Zjawisko Promieniotwórczości

1. Zjawisko Promieniotwórczości

2. Spis treści Pierwiastki promieniotwórcze. Promieniowanie α, β, γ. Zastosowania pierwiastków Promieniotwórczość naturalna i sztuczna promieniotwórczych. Negatywne skutki oddziałowywania pierwiastków promieniotwórczych.

3. Promieniotwórczość naturalna została odkryta przez A.H. Becquerela (fiz. fr. 1852-1908) i miała bardzo istotne znaczenie dla rozwoju fizyki atomowej i jądrowej. Jądra podlegające rozpadowi promieniotwórczemu są jądrami nietrwałymi. Emitując spontanicznie albo cząstki α (jądra helu), albo cząstki β (elektrony) pozbywają się w ten sposób energii i zamieniają się w jądra bardziej stabilne. Bardzo często po emisji cząstek α czy β powstaje jądro wzbudzone, które traci swoją energię wzbudzenia przez emisję kwantów g (fotonów). Promieniowanie naturalne jest to promieniowanie, które normalnie i stale istnieje na Ziemi i jest niezależne od działalności człowieka. Dokładniejszym zbadaniem tego zjawiska zajęli się Maria Curie-Skłodowska i Piotr Curie. Odkryli oni promieniotwórczość uranu i toru oraz pierwiastki polon i rad. Pierwiastki przez nich odkryte i zbadane należą do najważniejszych naturalnych pierwiastków promieniotwórczych. Promieniotwórczość sztuczna- zjawisko promieniotwórczości obserwowane dla izotopów promieniotwórczych innych niż występujące w naturalnym środowisku ziemi, otrzymanych najczęściej w wyniku aktywacji izotopów stabilnych. Może być ona również wytwarzana przez aparaturę rentgenowską lub inną, lecz wytwarzającą promieniowanie jonizujące na podobnej zasadzie. W 1934 roku Córka państwa Curie (Irena Joliot- Curie) i jej mąż Fryderyk dokonali odkrycia sztucznej promieniotwórczości. Przeprowadzili doświadczenie polegające na bombardowaniu atomów glinu jądrami helu, w wyniku, czego powstawały atomy fosforu. Promieniotwórczość naturalna i sztuczna Irena Joliot - Curie (1897-1956) A.H. Becquerela Maria Skłodowska-Curie (1867-1934)

4. Pierwiastki promieniotwórcze Prace badawcze doprowadziły do stwierdzenia, że jądra atomów niektórych pierwiastków są nietrwałe i ulegają samorzutnym przemianom, przekształcając się w jądra bardziej trwałe. Przemiany te polegają na emisji różnego rodzaju promieniowania. Cecha ta jest charakterystyczna przede wszystkim dla jąder atomów pierwiastków ciężkich, o liczbach atomowych większych od 82- są to naturalne pierwiastki promieniotwórcze. Powodem naturalnej promieniotwórczości jest dążność jąder atomów do uzyskania trwałej struktury. Promieniowanie wysyłane przez, których jądra ulegają rozpadowi, znacznie się różni. Promieniowanie jądrowe emitowane przez uran, tor i inne pierwiastki promieniotwórcze to promieniowanie alfa α, beta β i gamma γ, przy czym każde z nich ma inne właściwości. Pierwiastki promieniotwórcze i wysyłane przez nie promienie mogą być w pozytywny sposób wykorzystywane przez człowieka, ale mogą również stwarzać ogromne zagrożenie dla zdrowia, a nawet życia organizmów. Przenośny spektrometr promieniowania gamma

5. Promieniowanie α   stanowią cząstki o liczbie masowej 4 i ładunku +2 (jądra helu). Ze względu na swą olbrzymią masę i rozmiary, cząstki mają zasięg niewielki (liczony w centymetrach) i równie niewielką przenikliwość (nawet kartka papieru może być skuteczną zasłoną przed tym promieniowaniem). Pierwiastki α-promieniotwórcze groźne są szczególnie wtedy, gdy dostaną się do organizmu, zostaną wbudowane w tkanki i tym sposobem przed długi czas będą oddziaływać niekorzystnie na organizm.Jądro emitując cząstkę α zmienia się w pierwiastek o liczbie atomowej o 2 mniejszej, w izotop o liczbie masowej o 4 mniejszej od wyjściowego atomu. Promieniowanie β odpowiada przeobrażeniu w jądrze: - neutronu w proton; jest to promieniowanie β- charakteryzujące się emisją elektronu , albo- protonu w neutron; jest to promieniowanie β+ , które charakteryzuje się emisją antyelektronu czyli pozytonu . Takie przeobrażenie zachodzi jedynie w sztucznych jądrach promieniotwórczych powstających w reakcjach jądrowych. Promieniowanie α , β , γ • Promieniowanie γ stanowią fale elektromagnetyczne o dużej energii. Tym sposobem jądro "reguluje" różnice energetyczne między energią wyjściowego atomu a sumą energii promieniowania korpuskularnego (masowego α, β) i  atomu potomnego.Jądro emitując promieniowanie γ nie zmienia ani liczby atomowej ani masowej. Jest to promieniowanie o dużej przenikliwości (skuteczną osłoną są grube warstwy ciężkich metali) i  dalekim zasięgu. Pochłonięcie przez organizm żywy większej dawki promieniowania prowadzi do zmian genetycznych, zwiększenia zachorowalności na choroby nowotworowe, wystąpienia choroby popromiennej, a  przy szczególnie dużych dawkach do  szybkiego zgonu. Tę zdolność do niszczenia materii żywej (szczególnie młodych komórek w  etapie wzrostu) wykorzystano do niszczenia komórek nowotworowych, które ze względu na swą fazę rozwoju są szczególnie podatne na niszczące działanie promieniowania jonizującego.

6. Zastosowanie pierwiastków promieniotwórczych W elektrowniach jądrowych uzyskuje się ogromne ilości energii w wyniku reakcji jądrowych takich pierwiastków, jak 235U i 239Pu. Energia jądrowa znalazła również zastosowanie jako napęd wielu pojazdów np. w transporcie wodnym. Izotopy cezu 137Cs i kobaltu 60Co mogą służyć do diagnostyki stanu technicznego i wykrywania wad urządzeń przemysłowych, nawet w trudno dostępnych miejscach. Izotopy promieniotwórcze pozwalają również śledzić przebieg złożonych procesów chemicznych i biologicznych, np. działanie leków na organizm. Kobalt 60Co jest używany do sterylizacji żywności. Podczas naświetlania artykułów spożywczych promieniowaniem jonizującym, niszczy się pasożyty i pleśnie, dzięki czemu możliwe jest długie przechowywanie żywności. Niektóre izotopy stosowane są do diagnostyki i terapii schorzeń głównie nowotworowych, np.: kobalt 60Co jest używany w bombie kobaltowej,- urządzeniu stosowanym w medycynie do zdalnego napromieniowania chorych tkanek pacjenta promieniami gamma; izotop jodu 131I jest stosowany do badań tarczycy. Izotop węgla 14C zastosowano jako zegar archeologiczny.

7. Negatywne skutki oddziałowywania pierwiastków promieniotwórczych Negatywne skutki oddziaływania pierwiastków promieniotwórczych:- Odpady promieniotwórcze – efekty działania reaktorów, mogą dostać się do środowiska.- Odpady przemysłowe – nieodpowiednio gromadzone mogą przedostać się do powietrza, wody, organizmów. - Awarie w elektrowniach jądrowych – przyczyny katastrof.- Broń masowego rażenia – podczas wybuchu zostaje uwolniona ogromna energia szkodliwa dla człowieka. - negatywne działanie pierwiastków promieniotwórczych na człowieka powoduje różne choroby, m.in. białaczkę, kataraktę, oraz chorobę popromienną objawiającą się biegunką i nudnościami.