Radioaktivitet

1. Radioaktivitet Af Leif D. Hansen

2. Radioaktivitet • Radioaktivitet • Ioniserende stråling • Geigertæller • Måling • Isotoper • Hvor kommer radioaktivitet fra? • Strålingstyper • Alfa-stråling • Beta-stråling • Gamma-stråling • Neutron-stråling • Halveringstid • Enheder for stråling • Nuklidkortet • Biologisk virkning • Hvad bruges det til? • Atomkraft • Medicinalindustrien • Fødevareindustrien • Våbenindustrien • Forsøg

3. Radioaktivitet • Radiaktivitet • Atomkerne er ustabil. • Kan udsende partikel og henfalde • Alle atomer med mere end 83 protoner er ustabile pga. at kernekræfterne ikke kan opveje, at protonerne frastøder hinanden. • Ioniserende stråling • De udsendte partikler støder ind i elektroner fra andre atomer og slår dem løs, der dannes en negativ ion. • Elektronerne opfanges af andre atomer som bliver til positive ioner. • Partiklerne kaldes ioniserende partikler eller stråler. • Disse kan måles med en Geigertæller.

4. Radioaktivitet • Samme antal protoner men forskelligt antal neutroner. • Forskellige ”udgaver” af samme grundstof. Som eks. Har vi hydrogen atomet. • Oftest består hydrogen atomet af en proton og en elektron, men findes også med en eller to protoner. • Reagerer ens kemisk pga. det samme antal elektroner. • Forskellen på atommassen har på isotopernes fysiske egenskaber såsom massefylde, frysepunkt og kogepunkt. • I det periodiske system er det gennemsnittet af de forskellige isotopers atommasse der er brugt. • Der findes i dag en stor mængde af kunstigt fremstillede isotoper, som alle er radioaktive. En stor del af disse er affaldsprodukter fra atomreaktorer. Masse 1u Masse 2u Masse 3u

5. Radioaktivitet • Hvor kommer det fra? • Baggrundsstråling • Stråling fra joden (Uran og Thorium) • Stråling fra rummet • Atmosfæren beskytter os (kommer man højere op stiger strålingen). • Radon i boligen • En luftart må i Danmark max. Være 200 Bq/m2 dvs. 200 henfald i sekundet pr. m2. • Stråling fra kroppen • 2 radioaktive nuklider kulstof-14 og kalium-40.

6. Strålingstyper  - stråling: Består af en alfa partikel Alfa partikel = en helium kerne uden elektroner 2 protoner 2 neutroner En alfa partikel er ”stor”, så derfor kan den standses af et tyndt papir lag eller ca. 10 cm gennem luft. Masse på 4u, bevæger sig med 19.000 km/sek. Skaber ca. 40.000 ioner på 1 cm.

7. Strålingstyper  - stråling : Består af en beta partikel Beta partikel = en elektron En beta partikel er ca. 8000 gange mindre end en alfa partikel, derfor skal der et tykkere lag papir til at standse det ( ca. 2 kladdehæfter ). Masse ca. 1/2000u. Bevæger sig med en fart på 300.000km/sek. Skaber kun få ioner

8. Strålingstyper  - stråling: Består af en gamma stråle Gamma stråle = en energi bølge En gamma stråle er meget lille, men indeholder meget energi, derfor skal der bly ( pga. blys massefylde – altså tætheden af stoffet ) til at standse en gamma stråle

9. Halveringstid Kulstof 14 Halveringstid 5600 år Alt organisk optager kulstof – optagelsen stopper ved døden I en prøve fra i dag måles: 1000 Bq I en prøve fra f.eks. et lig måles: 250 Bq Ligets alder: Start 1. halvering 2. halvering 1000 Bq 0 år 500 Bq 5600 år 250 Bq 5600 år mere Altså er det ( 5600 + 5600 ) = 11200 år siden liget døde

10. Enheder for stråling 3 betegnelser for stråling: Bequerel ( Bq ) : antal henfald pr. sek. ( partikler/stråler pr. sek. ) Gray ( Gy ) : energi størrelse ( Joule/kg ) Sievert ( Sv ) : skadesvirkning ( størrelsen på den udrettede skade )  f.eks.  = 10 Kvalitetsfaktor betegnes Q  = 1  = 10 Sv udregnes ved at sige Gy * Q

11. Biologisk virkning 3 typer af stråling:  - stråling: helium kerne  positivt elektrisk ladet  - stråling: elektron  negativ elektrisk ladet  - stråling: energi bølge  elektrisk neutral Strålingsfare afhænger af: Hvilken slags stråling der er tale om Om det er en ydre eller en indre påvirkning Hvor stor afstanden er til strålings kilden Hvor lang tid man er udsat for strålingen

12. Biologisk virkning Hvad er farligst: Ser man på de fysiske egenskaber er det helt klart gamma stråling som er farligst pga. dens evne til at gennemtrænge forskellige materialer. Men da gamma strålen ikke er specielt stor gør den ikke biologisk set særlig stor skade. Ser man på de biologiske virkninger af strålerne er det alfa stråling, som gør mest skade pga. partiklernes størrelse. Netop fordi alfa partiklerne gør så stor skade på et lille område er de farlige. Særdeles farligt er det hvis man indtager føde, som er alfa radioaktivt – så er det pludselig de indre organer som rammes.

13. Biologisk virkning • Celler påvirkes • Der dannes ioner i cellerne • Ionerne kan påvirke cellernes styring så de deler sig. Cellerne bliver til kræft. • Ved påvirkning af kønscelle kan der opstå genetiske skader på arvemassen. Resultatet bliver misdannede børn. Testikler og æggestokke kan også blive ødelagte.

14. Hvad bruges det til? • Atomreaktorer • Elproduktion • Ubåde • Fødevareindustrien • Dræbe bakterier mm. • Våbenindustrien • Atombombe • Medicinalindustrien • Kræftbehandling (cobolt 60) • Sporstof til indsprøjtning i blodbanen til detektering af knoglebrud (techneticum-99). • Genmalipulation • Forædling af planter • De fleste bygsorter er fremavlet ved bestråling af frø. • Industrien

15. Radioaktivt Henfald Radioaktivt henfald: • - partikel : Kernen mister 2 neutroner og 2 protoner – dvs. massetallet falder med 4 - dvs. atomtallet falder med 2

16. Radioaktivitet Radioaktivt henfald: • - partikel : Der omdannes en neutron i kernen til en proton og en elektron – elektronen sendes ud af kernen

17. Radioaktivitet Radioaktivt henfald: • - stråle : Kernen sender energi væk

18. Radioaktivt Henfald Eksempel på en henfaldsserie.

19. Radioaktivt Henfald • Samme antal protoner men forskelligt antal neutroner. • Vi kender i dag til ca. 1440 forskellige nuklider eller atomkerner • Man kanordnenuklidernei en koordinatsystem, hvor x-aksenerantalletafneutronerog y-aksenerantalletafprotoner. • De stabile nuklider laver en linie, denneliniebliverkaldtstabilitetslinien • Stabile nukliderskal have endnuflereneutroner, nårantalletafprotronervokser. Allenuklidernederliggerudenforstabilitetslinienerustabilenuklider. • Dem derligger over linienhar for mange protonerogdemderligger under linienhar for mange neutroner. • Vedgrundstof nr. 83 slutterstabilitetslinien, detbetyder at eftergrundstof nr. 83 erfrastødningskræfterneblevet for store til at kernekræfternekanholdesammenpåkernen. I nuklidkortetliggeralleisotoperafsammegrundstofpåsammevandrettelinje

20. Radioaktivt Henfald Alfa henfald Beta- henfald Alfa+ henfald Ved gamma henfald sker der ingen masse-ændring i kernen.

21. Radioaktivt Henfald