Własności promieniowania

Treści multimedialne - kodowanie,
przetwarzanie, prezentacja
Odtwarzanie treści multimedialnych
Andrzej Majkowski
informatyka +
1
NATURALNE REAKCJE JĄDROWE
część I
Liceum Ogólnokształcące
im. Gen. Mariusza Zaruskiego
w Węgorzewie
Waldemar Czapski
Krzysztof Sauter
informatyka +
2
Układ treści zajęć
1. Ogólne wiadomości o naturalnych
reakcjach jądrowych.
2. Podstawowe naturalne rozpady
promieniotwórcze.
3. Zastosowanie izotopów
promieniotwórczych.
3
1. Ogólne wiadomości o naturalnych reakcjach
jądrowych
Jądra atomowe niektórych izotopów ulegają samoistnym przemianom
w jądra innych izotopów lub pierwiastków. Przemianom tym towarzyszy emisja
cząstek oraz kwantów promieniowania elektromagnetycznego.
Samoistne przemiany jąder atomowych (inaczej rozpady
promieniotwórcze) nazywamy naturalnymi reakcjami jądrowymi,
a izotopy, które ulegają takim reakcjom nazywamy izotopami
promieniotwórczymi lub radioaktywnymi.
Naturalne rozpady promieniotwórcze mają charakter statystyczny tzn.
nie można przewidzieć kiedy rozpadnie się dane jądro atomowe, można
natomiast przewidzieć ile czasu będzie trwał rozpad jąder izotopu tworzącego
próbkę makroskopową (prawo rozpadu promieniotwórczego będzie omawiane
w części II).
Cząstki wyrzucane z jąder podczas rozpadów promieniotwórczych
tworzą promieniowanie jądrowe.
Naturalne reakcje jądrowe dzielimy na różne typy, których nazwy
związane są z nazwami cząstek emitowanych podczas rozpadów
promieniotwórczych. Wyróżniamy trzy podstawowe naturalne przemiany
jądrowe ,  i .
4
2. Podstawowe naturalne rozpady promieniotwórcze
A) Rozpad i promieniowanie .
Rozpadem  nazywamy taką przemianę podczas, której jądro atomowe
przekształca się w jądro innego pierwiastka emitując cząstkę promieniowania .
4
Promieniowanie  jest to strumień jąder helu 2 He. Oznacza to, że cząstka 
zbudowana jest z dwóch protonów (posiada ładunek elektryczny dodatni) oraz
dwóch neutronów.
Własności promieniowania 
- jest to promieniowanie jonizujące posiadające największą zdolność jonizującą
spośród typowych rodzajów promieniowania (cząstka  wytwarza na swej
drodze w absorbencie średnio 20000 par jonów na cm),
- wywołuje luminescencję wielu substancji, zaczernia klisze fotograficzne,
- przenikliwość tego promieniowania jest bardzo mała (średni zasięg cząstki 
w powietrzu wynosi kilka centymetrów), jest dobrze pochłaniane przez materię,
- promieniowanie  dobrze oddziałuje z polami elektrycznymi i magnetycznymi
(ze względu na ładunek elektryczny cząstek),
- z biologicznego punktu widzenia jest to promieniowanie bardzo szkodliwe,
posiada jednak niewielką skuteczność (ze względu na małą przenikliwość).
5
Podstawowe naturalne reakcje rozpadu cd.
Przykłady izotopów -promieniotwórczych.
Przykładowe reakcje rozpadów .
226
88
231
91
235
92

4
Ra  222
Rn

86
2 He

4
Pa  227
Ac

89
2 He

4
U 231
Th

90
2 He
Ogólny schemat rozpadu 
A
Z
X
A- 4
Z- 2
Y He
4
2
6
Podstawowe naturalne reakcje rozpadu cd.
B) Rozpad i promieniowanie 
Rozpadem  nazywamy taką przemianę podczas, której jądro przekształca się
w jądro innego pierwiastka emitując cząstkę promieniowania - lub +.
Promieniowanie - jest to strumień elektronów, a promieniowanie + to strumień
pozytonów (pozytony są to cząstki posiadające masę elektronu, ale ładunek
elementarny dodatni.
Własności promieniowania 
- jest to promieniowanie jonizujące posiadające dużą zdolność jonizującą
(cząstka  wytwarza na swej drodze w absorbencie średnio 1000 par jonów na cm),
- wywołuje luminescencję niektórych substancji, zaczernia klisze fotograficzne,
- przenikliwość tego promieniowania jest stosunkowo duża (średni zasięg cząstki 
w powietrzu wynosi około metra), jest bardzo dobrze pochłaniane przez metale,
- promieniowanie  dobrze oddziałuje z polami elektrycznymi i magnetycznymi
(ze względu na ładunek elektryczny cząstek),
- z biologicznego punktu widzenia jest to promieniowanie szkodliwe.
7
Podstawowe naturalne reakcje rozpadu cd.
Przykłady izotopów -promieniotwórczych.
Przykładowe reakcje rozpadów .
3
1
-
H  23 He  01 e
14
6
22
11
13
7
-
C147 N  01 e

0
Na  22
Ne

10
1 e

N 136 C 01 e
Ogólny schemat rozpadu -
A
Z
X
Y  e ~e
A
Z 1
0
-1
0
0
Ogólny schemat rozpadu +
A
Z
X
Y  e  e
A
Z 1
0
1
0
0
Podstawowe naturalne reakcje rozpadu cd.
C) Rozpad i promieniowanie .
Rozpadem  nazywamy taką przemianę jądra atomowego podczas, której obniża
ono swoją energię emitując kwant promieniowania elektromagnetycznego
z zakresu . Oznacza to, że jądra podczas takich przemian nie zmieniają swojego
składu. Rozpad  najczęściej towarzyszy innym rozpadom promieniotwórczym.
Promieniowanie  jest to strumień kwantów (kwanty nie posiadają ładunku
elektrycznego ani masy spoczynkowej).
Własności promieniowania 
- jest to promieniowanie jonizujące posiadające bardzo małą zdolność jonizującą
(cząstka  wytwarza na swej drodze w absorbencie średnio 1 parę jonów na cm)
promieniowanie to słabo oddziałuje z materią,
- wywołuje luminescencję niektórych substancji,
- przenikliwość tego promieniowania jest bardzo duża (średni zasięg cząstki 
w powietrzu wynosi wiele metrów), najlepiej pochłaniane jest przez pierwiastki
ciężkie np. ołów,
- zaczernia klisze fotograficzne (wywołuje słabe reakcje chemiczne),
- promieniowanie  słabo oddziałuje z polami elektromagnetycznymi,
- z biologicznego punktu widzenia jest to promieniowanie szkodliwe, ale tylko przy
dużych natężeniach (ze względu na niską zdolność jonizacyjną).
9
Podstawowe naturalne reakcje rozpadu cd.
Przykłady izotopów -promieniotwórczych.
Przykładowe reakcje rozpadów .

226
88
* 4
Ra  222
Rn
 2 He
86
222
86
0
Rn *  222
Rn

86
0
24
11
*
0
Na 24
Mg

12
1 β
24
12
0
Mg *  24
Mg

12
0γ
Ogólny schemat rozpadu 
A
Z
X  X 
*
A
Z
0
0
3. Zastosowanie izotopów promieniotwórczych.
1) W medycynie izotopy promieniotwórcze i wysyłane przez nie promieniowanie
jest stosowane do rozpoznawania, a także do leczenia niektórych schorzeń.
2) W defektoskopii materiałowej.
3) W biologii do śledzenia przemieszczania się substancji w organizmach żywych.
4) W archeologii do określania wieku znalezisk organicznych (metoda węgla
5) W geologii do określania wieku skał.
6) W hydrologii do określania przemieszczania się wód gruntowych itp.
14C).