Fyzikální aspekty zátěží životního prostředí

1. 5 Aplikace ionizujícího záření a metod jaderné fyziky v geologii,biologii a ekologii Fyzikální aspekty zátěží životního prostředí

2. Přímé účinky záření na látky či organismy lze využít k vyvolání změn ve struktuře nebo v chemickém složení látek, v případě organismů pak k jejich mutaci, poškození či zničení. • Odražené nebo prošlé záření lze využít k určení struktury či chemického složení látek. • Detekci radioaktivního záření lze pak využít ke značkování látek při sledování průběhu procesů v látkách nebo organismech a k datování dlouhodobých procesů. Využití ionizujícího záření

3. strojírenství – defektoskopie procházející záření indikuje vady materiálu, • chemie – radiační polymerace, záření vyvolá chemickou reakci vedoucí ke vzniku polymerů, které jsou základem materiálů používaných v předmětech denní potřeby. aplikace přímého působení

4. určování původu oběti na základě znalosti chemického složení, • označování peněz při únosech (radiaktivní indikátory), • kontrola zavazadel na letištích. Aplikace v kriminalistice

5. určování stáří nálezů pomocí radionuklidových datovacích metod, • určování původu keramických výrobků na základě analýzy chemického složení, • určování původu podle obsahu izotopů prvků v zubech. Aplikace v archeologii

6. konzervace dřevěných artefaktů ionizujícím zářením, • určování stáří pomocí radionuklidových datovacích metod, • studium stylu a způsobu malby pomocí rentgenu. Aplikace v restaurátorství

7. určování chemického složení a struktury hornin, • určování stáří hornin pomocí radionuklidových datovacích metod. Aplikace v geologii

8. studium absorpce látek orgány (radioaktivní indikátory), • léčení zhoubných nádorů radiofarmaky a přímým ozařováním, • operace pomocí Lakselova gama nože, • sterilizace lékařského materiálu, • radioterapie (lázně Jáchymov). aplikace v lékařství

9. Vodní hospodářství • měření průtoků řek, • mapování podzemních vod. Potravinářství • sterilizace potravin. Zemědělství • šlechtění nových odrůd –změna genetické informace ionizujícím zářením. Další aplkace

10. aktivační analýza, • rentgenofluorescenční analýza, • difrakční metody. Metody analýzy látek

11. Aktivujeme-li vzorek analyzované látky působením vhodně zvoleného jaderného záření, mohou se původně stabilní nuklidy detekovaného prvku přeměnit jadernou reakcí na radionuklidy. • Aktivita vzniklých radionuklidů je pak úměrná počtu vzniklých radionuklidů, a tedy počtu původních nuklidů detekovaného prvku. Aktivační analýza

12. určení obsahu dysprosia a europia ve vzácných zeminách, které byly aktivovány neutrony, • určení obsahu galia v oceli, aktivované deuterony. Aktivační analýza – aplikace

13. Využívá k detekci látek tzv. charakteristické záření vyvolané ozářením látky ionizujícím, nejčastěji gama nebo rentgenovým zářením. Rentgenofluorescenční analýza

14. Záření po dopadu na vzorek látky excitují elektrony vnitřních slupek na vyšší energetické hladiny. • Při následné deexcitaci, excitované elektrony přechází zpět na hladiny vnitřních slupek a nadbytečnou energii vyzáří ve formě rentgenového záření. • Toto záření má vlnové délky, které jsou charakteristické pro atomy daného prvku. Z intenzity záření lze určit i množství prvků v dané látce. Rentgenofluorescenční analýza princip

15. Metodu je možné využít například při studiu historických památek jako jsou stavební prvky, sochy, fresky apod. • Použila se i k analýze měsíčních hornin v rámci projektu Apollo. • Rovněž k analýze hornin na Marsu pomocí kosmických sond, které nesly dálkově řízené rentgenoflorescenční spektrometry (sondy Viking, Pathfinder). Rentgenofluorescenční analýza –aplikacE

16. Metody využívající přirozený obsah radionuklidů v dané látce. • Metody využívající cíleně přidané radionuklidy. Metody radioaktivních indikátorů

17. Využívá se ke zjištění, jakým způsobem se šíří nebo kde se usazuje vybraná chemická látka v daném systému - živý organismus, ekosystém nebo průmyslový provoz. • Ve sledované látce nahradíme stabilní izotop vybraného prvku radioizotopem. • Radioaktivní záření vzniklé jeho přeměnou můžeme detekovat a z naměřené aktivity určit s použitím zákona radioaktivní přeměny její množství v příslušné části zkoumaného systému. Metoda radioaktivních indikátorů

18. Kriminalistika • přibližné určení původu oběti trestného činu podle obsahu 226Ra, které se dostává do těla s pitnou vodou, • Obsah tohoto nuklidu ve zdrojích pitné vody se v různých oblastech liší. Metoda radioaktivních indikátorů – aplikace

19. Podle zákona radioaktivní přeměny závisí počet nepřeměněných jader daného radionukliduexponenciálně na čase. • Tuto závislost je možné využít k určování stáří hornin nebo archeologických nálezů. Radionuklidové datovací metody

20. Je nutné vybrat vhodný radionuklid obsažený v daném vzorku. • Dále je nutné zjistit, zda nedochází k jiným změnám počtu atomů daného radionuklidu, než k jejich úbytku radioaktivní přeměnou. • Je nutné definovat pojem stáří vzorku a zvolit počáteční okamžik. Radionuklidové datovací metody - předpoklady

21. Změření aktuálního počtu nepřeměněných atomů nebo jejich aktivitu. • Pro určení stáří je nutné zjistit příslušné hodnoty ve zvoleném počátečním okamžiku. • Podle volby radionuklidu a určení počátečního množství jeho atomů rozlišujeme různé metody určování stáří. Radionuklidové datovací metody - realizace

22. Datovací metoda, která využívá radioaktivní izotop uhlíku – 14C, který je stabilně produkován ve vysokých vrstvách atmosféry interakcí kosmického záření s molekulami dusíku 14N + n  14C + p. • Ve formě oxidu uhličitého - CO2 jej přijímají rostliny i živočichové, takže se vytvoří určitá rovnováha mezi jeho zastoupením v ovzduší a v živých organismech. • Stáří nálezu je počítáno od doby úmrtí živého organismu pomocí jeho aktuální koncentrace zjištěné měřením jeho aktivity. Metoda radioaktivního uhlíku

23. Vzhledem k dlouhému poločasu přeměny 238U, 4.5 miliardy let, který je srovnatelný s dobou existence Země, se využívá v geologii. • Umožňuje určit stáří hornin, tj. dobu od jejich posledního ztuhnutí (k podstatné migraci atomů může docházet jen v kapalném stavu). Metoda radioaktivního olova

24. Konečným produktem urano-rádiové rozpadové řady je stabilní izotop 206Pb , jejímž výchozím prvkem je 238U. • Množství uranu na počátku procesu rozpadu je potom rovno součtu NU + NPb. • Pomocí zákona radioaktivní přeměny pak můžeme určit před jakou dobou se radioaktivní izotop uranu stal součástí zkoumaného materiálu. Metoda radioaktivního olova

25. Difrakční metody Difrakce – rozptyl záření v látce. Při odrazu záření s vlnovou délkou, která je srovnatelná se vzdálenostmi meziatomových rovin na atomech krystalové struktury dané látky, dochází k interferenci odraženého záření a z interferenčních obrazců lze zjistit uspořádání atomů ve struktuře dané látky. Lze použít RTG záření – RTG difrakce nebo elektrony a neutrony – elektronová nebo neutronová difrakce.