Radioaktivita

1. Radioaktivita Obecný úvod

2. Radioaktivita • Schopnost atomového jádra vysílat neviditelné záření • jádro přitom snižuje svoji energii a stává se stabilnějším • atom jednoho prvku se přeměňuje na atom prvku jiného

3. Objev radioaktivity • 1895 Becquerel • 1898 manželé Curieovi (polonium a radium v jáchymovském smolinci) • 1934 manželé Joliot-Curieovi (umělá radioaktivita)

4. Poločas rozpadu T • čas,za který klesne počet atomů radioaktivního prvku a s ním i intenzita jeho vlastního záření na polovinu • hodnoty od zlomku sekundy po miliardy let • využití k určování stáří hornin , odumřelých organismů • N(t)= N(0)(1/2)t/T = N(0)e-λt , kde λ=ln2/T a nazývá se přeměnová konstanta

5. Typy radioaktivního záření • Záření α • Záření β • Záření γ • Neutronové záření

6. Záření α • tok heliových jader • málo průrazné (měkké záření) • zachytí jej i list papíru • kladný náboj,vychyluje se jak v elektrickém,tak v magnetickém poli • nově vzniklý prvek se v PSP nachází o dvě místa vlevo oproti původnímu prvku

7. Záření β • β+ a β- • proud elektronů nebo pozitronů emitovaných z JÁDRA atomu , vznikají zde vzájemnou přeměnou nukleonů • méně hmotné než α , a proto více průrazné • pohltí jej tenký Al plech • náboj kladný nebo záporný,vychyluje se v elektrickém i magnetickém poli

8. β - • proud elektronů emitovaných z jádra atomu • záporně nabity,vychylují se v elektrickém i magnetickém poli • vznikají zde rozpadem neutronů (vedle protonů a antineutrin) • při vyzáření β částice tedy v jádře přibude proton , Z vzroste o 1 , nově vzniklý prvek se v PSP nachází o 1 místo vpravo oproti původnímu prvku

9. β + • proud pozitronů emitovaných z jádra • kladně nabity , vychylují se v elektrickém i magnetickém poli • vznikají přeměnou protonů vedle neutronů a neutrin • při vyzáření pozitronu tedy v jádře ubude jeden proton , Z se sníží o 1 a nově vzniklý prvek se v PSP nachází o 1 místo vlevo oproti původnímu prvku

10. γ záření • elektromagnetické vlnění • prakticky nulová hmotnost , nejvíce pronikavé • k zastavení nutná silná vrstva materiálu z těžších prvků , např. olověná deska • bez náboje , neodchyluje se tedy ani v elektrickém ani magnetickém poli • vyzářením γ částice se složení jádra nemění, pouze dochází ke snížení energie jádra • neexistuje samostatně , doprovází záření α a β

11. Neutronové záření • proud neutronů • uměle vyvolané • velmi pronikavé

12. Radioaktivní řady • z prvku mateřského vzniká rozpadem prvek dceřinný • není-li dceřinný prvek stálý , rozpadá se dále (mateřský pro jiný prvek) • rozpad probíhá až do vzniku stabilních (neradioaktivních produktů)

13. Radioaktivní řady • thoriová • urano-radiová • aktiniová • neptuniová

14. Zákony posuvu • Soddy , Fajans • vyzářením α částice se A (hmotnostní=nukleonové číslo) snižuje o 4 jednotky • vyzářením β částice se A nemění (mění se pouze Z) - v jádře sice ubude proton , ale přibude neutron (β+) nebo naopak (β-) , tzn. počet nukleonů (protonů + neutronů) se nemění

15. Transurany • uměle připravené radioaktivní prvky v PSP za uranem (Z>92) • všechny radioaktivní • nestálé , postupným rozpadem jejich radioaktivní řady ústí do radioaktivních řad prvků vyskytujících se v přírodě , další rozpad postupuje jako v přirozených radioaktivních řadách

16. Zařazení prvku do radioaktivní řady • S radioaktivním rozpadem je spojen úbytek hmotnostního čísla o 4 jednotky (α) nebo žádná změna hmotnostního čísla (β) >>> hmotnostní číslo všech členů jedné rozpadové řady lze vyjádřit společným vzorcem

17. Thoriová řada • začíná izotopem thoria 232 • jeho poločas rozpadu 1,4.1010 let • 232 = celé číslo a násobek čtyř • hmotnostní čísla všech členů thoriové řady násobky čtyř (4n , n je celé číslo)

18. Rozpadové řady • 4n THORIOVÁ • 4n+1 NEPTUNIOVÁ • 4n+2 URANO-RADIOVÁ • 4n+3 AKTINIOVÁ • končí stabilními izotopy (olovo)

19. Jaderné štěpení • zpomalený neutron štěpí těžké jádro na 2 přibližně stejně těžká a uvolňují se další neutrony,které mohou štěpit další jádra >>>> lavinovitě narůstá počet štěpených jader (řetězová jaderná reakce) • uran 235 v přírodě - mírové využití v jaderné energetice • jaderné zbraně

20. Jaderné elektrárny • kritické množství = minimální množství štěpného materiálu k uskutečnění řetězové jaderné reakce • moderátor-zpomaluje neutrony (těžká voda,grafit) • regulační a havarijní tyče -pohlcují neutrony (Cd,borová ocel)

21. Další využití radionuklidů • lékařství • metoda značených atomů:diagnostika,chemie,geologie • určování stáří hornin i odumřelých živých organismů (uhlíková metoda)