Radiation protection of the environment: providing knowledge and skills to the user

 

Radioactivity 

Radioactivity  is  a  natural  phenomenon.  It  occurs  when  overly  excited  atoms  seek  stability  by 

emitting energy in the form of radiation. The amount of energy and the forms of radiation emitted 

vary  tremendously  among  the  radioactive  elements.  It  is  due  to  this  variation  that  the  uses  of 

radiation  range  from  powerful  tracers  of  biological,  physiological,  and  geological  cycles;  to 

healing  medicine;  to  weapons  of  mass  destruction.  In  this  introductory  material  you  will  learn 

about  what  happens  following  exposure  to  radiation.  The  latter  is  fundamental  in  determining 

when radiation has medicinal characteristics versus lethal ones. Understanding such fundamentals 

---

 

 

 

 

                

 

 

Radiation protection of the environment: providing knowledge and skills to the user 

community

 

 

 

Tom Hinton 

French Institute for Radiation Protection and Nuclear Safety   Page 2 of 7 

 

18-Mar-14

 

https://wiki.ceh.ac.uk/x/hI9BBw

 

is  required  if  we  want  to  confidently  evaluate  the  human  and  environmental  risks  from 

radiological exposures.   

 

Radioactive decay is accompanied by the emission of high energy radiation. Radioactive decay is 

associated with the transition of the nucleus from a higher to a lower energy state, and occurs at a 

rate  which  is  described  by  a  decay  constant  (λ),  which  is  a  property  of  the  nucleus  and  totally 

independent  of  its  surroundings.  The  process  of  radioactive  decay  transforms  one  element  into 

another.  There  are  long  chains  of  naturally  occurring  transformations  that  occur  within  most 

ecosystems. For example, uranium-238 undergoes radioactive decay and transforms into thorium-

234, thorium-234 changes into protactinium, and eventually (approximately 10

10

 years later and 

having  undergone  14  different  transformations)  the  original  radioactive  U  atom  is  ultimately 

transformed into stable lead. At each step the resulting product loses all the characteristics of the 

parent  element  and  acquires  the  characteristics  of  the  newly  formed  daughter  element. 

Characteristics  such  as  colour,  melting  point,  hardness,  even  physical  state  change  with  each 

transformation.  For  example,  within  the  U-decay  series,  radium,  a  solid,  is  transformed  by 

radioactive decay into radon, a gas. Radioactive decay is nature’s alchemist (Hinton, 1998). The 

web-based table of isotopes has decay schemes for all known isotopes linked to a periodic chart 

of the elements at 

http://ie.lbl.gov/toi/perchart.htm

 . 

 

Units of energy:

 Einstein’s famous equation showed us that energy can be expressed in units of 

mass, and vice versa. In nuclear and radiation science, energy is normally expressed as changes in 

atomic  mass  units,  μ,  or  as  electron  volts,  eV.    One  eV  is  equivalent  to  1.783  x  10

-36

  kg.  The 

energy  released  during  radioactive  decay  is  measurable  and  can  reach  several  million  electron 

volts (MeV). Radiation in the form of alpha particles is often in the MeV range (

e.g.

, plutonium-

239 emits an alpha particle with an energy of 5.2 MeV); whereas gamma emissions are generally 

less energetic, some thousand of ev (

e.g

., cesium-137 emits gamma radiation with energy of 662 

keV).