Blaski promieniotwórczości

1. Blaski promieniotwórczości

2. 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.

3. Rodzaje promieniowania 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

4. Historia promieniotwórczość 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 SKŁODOWSKA-CURIE 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

5. 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.

6. 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

7. 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.

8. 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.

9. 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.

10. 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

11. 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).

12. 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.

13. 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.

14. 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 stront-90. 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

15. 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.

16. Podział promieniotwórczości:

17. Dziękuje za obejrzenie prezentacji. Pracę wykonał Mikołaj Kunka. Kl.1B