Mária Curie

1. Mária Curie Zázrak v kôlni

2. Objav rádioaktívneho prvku- rádium Vyše štyroch rokov vyčerpávajúcej práce prežila chemička poľského pôvodu Mária Curieová so svojím manželom vo veľkej ošarpanej drevenej kôlni neďaleko ich parížskeho bytu. Tam počas neskorej septembrovej noci roku 1902 konečne objavili rádioaktívny prvok, ktorý nazvali rádium - z latinského radius (lúč). Rádium umožnilo prvé účinné riešenie niektorých typov rakoviny tým, že choré ľudské bunky bombardovalo rádioaktívnymi časticami, a tak ich ničilo. Historický deň prežívali Curieovci tak, že práve prelievali odmerky čistého smolinca do posledných asi 6000 odparovacích misiek. Mária Curieová verila, že tento čierny nerast obsahuje celkom nový dynamický prvok, ktorého lúče by mohli ničiť choré ľudské tkanivo. Dúfala, že pri neprestajnom opakovanom filtrovaní smolinca stále unikajúci prvok v miskách nakoniec vykryštalizuje. Keď v ten večer odchádzali domov, zázrak ešte nenastal. Až krátko pred spaním sa Mária rozhodla ešte raz sa pozrieť na vzorky v miskách a náhlivo sa s Pierrom vybrali do matne osvetlených ulíc. Odomkli tmavú kôlňu s radmi drevených stolov a spleťou laboratórneho zariadenia a Mária požiadala Pierra, aby nerozsvecoval. Opatrne vošli dnu a tam všade okolo nich, z misiek prikrytých sklom vychádzali lúče svetla. Vyžarovali mäkký, nachovo modrý jas.

3. Počas niekoľkoročného intenzívneho výskumu Curieovci zistili, že smolinec - ktorý obsahuje veľké množstvo rádioaktívneho oxidu uránu - popálil Márii prsty. Na podráždenej pokožke sa jej vyhodili červené vriedky. Ale pomaly sa zahojili, a tak Mária usúdila, že keď žiarenie môže bez škodlivých následkov ničiť zdravé bunky, mohlo by sa použiť aj na zničenie zhubných buniek.V roku 1898 oznámili verejnosti, že samovoľné lúče, ktoré nazvala rádioaktívne, -to znamená vysielajúce atómové žiarenie, -vychádzajú aj z kovového prvku tória. Tušila, že je na stope nepolapiteľného rádioaktívneho prvku v smolinci. Vzhľadom na to, že tak dlho odolával vedeckému objaveniu, usúdila, že zrejme existuje v estrémne malých množstvách - v zložení smolincovej rudy tvorí možno len jednu milióntinu.V Európe sa veľké množstvo smolinca ťažilo v jáchymovských baniach na západe Česka. Uránové soli, ktoré sa z neho vylúhujú, sa tam používali pri výrobe skla. Zvyšok sa vyvážal do blízkeho borového lesa. S pomocou rakúskej vlády tonu tohto zvyšku odoslali Curieovcom. Manželia stáli pred najťažšou úlohou: vytriediť rudu na jenotlivé prvky. Pierre sa ujal presnej laboratórnej práce na výskume rádioaktívnych substancií uránu a polónia (Mária ho objavila na začiatku roku 1898 a pomenovala podľa rodného Poľska). Práca pokračovala bez prestania ďalšie štyri roky, až konečne počas onej jesennej noci v roku 1902 prišiel zaslúžený úspech. Mária uvidela svoje "čarovné modré svätojánske mušky".Len čo rádium úspešne izolovali, Pierre úmyselne nastavil lúčom svoju ruku. Jeho vedecké srdce zajasalo, keď sa na ruke objavila popálenina. Po necelých ôsmich týždňoch ostala z popáleniny len drobná sivá škvrnka. Pierre opakoval pokus na zvieratách. Rádium malo rovnaký účinok a aj on nadobudol presvedčenie, že tieto silné lúče môžu ničením chorých buniek vyliečiť rakovinové bujnenie.

4. V roku 1903 Curieovcom spoločne s Henrim Becquerelom udelili Nobelovu cenu za fyziku - za objavenie rádioaktivity. O dva roky na to sa rádium stalo bežným komerčným výrobkom ako zbraň proti rakovine a vyrábalo sa v továrňach po celej Európe. Jej objavmi sa začal atómový vek. S rovnakým oduševnením, s akým sa pretĺkala univerzitným štúdiom chémie a fyziky, sa Mária Curie – Sklodowska ( 1867 – 1934 ) z Varšavy, pustila aj do výskumu rádioaktívnych prvkov. Spolu so svojím manželom Pierrom Curiem ( 1859 – 1906 ) oddelila z uránovej rudy dva dovtedy neznáme chemické prvky polónium a rádium. Mária experimentovala s rôznymi nerastmi a pritom dospela k presvedčeniu, že tieto lúče musia vychádzať z nových, ešte nepoznaných prvkov. Na získanie jediného gramu rádia bolo treba spracovať s vynaložením veľkej námahy osem ton uránovej rudy. S úžasom a dojatím sedávali po večeroch vo svojej kvôlni, osvetlenej iba žiariacimi lúčmi, vychádzajúcimi z rádioaktívnych látok. Teraz dosiahli, čo dosiahnuť chceli. Teraz mohli dokázať svetu, že rádium existuje. Pochybovačná veda sa musela dať presvedčiť. Prvé, malinké dávky rádioaktívnych látok však postavili Curieovcom pred, podľa ich mienky, ťažké rozhodnutie.

5. Čo je rádioaktivita Rádioaktivita je schopnosť atómových jadier niektorých prvkov samovoľne sa premieňať na atómové jadrá iných prvkov pri súčasnom vyžarovaní neviditeľného rádioaktívneho žiarenia. Prirodzená rádioaktivita je samovoľná premena v prírode sa vyskytujúcich rádioaktívnych nuklidov – rádionuklidov. Rádioaktivita je fyzikálny jav, pri ktorom je do okolia emitované rádioaktívne žiarenie . Toto žiarenie nie je človekom priamo vnímane zmyslami, ale môže človeka veľmi negatívne ovplyvniť. Rozhodujúca pre mieru negatívnych dopadov nie je len intenzita žiarenia a jeho druh, ale hlavne celá dávka zodpovedajúca mimo iného dobe, počas ktorej je človek žiareniu vystavený. Intenzita žiarenia bežne sa vyskytujúceho v prírode nie je človeku nebezpečná. U veľmi silných žiareniach je človek dokonca bezprostredne ohrozený (choroba z ožiarenia). Aj tak je rádioaktivita človekom využívaná pre svoje nenahraditeľné možnosti v energetike, v zdravotníctve a v priemysle.

6. Prirodzené rádionuklidy produkujú 3 typy žiarenia:Žiarenie α je prúd rýchlo letiacich jadier atómov hélia (častice α). Prenikániekoľkocentimetrovou vrstvou vzduchu, má silné ionizačné účinky. Častice alfa môžeme zachytiť listom papiera alebo tenkou hliníkovou fóliou.Alfa častice sú jadrá hélia (2p, 2n): • Žiarenie alfa - prúd kladne nabitých častíc s hmotnostným číslom 4 a nábojom +2e (jadra hélia). Vyznačuje sa malou prenikavou schopnosťou.• Žiarenie β je prúd elektrónov (častice β-), ktoré sa uvoľňujú v jadre pri premene neutrónu na protón; je to asi stokrát prenikavejšie žiarenie než žiarenie α., ale má menšie ionizačné účinky. Častice beta môžeme zachytiť tenkým plieškom. Beta častice sú rýchle elektróny: • Žiarenie γ je elektromagnetické vlnenie podobne ako svetlo, ale s energiou mnohokrát väčšou; je najprenikavejším rádioaktívnym žiarením a zvyčajne sprevádza žiarenie β alebo α. Častice gama môžeme zachytiť hrubými olovenými platňami. Žiarenie nás ohrozuje ionizovaním, teda vylučovaním elektrického náboja atómov a molekúl tvoriacich bunky tela. Či sa účinok ionizácie prejaví o niekoľko hodín, alebo až niekoľko rokov zväčša závisí na množstve radiácie. Ale aj najmenšia dávka nás môže ovplyvniť a efekt žiarenia je kumulatívny. Ak sme vystavení malým dávkam žiarenia po istý čas, dlhodobý biologický efekt (rakovina, leukémia, genetické zmeny) je skoro rovnako pravdepodobný ako pri vystavení jednej veľkej dávke.

7. JADROVÁ REAKCIA je premena jadra atómu, ktorá nastáva počas vzájomného pôsobenia s iným jadrom alebo elementárnou časticou. Pri jadrovej reakcií sa môže zmeniť nukleónové číslo, protónové číslo, ťažšie jadro sa môže rozštiepiť na menšie časti( štiepenie jadier ), ľahké jadrá sa môžu zlučovať (Termonukleárna reakcia). Prvú jadrovú reakciu uskutočnil v roku 1919 anglický fyzik E.RUTHERFORD. Ostreľoval jadrá dusíka jadrami hélia, výsledkom boli jadrá kyslíka a protóny(reťazová jadrová reakcia). JADROVÁ ELEKTRÁREŇ (atómová elektráreň) je elektráreň, v ktorej je zdrojom tepla JADROVÝ REAKTOR. Teplo sa z reaktora odvádza primárnym okruhom do generátora pary. Vyvinutá para sa sekundárnym okruhom privádza na TURBOGENERÁTOR, z ktorého sa odvádza elektrická energia do elektrickej siete. Keďže v reaktore vznikajú RÁDIOAKTÍVNE LÁTKY, musí byť elektráreň zabezpečená proti úniku týchto látok. Jadrové elektrárne majú reaktor, primárny okruh a generátor pary umiestnený v špeciálnej železobetónovej budove, ktorú možno v prípade jadrovej havárie vzduchotesne a vodotesne uzavrieť. JADROVÝ REAKTOR je zariadenie, v ktorom prebieha REŤAZOVÁ JADROVÁ REAKCIA a udržiava sa tak, aby sa JADROVÁ ENERGIA uvoľňovala požadovanou rýchlosťou. Reťazová reakcia prebieha v aktívnej zóne reaktora, do ktorej sú vsunuté PALIVOVÉ ČLÁNKY (uránové tyče ) a regulačné (riadiace) KADMIOVÉ tyče. Táto zóna ja vyplnená MODERÁTOROM (spomaľovačom) neutrónov, ktorým najčastejšie býva GRAFIT alebo ŤAŽKÁ VODA (deutérium). Spomalením neutrónov sa zvyšuje pravdepodobnosť, že vyvolajú ďalšie štiepenie jadier.

8. Využitie rádioaktivity Existencia rádioaktivity ovplyvnila i množstvo bežných meracích a diagnostických metód v rôznych odvetviach ľudskej činnosti: výroba elektrickej energie, vojenské využitie, oblastí techniky, či medicíny. Tu sa využívajú rádionuklidy s najrôznejšími vlastnosťami rádioaktívneho vyžarovania. Vyžarovanie sa líši svojou povahou (alfa, beta, gama), energiou žiarenia, polčasom rozpadu a vhodnosťou daného prvku pre určitú metódu. Rádionuklidy sa vyrábajú v rôznych špeciálnych jadrových reaktoroch a urýchľovačoch. Tu je niekoľko príkladov využitia rádioizotopov :

9. Využitie rádioaktivity v priemysle • meranie hrúbky materiálu (papier, fólie a pod.) • meranie vlhkosti a hustoty látok • meranie koncentrácie látok • meranie polohy • sledovanie technologických procesov • zisťovanie kvality materiálov (defektoskopia) • kontrola opotrebovania kritických súčiastok • detektory plynov a dymu • neutralizácia statickej elektriny • úprava vlastností plastov • konzervácia potravín • dezinfekcia odpadových vôd

10. Využitie rádioaktivity vo vede • uhlíková metóda určovania veku org. nálezov (viď ďalej podrobne) • ochrana drevených pamiatok pred škodcami • sledovanie fotosyntézy rastlín • sledovanie príjmu živín rastlinami • sledovanie mechanizmu a priebehu chemických reakcií • sterilizácia medziplanetárnych sond • indikátory iných druhov žiarenia

11. Využitie rádioaktivity v medicíne • ožarovanie nádorov (60Co, 204Tl, 192Ir, 198Au) • sterilizácia nástrojov a materiálu • sledovanie pohybu jódu v organizme (131J) • sledovanie krvných procesov (59Fe) • sledovanie látkovej výmeny (35S)

12. KONIEC