Radioactieve straling ontstaat bij het verval van radioactieve atomen waarbij andere (kleinere) atomen ontstaan en radioactieve straling uitgestraald wordt.
Radioactieve straling bestaat uit 3 verschillende vormen: alfa, beta of gamma straling.
Alfa straling (α-straling) ontstaat als een radioactieve stof met atoomnummer x uiteenvalt uit een (zwaar) element met atoomnummer x-2 en een alfadeeltje dat bestaat uit 2 protonen en 2 neutronen.
Alfadeeltjes zijn in feite atoomkernen van het tweede element in de tabel van Mendeljev: het element Helium (He). Alfadeeltjes hebben geen electronen en zijn dus positief geladen (He2+).
Door deze lading zullen de alfa deeltjes proberen electronen aan te trekken van andere deeltjes (alle materie heeft namelijk de natuurlijke neiging elektrisch neutraal te worden). Het is op deze manier dat alfadeeltjes ioniserend zijn: ze vormen andere deeltjes om tot ionen (door er electronen van te onttrekken).
Alfa deeltjes zijn sterk ioniserend, maar kunnen gemakkelijk tegengehouden worden: 5cm lucht of een blad papier is een voldoende barrière tegen alfadeeltjes.
Als radioactieve atomen uit elkaar vallen kunnen ook beta stralen (β-straling) met een hoge energie en hoge snelheid vrijkomen. Er bestaan 2 vormen van beta-straling: β- en β+ stralen.
β- stralen ontstaan als een neutron in de atoomkern van een radioactieve stof uit elkaar valt uit een proton en een electron. Het electron wordt met hoge snelheid uitgestoten in de omgeving, waar het zich kan binden aan een atoom met de vorming van een ion tot gevolg.
β+ stralen zijn protonen die veranderen in neutronen. Daarbij wordt een positron uitgescheiden.
Een positron is een anti-electron: een deeltje antimaterie dat, als het in aanraking komt met een electron (zijn tegenpool), 'oplost' (men noemt dit annihilatie). Bij dit proces worden beide deeltjes omgezet in een gamma straal.
Beta straling is meer doordringend dan alfa-straling: het wordt tegengehouden door een aluminium plaat, dubbel glas of een bakstenen muur.
Gamma straling (γ-straling) is een hoog-frequente (zeer korte golflengte) elektromagnetische straling. Een gamma straal bestaat - net als licht - uit een foton en kan ontstaan als een radioactief deeltje een α- of een β-deeltje heeft uitgescheiden. De nieuwe atoomkern bevindt zich dan op een (te) hoog energieniveau en keert naar een lager niveau door de overtollige energie uit te stralen onder de vorm van gamma straling. Radioactieve gamma-straling komt dus altijd voor samen met alfa- of beta-straling.
Gamma stralen zijn zeer doordringend en kunnen slechts tegengehouden worden door een loden plaat van soms tientallen centimeters dik.
Radioactieve of ioniserende straling brengt veranderingen aan de structuur van atomen aan door er electronen van te ontnemen. Dit gebeurt ook met de atomen en moleculen in het menselijk lichaam. De schade die zo optreedt kan cellen doen afsterven en kan het DNA materiaal in de cellen aantasten. De gevolgen van de celschade zijn sterk afhankelijk van de stralingsdosis en de aard van de straling: alfa stralen kunnen roodheid op de huid veroorzaken, vergelijkbaar met brandwonden, maar kunnen de huid niet doordringen. Gamma stralen doordringen het lichaam en brengen schade toe aan de cellen en het DNA van de cellen in het lichaam.
Stralingsziekte is een aandoening die optreedt wanneer iemand kortstondig aan een hoge stralingsdosis wordt blootgesteld. De acute symptomen (=die snel optreden na de bestraling) zijn misselijkheid, braken en diarree. Ook kan men in een onderzoek van het bloed een daling van de bloedcellen vaststellen. Erg hoge stralingsdosissen kunnen ook zenuwsymptomen veroorzaken. Huidletsels als roodheid en jeuk worden dan ook vaak gezien. Deze acute symptomen verdwijnen meestal spontaan na enkele minuten tot dagen.
In de acute fase kan sterfte optreden bij hoge stralingsdosissen. Bij lagere dosis zal de patiënt na de acute fase 2 tot 3 weken zonder symptomen blijven.
Twee tot drie weken na de blootstelling aan de straling treden dan nieuwe symptomen op. Bij lage bestralingsdosis treedt moeheid en een daling in de witte bloedcellen op. Hogere dosissen kunnen zich dan uiten in haarverlies, bloedingen en infecties. In de ergste gevallen treedt ernstig braken en diarree op, gepaard met hoge koorts. Hoe hoger de straling, hoe groter de kans dat de patiënt dood gaat. Sterfte treedt meestal op binnen de 2 maanden na de blootstelling aan de straling.
Bij langdurige blootstelling aan een lage dosis radioactieve straling treedt schade op aan het DNA van de cellen.
De schade aan het DNA kan maar beperkt hersteld worden door het lichaam: de cellen zullen afsterven of blijven leven met veranderingen in het DNA tot gevolg: mutaties. Het zijn deze mutaties die lange termijn gevolgen kunnen hebben, met name de ontwikkeling van kanker. De kans dat een bestraald iemand kanker krijgt neemt toe met de duur en de intensiteit van de straling: hoe langer en hoe intensiever de straling, hoe meer DNA schade er optreedt en hoe groter de kans dat een cel met beschadigd DNA een kankercel wordt.
Mutaties zitten verankerd in het genetische materiaal en worden doorgegeven aan het nageslacht.
Kanker kan optreden jaren nadat de bestraling plaatsvond.
Het gevaar van radioactieve stoffen ligt niet enkel in de straling, maar ook in de opname van de stof. In de omgeving kan immers radioactief stof in de lucht zweven dat kan opgenomen worden door inademing of door radioactief besmet voedsel op te nemen. Dit is ernstiger dan gewone straling omdat de straling na opname van binnenuit gebeurd en direct de ingewanden bereikt. Bovendien blijft het radioactief stof na inademing in de longen waar het een langdurige straling veroorzaakt waar men niet meer aan kan ontsnappen.