen som ab-sorberes i maten vil føre til kjemiskeforandringer, men det er til nå ikke fun-net stoffer i bestrålt mat som er gif-tige eller skadelige på andre måter. Vikan ikke helt utelukke at det kan dan-nes forbindelser som vi ikke kjennerden biologiske virkningen av. Risikoenforbundet med dette ansees imidlertidsom svært liten.

Ikke alle matvarer egner seg forstrålebehandling. For eksempel vilmelk få endret smak ved relativt smådoser. Men en del kjøtt, fisk, frukt oggrønnsaker, og særlig tørket frukt ogkrydder, egner seg godt for bestråling.

Bestrålt mat blir ikke radioaktiv.

InsektkontrollInnen landbruket brukes store meng-der plantevernmidler og kjemiske gif-ter til insektkontroll. Et interessant al-ternativ til dette er bestråling. Denforegår slik:

1. Du samler inn en del eksemplarerav insektene du vil bekjempe og lardem formere seg i "fangenskap".2. Når du har et passende antall, be-stråler du insektene (ganske liten dose)slik at de blir sterile.3. Insektene slippes løs og blander segmed andre insekter.

De bestrålte insektene er ikke lengeristand til å formere seg, og vil derfordempe tilveksten til bestanden.

Problemet med metoden er å beregnehvor mange insekter som må bestrå-les for å holde bestanden i sjakk.

Når pepper bestråles medfotoner, dør bakterier ogmikroorganismer. Pepperet blirikke radioaktivt.

Dette kan vi si med 100 % sikkerhetfordi det benyttes γ-stråling fra Co-60 eller Cs-137. Denne strålingen harikke stor nok energi til å gi en kjerne-reaksjon og danne radioaktive isoto-per. Hvis vi derimot brukte nøytroner,ville vi lett laget nye isotoper slik somnevnt ovenfor.

Myndighetene i Norge tillater strålingbrukt på krydder og tørket frukt. I endel andre land praktiseres bestrålingogså av andre næringsmidler, som egg,grønnsaker, fjærfekjøtt osv. Dennemetoden kunne med fordel brukes forlangtransport av mat til den tredje ver-den der mulighetene for kjøling ogfryselagre er dårlig.

γγγγγ γγγγγ

γγγγγγγγγγ

γγγγγ

21

ICRP

ICRP står for "International Com-mission on Radiological Protection".Den ble dannet i 1928, og svenskenRolf M. Sievert var en avinitiativtagerne. Hans innsats har førttil at navnet hans brukes i enheten forekvivalent dose – sievert (Sv).

ICRP anbefaler at dosen til folk somarbeider med stråling til daglig ikkeskal overskride 20 mSv pr. år, midletover en 5-årsperiode (Det betyr atdosen kan være litt høyere i ett år hvisden er litt lavere i et annet). Dosen børikke overskride 50 mSv i løpet av ettår.

ICRP gir i første rekke retningslinjerfor planlagt bruk av stråling, f.eks. iforsknings-, helse- eller industrisam-menheng. Vi kan ikke uten viderebruke de samme retningslinjene for åvurdere i hvilke tilfeller ekstra stråle-doser ved f.eks. ulykker representereren reell helserisiko (se s. 38-41 om småstråledoser).

Vi har ganske kort nevnt noen eksem-pler fra dagligliv og forskning der detbrukes stråling. Vi kan lett finne flere;særlig innen forskning og medisin erdet mange interessante bruksområder.

De radioaktive isotopene må lages ogfraktes til stedet der de brukes. Etterbruk må de oppbevares på en tryggmåte inntil aktiviteten er så liten at dener ubetydelig. Hvis du lurer på hvorlenge det er, må du se på halveringsti-den. Etter 20 halveringstider er detbare én milliondel igjen av aktiviteten.

Hvis det dreier seg om I-131 med bare8 dagers halveringstid, er 20 halver-ingstider bare 20 uker. Derfor er ulyk-ker med jodutslipp kritiske bare i noenfå uker. Cs-137, derimot, har en halv-eringstid på 30 år, og da vil det gå om-kring 600 år før aktiviteten er redu-sert til én milliondel. For plutoniumPu-239 er halveringstiden 24 400 år,så her reduseres aktiviteten nesten ikkei løpet av et menneskeliv.

De menneskene som arbeider medstråling og radioaktive isotoper målære seg en del forsiktighetsregler. Defleste bruker et dosemeter i sitt arbeidslik at de hele tiden holder kontroll medom de utsettes for stråling.En internasjonal komité (ICRP) set-

Strålevernter retningslinjer for bruk av stråling,og i Norge er det Statens strålevernsom har ansvar for dette.

I Norge er det Statens strålevern somholder kontroll med alle strålekilderpå sykehus, i industri og forskning.Strålevernet følger retningslinjene somtrekkes opp av ICRP.

Statens strålevern ble opprettet i1939 med navnet "Statens fysiskekontrollaboratorium". Oppgaven varå føre tilsyn med røntgenloven av18. juni 1938. I 1964 gikk laborato-riet over til å bli et eget institutt,"Statens institutt for strålehygiene"(SIS). Instituttet fikk egen bygning iBærum i 1975. I 1993 skiftet SISnavn til Statens strålevern.

Statens strålevern skal føre tilsyn medbruken av både ioniserende og ikke-ioniserende stråling (f.eks. UV). Detskal være et kompetanseorgan når detgjelder vern og sikkerhet ved bruk avradioaktivt materiale og røntgenutstyr.Instituttet har i dag en stab på mer enn50 personer, og de utgir en egenpublikasjonsserie.

Vi har allerede vært inne på at strå-ling brukes innen kreftbehandlingen tilå drepe kreftceller. Den store utfor-dringen er å drepe alle kreftcellene,mens de friske cellene skades minstmulig. Strålingen må derfor være mestmulig rettet mot de syke cellene. Detteer ingen lett oppgave, og flere metoderhar vært benyttet. Vi skal her nevneen lovende metode med radioaktiveisotoper som kan hektes på antistoffer.

Metoden går i korthet ut på at vi øn-sker å bringe strålekilden direkte til-svulsten eller de syke cellene. "Frak-tebåten" er antistoffer.

Dette er store molekyler med en spe-siell overflate som kan gjenkjenne til-svarende strukturer (antigener) påoverflaten av celler. På antistoffenekan en hekte radioaktive isotoper, al-ler helst slike som sender ut strålingmed kort rekkevidde (α-partikler og

β-partikler). Når antistoffet fester segtil overflaten på kreftcellen, vil strå-lingen avsette energien sin lokalt i desyke cellene. Det betyr at de syke cel-lene får en stor stråledose, mens defriske slipper lettere unna fordi strå-lingen har så kort rekkevidde.

Kreftcellemed antigener

At-211 At-211

På overflaten av alle celler sitter det molekylersom er spesifikke for cellen (det er antigener).Antistoffer som "passer til" antigenene på enkreftcelle kan brukes til å frakte radioaktive ato-mer (f.eks. At-211) til kreftcellen.

Lovende medisinsk bruk

22

Hva skjedde?

26. april 1986 løp en av reaktoreneved kjernekraftverket i Tsjernobylløpsk. Varmeutviklingen førte til engasseksplosjon (ikke en atomeksplo-sjon - reaktoren oppførte seg ikke somen atombombe). Eksplosjonen gjordeat topplokket på reaktoren ble delvissprengt bort, og reaktoren hadde in-gen inneslutning som hindret de radio-aktive stoffene i å slippe ut. I eksplo-sjonen og den etterfølgende brannenble det frigjort store mengder radio-aktive stoffer. Reaktorkjernen medgrafitt brant i mange dager, og utslip-pet fortsatte i hele ni dager (fig.14).Isotopene som slapp ut var bl.a. ce-sium, strontium, jod og en lang rekkeandre, deriblant plutonium.

Figur 14. Utslipp av radioaktivestoffer fra Tsjernobyl. Høyden påsøylene viser samlet utslipp pr.dag (relative enheter). Alle deradioaktive gassene slapp ut denførste dagen, mens utslipp av ra-dioaktive støvpartikler fortsatte i nidager.

Alt strontium og det meste av pluto-niumet falt ned igjen innenfor et om-råde på 30 km fra reaktoren. Men an-dre isotoper, som I-131 og Cs-137, bleført med vinden og spredt over storelandområder. Vinden blåste mot Skan-dinavia de første dagene etter ulykken,og en god del radioaktivt materiale faltned med nedbør over Midt-Norge.

Tsjernobylulykken

vanskelig å beregne dosene i etter-tid. Hvis man skal sette inn tiltak motI-131, må det skje umiddelbart etterutslippet. Et aktuelt tiltak er å tilføreikke-radioaktive jodisotoper som tab-letter til folk. Kroppen kan ikke skillemellom radioaktivt og ikke-radioaktivtjod. Det blir derfor en konkurranse omopptak som kan bety at opptaket av I-131 blir mindre.

Det meste av jodaktiviteten døde utetter noen få uker, og i ettertid er detcesium, Cs-137, som gir størst bidragtil befolkningens stråledose. Den sen-der ut γ-stråling og vil derfor bidra tilden eksterne dosen. I tillegg kommerden inn i næringskjeden og tas opp imenneskekroppen gjennom maten.

En rekke forskergrupper har studerthelsekonsekvensene for befolkningenomkring ulykkesstedet. Ut fra vårkunnskap om de japanerne som blebestrålt ved bombingen av Hiroshimaog Nagasaki i 1945, antok man at detville begynne å oppstå ekstra tilfellerav leukemi (blodkreft) omkring Tsjer-nobyl i løpet av noen (5 - 10) år.

Vi skal her se litt nærmere pånedfallet omkring Tsjernobyl,stråledosene til befolkningen derog de helsemessige konsekven-sene. Vi skal også behandle kon-sekvensene som ulykken fikk forNorge og de stråledosene vi bleutsatt for.

Doser nær Tsjernobyl

I de første dagene etter ulykkenjobbet ca. 1000 menneskerintenst med å slukke brannen ogkapsle inn restene av reaktorenfor å unngå nye eks-plosjoner ogutslipp av radioaktivt materiale.En del av disse arbeiderne fikkbetydelige stråledoser, og 28 per-soner døde som følge av akuttestråleskader, mens 3 døde avbrann- eller andre skader.

Ca.135 000 mennesker bleevakuert fra nærområdene rundtkraftverket i løpet av den første ukaetter ulykken. Man antar at disse vilfå en middeldose på 10-20 mSv over50 år som følge av ulykken. Ca. 4millioner mennesker i Hviterussland ogUkraina lever i dag i områder medbetydelig nedfall etter ulykken. Disseantas å få doser på 6 - 20 mSv over 50år.

Hva betyr disse dosene for helsa til deaktuelle folkegruppene? For å svare pådet, må vi se litt på hvilke isotoper detdreier seg om.

Isotopen jod I-131 har halveringstid på8 dager, og vil derfor gi stråledoserover kort tid. Hvis vi får jod inn i krop-pen, vil den samle seg i skjoldbrusk-kjertelen og gi en stråledose til denne.

Det ble ikke satt inn noen tiltak motradioaktivt jod i områdene nær Tsjer-nobyl, og dette førte til at jod-dosenetil befolkningen antakelig var relativtstore. Vi vet lite om dette, og det er

Slik så reaktoren og omgivelsene ut tredager etter eksplosjonen i Tsjernobyl.

Første periode

Annen periode

23

Figur 15. Figuren viser hvilke radioaktive isotoper som falt ned i Norgeetter Tsjernobyl. Prøven som er målt besto av gress fra plenen utenforUniversitetet i Oslo. Den ble målt 9. mai 1986, 2 uker ettereksplosjonen. Prøven er målt med en teller som registrerer energientil γ -strålingen. Det gir igjen grunnlag for å bestemme hvilke isotoper vihar.

Ulykkens følger for NorgeSelv om Norge ligger langt fra Tsjer-nobyl, fikk ulykken relativt store kon-sekvenser også for oss. Vinden sto motNorge, og vi hadde mye nedbør i denaktuelle perioden slik at de radioak-tive partiklene i lufta festet seg til regn-dråper og falt ned på bakken.

Figur 15 viser en måling som er gjortpå en gressprøve fra Blindern i Oslo9. mai 1986. Det er γ-stråling som ermålt, og energien til strålingen er re-gistrert. Dette gir grunnlag for å be-stemme hvilke isotoper som er tilstede.Det er kun cesium-isotopene som haren halveringstid på mer enn et år, mensen viktig isotop som I-131 har en halv-eringstid på kun 8 dager. Det betyr atallerede 9. mai var I-131- mengdenredusert til under det halve.

Nedfallet over Norge ble størst i deområdene som hadde nedbør i dageneetter ulykken. Særlig hardt rammet blefjellområdene i Midt-Norge. Regnvan-net med de radioaktive isotopene bletatt opp av gress og planter, og kom

dermed inn i næringskjeden. Sauer ogreinsdyr som beitet i de berørte om-rådene, fikk isotopene inn i kroppen.

Siden halveringstiden til Cs-137 er 30år, betyr det at 10 år etter ulykken vardet 79 % igjen av aktiviteten og etter30 år vil det være 50 %.

Det er foretatt en rekke målinger for åundersøke hvor det er blitt av de ra-dioaktive stoffene. Det meste liggernok fortsatt der det falt ned, men kan-skje litt dypere i jorda. Endel har rentut i bekker og vassdrag. Noe finnerveien inn i planter og næringsstofferog til slutt inn i oss.

Hvis du bor i et område med cesium-nedfall, vil du få en ekstra stråledose.Mye av den skyldes γ-strålingen fradet som ligger på bakken, og en delskyldes at du spiser mat som innehol-der Cs-137. Det gir både en eksternog en intern dose.

Etter Tsjernobylulykken ble det fore-slått at det skulle settes grenser forhvor stor Cs-aktivitet som skulle til-lates i matvarer. I Norge vedtok manen grenseverdi på 600 Bq/kg. Detteførte til at vi måtte kassere storemengder saue- og reinsdyrkjøtt. Detvar særlig reinsdyra i Midt-Norge somvar utsatt.

og det vil ennå gå mange år før vi harfull oversikt over ulykkenskonsekvenser. Dosene var tross altbeskjedne, og vi kan trolig ikke ventenoen øking i kreft.

Dette skjedde imidlertid ikke, og deter fortsatt, 19 år etter ulykken, ikkefunnet overhyppighet av leukemi.Derimot har omkring 2000 barn i deforurensede områdene fått kreft iskjoldbruskkjertelen, sannsynligvispga. stråling fra I-131. Mer enn 95 %av tilfellene kan helbredes. Kreft targjerne mange år på å utvikle seg,derfor var det først 5-6 år etter ulyk-ken at økningen i krefttilfeller blemerkbar.

Det ble altså en uventet fordeling avkreftformer etter Tsjernobyl. Noe avforklaringen ligger nok i at strålingenomkring Tsjernobyl var av et annetslag enn den i Japan (strålingen fraatombombene inneholdt bl.a. mye nøy-troner). Videre kom dosene fra Tsjer-nobyl i løpet av dager og uker (måne-der), mens dosen til japanerne kommomentant idet bomben sprang.

Det er observert økning også i en rekkeandre kreftformer i befolkningen i deberørte områdene etter ulykken. Imid-lertid er det en like stor økning i områ-der som ikke er forurenset av radio-aktive stoffer, og man regner derforikke med at disse krefttilfellene kantilbakeføres til stråling. Mulige fak-torer som kan ha påvirket kreft-forekomsten i det tidligere Sovjetunio-nen er politisk og sosial uro, usikker-het, flytting, endrede matvaner, øktstress osv.

Tsjernobylulykken førte til redsel,usikkerhet og angst hos store befolk-ningsgrupper. Mange måtte flytte frahjem og arbeid. Den psykiske belast-ningen på befolkningen etter ulykkenhar vært stor, og slike påkjenninger vilpåvirke helsen. Totalt sett kan det siesat de direkte strålingsrelaterte helse-problemene etter Tsjernobylulykken ersmå, mens de psykiske, politiske ogøkonomiske problemene er enorme.

Det er ikke observert overhyppighetav misdannelser hos barn som er fødtetter ulykken av bestrålte foreldre.

Kreft og andre helsemessige følger avstråling utvikler seg imidlertid sakte,

1. Te-1322. I-1313. La-1404. Ru-1035. Cs-1346.Cs-1377. I-132

Energi (keV)A

ntal

l te

lling

er

24

Vi kan slå fast at hvis vi skulle tviholdtpå grenseverdien på 600 Bq/kg, villedet fått katastrofale følger for rein-driften. Følgelig ble vedtaket etter korttid omgjort slik at grensen forreinsdyrkjøtt ble hevet til 5000 Bq/kg.Senere er grenseverdiene forreinsdyrkjøtt igjen redusert.

De stråledosene vi får fra Cs-137 ikjøtt er små - betydelig mindre enndosene vi får fra naturlig stråling. Forå redusere radioaktiviteten i sauer tilunder tiltaksgrensen, ble det satt i gangsåkalt nedfôring. Det kan skje på tomåter:1. Gi dyra et stoff (f.eks. berlinerblått)som gjør at cesium skilles fortere utav kroppen (redusere biologiskhalveringstid).2. Fôre sauene med ikke-radioaktivtfôr i noen uker.Nedfôrings-tiltakene har kostet Norgeomkring en halv milliard kroner, menreduksjonen i befolkningens stråledosehar vært liten.

Gjennomsnittsnordmannen mottok enekstradose på ca. 0,25 mSv det førsteåret etter ulykken. Uten tiltak villedette tallet antakelig vært omkring0,33 mSv. Dosereduksjonen er altsåpå ca. 0,1 mSv - mindre enn reduk-sjonen på 0,27 mSv som du oppnårved å flytte fra et betonghus til ettrehus (se s.16).

For en del samer i Sør-Norge, somspiser mye reinsdyrkjøtt, har dosenefra Tsjernobyl vært større, og tiltakenehar hatt større betydning. Man regnermed at dosen fra Tsjernobyl totalt(over 50 år) vil bli ca. 2 mSv for engjennomsnittsnordmann og opptil 20mSv for en same som spiser mye reins-dyrkjøtt. Den totale dosen fra andrekilder i samme tidsrom er ca. 200 mSv.

Biologisk halveringstid

Når du får i deg en radioaktiv iso-top, vil den kunne skilles ut igjenvia svette, urin og avføring. Visnakker derfor om en biologiskhalveringstid, tB.

Et radioaktivt stoff i kroppen dinforsvinner altså på to måter: entenved at det skilles ut biologisk ellerved at det henfaller fysisk. Det eraltså ikke bare er den fysiske halv-eringstiden, t

F, som er viktig.

Hvis vi kjenner den biologiske ogden fysiske halveringstiden til et ra-dioaktivt stoff, kan vi beregne eneffektiv halveringstid, tE.

Når den biologiske halveringstidener mye kortere enn den fysiske (somfor Cs-137), vil t

E og t

B være nesten

like.

Den effektive halveringstiden er for-skjellig fra art til art og fra isotoptil isotop, og avhenger dessuten avhvilken kjemisk forbindelse det ra-dioaktive stoffet er en del av. Denbiologiske halveringstiden for Cs-137 er 2-3 uker for sauer, ca. 1måned for reinsdyr og ca. 3 måne-der for mennesker.

Grunnen til at det fortsatt er en delradioaktivitet i sau og rein etter tid-ligere utslipp er at de beiter på gressog lav som tar opp radioaktivitet frabakken. På denne måten får beitendedyr stadig "påfyll" av radioaktivtmateriale.

Her måles innholdet av Cs-137 i en levende sau. Det blir brukt enteller som måler γ-strålingen som kommer fra sauen. Hvis du ser påhenfallsskjemaet på side 7, ser du at energien til γ-strålingen er 0,662MeV . Det betyr at strålingen har energi nok til å komme ut av sauenog treffe telleren. Foto: Landbruksdepartementet.

KonklusjonDosen til Kari og Ola etterTsjernobyl er bare 1 - 2% avnaturlig stråledose. Vi vil aldrikunne påvise sykdomstilfellersom er direkte forårsaket av enså liten ekstradose.

tF

. tBt

E =

tF

+ tB

25

Prøvesprengninger

Figur 16. Den aller første kjernefysiske test fant sted nær Almagordoi New Mexico i juli 1945. Senere er det foretatt mer enn 1900 tester.Kartet her viser teststedene. Av størst betydning for Norge er NovajaSemlja.

I perioden etter den 2. verdenskrig ogfram til ca. 1980 har USA, den davæ-rende Sovjetunionen og andre stor-makter foretatt til sammen 461 kjer-nefysiske prøvesprengninger i atmo-sfæren. Ved en kjernefysisk eksplosjoni atmosfæren blir radioaktive stofferført med luftstrømmene og fordelt overstore områder. De viktigste isotopeneer cesium-137, strontium-90 og jod-131. Når det gjelder miljø og radio-aktivt utslipp, er det helt avgjørendeom prøven finner sted i atmosfæreneller under bakken. Det totale utslip-pet fra bombetestene (målt i becqu-erel) er større enn utslippet fra Tsjer-nobyl-ulykken, men det er også endelting som skiller de to typene utslipp:

1. Utslippet fra Tsjernobyl nådde al-dri høyder på mer enn 8 - 9 km, dvs.at det var begrenset til "værsonen" el-ler troposfæren. Bombeprøvene, deri-mot, førte til at en betydelig del avaktiviteten nådde opp i stratosfæren.Dette har avgjørende betydning fornedfallet. Det er liten utveksling av luftmellom troposfæren og stratosfæren,og de radioaktive stoffene kan derforbli i stratosfæren i årevis før de fallerned.

2. Sammensetningen av nedfallet eravhengig av hvor bomben sprenges(høyden) og hvor lang tid som går førdet faller ned. Tidsaspektet er lett åforstå, fordi de kortlivede produktene,som I-131, vil forsvinne etter noenukers forløp.

Hvis sprengningen foregår nær bak-ken, vil jord og løsmateriale suges opp,og nøytronstrålingen danner radioak-tive aktiveringsprodukter som f eks.C-14.

I perioden 1961-1962 foretok Sovjet-unionen 87 prøvesprengninger overNovaja Semlja, og nedfallet fra dissetestene var betydelig i Finnmark og påVestlandet, der det regnet mye.

Jod-131 kom fra gress via kuer inn imelken. I forbindelse med de storeprøveseriene i høstmånedene i 1961og 1962 ble det målt en konsentrasjonav jod-131 i melk på opp til 50 Bq pr.liter. Jod samler seg i skjoldbrusk-kjertelen. På s. 27 skal vi forsøke åberegne stråledoser som muligenskunne bli resultatet ved å drikke melkmed I-131. Som vi skal se, er doseneså små at det er lite sannsynlig at detkan ha gitt helseeffekter.

Det nedfallet som har vært av betyd-ning etter prøvesprengningene er i før-ste rekke Cs-137. På midten av 1960-tallet inneholdt reinsdyrkjøttet i Finn-mark noen tusen Bq pr. kilo. Det førtetil at samene, som bruker store meng-der reinsdyrkjøtt, fikk i seg denne iso-topen. I fig. 17 på neste side ser duutviklingen i perioden 1965 til 1985,både for reinsdyrkjøttet og for samenesom spiste det. Samlet ekstradose tildisse samene blir ca. 12 mSv. For re-sten av den norske befolkningen hardosetillegget fra bombetestene værtomkring 0,15 mSv.

Reggan

Ust-Urt Lop Nor

Monte Bello

Almagordo

Mururoa

Nevada

Semipalatinsk

Novaja Zemlja

Bikini

Johnston-saari

Eniwetok

Maralinga

Joulusaari

Woomera

26

Vi har nå gjennomgått naturlige ogkunstige radioaktive kilder. Vi vet atvi lever i et "hav" av stråling og at vitil enhver tid blir utsatt for små stråle-doser. Gjennomsnittsmennesket fårnok en større stråledose i dag enn for100 år siden. Det skyldes i første rekkebruk av stråling i helsesektoren, menogså utstrakt bruk av fly og økt radon-innhold i våre boliger, som stadig blirbedre isolert. Det er et paradoks atdisse strålekildene og dosene bekym-rer folk flest svært lite, mens de langtmindre dosene vi får fra prøve-sprengninger og atomulykker stadigfremkaller store overskrifter.

Det er grunn til å se nærmere på hvor-dan vi kan anslå stråledoser i forbin-delse med radioaktiv forurensning.Følg med i de tre eksemplene vi skalgi på beregninger av stråledoser. Hvisdu synes det matematiske er vanske-lig, ikke gi opp, men hopp over utreg-ningene og følg med på konklusjonene.Kanskje vil du selv i neste omgangkunne gjennomføre slike overslag somer viktige for samfunnets behandlingav stråling.

1) Cs-137 i kjøtt

Slik beregner du stråledoser

1. La oss anta at sauekjøttet innehol-der 1000 Bq/kg, dvs. en del mer enntiltaksgrensen på 600 Bq/kg.

2. La oss anta at du spiser én middagmed 200 gram kjøtt. Du får altså i degCs-137 med en aktivitet på 200 Bq.

3. Vi antar at du veier 60 kg og at ak-tiviteten fordeler seg jevnt i kroppen.

Hvilken dose gir dette?

Cs-137 har en fysisk halveringstid på

Figur 17. Cs-137 i flyttsamer fra Kautokeino-området i perioden 1965-1985. Tar du hensyn til at skalaen på y-aksen er logaritmisk, ser du atradioaktiviteten i samene avtok med en "halveringstid" på ca.6 år.Menn hadde omtrent dobbelt så stor cesiumkonsentrasjon som kvin-ner. En tilsvarende situasjon finner vi for kalium (se fig. 12, s.17). Datafra E.A. Westerlund, Statens strålevern.

I 1963 inngikk de fleste stormakteneen avtale om å slutte med prøve-sprengninger i atmosfæren. Siden dentid har testene stort sett foregått un-der jorda, og spredningen av radioak-tivt materiale har vært langt mindre.Det pågår nå internasjonale forhand-linger om full stans i alle prøve-sprengninger.

Vi har ingen forståelse for at det fort-satt utvikles og testes atomvåpen. De-batten omkring dette må imidlertidikke forveksles med debatten om brukav atomkraft som energikilde tilfredelige formål. Du kan lese omfordeler og ulemper ved atomkraft(kjernekraft) på s. 43-45.

30 år, mens den biologiske halverings-tiden for mennesker er ca. 3 måneder.Det betyr at den effektive halv-eringstiden er på 90 dager (se s. 24).

Vi vet at aktiviteten avtar etter eneksponensialfunksjon, og med en ef-fektiv halveringstid på 90 dager betyrdet at du vil motta mer enn 93 % avden totale stråledosen i løpet av ett år(4 halveringstider). Sagt på en annenmåte synker aktiviteten fra 200 Bq til12 Bq det første året.

Det totale antall henfall i løpet av etår, finner du ved å integrere ekpo-nensialfunksjonen (fra tid 0 til et år).Det er det samme som å summereantall henfall i hvert eneste sekund fradu spiser kjøttet til ett år senere.Matematisk er det:

Her er vist 3 eksemplersom noen kanskje syneser litt vanskelige.Du kan hoppe over selveberegningene, men prøvlitt først da vel!

Sauen har beitet i et om-råde med stort Cs-nedfall.

X

t = 1 år

0

t = 0

X = A te dtλ− ⋅∫

27

γ-strålingen som sendes ut har enenergi på 0,662 MeV. En god del avdenne strålingen går rett og slett ut avkroppen (det er jo derfor vi kan måleradioaktivitet i levende vesener). Ca.halvparten av γ-strålingsenergien bliravsatt i kroppen. Det er derfor en ri-melig antakelse at hvert henfall gir etgjennomsnittlig dosebidrag på ca 0,5MeV (0,17 fra β-partiklene og 0,33fra γ-strålingen). Det betyr at den sam-lede energiavsetning i kroppen blir:

0,5 MeV . 2,2 . 109 = 1,12 . 1015 eV

Vi vet at 1 eV = 1,6 . 10-19 J, og vikjenner også definisjonen på dose. Foren person på 60 kg blir dosen fra mid-dagen totalt på:

Denne ekstradosen er så liten at dener mindre enn ekstradosen du får vedå fly fra Oslo til København . Hvis duspiser to slike middager hver uke gjen-nom hele året, vil samlet dose fortsattvære litt mindre enn den dosen du fårfra naturlige radioaktive stoffer i krop-pen din.

2) I-131 og doser tilskjoldbruskkjertelen

I områdene rundt Tsjernobyl er det nåregistrert en øking i skjoldbruskkjertel-kreft som høyst sannsynlig skyldesdoser fra radioaktivt jod i ukene etterulykken. Vi har ingen informasjon omstråledosene, men de må ha vært rela-tivt store hvis kreften skyldes strålin-gen.

Da det ble foretatt atmosfære-sprengninger på Novaja Semlja i 1961og 1962, var det i ukene etterpå en delnedfall av I-131 i Norge. Det kan væreinteressant å se om vi kan beregnenoen stråledoser basert på de målingersom ble gjort den gangen.

I-131 kom inn i melk og ga en maksi-mal aktivitet på ca. 50 Bq pr. liter. Laoss gjennomføre en beregning medfølgende forutsetninger.

1. Du drikker 1/2 liter melk pr. dagi en periode på 12 uker.

2. Melken inneholder hele tiden I-131. med aktivitet på 50 Bq/l.

3. Vi bruker en effektiv halverings-tid lik den fysiske på 8 dager(lengre kan den ikke bli).

4. Vi antar at alt det radioaktivejod blir tatt opp i skjoldbruks-kjertelen, som veier 25 gram.

Når I-131 henfaller, sender det ut enβ-partikkel med maksimal energi på0,6 MeV og γ-stråling med energi på0,36 MeV. Vi antar at alle β-partikleravsettes i kroppen med 1/3 avmaksimalenergien, og at halvparten av

der Ao er lik aktiviteten ved start (200

Bq) og λ er henfallskonstanten (λ =ln2/t

1/2) der den effektive halverings-

tiden er på 90 dager. Du vil finne atdet totale antall henfall er:

X = Ao/λ = 2,2 . 109

Som vi ser, er det mer enn 2 milliar-der henfall.

I figur 3 på side 7 kan du se hva slagsstråling Cs-137 fører med seg. Det erβ-partikler og γ-stråling. β-partiklenehar så kort rekkevidde at de avsetterall sin energi i kroppen. Det er ifølgehenfallsskjemaet to veier som fører tilβ-partikler med noe forskjelligmaksimalenergi. For enkelhets skyldantar vi at alle henfallene gir β-partik-ler med maksimalenergi på 0,512 MeV(i virkeligheten skjer dette i 94,6% avhenfallene). Vi har tidligere sagt atgjennomsnittsenergien til β-partikleneer ca. 1/3 av maksimalenergien, hvil-ket betyr ca. 0,17 MeV pr. henfall.

DeV J eV

kg= ⋅ ⋅ ⋅ −112 10 1 6 10

60

15 19, , /

D = 3,0 . 10-6 J/kg = 0,003 mGy

Siden det er snakk om β-partiklerog γ-stråling, blir den ekvivalentedosen 0,003 mSv.

γ-energien avsettes. Det betyr at hverdesintegrasjon avsetter omkring 0,4MeV i kroppen. For enkelthets skyldkan vi anta at alt avsettes i skjold-bruskkjertelen.

Vi beregner det totale inntaket til 2100Bq I-131 til en skjoldbruskkjertel på25 gram. Halveringstiden er 8 dager,og energien pr. henfall er 0,4 MeV. Vimå integrere på samme måte som i ek-sempel 1, og finner at totalt antall hen-fall, X, blir:

X = Ao/λ = 2100/λ = 2,1 . 109

Energiavsetningen i skjoldbrusk-kjertelen blir da:

D = 0,4 . 106 eV . 2,1 . 109 = 8,4 . 1014

eV

Dosen til skjoldbruskkjertelen, somveier 0,025 kg, blir:

DeV J eV

kg= ⋅ ⋅ ⋅ −8 4 10 1 6 10

0 025

14 19, , /,

D = 5,4 . 10-3 J/kg = 5,4 mSv

En slik dose til skjoldbruskkjertelen vilgi samme risiko som en dose på 0,27mSv til hele kroppen. Det er denne-såkalte effektive dosen vi bruker nårvi skal angi risikoen ved en strålings-eksponering. Det betyr at I-131-ned-fallet i Norge i forbindelse med bombe-prøvene ga en ubetydelig helserisiko -tilsvarende flytting fra trehus til be-tonghus. Menneskene omkring Tsjer-nobyl som har fått skjoldbruskkjertel-kreft etter ulykken må altså antas å hafått betraktelig større doser enn dette.

28

3) Bading i radioaktivt vann

Vi skal ta med et scenario som som har vært oppe i medi-ene fra tid til annen. Store mengder radioaktivt avfall erhelt ut i en sjø der det bor folk og der det muligens kunnevære aktuelt med et bad. Dette er kanskje situasjonen en-kelte steder i Russland med store forurensninger etter atom-våpenproduksjon. I dette scenariet skal vi holde oss til hjem-lige forhold. Vi skal regne litt og vise at vann gir en megetgod beskyttelse mot stråling - så følg med!

La oss anta at alt Cs-137-utslippet fra Tsjernobyl-ulykken faller ned i Mjøsa og blir jevnt fordelt i vannet(ingenting synker til bunns). Hvor stor stråledose villedu få ved et bad på 10 minutter?

Det første vi må finne er aktiviteten i vannet. Ifølge deopplysninger vi har, ble det fra Tsjernobyl frigjort Cs-137med en total aktivitet på 38 . 1015 Bq. Vi antar at alt dettefaller ned i Mjøsa og blandes jevnt i vannet.

Mjøsa har en flate på 368 km2 og er 449 meter på detdypeste. For enkelhets skyld antar vi en gjennomsnitts-dybde på 50 meter. Det betyr at Mjøsa inneholder ca. 18,4km3 vann. Det er 1,84 . 1013 liter vann. Det betyr at hverliter vann vil innholde ca. 2000 Bq Cs-137.

Drikk ikke mens du bader !Vi regner med at du ikke drikker noe vann mens du bader.Det betyr at vi bare vil ta ekstern stråling med i beregnin-gen. Henfallsskjemaet til Cs-137 finner du på side 7. β-partiklene som sendes ut har en midlere energi på ca. 0,17MeV (se eks. 1). De har en rekkevidde i vann på ca. 1mm.Det betyr at det kun er β-partikler fra et vannlag på 1 mm(ca. 1,2 liter) omkring kroppen som har mulighet til å treffehuden. Dosen fra β-stråling vil bare bli gitt til det ytterstehudlaget, og blir meget liten (kanskje du klarer å beregnedet), så vi skal se bort fra den og konsentrere oss om γ-strålingen.

γ-strålingen fra Cs-137 har en energi på 0,662 MeV. Strå-lingen blir absorbert i vann, og intensiteten avtar medtykkelsen på vannlaget etter en eksponensialfunksjon. Van-net absorberer så godt at et vannlag på litt under 10 cmreduserer γ-strålingen fra Cs-137 til det halve. Etter 5 slike"halvverdilag" (50 cm vann) er strålingen redusert til ca.3 %. Vi kan altså regne med at bare de Cs-137 atomenesom er nærmere enn 0,5 meter kan gi deg stråling mens dubader.

La oss anta at kroppen din er som en sylinder; 180 cm høyog 22 cm i diameter (da veier du ca. 70 kg). Det sylinder-skallet med vann rundt deg som kan gi deg en stråledose,har da en diameter på 1,22 meter og inneholder omtrent2000 liter vann med en total aktivitet på ca. 4 . 106 Bq.Strålingen sendes ut i alle retninger. Det betyr at omkring

halvparten av strålingen i vannlaget går bort fra deg oghalvparten mot deg. Den delen som går mot deg, vil delvisabsorberes av vannet. Vi deler vannlaget i 5 "skall" somhvert er på ett halvverdilag (10 cm tykt). På grunn av ab-sorpsjon vil ca. 71 % av strålingen i det nærmeste laget nåkroppen din. I neste skall vil 35 % nå frem, og videre iskall 3 vil 18 %, i skall 4 vil 9 %, og i skall 5 vil 4 % nåfrem (hvis du er god til å regne med eksponensialfunksjoner,kan du vise dette).

Skallene er like tykke, men siden radien øker vil de gradvisinneholde mer vann. Vi tar hensyn til det og til at barehalvparten av strålingen går mot deg. Da finner vi at hvisdu bader i 10 minutter, vil du bli truffet av tilsammen 2,26. 108 γγγγγ-fotoner. Vi antar at all energien fra disse avsettesjevnt i kroppen din. Hvis du veier 70 kg, vil stråledosenbli:

D = 0,34 . 10-6 J/kg

Stråledosen vil altså bli ca. 0,34 μμμμμGy eller 0,34 μμμμμSv.Denne dosen er overraskende liten. Prøv gjerne å utføreberegningen selv og se om du får dette svaret.

Dette eksempelet viser at vann er meget godt egnet til be-skyttelse mot stråling. Det er bare radioaktivitet innen enhalv meter med vann du må ta hensyn til.

Et helt annet regnestykke ville vi få hvis du begynte å drikkevannet. For planter og dyr (fisk) som lever i vann, vil detbety at de etterhvert tar opp Cs-137, noe som fører til enintern dose. Vi mangler kunnskaper om hvorledes radio-aktiviteten kan "hope seg opp" (vi kaller det for "anriking")i forskjellige biologiske systemer som plankton, alger, skall-dyr og fisk. Vi vet at hos noen arter blir konsentrasjonenadskillig større enn i vannet de lever i. Å studere radioak-tive stoffers vandring i næringskjedene er en viktig opp-gave for fremtidig forskning.

DeV J eV

kg= ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ −2 10 0 662 10 1 6 10

70

8 6 19,26 , , /

29

Konklusjon om radioaktiv forurensningVi håper at de tre regneeksemplene harvist deg hvordan du ved å gjøre enkleantakelser kan beregne omtrentlig hvorstore stråledoser du kan få i ulike si-tuasjoner med radioaktiv forurens-ning. Det er noen få punkter du børvære oppmerksom på i forbindelsemed utslipp og nedfall av radioaktiveisotoper.

1. Utslippets sammensetningUtslipp fra en reaktorulykke eller enbombeprøve i atmosfæren vil inne-holde en rekke forskjellige radioaktiveisotoper. Det er av betydning å kjennesammensetningen hvis vi skal setteigang tiltak.

I den første fasen (noen få uker) måoppmerksomheten rettes mot dekortlivede isotopene, i første rekke I-131. Disse vil avgi all strålingen sin iløpet av denne perioden. Etter en tidmå vi rette oppmerksomheten mot delanglivede isotopene, som Cs-137 ogSr-90.

2. Den første fasen: I-131Store mengder I-131 har gitt betyde-lige stråledoser til skjoldbruskkjertelenhos en mengde barn i Hviterussland,Ukraina og Russland. Det har ikkevært mulig å beregne disse dosene, såvi kan ikke si noe særlig om den så-kalte "dose-effekt-kurven" for skjold-bruskkjertelkreft (se s. 38-39). Tiltaki denne første fasen kan være å gi jod-tabletter til folk, slik at skjoldbrusk-kjertelen "fylles opp" med vanlig jodog ikke er mottakelig for den radioak-tive jod-isotopen.

3. Cs-137De fleste forbinder radioaktiv foru-rensning først og fremst med Cs-137-forurensning. Det er også riktig nårdet gjelder nedfallet i Norge etter Tsjer-nobyl og tildels nedfallet etter bombe-prøvene. Vi kan lett måle aktivitetenog oppgi den som Bq/kg eller Bq/m2.Vi får da som regel store tall. Vær opp-merksom på at mange bruker dengamle enheten curie (1 Ci = 3,7.1010

Bq), noe som gjør at tallene blir små.Det er viktig ved enhver forurensningat vi forsøker å beregne de stråledoseneforurensningen kan føre til. Vi har gjortdet i eksemplene 1 - 3. Slike enkle be-regninger bør foretas før vi setter igangtiltak og bestemmer grenseverdier forradioaktivitet i næringsmidler. Når viførst setter en grenseverdi på for ek-sempel 600 Bq/kg (slik som etter Tsjer-nobyl), er samfunnet nærmest bundettil å sette igang tiltak for å overholdegrenseverdiene. Det har kostet ogkoster fortsatt det norske samfunnbetydelige summer å overholdegrenseverdiene som ble satt etter Tsjer-nobyl. Tiltakene har bl.a. omfattet kas-sering av kjøtt og nedfôring av sau.

4. PlutoniumPlutonium er et stoff som det snakkesmye om og som til og med er blitt kalt"verdens farligste". Det finnes flere ra-dioaktive plutoniumisotoper, men deter i første rekke Pu-239 med halver-ingstid på 24 400 år som vi er opptattav. Den lages i kjernereaktorer vednøytronbestråling av U-238. Pu-239kan brukes som brensel i reaktorer,men den kan også brukes til å produ-sere våpen.

Plutonium sender ut α-partikler med

Ved innånding kan vi få plutonium inni bronkier og lunger. Plutonium somer knyttet til små partikler kan avset-tes i lungene. Noe forsvinner ut igjenmed en halveringstid på ca. 500 da-ger, mens noe føres med blodstrøm-men til skjelettet og leveren. I disseorganene er den biologiske halverings-tiden på 35 - 70 år. Lungekreft og krefti bein, lever og mage kan bli resulta-tet. Eksperimenter med hunder, mus,rotter og kaniner tyder på at dosenesom skal til må være relativt store.

Etter Tsjernobyl ble det spredt endelPu-239 i en sone med ca. 30 kilome-ters radius omkring reaktoren. Når detblåser, kan noe av dette hvirvles oppsom støv og trekkes ned i lungene, ogdet vil da representere en helserisiko.Ellers representerer plutonium et litehelseproblem.

Plutonium er farlig på en helt annenmåte hvis det er samlet i en klump somer så stor at det representerer en så-kalt "kritisk masse" (ca. 2 kg). Da kandet spontant starte en kjedereaksjon iplutoniumet, og en atomeksplosjon vilbli resultatet (se s. 43-44).Det er derforsvært viktig at plutonium ikke kommeri gale hender.

Alt radioaktivt materiale skal lagres. Det målagres så lenge at radioaktiviteten kommerned på et forsvarlig nivå. Med et forsvarlignivå mener vi at aktiviteten er omtrent somden naturlige bakgrunnsstrålingen.

en energi på 5,15 MeV.Rekkevidden i luft er noenfå cm. Det betyr at pluto-nium ikke er farlig så lengeden er utenfor kroppen.

Plutonium kan komme inni kroppen enten via mateneller ved innånding. Hvisinntaket er gjennom mat,vil svært lite tas opp fra tar-men og gå inn i blodstrøm-men - det meste passererrett igjennom kroppen ogrekker ikke å gi noen nev-neverdig stråledose. Detteinntaket er derfor av litenbetydning.

30

I den fysiske fasen absorberesstrålingen, og det dannes ioner,eksiterte molekyler og frie radikaler.Et fritt radikal er meget ustabilt og rea-gerer videre i brøkdelen av et se-kund ved vanlig temperatur. Når vi skalstudere primærproduktene, kan vistabilisere dem ved "å fryse demfast". Til det formål kan vi bruke fly-tende nitrogen (med temperatur på –196o C) eller helium (– 269o C).

I den kjemiske fasen skjer detendringer på biologiske molekyler. Deter særlig skader på DNA-molekyletsom er interessante. Skader på DNAkan i sin tur føre til både genetiske og

Figur 18. En skjematisk fremstilling av hendelsesforløpet ved bestråling av et biologisk system. Energi-absorpsjon og dannelse av ioner og radikaler representerer en fysisk fase som gjerne er over på brøkdelenav et sekund. Så kommer en kjemisk fase som gir mer permanente forandringer på molekyler ogcellestrukturer. Den biologiske slutteffekten kan det ta lang tid (fra dager til år) før den kan observeres.Skader på DNA som ikke repareres kan i sin tur endre en normal celle til en kreftcelle (en mutasjon). Dennecellen kan i sin tur utvikles til en livstruende kreft.

Hva skjer når du bestråles?Det er en oppfatning hos mange at småstråledoser kan føre til kreft.Strålevernet – både her hjemme ogICRP arbeider etter modellen at allestråledoser gir en viss risiko forkreftutvikling. Dette har ført til at endel mennesker som bor i nærheten avkjernekraftanlegg og avfallsdeponierføler at de er utsatt for en ekstra risiko.Vi skal derfor se nærmere på demodeller vi nå har for kreftutviklingog vi skal se hva strålebiologien kanfortelle.

Strålebiologi

Det skjer en lang rekke prosesser fradet øyeblikk en celle blir truffet avstråling til cellen utvikler seg til enkreftcelle eller eventuelt dør. Vi skal,på en enkel måte, forsøke å følge medi disse prosessene. Underveis skal viinnom en hel rekke fysiske, kjemiskeog biologiske prosesser.

Figur 18 viser en skjematisk oversiktover hendelsesforløpet etter enbestråling. Det deles inn i en fysisk,en kjemisk og en biologisk fase.

Små stråledoser gir ingenakutte skader. Derfor må envente lenge for å oppdage

eventuelle helseskader.

Stråling trefferog absorberes.Det dannes:1. Ioner2. eksiterte molekyler3. Frie radikaler

Sekundærreaksjonerfører til:Kjemiske forandringerpå molekyler (proteiner,DNA) og cellestrukturer.

Biologiske effekter:1. Celledød2. Organskader3. Mutasjoner4. Kreft5. Genetiske skader

FYSIKK KJEMI BIOLOGI

T I D S A K S E

MIKROSEKUND DAGER - ÅRSEKUND

somatiske mutasjoner – som da i sintur kan gi genetiske forandringer ogkreft. Som vi skal se, har vi forsvars-mekanismer (reparasjonsmekanismerog det som kalles apoptose) somhjelper oss. I senere år er det vist atstråling – både UV-stråling ogioniserende stråling kan trigge disseforsvarsmekanismene.

Den biologiske fasen kan ta langtid, avhengig av hvilken slutteffekt viser på. Vi studerer celler som dyrkes ilaboratoriet – eller vi kan studere dyr(gjerne mus). Tilsist må vi nevneepidemiologiske studier på menneskersom har fått ekstra stråledoser.

31

Her er I intensiteten av strålingen (dvs.antall fotoner pr. flate), x er dybden istoffet og µ er en konstant –absorpsjonskoeffisienten.

Fotoner forsvinner altså på sin veigjennom cellen. Energien til dissefotonene går med til å rive løs elektro-ner fra molekyler i cellen. Disse kan isin tur rive løs nye elektroner.

Energioverføring fra ααααα- og βββββ-parti-kler skjer litt-og-litt ettersom parti-klene beveger seg innover i et stoff.Det som skjer er at α- og β-partiklenekolliderer med elektronene i stoffet.

La oss begynne med de primære, fy-siske prosessene, de som skjer i løpetav mikrosekunder når strålingen tref-fer og blir absorbert i en levende celle.Vi er interessert i hvordan strålingenavsetter energi i det biologiske vevet.

Røntgen- og gammastråling bestårav fotoner. Intensiteten av strålingen(dvs. mengden av fotoner) avtar inn-over i stoffet etter en eksponensial-funksjon:

I hver kollisjon blir det avgitt energi ogpartiklene bremses etterhvert ned.

Partiklenes energitap pr. lengdeenhet,dE/dx, kalles "Linear Energy Trans-fer" (LET), og avhenger bl.a. av parti-klenes ladning og hastighet og avelektrontettheten i det absorberendestoffet. LET er langt større for α-par-tikler enn for β og γ. Det er derfor α-partikler har en større biologisk effekt(se side 10 om strålingsvektfaktorer).

RadikalerStrålingen - både fotoner og ladde par-tikler - avsetter energien sin i stoffetgjennom ionisasjoner og eksitasjoner.Men hva skjer videre?

De løsrevne elektronene kan i sin tureksitere og ionisere nye molekyler.Kjemiske bindinger kan ryke og detdannes radikaler. Et radikal kan be-stå av ett eller flere atomer. Det somsærpreger et radikal er at det er sværtreaktivt. Radikalene vil reagere rasktmed andre molekyler i cellen, og dehar derfor en meget kort levetid (brøk-delen av et sekund).En levende celle består for en stor del

av vann, og noen av de viktigstestrålingsproduktene er vann-radikaler. De viktigste vannradikal-ene er H, OH og et elektron som enkort tid er stabilisert ved at det omgirseg med et skall av vannmolekyler.Vi betegner det med eaq (aq står foraqua, latin for vann).

I = Io e-µx

Kikk igjen på figur 18 på side 30. De reaksjoner vi skalbehandle nå, er i den andre boksen på figuren: Kjemiskeforandringer på biomolekyler.

Alle molekylene i en celle er utsatt for forandringer vedbestråling. Vi studerer hvordan stråling forandrer viktigemolekyler slik at de ikke kan utføre sine oppgaver.Alvorligst er skader på DNA, for i det tilfellet kan selveplanen for det biologiske byggverket gå tapt.

Stråling gir skader to ulike måter. Ved direkte effektopptrer skaden i det molekylet som absorberer strålingen.Ved indirekte effekt er det et annet molekyl (som regelvann) som absorberer strålingen – deretter vil vann-radikalene som dannes "angripe" biologiske molekyler ogforårsake en endring.

Sekundære prosesserEffekter på biomolekyler

Strålevirkningen på en celle – som består av 70% vann – kan være både direkte og indirekte.

1. Direkte. Strålingen treffer direkte viktigemolekyler som DNA.2. Indirekte. Strålingen lager vannradikaler H,OH og e-, som i sin tur reagerer med DNA.

H2O

DNA

Radikaler kan reagere med defleste molekylene i en celle. Stu-diet av reaktive radikaler som erdannet av stråling har i mange årvært en hovedoppgave for enrekke fysikere ved Universitetet iOslo. De har særlig konsentrertseg om stråleinduserte radikaleri de store, biologiske molekyler –særlig DNA-molekylet. Studiene erofte gjennomført ved ekstremtlave temperaturer slik at primær-produktene er "frosset fast". Dafår vi mer tid til å studere de førde slippes fri og reagerer videre.

Primære strålingsprosesser Hva erradikaler?

32

Formen på DNA-molekylet var lenge en gåte. Denble løst av D.J. Watson og F.H. Crick i 1953 da depubliserte sin berømte modell av DNA-molekylet.

Alle celler hos planter, dyr og mennesker inneholder DNA.DNA er organismens databank som inneholder instruk-sene om cellers og organismers egenskaper. DNA-mole-kylet har form som en dobbeltspiral – en vindeltrapp dersidekantene er kjeder av sukker- og fosfat-molekyler.Hvert trinn består av to baser som er bundet sammenmed hydrogenbindinger på midten (se figur 19). I hveromdreining av DNA-spiralen er det 10 basepar. Et base-par kan bestå enten av adenin og thymin (A-T) eller avcytosin og guanin (C-G). Det er bare fire forskjelligebaser som inngår. Sitter det en thymin på den ene siden,vet vi at det må være en adenin på den andre, og om-vendt. Det samme gjelder paret cytosin-guanin. Diamete-ren i spiralen er ca. 2 nm, og avstanden mellom base-parene er 0,34 nm.

DNA i en menneskecelle har en samlet lengde på omtrent2 meter. Det tilsvarer ca. 6 milliarder "trappetrinn" (base-par). Hos oss er den fordelt på 46 kromosomer. Et gen eren bit av DNA-tråden som inneholder nok informasjon tilå lage et protein, f.eks. insulin, hemoglobin eller et enzym.

Hvor er informasjonen ?Det er rekkefølgen av baser langs DNA-spiralen som ut-gjør informasjonen om hvordan cellen er bygget opp ogfungerer. Sekvensen av baser langs den ene sidekanten avspiralen kan "leses som en kodet melding" om hvordanproteinene, cellens arbeidere, skal bygges opp. Proteinerbygges av aminosyrer.Tre og tre baser koder for én be-stemt aminosyre. F.eks. betyr baserekken C-A-G ataminosyren glutamin skal bygges inn i proteinet.Aminosyrene bindes sammen i lange kjeder til proteinersom sørger for at cellen får utført sine oppgaver.

DNA-molekylet

Figur 19. DNA (DeoxyriboNucleic Acid) består avto sukker-fosfat tråder bundet sammen avbaseparene A–T og G–C. Trådene er kom-plementære – noe som er viktig for reparasjon.

Strukturen av DNA-molekyletHvordan kan et molekyl som DNA sitte inne med allinformasjon om en organisme? Hemmeligheten liggeri strukturen av molekylet. Derfor var det så viktig åfå kjennskap til den tredimensjonale strukturen avDNA, og da Watson og Crick presenterte sin dobbelt-spiralmodell i april 1953, kom vi et langt skritt fremmot en dypere forståelse av hvordan alt liv fungerer.

Nordmannen Sven Furberg(1920 - 1982) spilte en viktigrolle for å finne strukturen avDNA-molekylet. Det var hansdr. gradsarbeide fra 1951 somga viktig informasjon. Furbergvar professor i fysikalsk kjemived Universitetet i Oslo.

Hydrogen-bindinger.Market ved devertikale linjene.

Base

Sukker-fosfat-kjede

Diameter~2 nm

0,34 nm

33

Siden DNA er så viktig skal vi senærmere på skader i dette molekylet.En viss sekvens av basepar langsDNA-tråden utgjør et gen, og hvertgen koder for ett protein. Siden etproteinmolekyl består av 100 til noenhundre aminosyrer koblet sammen, vilet gen bestå av fra 300 til noen tusenbasepar.

Hvis det blir en feil ved en base, entenden er forårsaket av kjemiske stoffer,stråling eller andre påvirkninger, blirinformasjonen forstyrret, og det kanføre til at proteinet ikke blir korrekt.Noen ganger kan dette være avgjø-rende for en organisme – og føre tilsykdom. Et eksempel på dette ersigdcelleanemi som er en fryktetsykdom i Afrika.

Hver celle i kroppen har en kopi avhele "kommandosettet", det vil si atidentiske DNA-molekyler finnes i alleceller. Før en celle kan dele seg, måden lage en kopi av hele DNA-mole-kylet, slik at de to dattercellene får hversin komplette utgave av "kommando-settet".

Ser vi i mikroskop påen celle som skal tilå dele seg, kan vi seDNA som små, X-formede bunter,kromosomene. Ien menneskecelle erdet 44 "vanlige" kro-mosomer og 2kjønnskromosomer.

Når cellen deler seg, overføres DNAtil dattercellene. Derfor kalles DNAofte arvestoffet.

Når kjønnscellene – eggcelle ogsædcelle – smelter sammen, vil DNAfra både mor og far overføres tilbarnet. Alle mennesker har noe DNAfra faren og noe fra moren. Derfor harde fleste noen egenskaper som lignermor og andre som ligner far.

Celledeling

Stråling kan føre til forandringer(skader) i DNA-molekylet. Det ernettopp slike skader – som hvis deikke fjernes – kan gi kreft ellergenetiske endringer. Før vi gårnærmere inn på dette må vi nevne aten deler DNA-skadene inn i togrupper – avhengig av hvordan deoppstår. Det er endogeneskader som forårsakes av denormale livsprosessene i cellene(f.eks. oksidative radikaler). Hverdag er det mange tusen entrådbruddog ca. 8 dobbelttrådbrudd i en celle. Videre har vi exogene skader somskyldes ytre årsaker – det vil si stråling, og kjemiske stoffer. En dose på 1 Gygir for eks. ca. 1000 entrådbrudd og 40 dobbelttrådbrudd.

I figur 20 er vist 4 hovedtyper av DNA-skader. De betegnes som; entrådbrudd,dobbelttrådbrudd, dimèr og baseskade (se neste side).

Stråleskader på DNA

Figur 20. DNA-molekylet med fire hovedtyper av stråleskader. Det erentrådbrudd, dobbelttrådbrudd, dimerer og baseskader. Når flere skaderoppstår nær hverandre, kalles det "clustered damage".

Lær omendogeneog exogeneDNA-skader!

Dobbelttråd-brudd

Éntråd-brudd

Dimér

Baseskade G

T

T

34

1. Trådbrudd eller «enkelttrådbrudd». Det er et bruddi sukker–fosfat-kjeden. Det dannes både av UV-strålingog av ioniserende stråling og av prosesser i cellene.

2. Dobbelttrådbrudd. Dette er en langt mer alvorligskade og betyr brudd på begge trådene – enten rettoverfor hverandre eller ganske nær. Denne typen skadeer vanskeligere å reparere. Den dannes ikke av UV-stråling. Den er mer hyppig for α-partikler i forhold til γ-stråling.

3. Dimér er en type skade der to trappetrinn (medpyrimidinbaser) i DNA bindes sammen. Den normaletilstand brytes ned – det vil si hydrogenbindingene endres,

Vi ville raskt gå tilgrunne hvis vi ikke haddeforsvarsmekanismer mot alle de skadene som dannes iDNA-molekylet hver dag i livet. Vi trenger etreparasjonssystem som reparerer skader like fort som dedannes. Vi trenger også systemer og kontrollmekanismersom kan «vrake» celler som er altfor skadet og derforrisikable å ha med seg videre (se senere).

Heldigvis viser det seg at vi har en rekke forsvars-mekanismer. Allerede i 1960 viste amerikanerne M.M.Elkind og B. Sutton ved National Institute of Health, atceller kan reparere stråleskader. Dette var et betydeliggjennombrudd, så la oss se nærmere på dette eksperimentet.

Elkind og Sutton bestrålte celler (fra en hamster) som vokstei kultur i et laboratorium. Først bestrålte de cellene med enstor stråledose og observerte hvor mange celler somoverlevde. I et nytt eksperiment bestrålte de med en likestor dose, men delte den i to med en hvilepause på noentimer imellom. Resultatet var at flere celler overlevde. Detok dette eksperimentet som et bevis på at cellene hadde etreparasjonssystem som arbeidet i pausen mellombestrålingene og som derved reddet en del celler fra døden.

Det er enzymer (proteiner) som er arbeiderne i cellenesreparasjonssystem. Vi kan beskrive flere typer av repara-sjonsmekanismer – der en av de viktigste som kallesexcision repair – er vist i figur 21.Tegningen er laget avprof. Gunnar Ahnstrøm ved Stokholm universitetet. Deter enzymer som oppdager DNA-skadene. Så kommerdet til enzymer som klipper ut den skadde delen – ogvidere vil enzymet polymerase bygge inn nye baser. Tilsluttvil enzymet ligase skjøte det hele sammen igjen. SidenDNA-molekylet består av to komplementære tråder vilenzymet polymerase finne frem til de riktige byggesteinene

og det dannes en binding mellom to trappetrinn. Det erflere typer dimerer (i figur 20 bindes to thyminmolekylersammen til en T – T dimèr). En kan også ha C – Cdimèrer og C – T dimèrer.

Vi har eksperimenter (blant annet med fisk) som viserat ureparerte pyrimidindimérer kan gi kreft. Vi menerogså at UV-induserte dimèrer kan gi ikke-melanomhudkreft (dvs. ondartet føflekksvulst).

4. Baseskade. Det er flere typer av baseskader. Selvemolekylet kan miste et atom eller en gruppe. Det kanogså bindes til et atom eller en gruppe – og basen kanbyttes ut med en annen.

Reparasjon av DNA-skader

Figur 21. Excision repair

– og reparasjonen blir korrekt. Mer kompliserte skaderder begge tråder er berørt (dobbelttrådbrudd) er detvanskeligere å reparere. Vi kan også merke oss atreparasjonsystemet svekkes med alderen, slik at antallureparerte skader vil øke med alderen. Som vi vet økerogså kreftforekomst med alderen.

35

Figur 22. Her er vist et eksempel på overlevelseskurve for bestrålteceller. Ofte vil en finne at det er noe ekstra ved små stråledoser – ogvi har forstørret det i den lille figuren. Dette er ny og spennendeforskning som omtales nærmere i teksten.

I figur 18 er strålebiologien delt inn itre deler. Biologidelen omfatterstrålevirkninger på planter, dyr ogmennesker. De er alle bygget opp avceller. De enkleste organismene (somf.eks. bakterier) består av én enestecelle, mens kompliserte skapningersom oss selv er bygget opp av milliar-der av celler. I menneskekroppen fin-nes celler i en rekke varianter, fra desmå, hvite blodlegemene på noen fåmikrometer til de lange nervecellenepå 1-2 m.

En celle er avgrenset mot omverdenenav en membran ("hinne"). Gjennomdenne kan små molekyler – vann ognæringsstoffer – passere. Menneske-og dyreceller har også en celle-kjerne, som er avgrenset fra restenav cellen med en kjernemembran. Ikjernen finner vi DNA-molekyler,som vi nettopp har diskutert.

Både i kjernen og i resten av cellenfinnes en rekke ulike proteiner –store molekyler som er bygget opp avaminosyrer. De er cellens arbeidere.Proteinene utfører en rekke oppga-ver i cellen – de gjenkjenner fremmed-legemer, behandler næringsstoffer,repararerer skader og mye mer.

I mange sammenhenger er det nyttigå studere enkeltcellers reaksjoner påstråling for å lære noe om hvordanstråling påvirker menneskekroppen.De fleste slike forsøk utføres påcellekulturer – det vil si celler somkan leve og formere seg i en liten flaskei laboratoriet. Tar man ut celler framenneske- eller dyrevev og dyrkerdem i en flaske, vil cellene formereseg og trives gjennom en del celle-generasjoner (typisk ca. 60), men såvil de etterhvert dø ut.

Teknikken med å dyrke celler ilaboratoriet startet i 1956. Da klarteT. T. Puck og P. I. Marcus å dyrkeceller fra en kreftsvulst hos en kvinneog celletypen er senere kjent somHeLa celler. De hadde fra det

øyeblikk et fantastisk fint verktøy istudiet av for eksempel virkningen avstråling på levende celler. De kunnestudere overlevelse av celler etterrøntgenbeståling.

For å få en såkalt cellelinje – encellekultur som kan fortsette å deleseg i det uendelige – må det skje enmutasjon i en av cellene – en endringsom gjør denne cellen og dens avkomskikket til å leve i næringsvæske i enplastflaske i stedet for i et organ i enlevende kropp. Slike celler er altså littulike celler i kroppen, men de viktig-ste egenskapene og reaksjonene tilcellene er bevart. Det er gjerne kreft-celler som har slike egenskaper og somdyrkes i laboratoriet.

Strålebiologi – celler

Vi kan nevne at vi har flere norskecellelinjer som er etablert på Radium-hospitalet – og som oppbevares iflytende nitrogen inntil en skal brukede i eksperimenter.

Vi bruker cellekulturer i stråle-forskningen. Det er et glimrendesystem – fordi en lett kan studere etstort antall celler (slik at en får godstatistikk) – og vi har god kontroll påsystemet. Den biologiske slutteffekt enstuderer er gjerne celledød, men detkan også være andre.

Stråledose (Gy)

Ove

rleve

lse

i pr

osen

t

1 2 3 4 5 6

100

90

80

70

60

50

40

30 0,5 1,0

36

Vi klarer ikke å observere døde celler– men istedet kan en studere de somoverlever. En kan gjennomføre eteksperiment ved å bestråle cellene ogderetter inkubere de ved 37 oC slik atde får mulighet til å dele seg. Enregistrerer hvor mange av de opprin-nelige cellene som har overlevd – foreksempel ved at de danner nyekolonier. Jo større stråledosen er,desto færre har dannet kolonier. Slikeeksperimenter gir grunnlag foroverlevelseskurver – som vist ifigur 22.

Tolking av overlevelseskurver

I figur 22 er vist en overlevelseskurve.Ser vi bort fra startområdet (doseunder ca. 1 Gy) følger denne kurvenog andre tilsvarende stort sett eneksponensialfunksjon (skalaenlangs y-aksen er logaritmisk – da ereksponensialfunksjonen en rett linje).

Som mål for cellenes strålefølsomhetkan vi bruke D

37-dosen. Det er den

dosen der 37 % av cellene overlever.Slike eksperimenter har vist atstålefølsomheten varierer fra encelletype til en annen. De viser ogsåat kreftceller dør raskere enn normaleceller – noe som gir grunnlag forstrålebehandling av kreft.

Cellesyklus

Vi vet at cellene har en livssyklus –de går gjennom ulike faser fra dedannes og til de igjen deler seg. Vikaller disse fasene for G

1, S, G

2 og M

M

G1

G2

S

Cellesyklus

Fasen der DNA lages

Delingsfasen

(delingsfasen). Vi har metoder til åsynkronisere cellene og såledesstudere hvordan strålefølsomhetenvarierer gjennom cellesyklus. Det viserseg at de fleste celletyper er meststrålefølsomme i delingsfasen –mitosen.

Nyere forskning

Forskning de siste 10 – 15 årene medcellekulturer har vist nye ogspennende resultater. Vi har mangeparametre vi kan endre – vi kanbestråle med røntgen, medpartikkelstråling, radioaktive kilder –og vi kan endog til la cellene vokse i etmiljø med radioaktivitet. Dette har gittmange og overraskende resultater.

Vi kan ikke gå inn på den molekyllærestrålebiologi, men må dvele litt ved deresultater som er vist i figur 22. Vedde minste dosene – mindre enn ca. 0,5Gy – er det en del celler som dør. Visier at vi har hypersensitivitet. Detviser seg at det er en rekke celletypersom viser hypersensitivitet. Det ser uttil at en liten stråledose triggerforsvarsmekanismene hos de fleste ogde tåler mer stråling. Hos en del cellertrigger en liten dose det innebygdeselvmordssystemet apoptose ogcellene dør. Dette vil vi si litt mer om.

Apoptose

Apoptose er«The Dance of Cell Death»

«For every cell, there is a time tolive and a time to die»

Apoptose kalles også for «program-mert celledød». Dette er en meka-nisme som beskytter oss – fordi denfører til at hardt belastede celler gan-ske enkelt dør. Det er en fordel for enorganisme om celler (som kanskje stårpå terskelen til å bli transformert til enkreftcelle) tas ut av systemet.

Apoptose ble oppdaget i 1972 avAndrew Wyllie og medarbeidere vedUniversitetet i Edinburgh. Denne

celledødmekanismen forble relativtukjent i hele 20 år. Det var først påbegynnelsen av 1990-årene atforskningen omkring apoptose virkeligskjøt fart.

Apoptose er motstykket til mitose(celledeling) Når prosessen starter,danner cellen en kule – celle-membranen bukler seg og dannerblemmer. Enzymer (endonukleaser)klipper opp DNA-molekylet i mindrebiter – biter på 180 trappetrinn.

Når cellen brytes ned i biter, viltilstrekkelig membran dekke detoksiske (giftige) produktene og hin-drer dermed inflammasjon (beten-nelse).

Vi mener at det finnes kontrollposter icellesyklus som kontrollerer om cel-len er skadefri eller ei. Hvis den erskadet vil den bli stoppet og få mulighettil å bli reparet. Men er skadenetilstrekkelig store, vil det være bedrefor organismen om celledødprogrammet settes igang.

Kontrollposter – p53

Cellenes mest elegante forsvarssjef eret gen som kalles p53 (eller Tp53).Genet lager et protein som kalles p53fordi molekylvekten er 53 000atomvektenheter. En frisk normal cellehar et lite antall slike p53-proteiner –som til enhver tid er ute på kontroll.

Når det oppstår skader på DNA, vilp53-proteinet binde seg til en bestemtdel av DNA-molekylet og stoppecellen i sin livssyklus slik at den blirreparert. Men hvis skadene er store,vil vaktposten aktivere «selvmords-programmet» (apoptose).

Hvis vaktposten p53 ikke er på plass– eller hvis den er skadet – vil cellenkunne slippe forbi og derved føre tilen mutasjon.

Proteinet p53 ble oppdaget i 1979 avDavid Lane i Skotland og ArnoldLevine i USA. Tre år senere isolerte

37

en genet som inneholder informasjo-nen til å lage p53. I 1989 oppdageten at genet var en tumor killer. Detførte til at et par tusen forskere kastetseg over studiet av dette molekyletsom i 1993 ble kalt «Molecule of theYear». Mange tusen forsknings-rapporter er til nå publisert om p53og flere vil komme.

Hos mennesker er p53-genet knyttettil kromosom nr. 17. Genet er enDNA-bit som består av 2362trappetrinn. Vi vet nå at i mer enn 60prosent av krefttilfellene er detoppstått mutasjoner i p53-genet.

For å avslutte dette kan vi si at det erdata som tyder på at denhypersensitivitet som er vist i figur 22skyldes en p53-avhengig apoptose.

Adaptiv respons

Celleforskningen har flere over-raskelser – og en av de er adaptivrespons. Det er vist at både repara-sjonsprosesser og apoptose kan stimu-leres av små stråledoser. Det betyr atcellenes forsvarsmekanismer mobi-liseres.

I 1984 studerte G. Olivieri, J. Body-cote og S. Wolff i San Franciscolymfocytter (hvite blodlegemer) somble dyrket i et medium der det var ra-dioaktivitet. Den radioaktive isotopentritium ble bygd inn i DNA-moleky-let – noe som innebar at disse cellenelevde med en kronisk ekstra bestrå-ling. Cellene ble så bestrålt med en stordose røntgenstråling (1,5 Gy) ogmengden av kromosomskader blebestemt.

Resultatet var overraskende og heltmotsatt det en forventet. Antallkromosomskader var nemlig mindreder cellene ble utsatt for den kroniskebestrålingen først – sammenlignet medder de bare fikk den storerøntgenstråledosen. Konklusjonen varat små stråledoser kan forberede cel-lene – det vil si stimulere forsvarsme-kanismene.

Vi har etterhvert fått betydeligekunnskaper om adaptiv respons. Deter flere typer av biologisk effekt somkan påvirkes – for eksempel:

• Celledød• Kromosomendringer• Mutasjoner• Transformasjon av en celle til enkreftcelle

Antall kromosomskader i lymfocytterkan reduseres med opp til 50 prosent.For å oppnå maksimal effekt må «denstimulerende stråledosen» (det kanvære både UV-stråling og radioaktivstråling) gis fire til seks timer før cel-lene utsettes for et «angrep» (for ek-sempel er stor stråledose).

Vi mener at den lille forhåndsdosen«trigger» dannelsen av enzymer somdeltar i reparasjonsprosessene.Forskning har vist at små stråledoserkan stimulere immunsystemet hos musog kan trigge dannelsen av proteinersom er viktige for å lage antistoffer.

Et meget interessant eksperiment blegjort i 1998 av amerikanerne J.L. Red-path og R.G. Antoniono. De viste atsmå røntgenstråledoser kan hindrerisikoceller (som vokser i kultur) i åbli transformert til kreftceller.Strålingen stimulerte apoptose ogcelledød fremfor å transformerecellene.

Mekanismer somhjelper oss:

1. Reparasjon2. Apoptose3. Adaptiv respons

Stråling og helseLa oss med en gang slå fast athelseeffekten av stråling er sværtavhengig av stråledosen.

Store stråledoser (ca. 2 Gy pr. dagi 4 – 6 uker) brukes i medisin for ådrepe kreftceller. Er de ennå størrekan de gi akutt sykdom og død.

Det er meget tvilsomt om en kanpåvise negative helseeffekter avsmå doser – slike som vi utsettesfor i dagliglivet eller vedrøntgendiagnostikk. Dette skal vi senærmere på .

Sto

reS

må

100 Sv

10 Sv

1 Sv

100 mSv

10mSv

1 mSv

0,1 mSv

Stråledosen eralfa og omega !

Se om stråledoser på side 10,og hvordan sammenhengen ermellom doser i Gy og i Sv.

38

LD50

-doser for en rekke dyrearter ergitt i tabellen under. For menneskerantar man at LD

50-verdien ligger mel-

lom 3 og 5 Gy. Men undersøkelser avde som ryddet opp ved den ødelagtereaktoren i Tsjernobyl, kan tyde på atLD

50-dosen er betydelig høyere

(kanskje 6-8 Gy?). Det avhenger blantannet av dosehastigheten (hvor fort

Det er svært sjelden at mennesker blirutsatt for store stråledoser. Det kanskje ved ulykker, som i Tsjernobyl der28 mennesker døde etter en akuttstråledose. Vi har hatt ett strålings-dødsfall i Norge etter en ulykke meden sterk Co-60 kilde. Da var kropps-dosen ca. 22 Sv.

Store doser brukes i strålebehandlingav kreft. Men da er det bare en sværtbegrenset del av kroppen (omkringkreftsvulsten) som bestråles, så detteer ikke livstruende.

Hvilke stråledoser kan et menneskeoverleve? Dette vet vi ikke nøyaktig.Dyreeksperimenter kan imidlertid gien pekepinn. Man har utsatt dyr, f.eks.rotter, for store stråledoser og sett hvormange som overlevde et visst antalldager etter bestrålingen. Det viser segat ulike dyrearter har ulik stråle-følsomhet. Som mål for følsomhetenbrukes ofte LD50-dosen (LD står for"lethal dose", dvs dødelig dose).

Dyreslag Dose i GyHund 3,5Ape 6Rotte 7,5Frosk 7Hare 8Skilpadde 15Gullfisk 23Menneske 3 - 5

LD50-doser

Figur 24. Her ser du et typisk eksempel på hvordan tallet på blodcellerforandrer seg etter en akutt stråledose til hele kroppen. I eksperimenteter det brukt rotter som har fått en dose på 1,5 Gy. Her overlever rottene,og antall blodceller blir igjen normalt etter 3 - 4 uker.

dosen blir gitt). En del encellede or-ganismer kan overleve stråledoser påflere tusen Gy.

Hva er det som gjør at en stråledosemedfører døden? Ved store doser kanen stor andel av cellene i viktige orga-ner dø, slik at organene ikke kan ut-føre sine normale oppgaver. Bein-margen reagerer først på en bestrå-ling. Hvis mange av cellene i bein-margen dør, vil produksjonen av blod-legemer og blodplater synke, ogimmunsystemet svikter. Pasienten får

infeksjoner og blødninger. Er dosenmindre enn LD

50 (3-5 Gy), er det

sjanse for at beinmargen kan gjen-oppta produksjonen av blodlegemer ogpasienten kan overleve.

Ved svært store doser (10 - 100 Gy)har den bestrålte minimal sjanse til åoverleve. Cellene i magen og tar-mene dør, og pasienten får oppkastog diaré. Er dosene over 100 Gy, ska-des celler og blodårer i hjernen, ogpasienten dør etter få timer.

Figur 23. Her er vistet eksperiment for åbestemme LD50-dosen for rotter.Seks grupper med15 rotter i hver ble be-strålt med dosene duser i figuren. Etter 30dager ble detundersøkt hvormange som levde ihver gruppe. Prosentdøde er gitt i figuren.Du ser at gruppender 50 % døde, harfått en dose på 7,5Gy.

LD50-dosen er den dosensom 50 % av de bestrålteindividene overlever.

Ant

all b

lodc

elle

r (%

av

norm

al)

Tid etter bestrålingen (dager)

Store stråledoser og helse

39

1. En liten stråledose, slik vi alleutsettes for (2 - 50 mSv i løpet avet år), vil aldri gi akutte stråle-skader.

2. Helseskadene det kan væresnakk om etter moderatestråledoser, er kreft. Genetiskeskader opptrer i langt mindre grad. Det oppstårikke hjertesykdommer o.l. Derimot har vi settetter Tsjernobyl at det har oppstått en rekke psy-kiske problemer som ikke er direkte forårsaketav strålingen, men av angst og usikkerhet iforbindelse med stråling.

3. For at det skal oppstå kreft må en celle trans-formeres fra en normal celle til en kreftcelle. Detbetyr at det må skje en mutasjon.

4. En skadet celle kan unngå en transformasjonhvis skaden repareres eller cellen dør. En dødcelle kan ikke utvikle seg til en kreftcelle.

5. Det helt avgjørende for en analyse av helse-effekter er formen på dose-effekt-kurven.

Små stråledoser og helseAkutte stråleskader oppstår ved store doser. Skadenekommer av at mange celler dør, slik at det blir vanskeligfor kroppen å opprettholde sine funksjoner. Det er ikkevanskelig å måle effektene av store doser. Vi kan gjøreeksperimenter på molekylnivå (DNA), med celler somvokser i kultur, eller med dyr.

Når stråledosene er mindre, vil også effektene bli mindreog vanskeligere å måle. Skader som mutasjoner og kreftkan forårsakes av en rekke påvirkninger i tillegg til strå-ling, og når stråledosene er små, drukner skadene somstrålingen lager i et hav av skader som har andre årsaker.

Vi skal nå diskutere små stråledoser og helse, i første rekkekreft. En modell for hvordan vi tror kreft utvikler seg ervist på neste side. For å kunne si noe om kreftrisiko iforbindelse med stråling er den såkalte dose-effekt-kurven viktig. Formen på dose-effekt-kurven er av-gjørende for alle risikoberegninger.

Bakgrunnstrålingen gjør at vi alle befinner oss et sted pådose-effekt-kurven. Hvis vi kjente kurveformen kunne vistraks se betydningen av en ekstradose.

Det har gått med mange mus i forskningens tjeneste.Det største enkeltforsøk vi kjenner til ble gjennom-ført i USA for å studere genetiske følger av stråling.Da ble det tilsammen brukt omkring 7 millioner mus.

DyreeksperimenterMye av det vi vet om stråling og kreft bygger på dyrefor-søk, gjerne med rotter og mus. Dyrene bestråles med re-lativt store doser, og antall krefttilfeller som oppstår blir

1. Eksperimenter og observasjoner

Gir man dyrene mindre stråledoser, er det vanskelig å fangeopp de "ekstra" tilfellene av kreft som skyldes strålingen.Dette kan til en viss grad kompenseres ved å øke antallforsøksdyr, men når en kommer ned til virkelig små doser(det vil si fra en årlig dose på noen få mGy til en akuttdose på ca. 50 mGy), må antallet økes så kraftig at ek-sperimenter blir umulig.

Hvordan få informasjonom dose-effekt-kurven?

1. Eksperimenter og observasjonerVi kan gjøre eksperimenter med dyr eller gjennomføreepidemiologiske studier – det betyr studier av helsen,spesielt kreftforekomst, til grupper av mennesker som erblitt utsatt for stråling.

2. Teoretiske modeller og forskning på mekanismerHvis vi antar at stråleindusert kreft skyldes en enkelt, til-feldig begivenhet som f. eks. en ionisasjon, vil dose-ef-fekt-kurven bli lineær og uten terskel (kurve 1-LNT i figur26). Hvis derimot stråling kan trigge andre prosesser somer doseavhengige (stimulering av reparasjonsprosesser ogapoptose), vil den lineære kurven ikke være korrekt.

Vi skal se litt på resultater fra studier av stråling og kreftmed begge typer metoder.

registrert. Eksperimentene omfatter både helkropps-bestråling og lokal bestråling av bestemte organer.

40

Mekanismene for utvikling av kreft er kompliserte ogmangfoldige. Vi vet en del, men det gjenstår betyde-lig forskning før vi forstår hvordan kreft oppstår. Dettehindrer oss ikke fra å beskrive noen av hovedtrekkenei kreftutviklingen slik vi kjenner dem i dag.

Hovedveien når det gjelder kreftutvikling er vist i figur25. Det oppstår skader i DNA som ikke blir reparertog/eller feilreparert. Kontrollmekanismene (herrepresentrert ved p53-posten) er satt ut av spill ogen normal celle i kroppen transformeres til enkreftcelle (det er en somatisk mutasjon). Nå liggerveien åpen for en kreftutvikling. Den transformerte

cellen deler seg, og vi har to kreftceller. Videre utviklerdet seg til 4 – 8 – 16 – osv. Etter 20 slike delinger vildet være ca. én million kreftceller. Samlet i en litensvulst er den så stor som en liten ert – og først daklarer vi å oppdage den. Hvis den får mulighet til åutvikle seg videre, vil den etter omkring 10 nye delingervære så stor at den medfører døden.

Et svært viktig trinn i utviklingen av mange kreftformerer når celler fra primærsvulsten river seg løs og frak-tes til andre steder i kroppen (vi sier at denmetastaserer). Da blir straks mulighetene til helbre-delse atskillig dårligere.

Figur 25. Denne figuren kan vi ha for oss når vi diskuterer kreftutvikling etter ståling og kanskje også etterandre årsaker som kjemiske stoffer (karsinogener). Skissen er laget med hensyn til stråleindusert kreft-utvikling. Den viser at DNA-skader er utgangspunket. Vi har forsvarsmekanismer som reparasjon (merket1), apoptose (merket 2) og ikke minst har vi adaptiv respons som kan trigge forsvarsmekanismene.Dosehastighet er viktig fordi store dosehastigheter kan lamme forsvarsmekanismene. Se tekst når detgjelder de forskjellige ord og mekanismer.

Mekanismen for kreftutvikling

Reparasjon

Adaptiv respons

Mutasjon som har gitt en kreftcelle

Cellesyklusmed sjekkpunkter

Kreftutvikling

Adaptiv respons

G2

G1

S

M

Ikke reparert – evt. feilreparert

DNA - skader

Stråling

Apoptose1

DNA - skader

2

p53

41

Figur 26. Dette er en figur som viser et par dose-effekt kurver forstråleindusert kreft. Vi må peke på at vi kun kan få eksperimenteltgrunnlag for kurvens form ved store doser; det vil si akutte doser over200 mSv. For mindre doser har vi ingen data som viser noen øking ikreftforekomst. Dette området ligger under lupen på figuren.Kurven som er merket 1-LNT (det står for "Linear No Threshold") errettlinjet og har ingen terskel (den begynner å stige ved nullpunktet).Kurve 2 er en annen mulighet (riktignok et ytterpunkt). Andre muligekurver ligger mellom disse ytterpunktene. Hvis den U-formede kurvengår under basislinjen sier vi at vi har en «hormetisk» effekt. Det villebety at litt stråling er positivt. Punktene er tenkte eksperimentelle verdierog kurvene må være tilpasset disse i høydose-området.

EpidemiologiInnen epidemiologi studerer man enfolkegruppe som er blitt bestrålt utoverbakgrunnstrålingen og sammenlignerkreftforekomst eller andre skader hosdenne gruppen med forekomsten hosen tilsvarende gruppe som ikke harfått ekstradoser. En rekke menneskerhar fått større stråledoser enn gjen-nomsnittet, enten gjennom sitt arbeideller på annen måte. Det kan væregruvearbeidere, slike som har fåttmange røntgendoser i forbindelse medtuberkolose (pasientene ble gjennom-lyst regelmessig i årevis). Men denaller viktigste gruppen er de som blebestrålt og som overlevde bombene iHiroshima og Nagasaki i august 1945.

Vi nevnte på side 39 at kunnskap omdose-effektkurven for stråleindusertkreft er avgjørende for alle risiko-beregninger – og den er utgangs-punktet for strålevern både herhjemme og internasjonalt. La oss selitt på forskning som kan gi informasonom dose-effekt kurven.

Dose-effektkurve for stråleindusert kreft

Hiroshima and Nagasaki

En mener at det var ca. 429 000mennesker som levde i de to byene iaugust 1945. Bombene drepte ca. 67000 den første dagen og omtrent 36000 de følgende 4 månedene. I 1950var det ca. 283 000 mennesker somhevdet at de hadde blitt bestrålt pågrunn av bombene. Middeldosen erberegnet til ca. 160 mSv og er enblanding av γ-stråling og nøytroner.

I perioden 1950 – 1978 døde 67 000av disse. En fant at ca. 530kreftdødsfall kunne tilbakeføres tilstråling de fikk i 1945. Av disse vardet 190 med leukemi og resten andrekreftformer (faste svulster). I senerestudier øker forholdet mellom fastesvulster og leukemi – noe som viserat “latenstiden” for faste svulster erstørre enn for leukemi.

Doseberegninger

La oss se litt på alt det arbeid en harhatt med å bestemme stråledosenehver enkelt fikk fra bombene. La ossda si at vi har liten eller ingeninformasjon om de doser dissebombeofrene har fått etter 1945. Dener i snitt omkring 200 mSv – og det erbetydelig variasjon fra en person til denneste.

Mange forskere har i mange årarbeidet med å bestemme doser til desom ble bestrålt. Dette blir stort settberegninger, fordi en har ingen direktemålinger. Det er publisertdoseberegninger i 1966, 1981 og 1986.

Arbeidet er vanskelig fordi det er enblanding av γ-stråling og nøytroner.Nøytroner absorberes av vann ogluftfuktigheten spiller da en rolle.

42

Figur 27. Figuren viser relativ risiko for stråleindusert kreftdød etterbombene i Japan i 1945. Doseberegningene er fra 1986 og gjelder "thelife span study cohort". Dosen som er angitt er den akutte ekstradosenman antar at de fikk i 1945. Stråledoser før og senere er ikke tatt hensyntil. Det er bare lavdoseområdet – opp til 300 – 400 mSv som er vist.For høyere doser øker kurver for faste svulster mer enn det som visesher.

The life span study cohort

I doseberegninger og medisinskkonsentrerte en seg om en gruppe påca. 85 000 som en har fulgt opp i alleår fra 1945 – og som en fortsatt vilfølge frem til 2015 (en periode på 70år).

Doser ble beregnet for alle i dennegruppen og de ble så delt inn idoseområder som; 0 –10 mSv, 10 –20 mSv, osv til en gruppe med over 4Sv. Mer enn halparten ble plassert igruppen 0 – 10 mSv og denne gruppenble så brukt som referanseverdi medrelativ risiko 1,0. En tok som nevntikke med bakgrunnstrålingen, hverkenfør eller etter bombene. Resultatet, slikdet er på midten av 1990-tallet er visti figur 27. Siden en ikke har med denakkumulerte bakgrunnsdose må envære svært forsiktig med doseområdetunder 200 mSv.

Som vi ser er kurven for leukemi U-formet – den viser sogar beskyttelsefor et doseområde opp til 150 mSv.Kurven for faste svulster derimot ermer i tråd med en rett linje – somimidlertid ikke stemmer når viinkluderer høydosedata.

Bombedata er sett på som selvegrunnpilaren i alle risikoanalyser. Forakutte doser over ca. 0,5 Sv kan dekanskje brukes, men for små doser (istørrelse lik de vi alle får og opp til100 mSv akutt) er de ubrukelige.

Vi har også andre grupper som har fåttstørre stråledoser enn andre. I Kinaer det områder (Yangjiang-provinsen)der bakgrunnstrålingen er mer enn treganger så stor som i andre områder.Det viser seg at kreftrisikoen er minsti områder med størst bakgrunnstråling.

I tillegg til slike epidemiologiske studierhar vi en rekke dyre-eksperimenter.Til tross for dette blir konklusjonen.

Kan studier av mekanismer gi svaret ?

Vi har i figur 25 diskutert en mekanisme for kreftutvikling. Vi har ogsågått gjennom en del av den nyere forskningen på celler i kultur og omtalten del av forsvarsverkene som vi rår over. Dette har gitt oss massekunnskap om de basale prosesser ved kreftutvikling. Vi vet likevel ikkeom det er noen terskelverdi og vi kjenner ikke formen på dose-effektkurven for doser under ca. 100 mSv. Det vi kan si er at: dose-effektkurven for stråleindusert kreft er ikke lineær – det vil si en rett linje – frahøydoseområdet ned til de doser vi møter i dagliglivet. Vi vet at bådereparasjonsprosesser og apoptose stimuleres (trigges) av småstråledoser – noe som gjør at LNT-modellen ikke kan være riktig.

Vi lever i et hav av stråling. Middelverdien for verdens befolkningen er2,5 mSv per år fra bakgrunnstrålingen. I tillegg kommer stråledosen framedisinsk bruk. For Skandinavia er derfor gjennomsnittsdosen ca. 3,8mSv i året. Det er mennesker som får ti ganger større stråledose, fordide lever i områder med høy bakgrunnstråling eller fordi de får størredoser i forbindelse med arbeid (gruvearbeidere, flypersonell, “radiationworkers”). Mange har til nå vært bekymret for helseeffektene av dissesmå stråledosene. Kanskje burde vi istedet være glade for småstråledoser som kan trigge våre forsvarsmekanismer og fjerne cellersom er belastet og som ellers kunne gi kreft.

Som vi vet svekkes immunforsvaret med alderen. Det gjør også andreforsvarssystemer. Det er derfor naturlig at kreft i første rekke er ensykdom for eldre.

Epidemiologiske data ogdyreforsøk har til nå ikke gittoss tilstrekkelig informasjonom dose-effekt kurven vedsmå doser.

Forskning på Blindern

Stråleforskningen står i fokus påBlindern. Vi forsker på DNA-skader – og vi studererstråleeffekter på celler i kultur.

43

Stråling – risiko – strålevern

Den internasjonale strålevernkomitè ICRP (Inter-national Commission on Radiological Protection) bleetablert i forbindelse med en internasjonal kongressi Stockholm i 1928. ICRP gir retningslinjer forstrålevern som i sin tur blir fulgt av de fleste landsom har opprettet et strålevern. ICRP er – og skalogså være – konservative med hensyn til sineanbefalinger.

ICRP har helt fra 1950-årene hevdet prinsippet omen LNT (linear with no threshold) dose-effekt kurvefor å beregne helseeffekter. Argumentene for detteer: Selv den minste dose kan gi skader som ikkeblir reparert eller de blir feilreparert. Reparasjon avkomplekse DNA-skader som kan forårsakes avstråling («clustered damage») er vanskeligere åreparere enn endogene skader.

Gradvis har den opprinnelige hypotesen for noen blittet dogme.

Argumentene imot LNT er følgende: Reparasjons-prosessene avhenger av dose og dose-hastighet.For små doser vil en kombinasjon av reparasjon ogapoptose eliminere de aller fleste, om ikke alle,skader. Videre vil adaptiv respons trigge forsvars-mekanismene og således gi muligheter for åeliminere skadde celler som ellers ville være en risikofor kreftutvikling. En død celle kan ikke gi kreft.

Vi skal ikke fortsette dette, men kan slå fast atdiskusjonen fortsatt er livlig – særlig når det gjelderen nedre terskel. I den sammenheng kan vi slå fastat vi har ingen data som tyder på noen øking ikreftrisiko for doser under 100 mSv. Dette burdekanskje gi oss holdepunkter for hvordan vi kan utøvestrålevern for doser som vi utsettes for på grunn avbakgrunnstråling, medisinsk bruk av stråling ogstråling i forbindelse med avfallsdeponier og ulykkersom den i Tsjernobyl.

Konsekvenser av LNT

Se her omstråling ogrisiko !

LNT-modellen

ICRP og Statens strålevern har brukt LNT-hypotesen forå beregne helserisiko ved små stråledoser. Hvis du ser påden rette linjen i figur 26 ser du at hvis vi kan finne fram tilet eneste punkt på kurven (f.eks. for en høy dose), så kanvi trekke en rett linje fra dette punktet gjennom origo.Dermed har vi fått en risikoverdi som kan brukes for alledoser, også de aller minste.

ICRP har flere ganger forsøkt å angi en risikoverdi forstråleindusert kreftdød. Den har variert fra 6 . 10-3 til50 . 10-3 pr. Sv. Den høyeste verdien blir gjerne brukt.

Kollektiv doseKollektiv dose er definert som summen av de individuelledoser til en gruppe mennesker. Det er det samme somgjennomsnittsdosen multiplisert med antall mennesker. Be-grepet kan kun brukes i risikoanalyser hvis dose-ef-fekt-kurven virkelig er lineær og uten terskel (1-LNT).Da vil det være det samme (målt i antall kreftdødsfall) om20 mennesker hver får en dose på 1 Sv eller 2000 men-nesker får en dose på 10 mSv. Den kollektive dose er 20Sv i begge tilfeller. Anvender vi da ICRPs risikofaktor på50 . 10-3 pr. Sv – gir det 1 kreftdødsfall til flokken – entenden består av 20 eller 2000 mennesker.

Et annet regnestykke som virker skremmende er følgende:På grunn av medisinsk bruk av stråling i Norge(røntgendiagnostikk og terapi) får vi en gjennomsnittligårsdose på 0,6 mSv (nye beregninger tyder på ca. 1,0 mSv).For Norges befolkning på 4,4 millioner betyr det en kollektiv-dose på 2 640 Sv. Bruker vi risikofaktoren ovenfor, betyrdet at 132 nordmenn mister livet hvert år på grunn avdenne bruken av stråling!

La oss slå fast at dette er misforståtte regnekunster – somdesverre er brukt i flere sammenhenger i forbindelse medradonforekomst i boliger og i forbindelse med Tsjernobyl-ulykken. De har sitt utgangspunkt i LNT-hypotesen medlinearitet uten terskel. For alle andre og mer reellekurveformer (figur 26) kan vi ikke bruke begrepet "kol-lektiv dose". Det er en forskjell i risiko for store og smådoser – fordi dose-effekt kurven ikke er lineær over heledoseområdet. Hvis det i tillegg er en terskel eller eventuelten hormetisk effekt blir slike regneøvelser verdiløse –forvillende og skremmende.

44

ALARAPositiv helseeffekt ?

Vi kan ikke utelukke at små stråledoser kan ha en positivhelseeffekt. Hovedargumentet for det er adaptiv resons.Små stråledoser trigger våre forsvarsmekanismer. La osskort nevne et eksempel som viser at små doser kan værepositive.

En fransk gruppe som studerte veksten av "Paramecium"(det er encellede dyr som lever i vann – også kjent som"tøffeldyr"). De fant følgende:1. Celleveksten ble redusert når tøffeldyrene vokste i etblykammer med 5 til 10 cm tykke vegger som redusertebakgrunnstrålingen langt under normalnivå.2. Neste trinn i eksperimentet var å føre en radioaktivkilde inn i blykammeret slik at strålenivået ble liktbakgrunnstrålingen. Resultatet var at veksten økte og blenormal igjen.

I strålevernarbeid har man et prinsipp med hensyn til tiltakmot uønskede stråledoser – det såkalte ALARA-prinsippet.Det sier at stråledosen skal være så liten som praktiskmulig, "As Low As Reasonably Achievable". Ordet "rea-sonably" er en nøkkel i alle "kost-nytte" analyser ved brukav stråling. Det kan bety at vi skal holde stråledosene sålave som mulig, men ikke for enhver pris. Det er såledesikke "reasonable" å sette inn tiltak etter Tsjernobyl til enpris av over 500 millioner kroner for å redusere enstråledose som akkumulert over 50 år er ca. 2 mSv for engjennomsnittsnordmann. Slike tiltak har ført til en redselfor stråling som er en enda større belastning forbefolkningen enn den økonomiske.

Stråling og genetiske effekterMutasjoner i kjønnscellene hos etindivid kan gi endrede egenskaper hosavkommet. Slike genetiske effektervar tidligere blant de mest fryktedekonsekvensene av stråling. I dag vetvi mer og har et mer nøkternt syn påstråleinduserte gentiske effekter.

Mutasjoner i kjønnscellene kan stu-deres på molekylplan, f.eks. ved å seetter endringer i basesekvensen iDNA. I dag finnes det en rekke av-anserte forskningsmetoder for å stu-dere baserekkefølgen i DNA. Men ijakten på mutasjoner kan vi også stu-dere hele organismer og undersøke omeventuelle genetiske mutasjoner harført til endrede egenskaper i neste ge-nerasjon.

Man har utført slike forsøk på dyr -bl.a. mus og bananfluer - og fått endel nyttig informasjon om strålingensevne til å danne mutasjoner. Det varHerman J. Müller som i 1927 visteat røntgenstråling kunne gi genetiskeforandringer i bananfluer (Drosophilamelanogaster). De endringer han ob-serverte var slike han kunne se direkte,som øyefarge, krøllete vinger etc. Dukan se en slik forandring til høyre.

I forsøkene med mus viste det seg bl.a. at hannmus var mer følsomme enn

hunnmus. Videre fant man at hvis detgikk en del tid mellom bestråling ogparring, ble det observert langt færremutasjoner hos avkommet. Dyrefor-søkene har gitt informasjon om hvor-dan stråling kan øke mutasjons-frekvensen. Et forskningsmål har værtå finne dosen som skal til for å økemutasjonsfrekvensen til det dobbelte.En trodde tidligere at denne dosen varomkring 200 mSv, men idag mener viden er omkring 2 til 4 Sv. Vi kan der-for ikke forvente å finne noen gene-tiske effekter hos større befolknings-grupper etter atomulykker som Tsjer-nobyl, der ekstradosene var i mSv-området. Man har heller ikke regis-trert noen genetiske mutasjoner hosdem som ble utsatt for stråling fraatombombene over Japan i 1945.

Selv om vi ikke har observert gene-tiske effekter hos mennesker, viserdyreforsøk med store doser at stråle-induserte mutasjoner forekommer.Med bedre metoder og større materi-ale (flere eksponerte mennesker) kun-ne vi kanskje observere slike effek-ter.

Herman J. Müller

Bananfluene er små, og man måbruke lupe for å se detaljene påhver enkelt flue. Her ser duøverst en normal bananflue ognedenfor en med krøllete vinger.

Genetiske effekter er hittil ikkepåvist hos mennesker. Dyreforsøktyder på at dosene må værebetydelige for at slike effekter skalkunne påvises.

45

Fisjon og fusjon

Figur 28 viser at ved å smeltesammen to lette kjerner til én, el-ler ved å spalte en tyngre kjernetil to mindre, kan vi vinne energi.Energi-gevinsten er lik samletforskjell i bindingsenergi mellomstartkjernen(e) og sluttkjernen(e).

I midten av 30-åra var det flere for-skere som studerte hva som skjeddenår de bombarderte atomkjerner mednøytroner eller alfapartikler. I 1934oppdaget Irene og Frederic Joliot-Cu-rie at de på denne måten kunne lageradioaktive isotoper: Ved å bombar-dere Al-27 med alfapartikler lages iso-topen P-30 pluss et nøytron.

Energi i atomkjernen

Bindingsenergien pr. kjerne-partikkel er interessant når det gjel-der stabiliteten til kjerner. Det er detsom er vist i figur 28. Her ser vi hvor-dan bindingsenergien varierer medmassen til atomkjernen. Bindings-energien pr. kjernepartikkel er størstfor kjerner med masse omkring 40 -80 atomvektenheter.

Hva kommer dette av?I små kjerner er de fleste partiklene næroverflaten av kjernen, dvs. de er ikkeomgitt på alle kanter av kjernepartikler.De har en "snarvei" ut av kjernen, ogfølgelig mindre bindingsenergi.

I store kjerner er mange av partikleneomgitt av andre partikler på alle kan-ter, og bare noen få befinner seg på

Figur 28. Figuren viser hvordan bindingsenergien varier fra de lette tilde tunge atomkjernene. Vi vinner energi når vi går fra kjerner medliten bindingsenergi til kjerner med større bindingsenergi. Det kan skjepå to måter: Sammensmelting av små kjerner (fusjon) eller spaltingav store kjerner (fisjon).

Bindingsenergi

Hvordan er det mulig å få ut energived å spalte en atomkjerne? Tenk degat du skal plukke fra hverandre en

P-30 er radioaktiv med en halverings-tid på ca. 3 minutter.

Det skjer tilsvarende reaksjoner i na-turen, f.eks. når nitrogenatomer i at-mosfæren treffes av nøytroner fra denkosmiske strålingen og det dannes C-14 (s. 17).

I 1938 gjorde tyskerne Otto Hahn ogFritz Strassmann noen eksperimenterder de lot et nøytron treffe en uran-kjerne. Da ble det dannet noe som lig-net på barium - men hvordan kunnedet skje? Lise Meitner og hennes nevøOtto Frisch fant at urankjernen blesplittet i to nesten like store deler! Detble dannet barium i denne prosessen.I reaksjonen ble det frigjort store meng-der energi. Med ett forelå mulighetenbåde til kjernekraftverk og atombom-ber.

α α α α α + 27Al 30P + n

I et kjernekraftverk skjerspaltingen kontrollert, og ener-gien som frigjøres lager elek-trisitet.

I en atombombe er spaltingenukontrollert, og resultatet er eneksplosjon.

atomkjerne, ett proton og/eller ettnøytron av gangen. Det kreves arbeidfordi partiklene er bundet sammen avsterke kjernekrefter. Arbeidet du mågjøre tilsvarer kjernens totale bindings-energi.

overflaten (nær "snarveien"). Men vihar også en annen effekt. Alle proto-nene er positive og vil frastøte hver-andre. Frastøtningen blir større jo flereprotoner det er, og dette senkerbindingsenergien i de store kjernene.

De to effektene som er nevnt gjør atkjerner med massetall mellom 40 –80 har størst bindingsenergi.

FisjonFusjon

Meget viktig figur ienergisammenheng

Fisjon er spalting av enatomkjerne.

Fusjon er sammensmeltingav to kjerner.

46

Hvordan starter det ?

Både fisjon og fusjon krever enaktiveringsenergi for å komme igang;de trenger et "spark", så å si. Fisjonav uran, f.eks., kommer igang når etnøytron trenger inn i en urankjerne (sefigur 29). Urankjernen blir delt i to let-tere kjerner, og det blir frigjort nøy-troner. Fisjonsproduktene (de to lettekjernene) er ikke de samme hver gang,men det blir alltid en litt lettere kjernemed masse omkring 90 og en noe tyn-gre kjerne med masse omkring 140.Disse fisjonsproduktene er gjerne ra-dioaktive, og de viktigste fra et miljø-synspunkt er Sr-90, Cs-137 og I-131.

Naturlig uran består av 99,28 % U-238 og 0,72 % U-235. Det er U-235som lar seg spalte og som brukes ikjernekraftverk.

Uranet blir anriket til en høyere kon-sentrasjon av U-235 for å kunne bru-kes i et kjernekraftverk.

Ved spaltingen av U-235 frigis det flerenøytroner (2 eller 3, avhengig av hvilkefisjonsprodukter som dannes). Dissevil treffe nye U-235-kjerner, som igjenspaltes og dermed gir nye nøytroner.Vi kan altså få en kjedereaksjon: Detførste nøytronet setter i gang en pro-sess som kan drive seg selv videre(illustrert i figur 29).

Nøytrontallet er viktig. Hvis mindreenn ett nøytron fra hver spalting gårvidere og reagerer, får vi ingen kjede-reaksjon, og prosessen dør ut av segselv.

Figur 30. Moderatoren sørger for effektiv bremsing av hurtige nøytroner.

Figur 29. Fisjon av en U-235-kjerne kan starte en kjedereaksjon. I etkjernekraftverk skal dette kontrolleres slik at nøytrontallet ikke vokserut over alle grenser som i figuren her.

Start med ett nøytron

Hurtigenøytroner Langsomme

nøytroner

ModeratorGrafitt evt.tungtvann

Energi i fred eller bombe!

Det som avgjør om fisjonsprosessener «fredelig» eller det blir en bombe ernøytronregnskapet.

1. Hvis gjennomsnittlig ett nøytron frahver spalting treffer en ny U-235-kjerne og spalter denne, vil reaksjonenfortsette med uforandret styrke og gien jevn energiproduksjon. Det er dettesom skjer i en kjernereaktor. Prosessenkan styres.

2. Hvis mer enn ett nøytron gårvidere og spalter U-235, får vi en ek-splosjon med stor energiutløsning iløpet av kort tid. Det er dette som skjeri en atombombe.

Det ligger store energimengder iatomkjernen. Dette kan utnyttes tilfredelige formål eller til farlige vå-pen. Det er viktig at vi holder disseto alternativene fra hverandre ogat vi har en bevisst holdning til omog hvordan vi vil at energien iatomkjernen skal brukes. La ossførst se på hvordan et kjernekraf-tverk fungerer.

47

KjernekraftDet finnes ulike typer kjernereaktorer,men de samme hovedprinsippene gårigjen i de fleste reaktortypene. Bren-selet i reaktoren er U-235 (evt. pluto-nium).

For at kjedereaksjonen skal gå videre,må nøytronene som dannes ved enfisjon, bremses ned. Grunnen til detteer at når nøytronene dannes har de storenergi (vi sier at de er hurtige) – og denøytroner som er mest effektive til åtrenge inn i en ny urankjerne og spaltedenne må være langsomme (de harliten energi). Dette er årsaken til at enmå ha et stoff som kan bremse nednøytronene.

Et stoff som bremser nøytroner, kal-les en moderator (se figur 30). Grafittog tungtvann er begge godemoderatormaterialer. Vanlig vann ernok mer effektivt til nedbremsing –men samtidig absorberer vanlig vannnøytroner – noe som er av betydningfor nøytronregnskapet.

I en reaktor plasserer en brensels-elementer (de inneholder gjerneanriket uran – U-235) i en tank medmoderatormateriale. Inn i kjernen kanman skyve kontrollstaver av kad-mium eller et annet stoff som effek-tivt absorberer nøytroner. På dennemåten er det mulig å kontrollere talletpå nøytroner og dermed kjedereak-sjonen. Skyves stavene helt inn,stopper fisjonsprosessen.

Energien som avgis i kjernereaksjonen,brukes til å varme opp vann slik at detproduseres damp. Dampen kan driveen generator som produserer elektiskenergi.

Etter å ha passert turbinen må dam-pen avkjøles og kondenseres til vannigjen. Dette kan skje med kjølevannfra en elv eller ved luftavkjøling i storekjøletårn. Vann som sirkulerer gjen-nom selve reaktortanken (som inne-holder radioaktive stoffer) kommer al-dri i direkte kontakt med omgivelsene.

Av sikkerhetsgrunner bør selve reak-toren være omgitt av en solid betong-skjerm som hindrer stråling og radio-aktive stoffer fra å slippe ut av reak-toren. I Tsjernobyl manglet denneskjermen, og de radioaktive stoffenehadde fri passasje ut i lufta. Det varårsaken til at utslippet etter ulykken bleså stort.

Energi fra kjernekraft

Den første menneskeskapte reaktor blestartet 2. desember 1942 i Chicago.Etter krigen (1940 – 1945) ble detstartet bygging av kjernekraftreaktoreri mange land. Idag er det mer enn 400

kjernekraftverk i drift rundt om i ver-den. Disse sørger for omkring 17 %av verdens totale produksjon av elek-trisk energi. I Frankrike står kjerne-kraft for ca. 70% av elektrisitets-forsyningen, i Sverige 50% og iTyskland 40%. Merk at tallene ikkegjelder det totale energiforbruket –bare forbruket av elektrisk energi. Dettotale energiforbruk inkluderer oppvar-ming og transport, som for en stor deldrives av kull, olje og gass. I Norgehar vi to små forskningsreaktorer; –èn i Halden og èn på Kjeller utenforLillestrøm. Her forskes det bl.a. påhvordan sikkerheten kan økes.

En naturlig reaktor – Oklofenomenet

Da Fermi started den førstemenneskelagde reaktoren i 1942,trodde alle at det var den allerførste uranreaktor. Men omtrent30 år senere fant franske fysikereat naturen selv hadde slått Fermimed ca. 2 milliarder år. De fant ati Oklo i Gabon i Afrika var detrester etter en naturlig reaktor somhadde gitt energi i flere tusen år!

Hvordan er dette mulig ?

Oppdagelsen som satte en påsporet var målinger av forholdetmellom U-238 og U-235. I Oklo varmengden av U-235 mindre ennnormalt (0,71 %). Grunnen til dettetrodde de var at U-235 var «brentopp» på samme måte som i envanlig fisjonsreaktor.

På grunn av ulike halveringstidervar mengden av U-235 ca. 3 % for2 milliarder år siden. Det betyr atblandingen av uran i gruvene varomtrent slik den er i dagensanrikede reaktorer.

For at fisjonen skal gå, må reaktoreninneholde en moderator som kanbremse nøytronene. I Oklo var detvann – bundet til mineraler.

En fant at det var tre «lommer» igruvene der forholdene for en jevnfisjon var mulig. Energien som bledannet var liten. Det var nærmestsom en forsøksreaktor.

Det ble selvsagt dannet radioaktivefisjonsprodukter – men den radio-aktiviteten er borte for lenge siden.Derimot finner en de stabilesluttproduktene etter fisjons-prosessen.

Det er interessant å slå fast atfisjonsproduktene som ble dannet,ikke har spredd seg i løpet av 2milliarder år.

Det ble også dannet plutonium (Pu-239) – som igjen ble omdannet tilU-235 – og som da gikk inn ibrenselsyklusen. Siden mengdenav U-235 nå bare er 0,71 %, vil detaldri oppstå noen ny Oklo-reaktor.

Oklo

Ekvator

48

Kjernekraft og sikkerhet

Ved normal drift er et kjernekraftverk en svært liten be-lastning på miljøet. Kun ørsmå mengder radioaktivitet slip-per ut av reaktoren.

Ved ulykker kan radioaktive stoffer frigjøres og spres medvinden over store områder, slik som ved Tsjernobyl-ulykkeni 1986.

En fare i alle kjernekraftverk er at kjølingen av reaktorenpå en eller annen måte skal bli blokkert og temperaturenbli så høy at brenselselementene og hele reaktoren smel-ter. For å hindre slike ulykker er alle moderne reaktorerutstyrt med flere nødkjølesystemer som skal fungere uav-hengig av hverandre. Et kjernekraftverk er underlagt grun-dige kontroller, både under bygging og med jevne mellom-rom under drift. Sikkerhetsmessig er det viktig med ensolid reaktorinneslutning som kan hindre spredning av ra-dioaktive stoffer ved en eventuell ulykke.

Avfall

Et problem med kjernereaktorer er det radioaktive avfallet.Når de fleste U-235-kjernene i brenselselementene erspaltet, kan ikke kjedereaksjonen gå lenger, og elemen-tene må skiftes ut. De brukte brenselselementene inne-holder radioaktive stoffer, og må derfor lagres et sted hvorstrålingen ikke kan skade mennesker, planter eller dyr oghvor de radioaktive stoffene ikke kan sive ut og forurenseomgivelsene.

De viktigste fisjonsfragmentene, Cs-137 og Sr-90, harhalveringstid omkring 30 år. Det betyr at etter 600 år eraktiviteten redusert til én milliondel. Da er den omtrentsom aktiviteten i uranmalm som finnes i naturen.

I stedet for å lagre brenselelementene direkte kan man ladem gå til et gjenvinningsanlegg. Her skiller man ut stof-fer som kan brukes til å produsere nye brenselselementerfor kjernekraftproduksjon. Resten overføres til en vann-uløselig form, støpes inn i tette beholdere og lagres i dype

Brukt som alternativ til energi frakull, olje og gass er et kjernekraft-verk "miljøvennlig". Det slipperikke ut CO2 – eller andre gassersom kan gi sur nedbør og økedrivhuseffekten!Det er et paradoks at miljøorgani-sasjoner ikke ønsker denneenergikilden.

Kjernekraft

Plutonium

Det dannes plutonium (isotopen Pu-239) i en reaktor. Detskjer ved at hurtige nøytroner trenger inn i den vanligeuranisotopen (U-238) slik at den omdannes i flere ledd tilPu-239. Reaksjonsrekkefølgen er som vist under.

Pu-239 er radioaktiv med halveringstid på 24 400 år. Nården desintegrerer sender den ut en α-partikkel. Dermeddannes igjen uran – men nå er det isotopen U-235. Detdannes alltid noe plutonium i en reaktor og det dannesplutonium i en fisjonsbombe. Det betyr at vi hadde nedfallav Pu-239 i 1960-årene – etter bombeprøvene – og at detvar forurensning av plutonium etter Tsjernobylulykken.Siden plutonium er så tungt er denne forurensingenkonsentrert til områdene rundt reaktoren.

Vi kan bruke plutonium som brensel i et kjernekraftverk (istedet for eller i tillegg til uran). Vi kan ha en reaktor meden kjerne som består av anriket uran (15 – 20 % anriking)og en kappe av U-238. Da kan hurtige nøytroner dannePu-239. Hvis det dannes mer fisjonsmateriale enn detforbrukes kalles det en «breeder-reaktor». Det anseesfor å være fremtidens reaktor der alt uran kan nyttiggjøres.

Plutonium kan brukes til atomvåpen. Det er derfor nød-vendig med svært strenge sikkerhetsrutiner ved kjerne-kraftverkene for å hindre at plutonium kommer i galehender.

sjakter i berggrunnen. Lagringsplasser velges i områderder de geologiske forholdene gjør det svært lite sannsynligat de radioaktive stoffene skal slippe ut i naturen.

βββββ

U-238 U-239 Np-239 Pu-239

nøytron

βββββt1/2

= 23 minutter t1/2

= 2,35 dager

Svensk kjernekraft

49

Kjernekraft og miljøVed normal drift av en kjernereaktorslipper ørsmå mengder radioaktivtstoff ut i lufta og i vannet som bru-kes til kjøling. Dosene fra slike utslipptil befolkningen omkring kjernekraft-verket er beregnet til å være av stør-relsesorden mikrosievert - altså noenpromille av de dosene vi får fra na-turlige kilder (omtrent som å ta ettekstra røntgenbilde av tennene hvertår). Folk som har sitt daglige arbeid ikjernekraftverk eller urangruver fårnoe større doser, men de overskriderikke dosegrensen på 20 mSv pr. årsom ICRP for tiden anbefaler somgrense for stråleutsatt personell.

Vi kan ikke forlate dette kjernekraftområdet uten å nevnefusjon og fusjonsreaktoren. Det har i mange år vært forsketfor å kunne utnytte fusjonsenergien til fredelige formål.Ja, fusjonsreaktoren betraktes av mange som mulighetenfor å få en energikilde som kan ta over når dagensenergikilder kull, olje og gass er brukt opp. Men så langthar vi ikke lykkes i å lage en fusjonsreaktor.La oss se litt på de muligheter vi har.

Som du ser av figur 28, kan man vinne energi ved å smeltesammen lette atomkjerner. Det er slik sola får sin energi,og hvis vi klarte å lage slike reaktorer, ville vi være på godvei mot å løse alle våre energiproblemer.

Brenselet i en fusjonsreaktor er hydrogenisotopene,nærmere bestemt de tunge hydrogenisotopene, som H-2og H-3. Det er 3 reaksjoner en kan forsøke utnytte for åfå energi. «Råstoffet» døyterium (H-2 eller D) er det storemengder av i naturen, mens tritium (H-3 eller T) finnsbare i små mengder.De reaksjonene en kan studere erfølgende:

Bildet er en illustrasjon som viser innsiden av enforsøksreaktor for fusjon. Vi kaller det for en tokamak.

Fusjonsreaktoren

D + D 3He + n + 3,3 MeV

D + D T + p + 4,0 MeV

D + T α α α α α + n + 17,7 MeV

1

2

3

For å få reaksjon 3 til å gå, trengs en starttemperatur påca. 40 millioner grader, mens reaksjon 1 og 2 har en start-temperatur på hele 100 millioner grader. Når det gjelder«råstoffer» er det store mengder av døyterium og ytterstsmå mengder av tritium. I vann er det ett døyterium-atomfor hver 6500 vanlige H-atomer. Det betyr at hvis en kunnefå til en kontrollert D - D reaksjon ville våre energi-problemer være løst for millioner av år.

Vi må imidlertid satse på reaksjon 3 og trenger tritiumsom råstoff. Vi kunne ha fått det fra reaksjon 2, men deter også mulig å lage tritium i en vanlig fisjonsreaktor vedreaksjon mellom nøytroner og den lette litiumisotopen Li-6: n + 6Li = 4He + T

Den lette Li-6 isotopen utgjør 6,5 % av all litium. Det betyrat den vil kunne være en energiressurs i flere tusen år.

Hvordan lage en reaktor ?

Det foregår forskning for å lage en fusjonsreaktor. Til nåhar en ikke lykkes, og utsiktene er moderate. Grunnen eri første rekke de enorme temperaturer som skal til for åsette igang fusjonen. I solas indre hvor det foregår fusjonav hydrogen er trykket enormt og temperaturen ca. 15millioner grader. Ingen reaktorbeholder på jorda ville tåleslike temperaturer. Ved de temperaturer som er nødvendig,vil atomene ha tapt sine elektroner og den blandingen enhar av ioner og elektroner, kalles et «plasma». For atreaksjonen skal gå, må tettheten av partikler i plasma ogden tid partiklene holdes samlet overskride visse terskler.En må holde plasmaet isolert fra alle vegger i reaktorenmed magnetfelt – og så må en øke temperaturen. Det haren gjort ved hjelp av lasere. Når tetthet og temperatur erstore nok, vil fusjonen gå. En reaktortype som det erarbeidet med, har form som en «smultring» (det kalles en«Tokamak») og er vist i illustrasjonen over.

Miljø

En fusjonsreaktor vil ikke gi fra seg klimagasser slik somfossilt brensel. Det vil heller ikke dannes langlivederadioaktive stoffer. Det materiale reaktoren er dannet av,vil bli radioaktivt (p.g.a nøytroner), men det vil ikke væreav betydning for miljøet omkring reaktoren.

50

AtomvåpenDet store skrekkscenario er atom-våpen. En kan og en har brukt bådefisjon og fusjon i bomber. Vi håper joalle at det aldri mer vil bli brukt. Laoss likevel se nærmere på fysikken idette.

Vi nevnte tidligere at en fisjon kreveren isotop som er «fissil» – det vil siden kan spaltes i to omtrent like storedeler. De isotoper som er praktiskmulige er U-235 og Pu-239. I hverfisjon frigjøres to til tre nøytroner somkan brukes til å spalte nye atomer.Nøytronregnskapet var svært viktig –og hvis det var større enn èn ville detbli en eksplosjon.

Vi kjenner alle til at det ble utvikletatomvåpen under den 2. verdenskrig.Første og eneste gang slike våpen erbrukt mot mennesker var i de japan-ske byene Hiroshima og Nagasaki,henholdsvis den 6. og den 9. august1945.

Ca. 67 000 mennesker ble drept mo-mentant av bombene. De døde ikkepå grunn av stråling, men av sjokk-bølgen fra eksplosjonen og av den in-tense heten som ble utviklet. I de et-terfølgende 4 månedene døde ca. 36000 mennesker av skader (ikkestråleskader) de var blitt påført underbombingen.

Over 300 000 mennesker overlevdebombingen. En del fikk stråledosersom senere har ført til kreft. Totaltmener man at omkring 800 kreft-dødsfall kan tilbakeføres til bombene(se side 41 – 42).

Det er gjort utallige doseberegninger iforbindelse med sprengning av atom-bomber. Det er også gjort målinger iforbindelse med prøvespengninger. Vikan derfor hevde at hvis en er så næren sprengning at stråledosen er 5 – 10Sv (det ville gi akutt strålesyndrom),ville en dø av sprengvirkningen (somfor en vanlig bombe).

Robert Oppenheimer var 39 årgammel (som på bildet her) da hanble valgt til å lede utviklingen avverdens første atombombe. Denaller første atomprøvespreng-ningen fant sted nær Almagordo iNew Mexico i juli 1945.Oppenheimer engasjerte segsenere sterkt i kampen for atom-våpenkontroll og var motstanderav utviklingen av hydrogen-bomben.

Vi kan se litt nærmere på den førstefisjonsbomben som ble sluppet overHiroshima. En kalte den «Little boy»og er vist i figur 31. I den bomben varfisjonsmaterialet uran – isotopen U-235, mens i Nagasakibomben var detPu-239.

For at kjedereaksjonen skal bli eksplo-siv, må mer enn ett nøytron fra hverspalting gå videre og spalte nye atomer.Dette krever at det er en viss mengdeuran- eller plutoniumatomer til stede.Mengden som må til kaller en denkritiske massen.

Har man en kritisk masse med uraneller plutonium, vil et tilfeldig nøytronfra den kosmiske strålingen være noktil at bomben går av. Man må derforholde sprengstoffet – det vil si U-235– adskilt i flere deler inntil bomben skalgå av. Da skytes delene mot hveran-dre slik at den samlede massen blirkritisk (se fig. 31).

Under eksplosjonen danner nøytro-nene radioaktive stoffer. Det er førstfisjonsmaterialer der vi kjenner til atCs-137, Sr-90 og I-131 er de viktigste.Men det frigjøres også en mengdenøtroner som vil treffe lufta omkring

En fisjonsbombe

En holder av stål

Figur 31. I Hiroshimabomben var U-235 fordelt på to steder. Påbegge steder var mengden mindre enn den "kritiske". Bomben bleutløst ved at den ene delen av U-235 ble skutt inn i den andre. Nårmassen er kritisk, er ett nøytron ( f.eks fra den kosmiske strålingen)nok til å utløse bomben.

Ringer med U-235

En "kule" av U-235

bomben og det materialet som omgiruranbitene. Det dannes daaktiveringsprodukter og disse er gjerneradioaktive. Det blir spredt iatmosfæren og vil etterhvert falle nedpå bakken.

51

Ved en atomsprngning oppstår en stor, sopplignende ildkule. Hvisden dannes høyt oppe i atmosfæren, vil det være lite materiale medi kulen, og mengden av aktiveringsprodukter er liten. Hvis den derimoteksploderer den nær bakken, vil jord og løst materiale suges opp, ogdet vil dannes store mengder av aktiveringsprodukter. Fisjons-produkter og aktiveringsprodukter kan nå stratosfæren (over 10 –13 km) og bli der i lang tid – det vil si i flere år.

Hvis bomben springer nær bakken, vilen betydelig mengde jord, stein, vannetc. bli suget opp i «ildkulen» somdannes, og det fører til store mengderav aktiveringsprodukter. Det skjeddeved noen bombetester ved Bikini i1954.

I en fusjonsbombe (hydrogenbombe)eksploderer først en fisjonsladning.Bomben har et skall av H-2(døyterium), og den enorme tempera-turen som skapes av fisjonen, starterda en eksplosiv fusjonsreaksjon (seside 49).

En rekke land har utviklet atomvå-pen. Fra omkring 1950 til omkring 1990hersket «den kalde krigen». Da ble detbygd opp store lagre av atomvåpen.Det er senere undertegnet avtaler omnedrustning og antall atomvåpen harnok minket noe. Samtidig har nye landutviklet atomvåpen og en er stadig reddfor at noen kan komme til å ta slikevåpen i bruk pånytt.

I 1989 sank den sovjetiske, atom-drevne ubåten Komsomolets utenforBjørnøya og i 2000 sank Kursk.Beggeinneholdt radioaktivitet. I tillegg har dettidligere Sovjetunionen dumpet fast ogflytende, radioaktivt avfall med ensamlet aktivitet på mellom 50 000 og100 000 TBq i Barents- og Karahavet.Vi har også betydelige utslipp fragjennvinningsanlegg – for eksempelSellafield.

Er dette en trussel for miljø ellerhelse?

Havet inneholder både salt og en rekkeandre stoffer i små mengder, og noenav disse er radioaktive. I tabellen tilhøyre, viser at den naturlige isotopenK-40 står for 96 % av aktiviteten ihavet alene. Mengden av naturligeradioaktive isotoper varierer mellomulike havområder. I Dødehavet er K-40-konsentrasjonen flere hundre gan-

Radioaktivitet i nordlige havområderger høyere enn i Barentshavet. Deter også mye aktivitet i Middelhavetog den Persisk Gulf.

I tillegg til de naturlig forekommendeisotopene inneholder havvann ogsåradioaktivitet fra bombeprøvene på1950- og 60-tallet, fra franske og en-

gelske gjenvinningsanlegg og frasunkne ubåter og virksomhet inordområdene.

De viktigste isotopene er H-3, C-14,Cs-137, Sr-90 og Pu-239. I senere tidhar Tc-99 fra Sellafield i England fåttstor oppmerksomhet. Våpenprøvene

Vi har blitt enige om at havetikke skal være søppelplass forradioaktivitet!

NATURAL ISOTOPES ARITIFICIAL ISOTOPES

Isotope Bq/literIn percent oftot. activity

Isotope Bq/liter

K-40 1.2 . 10 96.0 H-3 10-2 - 2.7

Rb-87 1.1 . 10-1 0.9 C-14 0 - 1.5 . 10-3

U-234 4.7 . 10-2 0.4 Cs-137 7 . 10-4 - 2 . 10-1

U-238 4.1 . 10-2 0.3 Sr-90 4 . 10-4 - 1 . 10-1

Pb-210 5.0 . 10-3 0.04 Pu-239 7 . 10-6 - 3 . 10-4

Po-210 3.7 . 10-3 0.03

Ra-226 3.6 . 10-3 0.03

U-235 1.9 . 10-3 0.02

52

AvslutningVi håper at du som har lest detteheftet har lært en del om stråling,stråledoser og biologiske virknin-ger av stråling. Du har sett at vilever i et "hav" av stråling og at deter naturen selv som gir oss destørste stråledosene. Dosene franaturlig bakgrunnsstråling varierervoldsomt fra ett sted til et annet. Igjennomsnitt vil vi i Norge få endose pr. år på ca. 4 mSv, men detvarierer for den enkelte fra godt ogvel 1 mSv og opp til omkring 100mSv.

Vi har sett at atomulykker somTsjernobyl og bombeprøver på1960-tallet har gitt oss ekstradoser.De er små, ikke større enn dosenemange av oss får på grunn av fly-

reiser. Det er sannsynlig at det ifremtiden vil oppstå situasjonerder vi får lekkasjer med spredningav radioaktivitet. Når vi skal vurderehvilke tiltak som er nødvendige, vildet være viktig å beregne hvilkedoser vi kan bli utsatt for. Dosenemå sees i relasjon til de naturligestråledoser og variasjonen i disse.

Det viktigste tiltaket ved ekspo-nering for ioniserende stråling erkanskje informasjon. Det måvære et mål at så mange som mu-lig har kunnskap nok til å vurderefaren ved ulike typer utslipp og til åta fornuftige forholdsregler i enrisikosituasjon. Kunnskap er ogsåviktig for å unngå panikk og unødigangst i situasjoner som ikke er kri-

tiske. Hvis du selv kan foreta enkledoseoverslag, har du grunnlag forå anslå risikoen ved strålingsek-sponering.

Du kan finne ut mer om miljøfysikki heftene og bøkene som er omtaltpå omslaget til dette heftet. En goddel av dette materialet kan du ogsåfinne på internett.

Radioaktivitet på Kola

På Kolahalvøya og i de nordligeomådene av Russland finnes atom-drevne fartøyer og betydelig avfall avradioaktivt materiale. Det er til

Her er Komsomolets

Island

Bjørnøya

Svalbard

har ført til en gjennomsnittlig aktivitets-økning på ca. 8 % i forhold til dennaturlige aktiviteten i havet.

Det har vært stor medieoppmerksom-het omkring ubåtene Komsomolets ogKursk. En kan gjøre miljøanalyser ogforsøke å se på konsekvensene hvisreaktorer og beholdere med aktivitetruster opp og det radioaktive materia-let ble blottlagt? To forhold spiller inn:

1. Direkte stråling fra radioaktivestoffer i vann er sjelden noe problem,siden strålingen stoppes svært raskt ivann (f.eks. vil 10 cm vann stoppe allβ og halvere γ-strålingen fra Cs-137).

2. Utslipp av radioaktive stoffer vilskje når reaktorstavene til slutt løserseg opp i vannet. En reaktor medomkring et halvt tonn uran vil trengeomkring 1000 år for å løse seg opp ihavet.

Det har vært beregnet at hvis 200atomubåter sank i Barents- og Kara-havet, ville uranet fra disse utgjøre ènpromille av det uranet som naturlig fin-nes i dette havområdet.

Siden 1992 har det vært gjennomførtflere tokt til nordlige havområder dernorske og russiske forskere har måltradioaktiviteten i vann, i fisk og isedimentene på havbunnen. Måling-ene viser at radioaktiviteten i dissehavområdene er meget liten. Det be-tyr at både Barentshavet og fiskenderfra, er blant de minst forurensedepå den nordlige halvkule.

sammen ca. 200 kjernereaktorer tildrift av sivile og militære fartøyer medbase på Kolahalvøya. I tillegg finnesdet ca. 150 kjernereaktorer i ubåtersom er tatt ut av drift. 120 reaktorerfra skip er lagret på land eller i lagrings-skip ved Kola. Ikke alt dette er sikreteller lagret på en tilfredsstillende måte.

Kjernekraftverket på Kolahalvøya,som ligger nær grensen til Norge, erheller ikke tilfredsstillende sikret ettervestlig standard. Statens strålevern iNorge samarbeider med russiskemyndigheter om å øke sikkerheten vedanleggene.

MILJØFAGForskere ved Fysisk institutt på Universitetet i Oslo har gitt ut tre temahefter i forbindelse medmiljøutstillingen «Vår strålende verden» på Norsk Teknisk Museum. Disse heftene er nåoppdatert og legges ut på Internet. Vi har også laget bøker om disse emnene som gir meromfattende informasjon om stråling – ozon – klima og energi.

KLIMA – Drivhuseffekt – Energi girinformasjon om den naturligedrivhuseffekt. CO

2-utslipp til

atmosfæren, kan øke drivhus-effekten. Ved hjelp av modeller kanen vurdere virkningene av en slikforsterkning. Boka gir ogsåinformasjon om fornybare og ikkefornybare energikilder.

Stråling og Helse gir informasjon omradioaktivitet og røntgen-stråling ogden bruk i medisin industri og fors-kning. Stråling og miljø diskuteres medbasis i kjernekraft, ulykker ogradioaktiv forurensning. Boka finneren også på Internett – og på engelsk.

Radiation and Health

SOLSTRÅLING. Sol – ozon – helsegir informasjon om ozonlaget og UV-strålingens positive og negativehelseeffekter. Vi viser hvordan detdannes D-vitamin og hvordan du blirbrun. Vi diskuterer også stråleskaderpå DNA-molekylet som i sin tur kan gihudkreft.

1995 ISBN 82-992073-2-02002 ISBN 0-415-27161-42001 ISBN 82-417-1217-0

2002 ISBN 82-05-30406-81997 ISBN 82-992073-9-8