Radioaktivita

1. Radioaktivita

2. Co je radioaktivita..? • Je to samovolná přeměna jader nestabilních nuklidů na jiná jádra, při níž vzniká radioaktivní záření • Radioaktivitu objevil v roce 1896 Henri Becquerel u solí uranu • K objasnění podstaty radioaktivity zásadním způsobem přispěli francouzští fyzikové Pierre Curie a Maria Curie-Skłodowska • Radioaktivita se běžně rozděluje na radioaktivitu přirozenou a umělou • Záření, které při radioaktivním rozpadu vzniká, je čtyř druhů, které označujeme jako α, β, γ a neutronové záření • Záření α je proud jader helia (α-částic) a nese kladný elektrický náboj, má nejkratší dosah (lze ho zastavit např. i listem papíru). • Záření β je proud záporně nabitých elektronů. Rozlišujeme záření β- (elektrony) a β+ (kladně nabité pozitrony), lze ho zachytit 1 cm plexiskla nebo 1 mm olova. • Záření γ je elektromagnetické záření vysoké frekvence, neboli proud velmi energetických fotonů. Nemá elektrický náboj, a proto nereaguje na elektrické pole. Jeho pronikavost je velmi vysoká, pro odstínění se používají velmi tlusté štíty z kovů velké hustoty (např. olovo) a nebo slitin kovů velké hustoty. Platí, že čím vyšší hustota a tloušťka štítu, tím více je záření odstíněno. • Neutronové záření je proud neutronů. Nemá elektrický náboj. Pohltí jej tlustá vrstva vody nebo betonu.

4. Významní objevitelé • Antoine HenriBecquerel - byl francouzský fyzik, nositel Nobelovy ceny za fyziku v roce 1903 za objev přirozené radioaktivity. Byla po něm pojmenována jednotka intenzity záření zdroje radioaktivního záření v soustavě SI • Maria Curie-Skłodowska - K jejím největším úspěchům patří teorie radioaktivity technika dělení radioaktivních izotopů objev dvou nových chemických prvků: radia a polonia. • Dvakrát byla vyznamenána Nobelovou cenou. Poprvé v roce 1903 z fyziky spolu s manželem Pierrem Curie za výzkumy radioaktivity a jejím objevitelem Henri Becquerelem, a podruhé v roce 1911 z chemie za izolaci čistého radia • Pierre Curie - francouzský fyzik a chemik, manžel Marie Curie. V roce 1903 obdržel společně se svojí ženou a HenriBecquerem Nobelovu cenu za fyziku za výzkum přirozené radioaktivity • Ernest Rutherford - byl novozélandský fyzik. Bývá považován za zakladatele jaderné fyziky. Zkoumal radioaktivní rozpad chemických prvků, navrhl koncept poločasu rozpadu a záření vzniklá rozpadem prvků rozdělil na α, β a γ. • Sir James Chadwick- byl britský fyzik. V roce 1935 obdržel Nobelovu cenu za fyziku za objev neutronu. Podílel se na americkém projektu Manhatan

5. Enrico Fermi (29. září 1901 Řím– 28. listopadu 1954 Chicago) byl italský fyzik známý skrze své výzkumy jaderných reakcí. Zabýval se výzkumem beta- a gama- záření, podílel se na vývoji prvního jaderného reaktoru a podílel se na rozšiřování a prohlubování kvantové teorie. • Igor Kurčatov - byl sovětský fyzik. Je pokládán za otce sovětské atomové bomby. V roce 1932 získal podporu pro sestavení vlastního atomového vědeckého týmu, který posléze (21. září 1939) zkonstruoval první sovětský cyklotron. • OwenChamberlain - byl významný americký fyzik, který svým výzkumem srážek protonů a návrhy detektorů částic přispěl nemalou měrou k rozvoji experimentální částicové fyziky. Proslavil se zejména objevem antiprotonu, za což obdržel společně s Emiliem Segrèm Nobelovu cenu za fyziku v roce 1959.

6. Jaderné elektrárny • V principu se jedná o parní elektrárnu, ve které se energie získaná jaderným reaktorem používá k výrobě páry v parogenerátoru. Tato pára pohání parní turbíny, které pohání alternátory pro výrobu elektrické energie. • Pracují na principu řízené jaderné reakce, na rozdíl od atomových zbraní, které pracují na principu neřízené jaderné reakce.

7. Neřízená jaderná reakce - atomové zbraně • Pracují na principu neřízené jaderné reakce jader těžkých prvků. • Energii uvolněnou atomovým výbuchem je možno rozdělit na následující kategorie: • tlaková vlna — 40–60 % celkové uvolněné energie • tepelné záření — 30–50 % celkové uvolněné energie • ionizující záření — 5 % celkové uvolněné energie • radioaktivní látky — 5–10 % celkové uvolněné energie • Elektromagnetický impuls

8. Jaderné katastrofy • Havárie v Three Mile Island • 28. března 1979, se částečně roztavil druhý jaderný reaktor atomové elektrárny, byla zamořena její provozní budova a došlo k rozsáhlému úniku radioaktivity do životního prostředí. • Během týdne po havárii pociťovalo mnoho lidí příznaky ozáření - silná kovová příchuť v ústech, záněty pokožky, pálení a slzení očí, nevolnost, zvracení a průjmy. Někdy potíže vyústily v nevyléčitelné záněty nebo ve zvýšení počtu bílých krvinek

9. Černobylská havárie • Jde o nejhorší jadernou havárii v historii jaderné energetiky a jedinou havárii stupně 7., tj. nejvyššího stupně podle mezinárodní stupnice jaderných událostí INES. • Byly kontaminovány rozsáhlé oblasti Ukrajiny, Běloruska a Ruska, což si vyžádalo evakuaci a přesídlení asi 200 000 lidí. Přibližně 60 % radioaktivního spadu skončilo v Bělorusku • Brzy po havárii přijeli hasiči uhasit ohně. Nikdo jim neřekl, že sutiny a kouř jsou nebezpečně radioaktivní. Příčinu požáru neznali a proto hasili vodou i reaktor samotný, v němž byla teplota asi 2000 °C. Při této teplotě se voda rozkládala na vodík a kyslík a opětné slučování těchto látek provázely výbuchy, které dále přispěly k úniku radioaktivity

10. Využití v medicíně • Nukleární medicína - je lékařský obor používající k diagnostice a terapii chorob zavedení radioaktivních látek (radiofarmak) do těla nemocného. Použitím těchto technik se běžně hodnotí srdce, plíce, štítná žláza, játra, žlučník a kostra. • Pozitronová Emisní Tomografie (PET) je druh lékařského vyšetření, spadající do oboru nukleární medicíny. Spočívá v detekci fotonů, které vznikají v těle anihilací pozitronů, uvolněných radiofarmaky. Počítačem zpracované údaje detektorů pak dají trojrozměrný obraz cesty radiofarmaka tělem. • Gama nůž nebo také Leksellův gama nůž je lékařský přístroj, který se používá v radiochirurgii pro operaci mozku u niž je potřeba maximální přesnosti zaměření. Přístroj využívá záření gama – elektromagnetické záření, které má vyšší energii než záření rentgenové. • Radiologie je lékařský obor, který využívá ionizujícího záření k určení diagnózy či při léčbě nemocného (invazivní radiologie). Pro radiologii je charakteristické, že využívá rentgenového záření nebo ionizujícího záření z uzavřených zářičů

11. Zajímavé pokusy • Schrödingerova kočka - je myšlenkový experiment, který vymyslel Erwin Schrödinger, aby poukázal na nekompletnost teorie kvantové mechaniky co se týče přechodu mezi subatomickým a makroskopickým světem. • Představme si kočku neprodyšně uzavřenou v neprůhledné krabici. V krabici je také umístěn přístroj obsahující radioaktivní nuklid a nádobu s jedovatým plynem. Pokus je navržen tak, že po jedné hodině je 50% šance, že se nuklid rozložil. Pokud přístroj detekuje rozpad nuklidu, uvolní plyn, který otráví kočku. Podle principů kvantové mechaniky se nuklid, který není pozorován, nachází v superpozici stavu „rozloženého nuklidu“ a stavu „nerozloženého nuklidu“ (existuje jakoby v obou stavech zároveň). Z toho vyplývá, že i celá soustava by se měla nacházet v superpozici stavů rozpadlý nuklid, mrtvá kočka a nerozpadlý nuklid, živá kočka. Avšak pokud otevřeme krabici, uvidíme pouze jeden z těchto stavů, kočka rozhodně nemůže být „zároveň živá i mrtvá“. • Mohli bychom tento paradox dále prohlubovat. Schrödinger se jde podívat do laboratoře, zdali je kočka živá, nebo mrtvá. Z hlediska jeho kolegů se teď Schrödinger nachází v superpozici dvou stavů – ví i neví, v jakém stavu je kočka a zároveň pro ně je kočka nadále mrtvá i živá. Vlnová funkce popisující tento stav kolabuje až ve chvíli, když Schrödinger vyjde z laboratoře a oznámí výsledek experimentu svým kolegům. Ale z hlediska lidí mimo budovu výzkumného ústavu by se měli všichni v budově nacházet v superpozici dvou stavů – vědí i nevědí, jak dopadl experiment, a kočka je pro ně stále zároveň živá i mrtvá

12. Konec