Některé atomy mají nestabilní jádra, která se samovolně přeměňují na stabilnější formy, často s emisí částic a energie, které se nazývají záření. V přírodě se vyskytuje více než 60 radionuklidů a stovky dalších může člověk vyrobit v zařízeních, jako jsou reaktory nebo urychlovače. Pozemské radionuklidy se nacházejí v zemské kůře a jsou tam od vzniku Země. Kosmogenní radionuklidy vznikají při interakci kosmického záření z vesmíru se zemskou atmosférou a kůrou. Antropogenní radioaktivita pochází z lidských činností, jako jsou zkoušky a používání jaderných zbraní, provoz a havárie reaktorů a používání urychlovačů částic. Zdravotní účinky vystavení záření se dělí do dvou kategorií. Deterministické účinky se projevují pouze při překročení minimální dávky nebo prahu a s dalším nárůstem dávky se stávají závažnějšími. Příkladem je zčervenání kůže (erytém) a vznik šedého zákalu. U stochastických účinků (jako je rakovina a genetické účinky) se s dávkou zvyšuje spíše pravděpodobnost než závažnost účinku. Míra zdravotního rizika radioaktivní sloučeniny se liší v závislosti na faktorech, mezi které patří koncentrace a síla radionuklidu v materiálu, druhy vyzařovaného záření, způsob ozáření, chování materiálu v lidském těle a chemická toxicita materiálu. Na lidech a zvířatech bylo provedeno mnoho výzkumů, jejichž cílem bylo popsat, jak jsou radioaktivní materiály zadržovány a transportovány v lidském těle, a popsat kinetiku transportu, zadržování a vylučování. Byly vyvinuty podrobné matematické modely, které umožňují předpovídat a/nebo rekonstruovat koncentrace radionuklidů v různých tělesných tkáních v průběhu času, aby bylo možné odhadnout dávky na konkrétní orgány a vyhodnotit zdravotní rizika

.