Alfasäteily

Radioaktiiviset prosessit

Radioaktiiviset prosessit:

• Alfahajoaminen
  • Alfasäteily
• Beetahajoaminen
  • Beetasäteily
• Elektronisieppaus
• Gammasäteily
• Sisäinen konversio
• Neutroniemissio
• Positroniemissio
• Protoniemissio
• Spontaani fissio

Ydinsynteesi

• Neutronin sieppaus
  • R-prosessi
  • S-prosessi
• Protonin sieppaus:
  • P-prosessi

Alfasäteily

Alfasäteily on voimakkaasti ionisoivaa mutta heikosti läpäisevää radioaktiivista säteilyä. Alfasäteilyä synnyttävää ydinreaktiota kutsutaan alfahajoamiseksi, ja se on siis radioaktiivisen hajoamisen yksi muoto. Atomin ytimestä poistuu alfahiukkanen, jonka jälkeen ytimen massaluku pienenee neljällä ja järjestysluku kahdella. Esimerkiksi:

${}^{2}{}_{92}^{38}{\hbox{U}}\;\to \;{}^{2}{}_{90}^{34}{\hbox{Th}}\;+\;{}_{2}^{4}{\hbox{He}},$

joka normaalisti kirjoitetaan muodossa:

${}^{238}{\hbox{U}}\;\to \;^{234}{\hbox{Th}}\;+\;\alpha .$

Alfahiukkanen on siis heliumydin (kaksi protonia + kaksi neutronia), joten sekä atomipaino sekä järjestysluku säilyvät hajoamisessa. Alfasäteilyä voidaan ajatella erikoistapauksena fissiosta, jossa ydin halkeaa kahdeksi pienemmäksi ytimeksi. Alfahajoaminen on pohjimmiltaan kvanttimekaaninen tunneloitumisprosessi.

Alfasäteilyä syntyy tyypillisesti raskaiden atomiydinten hajoamisessa. Käytännössä emoydin on aina nikkeliä raskaampi. Ihmisille maaperästä vapautuva radon-222 on tärkein alfasäteilyn lähde.

Fysiologiset vaikutukset

Alfasäteily on alfahiukkasten sähkövarauksen ja massan takia erittäin huonosti läpäisevää säteilyä: edes ilmassa alfasäteily ei pääse etenemään kuin muutamia senttimetrejä. Koska alfasäteilyn pysäyttämiseen riittää jo muutaman solun paksuinen ihon kuollut pintakerros, on ulkoinen alfasäteily varsin harmitonta. Sen sijaan elimistön sisään päässeet alfa-aktiiviset aineet ovat haitallisia. Tämä johtuu hiukkasten suuresta liike-energiasta ja lyhyestä vapaasta matkasta, jolloin pieneen kudosmäärään alfa-aktiivisen aineen ympärillä kohdistuu huomattavan suuri ionisoiva energia. Tämä aiheuttaa kudosvaurioita tai jopa säteilymyrkytyksen.

Alfasäteilyn suhteellinen biologinen tehokkuus (RBE) on 20 kertaa suurempi kuin gammasäteilyllä.

Alfasäteilyn hyödyntäminen

Useimmat palovaroittimet ovat hyvä arkinen esimerkki alfasäteilyn hyötykäytöstä. Niiden toiminta perustuu ilman ionisointiin alfasäteilyn avulla ja sen sähkönjohtavuuden mittaukseen. Palovaroittimissa alfasäteilylähteenä käytetään pientä määrää amerikium-241:tä.

Alfasäteilevää plutoniumia käytetään energanlähteenä avaruusluotainten ydinparistoissa.

Heliumytimistä koostuvan alfasäteilyn pysäyttää paperiarkki, elektroneista koostuvan betasäteilyn alumiinilevy ja gammasäteily vaimenee väliaineessa.