Alguns átomos têm núcleos instáveis que se transformam espontaneamente para formas mais estáveis, muitas vezes com a emissão de partículas e energia que são chamadas de radiação. Mais de 60 radionuclídeos são encontrados na natureza, e centenas mais podem ser feitos pelo homem em dispositivos como reatores ou aceleradores. Os radionuclídeos terrestres são encontrados na crosta terrestre, e estão lá desde que a Terra foi criada. Os radionuclídeos cosmogênicos são gerados quando os raios cósmicos do espaço interagem com a atmosfera e a crosta terrestre. A radioatividade antropogênica vem de atividades humanas, como testes e uso de armas nucleares, operação de reatores e acidentes, e uso de aceleradores de partículas. Os efeitos da exposição à radiação sobre a saúde dividem-se em duas categorias. Os efeitos determinísticos ocorrem apenas quando uma dose mínima ou limiar é excedido, e tornam-se mais graves à medida que a dose aumenta ainda mais. Exemplos incluem avermelhamento da pele (eritema) e formação de cataratas. Com efeitos estocásticos (como câncer e efeitos genéticos), a probabilidade, ao invés da gravidade do efeito, aumenta com a dose. O grau de risco de saúde de um composto radioativo varia com fatores que incluem a concentração e força do radionuclídeo no material, os tipos de radiação que são emitidos, a rota pela qual a exposição ocorre, como o material se comporta no corpo humano, e a toxicidade química do material. Muitas pesquisas têm sido conduzidas em humanos e animais para descrever como os materiais radioativos são retidos e transportados no corpo humano e para descrever a cinética do transporte, retenção e excreção. Modelos matemáticos detalhados foram desenvolvidos para apoiar a previsão e/ou reconstrução das concentrações de radionuclídeos nos diferentes tecidos do corpo ao longo do tempo, de modo que as doses para órgãos específicos possam ser estimadas e os riscos para a saúde avaliados.