Blaski promieniotwórczości Co to jest promieniotwórczośc?

Blaski
promieniotwórczości
Co to jest
promieniotwórczośc?
PROMIENIOTWÓRCZOŚĆ, zwana też radioaktywnością, to zjawisko
samorzutnego rozpadu jąder atomów, któremu towarzyszy wysyłanie
promieniowania alfa, beta i gama. Na przemianę jądra nie mają wpływu
czynniki zewnętrzne takie jak: temperatura, pole magnetyczne czy skupienie
materiału promieniotwórczego. Promieniotwórczość możemy podzielić na
promieniotwórczość naturalną (towarzysząca przemianom jądrowym izotopów
występujących w przyrodzie) i promieniotwórczość sztuczną (zachodzącą w jądrach
atomów otrzymywanych sztucznie - poprzez bombardowanie jąder trwałych
pierwiastków cząstkami alfa oraz beta). Najkrócej i najprościej mówiąc
promieniowanie jest to wysyłanie i przekazywanie energii na odległość. Trzy
główne rodzaje promieniowania: elektromagnetyczne, jądrowe, energii fal
sprężystych.
Dziś wiemy, ze istnieją trzy rodzaje radioaktywnego
promieniowania:
· Promieniowanie a (alfa) - składające się z jąder HELU
· Promieniowanie b (beta) – złożone z ELEKTRONÓW
· Promieniowanie g (gamma) – pozbawione masy kwanty
promieniowania, z jakimi spotykamy się także przy świetle
RENTGENA. Kwanty g są znacznie bogatsze w energię niż
promieniowanie świetlne czy Rentgena.
Wszystkie pierwiastki naturalne w przedziale od polonu (liczba
atomowa 84) do uranu (liczba atomowa 92) są
promieniotwórcze.
W przedziale występują także izotopy wielu lekkich pierwiastków
W 1896 r. BECQUEREL odkrył zjawisko promieniotwórczości
rudy uranowej. Ruda uranowa wysyła samorzutnie pewne
rodzaje promieni, które wywołują zjawiska jonizacji
powietrza, czernienia kliszy fotograficznej, wzbudzenia
fluorescencji niektórych substancji itp. Promieniowanie to
jest niezależne od wpływu warunków zewnętrznych. Nie
można go żadnymi czynnikami osłabić ani wzmocnić. Przy
dalszych badaniach okazało się, że promieniowanie to nie
jest jednolite. W roku 1898 MARIA SKŁODOWSKACURIE I PIOTR CURIE, kierując się śmiałym założeniem,
że promieniowanie to pochodzi od małych ilości nowych,
dotąd nieznanych pierwiastków, odkryli i wydzielili z rudy
uranowej dwa nowe pierwiastki, które nazwali polonem i
radem. Pierwiastki te, o liczbach atomowych Z = 84 i Z =
88, znalazły miejsce w VI i w II rodzinie głównej układu
okresowego.
Henri Becquerel
Maria i Piotr Curie
Pozytywne zastosowanie
promieniotwórczości:



POZYTYWNE ZASTOSOWANIE PROMIENIOTWÓRCZOŚCI:
Energia jądrowa, energia uzyskiwana z rozczepienia bardzo ciężkich jąder
(uran, pluton, tor) lub z syntezy lekkich pierwiastków (hel, lit). W obu
przypadkach uwalniana jest energia wiązania jądrowego, która ma większą
wartość dla jąder o średnich masach np. przy rozszczepieniu 1g uranu
uzyskuje się tyle energii, co przy spalaniu ponad dwóch ton węgla. Energię
jądrową można uzyskiwać w sposób kontrolowany (dotychczas tylko energia z
rozszczepienia – w reaktorach węglowych lub niekontrolowanych (broń
jądrowa zarówno rozszczepieniowa jak i termojądrowa). Prace nad
uzyskaniem energii jądrowej rozpoczęto po odkryciu w 1938 rozszczepienia
jądra atomowego, głównie w ramach militarnych projektów badawczych w
czasie II Wojny Światowej (Manhattan Project) i w latach zimnej wojny.
Inżynieria jądrowa, dział techniki przewidujący prowadzenie dużych prac
ziemnych metoda wybuchów jądrowych. W latach pięćdziesiątych i
sześćdziesiątych projektowano ( a nawet testowano) wykonanie ta techniką tak
ambitnych projektów, jak nowe kanały żeglowne w Ameryce Środkowej,
odwrócenie brzegu rzek syberyjskich, wykonywanie sztucznych jezior itp.
Przykłady zastosowań:

Rozwój techniki- czyli broń jądrowa
(atomowa). Jest to broń masowego
rażenia, wykorzystująca energię
atomową, jej rozszczepienie bądź
syntezę. Może być przenoszona
przez samoloty bojowe lub rakiety,
umieszczana w pociskach
artyleryjskich lub stosowane jako
miny. Oddziałuje na otoczenie
poprzez falę uderzeniową,
promieniowanie cieplne,
promieniowanie przenikliwe oraz
opad promieniotwórczy.
Amerykańskie i rosyjskie zapasy broni
nuklearnej w latach 1945-2005
Najpotęzniejsza bomba świata:
Najpotężniejszą bombą atomową była Car Bomba. Eksplozji dokonał Związek
Radziecki 30 października 1961 r. na wyspie Nowa Ziemia położonej na
Morzu Arktycznym, na północnych krańcach obecnej Rosji. Była to
jednostopniowa bomba termojądrowa, czyli oparta na pojedynczej fazie
syntezy lekkich jąder atomowych, zainicjowanej detonacją jądrową. Miała moc
58 megaton czyli w przybliżeniu 4000 bomb zrzuconych na Hiroszimę. Mimo
że zmniejszono jej moc ze względów bezpieczeństwa (Car Bomba
zaprojektowana została jako broń trójfazowa i mogła ona osiągnąć nawet 150
megaton, ale wówczas obszar objęty zniszczeniami, mimo dużego
odosobnienia, objąłby kilka większych miast północnej Rosji, a opad
radioaktywny zagroziłby całej Europie, toteż zrezygnowano z trzeciej fazy
rozszczepiania), część skalistych wysepek, w których otoczeniu dokonano
detonacji, wyparowała, a sam wybuch był odczuwalny nawet na Alasce.
Bomba ta nazywana była także złowieszczo "Zabójcą Miast". Bomba
mogłaby zniszczyć miasto wielkości Londynu.
Zastosowania w medycynie:



Sztucznie otrzymane promieniotwórcze izotopy jodu stosuje się w diagnostyce i
leczeniu chorób tarczycy. Natomiast promieniotwórcze izotopy wodoru, węgla i
fosforu wykorzystuje się w badaniach biochemicznych. Ważne biologiczne związki
„znakuje się”, wprowadzając do nich atomy promieniotwórcze, podaje organizmom i
śledzi ich losy w przemianach metabolicznych.
Możemy też zetknąć się z promieniowaniem sztucznym, najczęściej podczas różnego
rodzaju medycznych zabiegów diagnostycznych, np. prześwietlenia płuc, lub zabiegów
leczniczych, głównie w terapii przeciwnowotworowej.
Przy dzisiejszej technice badań scyntygraficznych negatywne skutki związane z
napromieniowaniem są praktycznie wyeliminowane. Dopuszczalna dawka
promieniowania wynosi 0.15-1.25 Gy, a podczas badań scyntygraficznych pacjent
otrzymuje 0.01-0.1 Gy. Jeśli badanie powtarza się częściej, lekarz musi ocenić, czy
ryzyko nie przekracza korzyści diagnostycznych. Dzieci są bardziej wrażliwe na
promieniowanie i dlatego dopuszczalne dawki są dla nich mniejsze.
Promieniowanie rentgenowskie:
Promieniowanie rentgenowskie jest
wykorzystywane do uzyskiwania
zdjęć rentgenowskich, które
pozwalają m.in. na diagnostykę
złamań kości i chorób płuc oraz do
rentgenowskiej tomografii
komputerowej. Naświetlanie
promieniami rentgenowskimi zabija
komórki nowotworowe, co
wykorzystuje się w radioterapii.
Przyjęcie dużej dawki
promieniowania może powodować
oparzenia i chorobę popromienną.
Zdjęcie rentgenowskie dłoni żony
Roentgena wykonane przez niego w
1896.
Wykorzystanie:



Jest strumieniem kwantów promieniowania elektromagnetycznego, powstającym w wyniku
oddziaływania strumienia elektronów z jądrami atomów materii. Promieniowanie
rentgenowskie jest niewidzialne dla oka, przebiega prostolinijnie, ma wybitną zdolność
przenikania ciał, wywołuje fluorescencję pewnych substancji, redukuje chemicznie związki
srebra, jonizuje gazy i wywiera działanie niszczące na tkankę żywą.
Jest strumieniem neutronów powstających w wyniku procesu tzw. rozszczepienia jąder
atomowych ciężkich pierwiastków, np. uranu i pierwiastków transuranowych. Ładunek
neutronu równy jest zero, a masa wynosi g.
Poza tymi rodzajami promieniowania istnieją jeszcze inne rodzaje promieniowania, takie jak
np. protony lub tzw. fragmenty rozszczepienia jąder atomowych. Mogą one powstawać w
wyniku skomplikowanych reakcji jądrowych i bardzo rzadko stanowią źródło realnego
zagrożenia radiacyjnego
Promieniotwórczośc jako paliwo:
Izotopy promieniotwórcze stanowią paliwo w
elektrowniach jądrowych, statkach, łodziach
podwodnych, a nawet samolotach. Energia z reaktora
jądrowego jest w obecnej chwili jedną z 'czystszych'
energii. Nie ma emisji szkodliwych gazów, dymu.
 Izotopy promieniotwórcze stosowane jako paliwo w
reaktorach są źródłem ciepła potrzebnego do
wytwarzania pary zasilającej turbiny elektrowni
atomowych.
 Oprócz elektrowni atomowych, energia rozpadu
radioizotopów wykorzystywana jest również w
zasilaczach izotopowych. Mała przenikliwość
produkowanego promieniowania alfa i beta
powoduje, że na ogół nawet w pobliżu samego
zasilacza nie otrzymuje się jego znaczących dawek.
Zasilacze izotopowe stosuje się wszędzie tam, gdzie
konieczna jest najwyższa niezawodność zasilania,
przy jednoczesnych małych wymaganiach, co do
mocy, np. w rozrusznikach serca, w automatach
działających w reżimie długotrwałej
autonomiczności, np. w sondach kosmicznych,
automatycznych stacjach meteorologicznych
znajdujących się w trudno dostępnym terenie (np.
stacje arktyczne).
Przechowywanie żywności:
Napromieniowanie żywności stosowane jest w celach
dezynfekcyjnych, przedłużających jej trwałość. Na podstawie
przeprowadzonych badań okazało się, że żywność utrwalana
radiacyjnie nie jest toksyczna ani też radioaktywna, jednak
podobnie jak inne procesy konserwujące radiacja powoduje
pewne zmiany chemiczne w konserwowanej żywności. Pod
wpływem promieniowania tworzą się między innymi wolne
rodniki i zmniejsza się o 20–60% zawartość witamin A, B1, C i
E. Radionuklidy zabezpieczają świeże zbiory przed
kiełkowaniem, a także umożliwiają kontrolę procesu dojrzewania
przechowywanych warzyw i owoców.
Promieniowanie neutronowe:





Promieniowanie neutronowe - część składowa promieniowania przenikliwego
powstającego podczas wybuchu jądrowego. Są wówczas emitowane dwa
rodzaje neutronów:
neutrony natychmiastowe,
neutrony opóźnione.
Źródłem neutronów natychmiastowych może być reakcja rozszczepienia jąder
pierwiastków ciężkich i reakcja syntezy deuteru z trytem lub tylko reakcja
rozszczepienia. Neutrony te są emitowane w czasie około 10 μs.
Natychmiastowe promieniowanie neutronowe występuje jako czynnik rażący
tylko przy wybuchach jądrowych w atmosferze.
Źródłem neutronów opóźnionych przy wybuchu jądrowym są produkty
rozszczepienia. Przeważająca część neutronów jest emitowana w ciągu
pierwszych 10 s po wybuchu. Całkowita energia tych neutronów stanowi od
kilku do kilkunastu procent całkowitej energii neutronów natychmiastowych
emitowanych w czasie reakcji rozszczepienia.
Negatywne skutki promieniowana:
Szczególnie groźna, także dla Polski, była katastrofa
reaktora jądrowego w Czarnobylu na Ukrainie w 1986
roku. W wyniku wybuchu, w okresie od 26 kwietnia do
6 maja 1986 roku, do środowiska zostały uwolnione
jod-131 i cez-137 oraz w niewielkich ilościach stront90. Łącznie aktywność substancji promieniotwórczych
uwolnionych w czasie awarii wynosiła 2 miliardy
gigabekereli. Była to największa i najtragiczniejsza
awaria reaktora jądrowego, która pochłonęła wiele
ofiar. Skażenie powietrza w Polsce przed awarią
wynosiło ok. 1 milibekerel na metr sześcienny,
natomiast po awarii - przeciętnie 100 kilobekereli na
metr sześcienny, a wód powierzchniowych ok. 10
bekereli na decymetr sześcienny. Ocenia się, że 25%
powierzchni Polski zostało silnie skażonych; największe
skażenie dotknęło północno-wschodnie oraz
częściowo południowe regiony kraju. Skutki tej awarii
mają różnorodny charakter. Skażenie jodem ustąpiło
szybko, na skutek krótkotrwałego okresu połowicznego
rozpadu tego izotopu. Pozostał problem skażenia
izotopami cezu i strontu, których okresy połowicznego
rozpadu wynoszą prawie 30 lat.
Wybuch bomby atomowej
w Nagasaki 9 sierpnia 1945
Przykłady zastosowań izotopów
promieniotwórczych:






Fosfor-izotop 32P jest stosowany w nauce i
technice jako wskaźnik promieniotwórczy i
źródło promieni β, w medycynie do diagnostyki
nowotworów i znakowania czerwonych ciałek
krwi.
Kobalt-stosowany w medycynie do leczenia
nowotworów, do sterylizacji żywności, narzędzi
chirurgicznych i lekarstw (bomba kobaltowa).
Pluton- jest paliwem w energetyce jądrowej.
Polon-stosuje się w chemii radiacyjnej jako
źródło cząstek, zmieszany z berylem jako
źródło neutronów.
Rad-wykorzystuje się go do celów leczniczych i
do celów naukowych.
Uran metaliczny uran o dużej czystości znajduje
zastosowanie w reaktorach jądrowych do
otrzymywania energii jądrowej.
Podział promieniotwórczości:
Dziękuje za obejrzenie
prezentacji.
Pracę wykonał Mikołaj Kunka.
Kl.1B