alfastråling – Store norske leksikon

Radioaktiv atomkjerne med utsendelse av en alfapartikkel.

Tor Bjørnstad.

Lisens: CC BY NC SA 3.0

Alfastråling er en form for radioaktiv stråling som består av heliumkjerner med positiv ladning, det vil si to protoner og to nøytroner. Disse partiklene kalles også for alfapartikler, og skrives som ⁴He²⁺.

Faktaboks

Også kjent som: α-stråling

Alfastråling er en av de tre vanligste formene for radioaktivitet ved nedbrytning (desintegrasjon) av atomkjerner. Slik partikkelutsendelse kalles for nukleær stråling. De to andre er betastråling og gammastråling.

Det er i hovedsak tunge atomkjerner som sender ut alfastråling. Alle grunnstoffer fra og med atomnummer Z = 66 (dysprosium) til det tyngste kjente grunnstoffet med atomnummer Z = 118 (oganesson), har radioaktive isotoper med alfautsendelse.

Opprinnelse

Prinsippskisse av en syklotron for akselerering av ladede partikler som for eksempel alfapartikler til høye energier (opptil titalls MeV) for induksjon av kjernereaksjoner

Syklotron

Av Tor Bjørnstad.

Lisens: CC BY NC SA 3.0

Alfastråling oppstår når en tung atomkjerne henfaller spontant til en lettere atomkjerne. I denne prosessen sendes det ut en alfapartikkel. Slike partikler er en spesielt stabil nukleær konfigurasjon. Utsendelsen av alfapartikler fra en atomkjerne kan forstås som en kvantemekanisk tunneleringseffekt.

Betegnelsen alfastråling brukes både om denne typen nukleær alfapartikkelstråling og om kunstig akselererte heliumkjerner som kan produseres i partikkelakseleratorer, for eksempel i lineærakseleratorer og syklotroner. Slike ekstranukleære alfapartikler produseres ved å ionisere heliumgass (\(\ce{^4He^0 -> ^4He^{2+} + 2e^{-}}\)).

Akseleratorproduserte alfapartikler kan brukes til å indusere kjernereaksjoner av ulike slag.

Prinsippskisse av en lineærakselerator for akselerering av ladede partikler som for eksempel alfapartikler til høye energier (opptil titalls MeV) for induksjon av kjernereaksjoner

Lineærakselerator

Av Tor Bjørnstad.

Lisens: CC BY NC SA 3.0

Vekselvirkning med materie

Materiepartiklene fra nukleære transmutasjoner (desintegrasjon) skytes ut av atomkjernen med en hastighet tilsvarende cirka \(\frac{1}{20}\) av lysets hastighet. På grunn av alfapartiklenes elektriske ladning vil de, når de trenger inn i materie, ionisere dette materialet langs hele den strekningen de går før bevegelsesenergien deres nærmer seg null og de stoppes helt. De har altså sterk ioniserende virkning. Denne egenskapen er viktig i flere bruksområder.

På grunn av den sterke vekselvirkningen med materie har partiklene kort rekkevidde. De stoppes lett av et vanlig papirark eller i hudens ytre hornlag. Derfor utgjør ikke alfastråling noen spesiell helserisiko så lenge strålingen befinner seg utenfor kroppen. Derimot bør man unngå å utsette indre organer for slik unødvendig stråling. Det er derfor man har tiltak mot at den alfaradioaktive gassen radon (²²²Rn) skal sive inn i hus og oppholdsrom.

Bruk

Tracere og strålekilder

Alfapartikler som er akselerert til høy energi (ofte flere titalls megaelektronvolt – MeV) brukes for å indusere ulike typer kjernereaksjoner. Hensikten er produksjon av bestemte radioaktive nuklider med egenskaper som er interessante for tekniske bruksområder. Slike radionuklider kan for eksempel brukes som sporingsstoffer (tracere) i

industrielle prosesser
miljøundersøkelser
medisin

De kan også brukes som strålekilder i ikke-destruktiv testing av materialkvalitet under industriell produksjon.

Alfapartikler kan også brukes i kjemisk eller radiokjemisk analyse som strålingskilde for analyse av grunnstoffinnhold i ulike prøver ved induksjon av grunnstoff-spesifikk røntgenutsendelse og/eller partikkeltilbakespredning.

Den alfaemitterende radionukliden ²⁴¹Am (halveringstid 432,6 år) brukes i såkalte ioniske røykvarslere som er montert i mange private og offentlige bygninger.

Energikilde

Alfaemitterende nuklider brukes som energikilde ved såkalt termoelektrisk energigenerering. Slike nukleære batterier er hovedsakelig brukt som energikilder for ubemannet elektrisk utstyr som må stå uten tilsyn i lange perioder. Eksempler er r omsonder, pacemakere, undervannssystemer og automatiske vitenskapelige og værmeldingsstasjoner på fjerntliggende steder.

Medisin

Siden alfastråling er ioniserende, kan den forårsake stråleskader, spesielt ved inntak av alfaemittere gjennom luft, væske eller mat. Den sterke ioniseringstettheten kan for eksempel skade DNA-et. Dette kan i alvorlige tilfeller føre til kreftutvikling. Imidlertid har kroppen et system for å reparere DNA.

Alfastråling kan også brukes i behandling av kreft. Kreftceller «skytes i stykker» fordi slike celler er mer sensitive mot stråling enn kroppens friske celler og vanskelig lar seg reparere.

Alfastråling brukes allerede i behandling av kreft. Den mest kjente er kanskje ²²³Ra²⁺, som brukes mot prostatakreft, og som distribueres kommersielt over hele verden under produktnavnet Xofigo fra produksjonslaboratorier ved Institutt for energiteknikk (IFE) på Kjeller. Dette radiofarmasøytiske produktet ble opprinnelig utviklet av norske kjernekjemikere ved Universitetet i Oslo sammen med onkologer ved Radiumhospitalet.

Historikk

Både alfastråling og betastråling ble definert og eksperimentelt studert av Ernest Rutherford i perioden fra 1899 og framover. Disse studiene ble basis for at Rutherford i 1908 ble tildelt Nobelprisen i kjemi. Sammen med Ernest Marsden (1889–1970) og Hans Geiger studerte Rutherford senere spredningen av alfapartikler på en tynn folie laget av gull. Dette eksperimentet var sentralt for utviklingen av den moderne atommodellen, da spredningen av alfapartikler viste at atomer hadde en kompakt, elektrisk ladet kjerne.

Les mer i Store norske leksikon

Kommentarer

Kommentarer til artikkelen blir synlig for alle. Ikke skriv inn sensitive opplysninger, for eksempel helseopplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan. Det kan ta tid før du får svar.

Du må være logget inn for å kommentere.

Fagansvarlig for Kjernekjemi

Tor Bjørnstad

Professor emeritus i kjernekjemi, Universitetet i Oslo