Darb ą parengė: Kauno Simono Daukanto vidurinės mokyklos 12a klas ės mokiniai:

1. RADIOAKTYVUMAS Darbą parengė: Kauno Simono Daukanto vidurinės mokyklos 12a klasės mokiniai: Viktorija Kažeivaitė ir Tomas Verbaitis Mokytoja: Salomėja Kukauskienė

2. Turinys • Tikslai • Įvadas • Radioaktyvumas ir branduolių virsmai • Radioaktyviojo skilimo dėsnis • Radiacijos šaltiniai • Radioaktyviųjų medžiagų įtaka gamtai ir žmogui • Užduotys ir klausimai • Tai įdomu • Naudota literatūra

3. Paaiškintiradioaktyvumo reiškinį ir radioaktyviuosius virsmus Atskleisti radioaktyviųjų medžiagų įtaką gamtai ir žmogui Tikslai

4. Įvadas Žmonės ilgai nežinojo, kas yra radioaktyvumas, ir apskritai tokia sąvoka nebuvo vartojama. Šiandien ji minima labai dažnai, todėl būtina išsiaiškinti, kada ir kaip buvo pastebėtas radioaktyvumo reiškinys bei kokią įtaką jis turi gyviems organizmams.

5. Radioaktyvumas ir branduolių virsmai

6. A. bekeleris Nestabilių branduolių skilimo reiškinį –radioaktyvumą – 1896-aisiais metais atrado prancūzų fizikas A. Bekerelis (A. Beąue-rel), tirdamas urano junginių liuminescenciją.

7. Marija ir Pjeras Kiuri 1898 m. Marija ir Pjeras pastebėjo torio (Th) radioaktyvumą ir tais pačiais metais atrado du naujus radioaktyvius elementus– radį (Ra) ir polonį (Po). 1903 m. už radioaktyvumo reiškinio tyrimus sutuoktiniai Pjeras ir Marija Kiuri kartu su A.Bekereliu gavo Nobelio premiją.

8. Marija ir Pjeras Kiuri savaiminį spinduliavimą pavadino radioaktyvumu, o medžiagas, pasižyminčias šia savybe– radioaktyviomis. Dabar nustatyta, kad visi cheminiai elementai, kurių eilės numeris didesnis už 83, yra radioaktyvūs.

9. Radioaktyviosios spinduliuotės prigimties tyrimo eksperimentinis įrenginys Švino gabale įgręžtas siauras kanalas, o ant jo dugno padėtas mažytis gabalėlis radioaktyviosios medžiagos. Jos skleidžiami spinduliai ėjo siauru pluoštu ir priešais kanalą pastatytoje fotografinėje plokštelėje paliko tamsią žymę.

10. Tiriant radioaktyviuosius spindulius buvo nustatyta, kad magnetiniame arba elektriniame lauke jie suskildavo į 3 pluoštelius ir palikdavo pėdsakus trijose fotografinės plokštelės vietose.

11. Dalis spindulių nukrypo link neigiamo poliaus (alfa spinduliai); • Dalis spindulių nukrypo link teigiamo poliaus (beta spinduliai); • Trečio pluošto neveikė nei elektrinis, nei magnetinis laukas (gama spinduliai).

12. radioaktyvaus spinduliavimo rūšys • alfa spinduliavimas • beta spinduliavimas • gama spinduliavimas

13. Alfa spinduliuotė yra helio atomų branduolių, arba alfa dalelių srautas.

14. Beta spinduliuotė – tai greitai skriejantys elektronai arba beta dalelių srautas.

15. Gama spinduliuotė –labai trumpos elektromagnetinės bangos.

16. Radioaktyvių spindulių skvarbumas popierius aliuminis švinas

18. Elementarių dalelių stebėjimo ir registravimo metodai Radioaktyvioji spinduliuotė nesukelia jokių pojūčių. Jos negalima matyti, paliesti ir pan. Tačiau ją galima stebėti specialiais prietaisais. Tokie prietaisai buvo pagaminti XX amžiaus pradžioje, praėjus nedaugeliui metų po radioaktyvumo reiškinio atradimo. Kaip jie sudaryti ir kaip jie veikia?

19. Radioaktyviųjų spindulių stebėjimo prietaisai: • Geigerio skaitiklis • Vilsono kamera • Burbulinė kamera

20. Geigerioskaitiklis • Sandara: stiklinis vamzdelis su jame esančiu katodu ir anodu, pripildytas vandenilio, helio ar kitų dujų; • Veikimas pagrįstas smūgine jonizacija. Praskriejus kiekvienai dalelei ar spinduliui, grandinėje atsiranda srovės impulsas (sustiprintas griūties); • Registruojamos lengvesnės dalelės – elektronai ir gama kvantai.

21. Vilsono kamera • Sandara: hermetiškai uždarytas indas su stūmokliu, pripildytas sočiųjų vandens ar alkoholio garų; • Veikimas pagrįstas sočiųjų garų kondensacija, kai jonai tampa kondesacijos centrais; • Stebint dalelių pėdsakus, galima įvertinti dalelių energiją ir greitį.

22. Burbulinė kamera • Sandara: storasienis stiklinis indas, į kurį pripilta skaidraus, lengvai užverdančio skysčio (freono arba skysto vandenilio); • Veikimas pagrįstas staigiu perkaitinto skysčio užvirimu ir garų burbuliukų susidarymu apie virimo centrus – skysčio jonus, atsirandančius išilgai dalelės trajektorijos; • Dalelės pėdsaką galima stebėti ir fotografuoti.

23. Radioaktyvumas Radioaktyvumas –savaiminis vienų atomų branduolių virsmas kitų atomų branduoliais, kurio metu skleidžiami įvairių rūšių radioaktyvūs spinduliai ir kai kurios elementariosios dalelės.

24. Poslinkio taisyklė Branduolių virsmai vyksta pagal vadinamąją poslinkio taisyklę, kurią pirmasis suformulavo Frederikas Sodis.

25. 1.α skilimo metu branduolys netenka dviejų elektronų (+2e) teigiamo krūvio ir masės, apytiksliai lygios keturiems atominiams masės vienetams. Dėl to susidaręs naujas cheminis elementas pasislenka į periodinės sistemos lentelės pradžią per du langelius: 2.β skilimo metu iš branduolio išlekia elektronas, dėl to susidariusio naujo elemento branduolio krūvis padidėja vienetu, o masė beveik nepakinta. Naujas cheminis elementas pasislenka per vieną langelį arčiau periodinės sistemos lentelės galo: 3.γ spinduliavomo metu branduolio krūvis nekinta, o masė pakinta labai mažai: → + → + → +

26. A – masės skaičius: A = Z + N ; • Z – branduolyje esančių protonų skaičius (elektronų skaičius atomo apvalkale) ir elemento eilės numeris periodinėje cheminių elementų lentelėje; • N – neutronų skaičius branduolyje; • X ir Y –cheminių elementų simboliai; • – helio atomo branduolys (α dalelė); • –simbolinis elektrono užrašas.

27. Atomų branduolių virsmo metu susidarę nauji cheminiai elementai taip pat yra radioaktyvūs ir skyla. Šis procesas tęsiasi tol, kol gaunami stabilūs cheminių elementų branduoliai.

28. Radioaktyviojo skilimo dėsnis

29. Radioaktyviojo skilimo dėsnis Kiekvieną radioaktyviąją medžiagą apibūdina laiko tarpas, per kurį radioaktyvios medžiagos aktyvumas sumažėja perpus, vadinamas tos medžiagos pusėjimo trukme. Suskilusių atomų skaičiui ∆N rasti naudojama apytikslė formulė: ∆N = 0,693 N0· Nesuskilusių atomų skaičius N bet kuriuo laiko momentu randamas: N – nesuskilusių branduolių skaičius, praėjus laikui t; N0 – radioaktyvios medžiagos branduolių (atomų) skaičius stebėjimo pradžioje (pradiniu laiko momentu t=0); T – pusėjimo trukmė (pusamžis); t – laikas.

30. Radioaktyviosios medžiagos aktyvumas Radioaktyviosios medžiagos aktyvumu vadiname medžiagos atomų branduolių,suskylančių per vienetinį laiką (1s), skaičių. Medžiagos aktyvumo matavimo vienetas SI sistemoje yra bekerelis (žymimas Bq). Praktikoje dažnai vartojami medžiagos aktyvumo matavimo vienetai: kiuris (žymimas Ci) irrezerfordas (žymimas Rd).

31. Izotopai Izotopai– to paties elemento atomai, turintys tą patį branduolio krūvį, bet skirtingą atominę masę.

32. Izotopai gali būti stabilūs ir nestabilūs (radioaktyvūs). Visi elementai, kurių Z> 82, neturi stabilių izotopų. Šiuo metu yra žinoma 300 stabilių ir apie 2000 nestabilių izotopų.

33. Pats pirmasis nestabilus Mendelejevo lentelės izotopas – tritis. Jis radioaktyvus. Tiesa, jo beta spindulius puikiai sugeria paprasta plastmasė, todėl tritis naudojamas netgi šviečiančiuose raktų pakabukuose.

34. Dar vienas nestabilaus elemento pavyzdysplutonio-239 oksido lydinys, nufotografuotas ne krosnyje, kaip būtų galima pagalvoti. Dėl savo didelio radioaktyvumo jo būsena tokia yra ištisąlaiką. Iš iki raudonumo įkaitusiošio plutonio izotopo strypo,kuris paprastai yra mažesnis už žmogaus kumštį, skleidžiamosšilumosgaminama elektros energija, maitinanti tolimųjų kosminių zondų įrangą.

35. Gavimas. Radioaktyvieji izotopai gaunami branduoliniuose reaktoriuose ir elementariųjų dalelių greitintuvuose. Visoje atominėje pramonėje didžiausią naudą žmonijai teikia radioaktyviųjų izotopų gamyba ir naudojimas.

36. Panaudojimas. Radioaktyvieji izotopai naudojami medicinoje tiek diagnozei nustatyti, tiek gydymui. Taip pat naudojama pramonėje. Viena pagrindinių radioaktyviųjų spindulių naudojimo pramonėje šakų yra vidaus degimo variklių žiedų susidėvėjimų kontrolė. Be to, radioaktyvieji izotopai naudojami ir žemės ūkyje, norint padidinti derlių.

37. Radioaktyviojo skilimo dėsnio pritaikymas

38. Archeologinių radinių Amžiaus nustatymui • Radioaktyviosios anglies metodas Šis metodas mūsų laikais tikriausiai pats žinomiausias. Jis leidžia nustatyti absoliutų radinio amžių ir taikomas dažniausiai. Remiantis minėtu metodu, archeologinio radinio amžius nustatomas pagal radioaktyviosios anglies kiekį organinėse liekanose ir tos anglies skilimo pusamžį, trunkantį 5568 metų.

39. Kalio – argono metodas Šis absoliutinis datavimo metodas naudojamas nustatyti tūkstančių ir milijonų metų senumo uolienų amžiui. Mokslininkai naudojasi radioaktyvaus skilimo principu, tačiau šįkart ne anglies, o kalio izotopo, kuris uolienose pereina į inertines dujas argoną. Kalio – 40 skilimo pusamžis yra maždaug 1,3 milijono metų, taigi galima įsivaizduoti, kokiais laiko terminais operuoja mokslininkai.

40. Dar vienas panašus metodas naudojasi urano skilimo pusamžiu ir yra labai vertingas, nustatant 50 – 500 tūkst. metų senumo objektų amžių.

41. Branduolinėje medicinoje Branduolinė medicina – specifiniai tyrimai ir procedūros, kurias atlieka gydytojai radiologai, branduolinės medicinos specialistai. Tai geras ir daug informacijos teikiantis tyrimo ir veiksmingo gydymo metodas.

42. Radiacijos šaltiniai

43. Radiacijos šaltinių skirstymas Visus radiacijos šaltinius galima suskirstyti į dvi dideles grupes: • Pirmoji grupė – tai natūralūs (gamtiniai) radiacijos šaltiniai, jų spinduliavimo neįmanoma išvengti; • Antroji grupė – žmogaus sukurti (dirbtiniai) radiacijos šaltiniai.

44. Gamtiniai radiacijos šaltiniai: Radioaktyvios medžiagos Radis (Ra) – sidabriškai baltas, tamsoje šviečiantis metalas. 1g radžio per valandą išskiria 575J šilumos, dėl to jis visada šiltesnis už aplinką. Radis yra per milijoną kartų radioaktyvesnis už uraną.

45. Europoje 224Ra buvo naudojamas daugiau nei 40 metų tuberkuliozės ir nugarkaulio meniskų uždegimams gydyti. Vaikų gydymas radioaktyviu radžiu baigėsi 1950 metais, bet jo savybė numalšinti stuburo skausmus pratęsė jo vartojimą suaugusiems.

46. Uranas (235U) – jo branduolių dalinimosi reakcija naudojama atominėse elektrinėse (ir atominėse bombose) šiluminei energijai gauti. Grynas uranas yra sidabriškai baltas, silpnai radioaktyvus metalas.

47. Radonas. Tai nematomos ir bekvapės dujos, kurios siunčia daugiausiai radioaktyviųjų spindulių iš visų gamtinių radiacijos šaltinių.Didžiausia dalis šių spindulių patenka į žmogaus organizmą su oru, o ypač su oru nevėdinamų patalpų.

48. Radonas patalpose kaupiasi iš grunto per grindis, pamatus, o kartais iš statybinų medžiagų, iš kurių pastatytas pastatas.

49. Kosminiai spinduliai Kosminiai spinduliai, tai kosminės kilmės, nepaprastai skvarbūs jonizuojantieji spinduliai, skriejantys įvairiomis kryptimis, šviesai artimais greičiais. Taip pat tai nepaprastai didelės energijos dalelių srautas.

50. Kosminiai spinduliai lengvai "pramuša" Žemės magnetinį šarvą ir įsiskverbia į viršutinius atmosferos sluoksnius. Ištirta, kad pirminių kosminių spindulių šaltinis yra Saulė, kosminiai ūkai, sprogstančios žvaigždės supernovos ir kitos aktyviosios žvaigždės.