Varoluşlarından beri, tüm canlılar radyasyona maruz kalmıştır ve kalmaktadır. Radyasyon ve radyoaktif maddeler (doğal ve yapay) çevremizde her an vardır. Radyoaktif maddeler dünyamızın ve evrenimizin tüm kısımlarında bulunur,hatta her insanın vücudu hafif derecede radyoaktiftir. Hayatımızın bir parçası olmasına rağmen, radyasyon yalnızca yüz yıldan biraz uzun bir süre önce keşfedilmiş ve bazı uygulamalar için faydalı olduğu gözlenerek kullanılmaya başlanmıştır. Radyoaktif maddelerden çok sayıda uygulama alanında faydalanılır. [2] [3]

Günlük yaşamımızda radyasyona maruz kalmamıza kozmik ışınlar, vücudumuzdaki radyoaktif izotoplar ve topraktaki uranyumun bozunması gibi doğal süreçler veya medikal (tıbbi) x-ışınları, endüstriyel gama ışınları gibi yapay kaynaklar sebep olabilir. [4] Temel olarak iyonlaştırıcı radyasyon kaynakları iki ana kategoriye ayrılmaktadır:

Doğal Kaynaklar

Doğal radyason kaynakları, insan katkısı olmaksızın doğada var olan radyasyon kaynaklarıdır. Halkın (nüfusun) maruz kaldığı radyasyonun yaklaşık % 85’lik kısmı doğal kaynaklıdır. Bütün canlıların etkisinde olduğu bu radyasyona çevre, fon ya da arka plan (“background”) radyasyonu denilmektedir. Doğal radyasyon kaynakları üç ana başlık altında sınıflandırılır.

Kozmik Radyasyon

Dünyamız sürekli olarak güneşten, diğer yıldızlardan ve derin uzaydan kaynaklanan radyasyona maruz kalmaktadır. Bu radyasyon, parçacıklar ve elektromanyetik ışınlar içerir. (‘Radyasyona maruz kalma’ olayı sıklıkla ‘ışınlanma’ sözcüğü ile açıklanır)

Kozmik radyasyonayer yüzeyinden ne kadar yüksekte maruz kalındığı önemlidir. Kozmik radyasyon maruziyeti, yükseklik arttıkça artar. Yükseklik, kozmik radyasyonun miktarını etkileyen tek faktör değildir; güneş parlamaları gibi güneş olayları farklı zamanlarda farklı doz hızlarında radyasyon maruziyetine sebep olur.

Yerküremiz kozmik radyasyona karşı tamamiyle savunmasız değildir;sahip olduğu manyetik alan dünyayı bu radyasyon türünün çoğundan korur. Atmosfer de doğal bir zırh niteliğindedir. Bahsedilen bu zırhlar dünyanın her noktasında aynı derecede etkili değildir. Atmosferin ince olduğu yerlerde doğal zırh da incedir.

Kutuplara yaklaşıldıkça, yerin manyetik alanının radyasyonu yansıtıcı etkisi azalır. Manyetik kutuplarda bu etki oldukça azdır. Görüntüsü birçok kişiyi etkileyen ‘Kutup Işıkları’ (“Aurora”) kozmik radyasyondan kaynaklanmaktadır. Kutup ışıkları göze hoş görünse de canlılar için zararlıdır.

Kozmik radyasyon atmosferdeki elementler ile etkileşir ve bu etkileşimden çıkan (elemanter) parçacıklar da (müon, pion) ikincil ışınlanmaya sebep olur (yani atmosfer, kozmik radyasyona karşı hem zırh görevi görür hem de ikincil radyasyonun oluşmasına yol açar)

Yersel Radyasyon (Yerküre Radyasyonu)

Yeryüzünde doğal olarak bulunan radyoaktif elementlerin bozunması ışınlanmaya neden olur. Dolayısıyla aslında dünyanın kendisi bir radyasyon kaynağıdır demek yanlış olmaz. Kaya ve mineraller, toprak ve yerküre radyoaktif çekirdek içerirler. [6]

Doğadaki birçok izotop radyoaktiftir. Bunlar ışıma yaparak yerküre kaynaklı radyasyon dozuna katkıda bulunur. Kaya ve topraktaki radyasyon çoğunlukla Karbon-14, Potasyum-40, Uranyum-238 ve Toryum-232 izotoplarından kaynaklanmaktadır. Uranyum ve Toryum toprakta ve suda eser miktarda dağılmış şekilde bulunurken, Potasyum ve Karbon tüm organik maddelerde mevcuttur (bitki ve hayvanlar dahil). Ayrıca, gübre olarak kullanılan fosfat arka-plan doz hızlarına az da olsa katkıda bulunmaktadır. Dünya üzerindeki radyasyona direkt ışıma ile maruz kalmak mümkün olduğu gibi radyoaktif izotopların besin tüketimiyle ve solunum yoluyla vücuda alınması da mümkündür.

Tükettiğimiz farklı organik maddeler farklı radyoaktif izotoplar içerebilir. Bu farklılık ürünlerin yetiştiği toprak tiplerinden, coğrafi konumundan, ürünün beslendiği minerallerden kaynaklanabilir. Örneğin, radyoaktif Kurşun-210 ve Polonyum-210 izotopları balık ve kabuklu deniz hayvanlarında diğer besinlere oranla daha çoktur.

Uranyum ve Toryumun bozunmaları sonucunda ortaya çıkan bir dizi izotoptan (en etkilileri Radon-222 ve Radon-220) kaynaklanan doğal radyasyon insanların ışınlanmasına ciddi miktarda katkıda bulunur Doğal radyasyon dozlarının ortalama yarısına Radon sebep olmaktadır. Gaz halinde bulunup havada var olan Radon ister istemez solunum yoluyla vücuda alınır. Radon miktarı yeryüzünde bölgeden bölgeye farklılık gösterir. Radon kaynaklı ışınlanma kapalı (iyi izole edilmiş) mekanlar için daha fazla önem arz etmektedir.

Yakın zamana kadar doğal radyasyonun önemsiz ve değiştirilemez bir arka-plan radyasyonu olduğu düşünülüyordu. Günümüzde ise en önemli doğal radyasyon kaynağı olan Radon nedeniyle ışınlanmanın azaltılması için tedbirler alınmaktadır. Büyük binalar, geniş ve kapalı yerler Radon miktarının yüksek olduğu yerlerdir. Havalandırılmayan bodrum katlarında Radon gazı birikir; dolayısyla bu tür yerlerin havalandırılmasına dikkat etmek gerekir. Basitçe iki yolla Radon birikimi azaltılabilir: (1) Duvarları plastik malzeme veya kalın boya ile kaplamak (gözenekleri kapatmak) Radon girişini engellemekte etkilidir. (2) Sık havalandırma ile de Radon seviyesi düşürülebilir. Bahsi geçen tedbirler ile solunum yoluyla vücuda alınan radyoaktif çekirdek miktarını azaltmak mümkündür.

İçsel Radyasyon

Tüm insanlar, vücutlarında doğal olarak bulunan Potasyum-40 ve Karbon-14 gibi izotoplardan nedeniyle radyasyona maruz kalmaktadır. Doz miktarları kişiden kişiye değişmekle birlikte iç radyasyondan kaynaklanan doz miktarları Kozmik ve Yerküre kaynaklı doz miktarlarından çok daha azdır.

Yapay / İnsan Yapımı Kaynaklar

Canlılar doğal (arka-plan) radyasyona maruz kaldıkları gibi yapay kaynaklı radyasyona da maruz kalmaktadır. Yapay kaynaklar aşağıdaki gibi sınıflandırılabilir:

•  Medikal (tıbbi) Kaynaklar
•  Kullanıcı Ürünleri
  • Endüstride Kullanılan Kaynaklar
  • Tarımda Kullanılan Kaynaklar
  • Hayvancılıkta Kullanılan Kaynaklar
  • Günlük Kullanım Ürünleri
  • Araştırmada Kullanılan Kaynaklar

Yapay kaynaklardan alınan radyasyon dozu kişinin gündelik yaşamına ve tıbbi uygulamalarda geçirdiği süreçlere (tanılama ve tedavi) büyük ölçüde bağlıdır. Örneğin radyoterapi tedavisi gören bir hastanın ışınlanma düzeyi normalden çok daha fazladır. Yalnızca tıbbi süreçler değil, kişilerin iş ortamı da alınan doz miktarlarını etkileyebilir. Mesela, hastanede nükleer tıp ilaçlarını hazırlayıp hastaya vermekle görevli olanlar normal hayatlarında maruz kaldıklarından daha çok radyasyona maruz kalabilirler.

Medikal (Tıbbi) Kaynaklar

Yapay kaynaklardan alınan radyasyonun büyük bir bölümü medikal kaynaklıdır. Medikal kaynaklı radyasyon, tanılama için kullanılan x-ışınına veya tanılama ve tedavi için kullanılan radyoterapi ve nükleer tıp uygulamalarına maruz kalan hastalar için özel önem arzeder. Medikal uygulamalardan alınan doz miktarları diğer insan yapımı kaynaklardan alınan doz miktarına kıyasla daha fazladır. [2]

• Radyografi

Göğüs Bölgesi Röntgeni

Nükleer Tıp ile Görüntüleme

Radyoterapi Cihazı

Radyografi, enerjisi görünür ışıktan yüksek elektromanyetik radyasyonu kullarak, insan vücudu gibi opak ve heterojen yapıya sahip objelerin iç yapısını görüntüleme tekniğidir. En çok kullanılan elektromanyetik radyasyon tipi x-ışınlarıdır, x-ışınından sonra en çok gama ışınları kullanılmaktadır. En sık kullanılan radyografi metotları röntgen, tomografi ve bilgisayarlı tomografidir.

Hastalıkların ya da yaralanmaların tanısında kullanılan x-ışını cihazları, incelenmek istenen bölgeye x-ışını gönderir. x-ışını hastanın vücudundan geçerek ilgili bölgeyi görüntüler. x-ışını kaynakları (Röntgen dahil) medikal kaynaklar nedeniyle maruz kalınan radyasyon miktarı içinde en büyük paya sahiptir.

Hastalıkların ya da yaralanmaların tanısında kullanılan x-ışını cihazları, incelenmek istenen bölgeye x-ışını gönderir. x-ışını hastanın vücudundan geçerek ilgili bölgeyi görüntüler. x-ışını kaynakları (Röntgen dahil) medikal kaynaklar nedeniyle maruz kalınan radyasyon miktarı içinde en büyük paya sahiptir.

En çok görüntüleme yapılan bölgeler dişler, göğüs, kol ve bacaklardır. Bu görüntülemelerin her birinden alınan toplam radyasyon dozu, medikal x-ışınları nedeniyle maruz kalınan toplam dozun % 15’i kadardır.

Günümüzde x-ışınlarının kullanımı arttığından x-ışını cihazlarının üretiminde önemli teknolojik gelişmeler yaşanmıştır. Bu sayede modern x-ışını cihazları daha az ışınlanmaya sebep olmaktadır. Ayrıca, cihazların kullanımı sırasında uygulanan metotlarda yapılan iyileştirmeler de her geçen gün istenmeyen ışınlanma düzeyini azaltmaktadır. Örneğin diş görüntülemeleri için x-ışınları demetleri daha sık hale getirilerek, istenmeyen bölgelere olan ışınlanma filtrelenerek ve daha iyi zırhlama yapılarak hastaların radyasyondan daha iyi korunması sağlanmaktadır.

X-ışını için elektromanyeik radyasyon kaynağı olarak lineer hızlandırıcılar, x-ışını tüpleri/üreteçleri, siklotron ve benzeri araçlar kulanılmaktadır. Kobalt-60, Sezyum-137 ve İridyum-192 izotopları ise gama kaynağı olarak sıkça kullanılan izotoplardır.

• Nükleer Tıp ile Görüntüleme ve Tedavi

Nükleer tıp uygulamaları, uzmanların kritik organlardaki belli faaliyetleri tanılamaları için hasta vücuduna verilen radyoaktif çekirdekler sayesinde teşhis koymalarını ve içermektedir. Aynı zamanda bazı dokulardaki zararlı hücrelerin bertaraf edilme işlemi için radyoaktif maddelerin vücuda verilmesi işlemi de nükleer tıp uygulamalarındandır. Radyoaktif madde, tanı gerektiren organa yerleşecek bir ilaçla birlikte vücuda verilir. Radyoaktif kaynağa sahip ilacın organ içindeki dağılımı radyasyon görüntüleyici kameralar sayesinde incelenir.

Son yirmi yılda nükleer tıp uygulamaları (hala x-ışını kullanımından az olmakla birlikte) ciddi seviyede artmıştır. Sık kullanılan görüntüleme yöntemlerinden PET (Pozitron Emisyon Tomografisi) bir nükleer tıp uygulamasıdır.

Uygulamalarda en sık kullanılan radyoaktif çekirdek (radyonüklid) Teknesyum-99m’dir. Bu radyonüklidin tercih edilmesinin nedeni; kolay elde edilebilmesi, yaklaşık altı saat gibi uygun bir yarı-ömrünün olması ve vücudun beyin, karaciğer, böbrek gibi çok farklı organları ile ilgili teşhisler için uygulanan ilaçlar ile birlikte kullanılabilir olmasıdır. Teknesyum-99m’ni yanı sıra, İyot-131 ve Sezyum-137 de uygulamaya bağlı olarak kullanılmaktadır. [2]

• Radyoterapi

Radyoterapi,kanser tedavisi amacıyla uygulanır. Radyoterapi uygulamaları için sıklıkla Kobalt-60 izotopu kaynaklı gama ışını demetleri kullanılır.

Radyoterapide kanserli dokudaki tümörleri öldürmek ya da zararlı hücreleri etkisiz hale getirmek için dokunun yüksek miktarda radyasyon ile ışınlanması gerekir. Bu ışınlanma, terapi uygulanan hastanın vücudunun sağlıklı dokuları için tehlikeli olabilir. Bu nedenle radyoterapi uygulaması yalnızca en ciddi durumlarda ya da başka türlü bir tedavi tipinin mümkün ya da etkili olmadığı koşullarda tercih edilir.

x-ışını görüntüleme cihazlarında olduğu gibi radyoterapi cihazları da gün geçtikçe iyileştirilmektedir. Yalnızca ilgili dokuyu radyasyona maruz bırakıp çevresindeki sağlıklı hücrelerin ışınlanmasını en aza indirmek için çalışmalar yapılmaktadır.

Kullanıcı Ürünleri

Medikal olmayan kaynaklardan alınan ortalama radyasyon miktarı, maruz kalınan tüm radyasyon miktarlarının oldukça küçük bir kısmını oluşturmaktadır. Ancak, radyasyon kaynakları içeren uygulamaların sayısı oldukça fazladır ve bu uygulamalar hemen hemen her sektörde karşımıza çıkmaktadır. [7] [8] Bu nedenle kullanıcı ürünleri kaynaklı ışınlanma büyük önem arz eder.

• Endüstride Kullanılan Kaynaklar

Radyasyon kaynakları endüstride sıkça kullanılır. Endüstride radyasyon kaynakları kullanımını içeren uygulamaların bir kısmı aşağıda sıralanmıştır:

• Çelik ve kağıt üretiminde kalınlığı ayarlamak için radyonüklid kalınlık iğneleri kullanılmaktadır.
• Çimento ve kağıt sektörlerinde büyük kütleli karışımların kontrolünde radyonüklidler kullanılmaktadır.
• Otomotiv sektöründe parça aşınmaları ile ilgili testlerde uygun radyonüklidler kullanılmaktadır.
• Kömür endüstrisinde radyonüklidler kullanılarak kömürde bulunan ve asit yağmurlarına sebep olan kükürt ve azot miktarları ölçülmektedir.
• Kabloların taşıdığı beton köprülerde mukavemet ölçümleri için radyonüklidler kullanılmaktadır.
• Nükleer ölçüm aygıtları kayaların yoğunluk ve kimyasal elementlerini saptamakta kullanılmaktadır. Benzer aygıtlarla petrol ve maden aramaları da yapılmaktadır.
• Çok farklı uygulamalarda, mesela fosillerin yaşının belirlenmesinde, Karbon-14 ile yaş tayini yöntemi uygulanmaktadır.

• Tarımda Kullanılan Kaynaklar

Tarım sektöründe radyoaktif çekirdekler sıkça ve çok çeşitli alanlarda kullanılmaktadır. Bazı örnekler aşağıda sıralanmıştır:

• Üretim sırasında gübreleme miktarının en uygun hale getirilmesi için radyonüklidler kullanılmaktadır. Radyoaktif çekirdekler eklenmiş gübrelerin takibi ile her bitkiye yalnızca gerektiği kadar gübre verilmesi sağlanmaktadır.
• Sulama düzeninin uygun olması ürünlerin verimliliği açısından hayatidir. Bu düzenleme için tarım arazisindeki toprağın su ihtiyacı nötron kaynakları kullanılarak belirlenir.
• Tarımda kullanılan kimyasalların miktarının uygunluk kontrolü için radyoaktif izotoplar kullanılmaktadır.
• Bazı tarıma zararlı böcek türlerinin erkek cinsleri ışınlanarak çoğalmalarının önüne geçilmektedir.
• Üretim kalitesini artırmak adına tohumların mutasyon geçirmeleri sağlanmaktadır. Bu amaçlaen çok kullanılan radyasyon tipleri x-ışını, gama ışını ve hızlı nötronlardır.
• Yiyeceklerin üretilmesinden sonra korunması için de radyasyon kullanılır. Türkiye de dahil olmak üzere birçok ülkede, bozulmalarını engellemek üzere farklı besinler radyasyonla ışınlanmaktadır. Ülkemizde ışınlanan ürünlerin paketlerinde, ışınlandıklarına dair uyarıların bulunması zorunludur.

• Hayvancılıkta Kullanılan Kaynaklar 

Hayvancılıkta Radyasyon Kullanımı

Fosforlu Saat

x-ışını Güvenlik Sistemi

• Besin olmayan ürünler de işaretçi radyonüklidler ile takip edilmektedir, böylece bu ürünlerin sindirim sistemine (ve faaliyetine) etkileri araştırılmaktadır.

• Günlük Kullanım Ürünleri

Gündelik yaşamımızda kullandığımız çeşitli ürünlerde radyasyon kaynakları bulunabilmektedir. Bunlardan bazıları şunlardır: [9]

• Fosforlu saatler
• Tütün
• Televizyonlar
• Floresan lambaların başlatıcıları
• x-ışını güvenlik sistemleri
• Gaz ve kömür gibi yakıtlar
• Fener mantoları
• Yapı ve yol inşaat malzemeleri

Bu ürünlerdeki radyasyon miktarı medikal kaynaklarla kıyaslandığında sebep oldukları radyasyon maruziyeti yok denecek kadar azdır.

•  Araştırmada Kullanılan Kaynaklar

Üniversiteler ve diğer araştırma merkezlerinde radyasyon kaynakları araştırma amaçlı olarak kullanılmaktadır. Radyasyon kaynakları ile ilgili araştırma yapılan alanlardan bazıları şunlardır:

• Fizik
• Madencilik
• Metalurji
• Biyoloji
• Tıp
• Tarım
• Çevre
• Jeoloji
• Kimya

Araştırmalar sonunda radyasyon uygulamaları içerebilen yeni metotlar ve hatta yeni ürünler geliştirilebilir. Araştırma alanları günlük kullanım ürünlerinden uydulara, çevre uygulamalarından medikal araçlara kadar farklılık gösterebilir.