Radyasyon Nedir?

Radyasyon bir kaynaktan elektromanyetik dalgalar veya parçacıklar biçimindeki enerji salınımı veya aktarımıdır. Burada sözü edilen elektromanyetik dalgalar foton olarak adlandırılan ışık hızında hareket eden enerji paketçikleridir. Parçacıklar ise atomun temel yapısını oluşturan temel parçacıklardır. Bu tanımlamadan da anlaşılacağı gibi radyasyon temel olarak elektromanyetik dalga ve parçacık tipi olarak ikiye ayrılmaktadır.

Elektromanyetik dalga tipi radyasyon; belli bir enerjiye sahip ancak kütlesiz radyasyon çeşididir. Bunlar, titreşim yaparak ilerleyen elektrik ve manyetik enerji dalgaları gibidir. Elektromanyetik dalgalar, dalga boyları ve buna bağlı olan frekans (bir saniyede tekrarlanan dalga sayısı) ve enerjilerine göre sınıflandırılırlar. Bu sınıflandırmaya elektromanyetik spektrum denir. Bu spektrumun bir ucunda dalga boyları en büyük, frekansları ve enerjileri en küçük radyo dalgaları, diğer ucunda ise dalga boyları çok küçük, frekans ve enerjileri büyük olan X ve gama ışınları bulunur.  Bütün elektromanyetik dalga tipi radyasyonlar ışık hızıyla (3x10⁸ m/saniye) hareket ederler. Parçacık tipi radyasyonlar ise belli bir kütle ve enerjiye sahip çok hızlı hareket eden minik parçacıkları ifade eder. Bunlar hızla giden mermilere benzerler, ancak gözle görülemeyecek kadar küçüktürler.

Canlı veya cansız tüm varlıklar atomlardan oluşurlar. Bir elementin tüm kimyasal özelliklerine sahip en küçük parçası olan atom; proton, nötron ve elektronlardan oluşur.  Herhangi bir nedenden dolayı atomdan bir elektron kopartılması veya atoma bir elektron bağlanması sonucunda atomun yük dengesi bozulur. Bu olaya iyonizasyon, iyonizasyon sonucu oluşan atoma iyon denir. Bu tanım çerçevesinde radyasyonları da yine iki gruba ayırmamız mümkündür. Bunlar, “iyonlaştırıcı” ve “iyonlaştırıcı olmayan” radyasyonlardır. İyonlaştırıcı olmayan radyasyonlar iyonlaştırıcı radyasyonlara göre daha düşük enerjilidir ve iyon oluşturmak için yeterli enerjiye sahip değildir. Elektromanyetik dalga spektrumundaki radyo dalgaları, mikrodalgalar, kızılötesi, görünür ışık ve ultraviyole iyonlaştırıcı olmayan elektromanyetik radyasyon türleridir (Şekil 1). Global pozisyonlama sistemleri, hücresel telefonlar, televizyon istasyonları, FM ve AM radyo, kablosuz telefonlar ve garaj kapısı açıcılarında iyonlaştırıcı olmayan radyasyon kullanılmaktadır.

Şekil 1. Elektromanyetik spektrum

İyonlaştırıcı radyasyon ise atomun dış yörüngelerinden elektron koparabilen, böylece çarptığı maddenin atomlarında yüklü parçacıklar yani iyonlar oluşturabilen, dolayısıyla atomu iyonize edebilen radyasyon türüdür. İyonizan radyasyon elektromanyetik ve parçacık tipi radyasyonlardan oluşur. Elektromanyetik dalga spektrumdaki X ve gama ışınları iyonizan elektromanyetik dalga tipi radyasyonlardır (Şekil 1). Alfa ve beta parçacıkları, nötronlar, protonlar ve elektronlar ise parçacık tipi iyonizan radyasyonlara örnek olarak verilebilir (Şekil 2).

Şekil 2. İyonizan radyasyon alt tipleri

Doz, herhangi bir maddenin belli bir zaman içerisinde kullanılan veya tüketilen miktarı demektir. Radyasyon dozu ise hedef kütle tarafından, belli bir sürede, soğurulan veya alınan radyasyon miktarıdır. Bütün zararlı maddeler, genellikle, vücutta birtakım biyolojik hasarlara neden olurlar. Bu hasarların büyüklüğü ise o maddenin cinsinin yanı sıra, vücuda alınış şekli, süresi ve miktarına bağlı olarak değişir. Gerekli önlemler alınmadığı takdirde, belli bir sürede belli bir miktarın (kabul edilebilir sınırların) üzerinde radyasyon enerjisi soğuran yani radyasyon dozu alan canlılarda da bazı zararlı etkilerin meydana gelmesi kaçınılmazdır.

Radyasyon, doğal ve yapay olarak iki farklı şekilde meydana gelebilir. Doğada mevcut bulunan kararsız elementler kararlı yapıya geçmeye çalışırken, hiçbir dış etki olmadan, sahip oldukları fazla enerjilerini çekirdeklerinden dışarı salarlar. Böyle elementlere doğal radyoaktif elementler, bunların enerji salma olayına da doğal radyoaktivite denir. Doğada kararlı olarak bulunan izotoplar da yapay yollarla kararsız (radyoaktif) hale getirilebilirler. Radyoaktif hale gelen çekirdek parçalanmaya uğrar. Bu olay yapay radyoaktivite olarak adlandırılır. Günümüzde tedavide kullanılan ve gama radyasyon yayan Co60 radyoaktif izotopu buna örnek olarak verilebilir. Co60, doğada bulunan ve radyoaktif olmayan Co59’un nükleer reaktörlerde yapay olarak radyoaktif hale getirilmesi ile oluşur. Yine tanı ve tedavide kullanılan elektromanyetik bir iyonizan radyasyon türü olan X ışınları da X ışını tüpleri ve çeşitli hızlandırıcı cihazlar kullanılarak farklı şiddet ve enerjilerde elde edilebilmektedir.  

İyonizan radyasyonu tedavide kullanan (radyoterapi, ışın-şua tedavisi) bir bilim dalı olan Radyasyon Onkolojisi’nde ise çoğunlukla fotonlar (X ve gama ışınları) ve elektronlar, kullanımı gittikçe yaygınlaşan protonlar ve daha az oranda da nötronlar ve ağır iyonlar kullanılmaktadır.

Radyasyon kaynağı olarak doğal ve yapay radyasyon kaynaklarından söz edebiliriz. Doğal radyasyon, dünyanın oluşumundan beri var olan (hatta giderek azalan) doğal radyoaktif maddelerden ve uzaydan gelen kozmik ışınlardan oluşur. İnsan yapımı radyoaktif kaynaklar ve X-ışını üreten cihazlar yapay radyasyon kaynaklarına örnek olarak verilebilir.

Doğal radyasyonun bir kısmını uzaydan gelen kozmik ışınlar oluşturur. Bu ışınların büyük bir kısmı dünya atmosferinden geçmeye çalışırken tutulurlar. Sadece küçük bir miktarı yerküreye ulaşır. Fosil yakıtlar doğal ve uzun ömürlü radyoaktif elementler içerirler. Bu tür elementler yakıt içinde iken bir radyasyon tehlikesi yaratmazlar. Ancak fosil yakıtlar yakıldıklarında bu elementler atmosfere yayılır ve daha sonra toprağa dönerek doğal radyasyon düzeyinde az da olsa bir artışa neden olur. Vücudumuzda bulunan radyoaktif elementlerden (özellikle Potasyum-40, Karbon-14) dolayı da belli bir radyasyon dozuna maruz kalırız. Yiyecek, içecek ve soluduğumuz havada da doğal radyoaktif maddeler bulunmaktadır.  Doğal radyasyon düzeyini arttıran en önemli sebeplerden biri, yer kabuğunda yaygın bir şekilde bulunan radyoaktif radyum elementinin (Ra²²⁶) bozunması sırasında salınan “radon gazı”dır. Radon gazı hariç doğal radyasyonun sağlık üzerinde zararlı bir etkisi görülmez.

Yapay radyasyon kaynakları da tıpkı doğal radyasyon kaynakları gibi belli miktarlarda radyasyon dozuna maruz kalınmasına neden olurlar. Tıbbi, zirai ve endüstriyel amaçla kullanılan X ışınları ve yapay radyoaktif maddeler, nükleer bomba denemeleri sonucu meydana gelen nükleer serpintiler, çok az da olsa nükleer güç üretiminden salınan radyoaktif maddeler ile bazı tüketici ürünlerinde kullanılan radyoaktif maddeler bilinen başlıca yapay radyasyon kaynaklarıdır. Tüm yapay radyasyon kaynakları dikkate alındığında insanları etkileyen toplam radyasyonun %97’si tıbbi uygulamalardan kaynaklanır.

İyonlaştırıcı radyasyon renksiz, kokusuz olup insan duyu organları tarafından algılaması mümkün değildir. Radyasyonun şiddeti, enerjisi ve türü ancak özel tasarlanarak üretilmiş detektörlerle algılanıp ölçülebilir.