Radyasyon, radyoaktivite ve radyo emisyonu kulağa oldukça tehlikeli gelen kavramlardır. Bu yazıda bazı maddelerin neden radyoaktif olduğunu ve bunun ne anlama geldiğini öğreneceksiniz. Neden herkes radyasyondan bu kadar korkuyor ve radyasyon ne kadar tehlikeli? Radyoaktif maddeleri nerede bulabiliriz ve bu bizi neyle tehdit ediyor?
Radyoaktivite kavramı
Radyoaktivite derken, belirli izotopların atomlarının bölünerek radyasyon yaratma "yeteneği"ni kastediyorum. “Radyoaktivite” terimi hemen ortaya çıkmadı. Başlangıçta bu tür radyasyona, uranyum izotopuyla çalışırken onu keşfeden bilim adamının onuruna Becquerel ışınları adı verildi. Artık bu sürece "radyoaktif radyasyon" adını veriyoruz.
Oldukça karmaşık olan bu süreçte orijinal atom, tamamen farklı bir kimyasal elementin atomuna dönüştürülür. Alfa veya beta parçacıklarının fırlatılması nedeniyle atomun kütle numarası değişir ve buna göre bu onu D.I. Mendeleev'in tablosuna göre hareket ettirir. Kütle numarasının değiştiğini ancak kütlenin neredeyse aynı kaldığını belirtmekte fayda var.
dayalı bu bilgi kavramın tanımını biraz yeniden ifade edebiliriz. Dolayısıyla radyoaktivite aynı zamanda kararsız atom çekirdeklerinin bağımsız olarak daha kararlı ve kararlı başka çekirdeklere dönüşme yeteneğidir.
Maddeler - bunlar nedir?
Radyoaktif maddelerin ne olduğundan bahsetmeden önce genel olarak madde denilen şeyin tanımını yapalım. Yani her şeyden önce bir tür maddedir. Bu maddenin parçacıklardan oluşması da mantıklıdır ve bizim durumumuzda bunlar çoğunlukla elektronlar, protonlar ve nötronlardır. Burada zaten protonlardan ve nötronlardan oluşan atomlardan bahsedebiliriz. Moleküller, iyonlar, kristaller vb. atomlardan yapılmıştır.
Kimyasal madde kavramı da aynı prensiplere dayanmaktadır. Eğer maddede bir çekirdeği izole etmek mümkün değilse, o zaman kimyasal madde olarak sınıflandırılamaz.
Radyoaktif maddeler hakkında
Yukarıda da belirttiğimiz gibi radyoaktivite gösterebilmesi için bir atomun kendiliğinden bozunarak tamamen farklı bir kimyasal elementin atomuna dönüşmesi gerekir. Bir maddenin tüm atomları bu şekilde bozunacak kadar kararsızsa, o zaman radyoaktif bir maddeye sahipsiniz demektir. Daha teknik dil tanım şu şekilde olacaktır: maddeler radyonüklidler içeriyorsa ve yüksek konsantrasyonlarda radyoaktiftir.
D.I. Mendeleev'in tablosunda radyoaktif maddeler nerede bulunuyor?
Oldukça basit ve kolay yol Bir maddenin radyoaktif olup olmadığını öğrenmek için D.I. Kurşun elementinden sonra gelen her şey radyoaktif elementlerin yanı sıra prometyum ve teknetyumdur. Hangi maddelerin radyoaktif olduğunu hatırlamak önemlidir çünkü bu hayatınızı kurtarabilir.
Ayrıca doğal karışımlarında en az bir radyoaktif izotop içeren çok sayıda element de vardır. İşte bunların en yaygın unsurlardan bazılarını gösteren kısmi bir listesi:
- Potasyum.
- Kalsiyum.
- Vanadyum.
- Germanyum.
- Selenyum.
- Rubidyum.
- Zirkonyum.
- Molibden.
- Kadmiyum.
- İndiyum.
Radyoaktif maddeler herhangi bir radyoaktif izotop içerenleri içerir.
Radyoaktif radyasyon türleri
Radyoaktif radyasyonun şu anda tartışılan çeşitli türleri vardır. konuşacağız. Alfa ve beta radyasyonundan daha önce bahsedilmişti, ancak bu listenin tamamı değil.
Alfa radyasyonu en zayıf radyasyondur ve parçacıkların doğrudan insan vücuduna girmesi halinde tehlikelidir. Bu tür radyasyon ağır parçacıklar tarafından üretilir ve bu nedenle bir kağıt parçasıyla bile kolaylıkla durdurulabilir. Aynı sebepten dolayı alfa ışınları 5 cm'den fazla yol almaz.
Beta radyasyonu öncekinden daha güçlüdür. Bu, alfa parçacıklarından çok daha hafif olan ve insan cildine birkaç santimetre nüfuz edebilen elektronlardan gelen radyasyondur.
Gama radyasyonu, daha da uzağa kolayca nüfuz eden fotonlar tarafından gerçekleştirilir. iç organlar kişi.
Penetrasyon açısından en güçlü radyasyon nötron radyasyonudur. Ondan saklanmak oldukça zordur, ancak doğada aslında mevcut değildir, belki de yakınlık nükleer reaktörlere.
Radyasyonun insanlar üzerindeki etkisi
Radyoaktif tehlikeli maddeler genellikle insanlar için ölümcül olabilir. Ayrıca radyasyona maruz kalma geri dönüşü olmayan bir etkiye sahiptir. Radyasyona maruz kalırsanız ölüme mahkumsunuz. Hasarın boyutuna bağlı olarak kişi birkaç saat içinde ya da birkaç ay içinde ölür.
Aynı zamanda insanların sürekli olarak radyoaktif radyasyona maruz kaldıklarını da söylemek gerekir. Tanrıya şükür, sahip olacak kadar zayıf ölüm. Örneğin televizyonda bir futbol maçı izlerken 1 mikrorad radyasyon alırsınız. Yılda 0,2 rad'a kadar olan değerler genellikle gezegenimizin doğal radyasyon arka planıdır. 3. hediye - diş röntgeni sırasında radyasyon payınız. 100'den fazla radyasyona maruz kalmak zaten potansiyel olarak tehlikelidir.
Zararlı radyoaktif maddeler, örnekler ve uyarılar
En tehlikeli radyoaktif madde Polonyum-210'dur. Etrafındaki radyasyon nedeniyle bir çeşit parlayan “aura” bile görebilirsiniz. mavi renk. Tüm radyoaktif maddelerin parladığına dair bir klişe olduğunu söylemeye değer. Polonyum-210 gibi varyantlar olmasına rağmen bu hiç de doğru değil. Çoğunluk radyoaktif maddeler dışarıdan hiç şüpheli değil.
En çok radyoaktif metal Açık şu anda Livermoryum düşünülür. İzotop Livermorium-293'ün bozunması 61 milisaniye sürüyor. Bu 2000 yılında keşfedildi. Ununpentium ondan biraz daha düşüktür. Ununpentia-289'un bozunma süresi 87 milisaniyedir.
Ayrıca ilginç gerçek aynı maddenin hem zararsız (izotopu kararlıysa) hem de radyoaktif (izotopunun çekirdekleri çökmek üzereyse) olabilmesidir.
Radyoaktiviteyi inceleyen bilim adamları
Radyoaktif maddeler uzun zamandır tehlikeli sayılmadı ve bu nedenle serbestçe araştırıldı. Ne yazık ki üzücü ölümler bize bu tür maddelere karşı dikkatli olmamız gerektiğini öğretti. artan seviye güvenlik.
Daha önce de belirtildiği gibi ilklerden biri Antoine Becquerel'di. Bu, radyoaktiviteyi keşfeden kişinin şöhretine sahip olan büyük bir Fransız fizikçidir. Hizmetleri nedeniyle Londra üyeliğiyle ödüllendirildi kraliyet topluluğu. Bu alana yaptığı katkılardan dolayı oldukça genç yaşta, 55 yaşında vefat etti. Ancak çalışmaları bugüne kadar hatırlanıyor. Radyoaktivite biriminin yanı sıra Ay ve Mars'taki kraterlere de onun adı verildi.
Eşi Pierre Curie ile birlikte radyoaktif maddeler üzerinde çalışan Marie Skłodowska-Curie de aynı derecede harika bir insandı. Maria da Polonya kökenli olmasına rağmen Fransızdı. Fiziğin yanı sıra öğretmenlik yaptı ve hatta aktif olarak çalıştı. sosyal aktiviteler. Marie Curie - ödüllü ilk kadın Nobel Ödülü Aynı anda iki disiplinde: fizik ve kimya. Radyum ve Polonyum gibi radyoaktif elementlerin keşfi Marie ve Pierre Curie'nin eseridir.
Çözüm
Gördüğümüz gibi radyoaktivite yeterli karmaşık süreç her zaman insanın kontrolü altında kalmaz. Bu, insanların tehlike karşısında kendilerini tamamen güçsüz bulabilecekleri durumlardan biridir. Bu nedenle, gerçekten tehlikeli olan şeylerin görünüşte çok aldatıcı olabileceğini unutmamak önemlidir.
Çoğu zaman bir maddenin radyoaktif olup olmadığını ona maruz kaldığınızda öğrenebilirsiniz. Bu nedenle dikkatli ve dikkatli olun. Radyoaktif reaksiyonlar bize birçok yönden yardımcı olur, ancak bunun pratik olarak kontrolümüz dışında bir güç olduğunu da unutmamalıyız.
Ayrıca büyük bilim adamlarının radyoaktivite çalışmalarına katkılarını da hatırlamakta fayda var. Bize, artık hayat kurtaran, tüm ülkelere enerji sağlayan ve iyileşmeye yardımcı olan inanılmaz miktarda faydalı bilgi aktardılar. korkunç hastalıklar. Radyoaktif kimyasallar insanlık için bir tehlike ve bir nimettir.
NÜKLEER FİZİKSEL ÖZELLİKLER
Burada bazı özelliklere bakacağız kayalar radyoaktif elementlerin yanı sıra radyoaktif radyasyonun kayalardan geçiş süreçleri içeren..
Radyoaktivite fenomeni
Radyoaktivite, bazı elementlerin çekirdeklerinin, bileşimlerini ve enerji durumlarını kendiliğinden dönüştürme özelliğidir. Radyoaktivite, çekirdeğin dış koşullara bağlı olmayan bir iç özelliğidir.
Bildiğiniz gibi çekirdek, pozitif yüklü protonlardan ve nötr nötronlardan oluşuyor; proton ve nötronların (nükleonlar) toplamı eşittir atom ağırlığı eleman. Nükleonları çekirdekte tutan kuvvetlere nükleer kuvvetler denir. Değişim niteliğindedirler, yani. Çekirdekte protonlar ve nötronlar arasında sürekli bir p-mezon değişimi vardır.
Radyoaktiviteyi etkileyen nükleer kuvvetlerin temel özelliği kısa etkileridir. Çekirdekte, her nükleon nükleer kuvvetler tarafından tüm nükleonlara değil, yalnızca yakınındakilere bağlıdır. Nükleer kuvvetlerin etki yarıçapı yaklaşık 10-15 m'dir. Çekirdek öyle bir boyuttadır ki. nükleer kuvvetler doygunluğa, en kararlıya ulaşın. Bu, iki proton ve iki nötrona sahip bir helyum çekirdeğidir veya bu çekirdeğin bir a parçacığı vardır. kinetik enerji. Helyum çekirdeklerinden oluşabilen diğer elementlerin çekirdekleri de kayalarda en fazla kararlılığa ve en fazla bolluğa sahiptir. Bunlar oksijen (8 proton ve 8 nötron), silikon (14, 14), kalsiyum (20, 20) elementlerinin çekirdekleridir. Aksine, 5 nötron ve 4 protondan (2a parçacıkları + nötron) oluşan berilyum çekirdeği anormal derecede kararsızdır ve nispeten düşük enerjili gama ışınlarına maruz kaldığında bozunur.
Bir çekirdekteki nükleonların bağlanma enerjisi kolaylıkla hesaplanabilir.
E=Δm×c 2 (7,1)
burada Dm kütle kusurudur; c ışığın boşluktaki hızıdır. Hesaplamalar şunu gösteriyor: Çekirdek ne kadar karmaşıksa, içerdiği proton ve nötron sayısı da o kadar fazla, nükleon başına bağlanma enerjisi de o kadar düşük oluyor. Bu nedenle radyoaktivite ağırlıklı olarak ağır elementlerin bir özelliğidir. Tüm öğeler seri numarası bunların sayısı 81'den fazladır (talyum), radyoaktiftir veya radyoaktif izotoplar içerir.
Kayalarda başlıca üç tür radyoaktif dönüşüm gözlenir: alfa dönüşümü, beta dönüşümü ve gama radyasyonu.
Alfa dönüşümü, çekirdek tarafından bir α parçacığının emisyonundan oluşur. Kayalardaki böyle bir reaksiyonun örneği, radyumun α'ya dönüşümüdür. radyoaktif gaz radon:
286 88 Ra → 2 4 α + 222 86 Rn + γ
Beta dönüşümü, bir nötronun çekirdekteki bir protona dönüşümü sırasında çekirdek tarafından bir b parçacığının (elektron) emisyonundan oluşur (n ® p + e -) - radyoaktif izotop çekirdeklerinin% 88'i 40 K deneyimi bu tür dönüşüm:
Vakaların %12'sinde 40 K'lık çekirdek elektron yakalama yoluyla dönüştürülür; çekirdek tarafından iç K katmanından bir elektronun yakalanması ve bir protonun bir nötrona dönüştürülmesinde:
40 19 K + e - → 40 18 Ar+ γ
Radyoaktif dönüşüm sırasında oluşan çekirdekler çoğunlukla uyarılmış bir duruma girer. Taşınma normal durum, gama ışınları şeklinde fazla enerji yayarlar.
Gama radyasyonu, eşlik eden sert elektromanyetik radyasyondur. nükleer dönüşümler. G-radyasyonunun enerjisi, her çekirdek türü için ayrıdır ve belirli bir nükleer dönüşümün bir parametresidir.
Diğer türlerle karşılaştırıldığında elektromanyetik radyasyon Gama radyasyonu daha yüksek enerji ve daha yüksek titreşim frekansı ile karakterize edilir. İkincisi ilişkiden çıkar
nerede Planck sabiti; v - frekans.
Gama radyasyonu, dalga özelliklerinden ziyade parçacıklarla karakterize edilir. Gama radyasyonu, ışık hızında yayılan m=ħ×ν/c 2 kütleli parçacıkların akışı olarak temsil edilebilir. G-ışınlarının α- ve b-partiküllerine kıyasla önemli ölçüde daha yüksek nüfuz etme kabiliyeti nedeniyle, g-radyasyonu esas olarak arama jeofiziği yöntemlerinde kullanılır.
Radyoaktif dönüşüm rastgele bir olay olduğundan tek bir çekirdeğin bozunma süresini tahmin etmek imkansızdır. Desen şunun için görünür: büyük sayı atomlar. Dönüştürülen çekirdeklerin sayısının mevcut radyoaktif çekirdek sayısıyla orantılı olduğunu belirten radyoaktif dönüşüm yasası ile ifade edilir. Bu orantılılığın katsayısı, bozunan atomun l parametresidir ve birim zaman başına bozunma olasılığı anlamına gelir.
İntegral formunda, radyoaktif dönüşüm yasası, radyoaktif madde miktarında zaman içinde meydana gelen değişimi yansıtır.
N = N 0 ×e - λt (7,2)
burada t dönüşümün başlangıcından itibaren geçen süredir; N 0, N, sırasıyla 0 ve t zamanındaki dönüştürücü elemanın atom sayısıdır.
Çürüyen bir çekirdeğin kullanılması için daha uygun bir parametre, yalnızca l'ye bağlı olan yarı ömür T 1/2'dir:
Yarı ömür, atomların yarısının dönüştüğü süreye eşittir. Yani radonun yarı ömrü 3,82 gün ise bu süreden sonra radon kaynağından alınan suda radon atomlarının yalnızca yarısı kalacaktır. Yaklaşık 10×T 1/2 sonra, yani 38 gün sonra tüm radon atomları bozunacaktır. Aşağıdakiler en yaygın olanların yarı ömürleridir. radyoaktif izotoplar kayalar:
Öncelikle yer kabuğundaki radyoaktif elementlerin düşük içeriğine dikkat edelim. Örneğin Si (%27,7) veya Ca (%3,63) gibi kaya oluşturan elementlerin yaygınlığını karşılaştıralım. Diğer radyoaktif elementlerin içeriği daha da düşüktür. İkincisi, uranyum, toryum ve potasyumun çok uzun dönem yarılanma ömrü, yani nispeten zayıf radyoaktif elementlerdir. Örneğin radyum uranyumdan milyonlarca kat daha hızlı bozunur, radon ise milyarlarca kez bozunur. Ancak yerkabuğunda uranyumla karşılaştırıldığında bu elementlerden kat kat daha az var. Bu, doğadaki bir elementin bolluğunun çekirdeğinin stabilitesine bağlı olduğunu ortaya koymaktadır.
40 K'lık bir çekirdeğin dönüşümü sırasında kararlı Ca ve Ar izotopları hemen oluşursa, uranyum ve toryum çekirdeklerinin bozunması sırasında yeni oluşan izotoplar da radyoaktiftir. U ve Th'nin bozunmasının ardından, kararlı kurşun izotoplarının oluşumuyla sonuçlanan tüm radyoaktif dönüşüm zincirleri takip eder. Bu ardışık dönüşümlere katılan elementlerin izotopları, kurucuları uranyum ve toryum olan radyoaktif seri adı verilen seriyi oluşturur. Böylece radyum ve radon uranyum serisinin bir parçasıdır
Ana özellik radyoaktif seri, serinin en uzun ömürlü (en az radyoaktif) elemanının onun atası olmasıdır; uranyum veya toryum. Serinin diğer tüm unsurları hızla bozulur. Bu durum ve radyoaktif dönüşüm yasasının üstel doğası, önemli özellik radyoaktif seri - radyoaktif denge. Çürüyen ve oluşan atomların sayısı dengeli olduğu için sıranın ortasındaki elementlerin miktarlarının değişmezliğinde kendini gösterir. Bir serideki radyoaktif elementlerin atom sayıları birbiriyle ve ana elementin atom sayısıyla ilişkilidir. uranyum veya toryum:
λ 1 ×N 1 = λ 2 ×N 2 = … = λ ben ×N ben = … = λ n ×N n (7.3)
burada li serinin i'inci elemanının bozunum sabitidir; Ni, bu elementin atom sayısıdır. (7.3) bağıntısına göre, bir serideki bir elementin atom sayısını bilerek diğerlerinin sayısını belirleyebilirsiniz.
λ×N = A ürününe maddenin aktivitesi denir. L'nin anlamı birim zamandaki bozunma olasılığı olarak düşünülürse aktivite, birim zamandaki bozunan atom sayısına eşittir. Saniyede bir parçalanma aktivitesine becquerel (Bq) denir.
Radyoaktif denge denklemine (7.3) göre, bir serinin elemanlarının aktivitesi, onun ebeveyninin aktivitesi ile ifade edilebilir.
burada n, satırdaki öğelerin sayısıdır.
Yani uranyum veya toryum serisinin radyoaktivitesini değerlendirmek için uranyum veya toryum miktarını bilmek yeterlidir. Bu durum kayaların radyoaktivitesinin incelenmesini büyük ölçüde basitleştirir, çünkü radyoaktif denge durumunda serinin parçası olan radyoaktif elementlerin içeriğini belirlemeye gerek yoktur.
Radyoaktif (veya iyonlaştırıcı) radyasyon, atomlar tarafından parçacık veya dalga şeklinde salınan enerjidir. elektromanyetik doğa. İnsanlar bu tür maruziyetlere hem doğal hem de antropojenik kaynaklar yoluyla maruz kalmaktadır.
Radyasyonun faydalı özellikleri endüstride, tıpta başarıyla kullanılmasını mümkün kılmıştır. bilimsel deneyler ve araştırma tarım ve diğer alanlar. Ancak bu olgunun yaygınlaşmasıyla birlikte insan sağlığına yönelik bir tehdit de ortaya çıktı. Küçük bir doz radyoaktif radyasyon, ciddi hastalıklara yakalanma riskini artırabilir.
Radyasyon ve radyoaktivite arasındaki fark
Radyasyon, geniş anlamda, radyasyon anlamına gelir, yani enerjinin dalgalar veya parçacıklar biçiminde yayılması anlamına gelir. Radyoaktif radyasyon üç türe ayrılır:
- alfa radyasyonu – helyum-4 çekirdeğinin akışı;
- beta radyasyonu – elektron akışı;
- Gama radyasyonu, yüksek enerjili fotonların akışıdır.
Radyoaktif radyasyonun özellikleri enerjilerine, iletim özelliklerine ve yayılan parçacıkların türüne bağlıdır.
Parçacıklardan oluşan bir akış olan alfa radyasyonu pozitif yük, hava veya kıyafet nedeniyle gecikebilir. Bu tür pratik olarak cilde nüfuz etmez, ancak örneğin kesikler yoluyla vücuda girdiğinde çok tehlikelidir ve iç organlar üzerinde zararlı etkiye sahiptir.
Beta radyasyonunun enerjisi daha fazladır; elektronlar yüksek hızlarda hareket eder ve boyutları küçüktür. Bu yüzden bu tip radyasyon ince giysilerden ve deriden dokuya derinlemesine nüfuz eder. Beta radyasyonu, birkaç milimetre kalınlığında bir alüminyum levha veya kalın bir ahşap tahta kullanılarak korunabilir.
Gama radyasyonu, güçlü nüfuz etme kabiliyetine sahip, elektromanyetik nitelikteki yüksek enerjili radyasyondur. Buna karşı korunmak için kalın bir beton tabakası veya bir levha kullanmanız gerekir. ağır metaller platin ve kurşun gibi.
Radyoaktivite olgusu 1896'da keşfedildi. Keşif Fransız fizikçi Becquerel tarafından yapıldı. Radyoaktivite, nesnelerin, bileşiklerin, elementlerin iyonlaştırıcı radyasyon yani radyasyon yayma yeteneğidir. Olayın nedeni istikrarsızlıktır atom çekirdeğiçürüme üzerine enerji açığa çıkarır. Üç tür radyoaktivite vardır:
- doğal - seri numarası 82'den büyük olan ağır elementler için tipiktir;
- yapay - özellikle nükleer reaksiyonların yardımıyla başlatılan;
- indüklenmiş - yoğun şekilde ışınlanmaya maruz kaldıklarında kendileri de radyasyon kaynağı haline gelen nesnelerin özelliği.
Radyoaktif olan elementlere radyonüklidler denir. Her biri aşağıdakilerle karakterize edilir:
- yarı ömür;
- yayılan radyasyonun türü;
- radyasyon enerjisi;
- ve diğer özellikler.
Radyasyon kaynakları
İnsan vücudu düzenli olarak maruz kalmaktadır. radyoaktif radyasyon. Yıllık alınan tutarın yaklaşık %80’i gelirden geliyor kozmik ışınlar. Hava, su ve toprak, kaynak olan 60 radyoaktif element içerir. doğal radyasyon. Ana doğal kaynak radyasyon dikkate alınır inert gaz radon yerden ve kayalardan salınır. Radyonüklidler aynı zamanda gıda yoluyla da insan vücuduna girmektedir. Parça iyonlaştırıcı radyasyonİnsanların maruz kaldığı radyasyon, nükleer elektrik jeneratörleri ve nükleer reaktörlerden tıbbi tedavi ve teşhis için kullanılan radyasyona kadar insan yapımı kaynaklardan gelmektedir. Bugün, yaygın yapay kaynaklar radyasyonlar şunlardır:
- tıbbi ekipman (temel antropojenik kaynak radyasyon);
- radyokimya endüstrisi (madencilik, zenginleştirme nükleer yakıt, nükleer atıkların işlenmesi ve geri kazanımı);
- tarım ve hafif sanayide kullanılan radyonüklidler;
- radyokimya tesislerinde kazalar, nükleer patlamalar, radyasyon emisyonları
- yapı malzemeleri.
Vücuda nüfuz etme yöntemine bağlı olarak radyasyona maruz kalma iki türe ayrılır: iç ve dış. İkincisi havada dağılan radyonüklidler (aerosol, toz) için tipiktir. Cildinize veya giysilerinize bulaşırlar. Bu durumda radyasyon kaynakları yıkanarak uzaklaştırılabilir. Dış radyasyon mukoza zarlarında ve ciltte yanıklara neden olur. Şu tarihte: dahili tip Radyonüklid, örneğin bir damar içine enjeksiyon yoluyla veya bir yara yoluyla kan dolaşımına girer ve boşaltım veya tedavi yoluyla uzaklaştırılır. Bu tür radyasyon kötü huylu tümörleri kışkırtır.
Radyoaktif arka plan önemli ölçüde şunlara bağlıdır: coğrafi konum– Bazı bölgelerde radyasyon seviyeleri ortalamanın yüzlerce katı olabiliyor.
Radyasyonun insan sağlığına etkisi
Radyoaktif radyasyon, iyonlaştırıcı etkisi nedeniyle insan vücudunda hücre hasarına ve ölüme neden olan kimyasal olarak aktif agresif moleküller olan serbest radikallerin oluşumuna yol açar.
Gastrointestinal sistem hücreleri, üreme ve hematopoietik sistemler. Radyoaktif radyasyon onların çalışmalarını bozar ve bulantı, kusma, bağırsak fonksiyon bozuklukları ve ateşe neden olur. Göz dokularını etkileyerek radyasyon kataraktına yol açabilir. Sonuçlara iyonlaştırıcı radyasyon ayrıca vasküler skleroz, bağışıklığın bozulması ve genetik aparatın bozulması gibi hasarları da içerir.
Kalıtsal verilerin aktarım sistemi iyi bir organizasyona sahiptir. Serbest radikaller ve türevleri DNA taşıyıcısının yapısına zarar verebilir genetik bilgi. Bu, sonraki nesillerin sağlığını etkileyen mutasyonlara yol açar.
Radyoaktif radyasyonun vücut üzerindeki etkilerinin doğası bir dizi faktör tarafından belirlenir:
- radyasyon türü;
- radyasyon yoğunluğu;
- vücudun bireysel özellikleri.
Radyoaktif radyasyonun etkileri hemen ortaya çıkmayabilir. Bazen sonuçları önemli bir süre sonra farkedilir hale gelir. Üstelik tek dozda büyük miktarda radyasyon, küçük dozlara uzun süre maruz kalmaktan daha tehlikelidir.
Emilen radyasyon miktarı Sievert (Sv) adı verilen bir değerle karakterize edilir.
- Normal arka plan radyasyonu saatte 20 mikroröntgene karşılık gelen 0,2 mSv/saat'i aşmaz. Bir dişin röntgeni çekilirken kişi 0,1 mSv alır.
- Öldürücü tek doz 6-7 Sv'dir.
İyonlaştırıcı radyasyonun uygulanması
Radyoaktif radyasyon teknoloji, tıp, bilim, askeri ve nükleer endüstriler ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. insan faaliyeti. Bu fenomen, duman dedektörleri, güç jeneratörleri, buzlanma alarmları ve hava iyonlaştırıcıları gibi cihazların temelini oluşturur.
Tıpta radyoaktif radyasyon, kanseri tedavi etmek için radyasyon terapisinde kullanılır. İyonlaştırıcı radyasyon radyofarmasötiklerin yaratılmasına izin verdi. Onların yardımıyla teşhis muayeneleri yapılır. Bileşiklerin bileşimini analiz etmek ve sterilizasyon için cihazlar iyonlaştırıcı radyasyon temelinde inşa edilmiştir.
Radyoaktif radyasyonun keşfi hiç abartmadan devrim niteliğindeydi; bu olgunun kullanılması insanlığı yeni seviye gelişim. Ancak bu aynı zamanda çevre ve insan sağlığını da tehdit ediyordu. Bu bakımdan sürdürülmesi radyasyon güvenliğiçağımızın önemli bir görevidir.
Dersin amacı: Radyoaktivite olgusunu inceleyin
Geçen yüzyılın sonunda iki en büyük keşif. 1895'te Roentgen, 1896'da seyreltilmiş hava içeren bir cam kaptan yüksek voltajlı bir akım geçtiğinde ortaya çıkan ışınları keşfetti; A. Becquerel, radyoaktivite olgusunu keşfetti. A. Becquerel, uranyum tuzlarının kendiliğinden görünmez ışınlar yaydığını, fotoğraf plakasının kararmasına ve bazı maddelerin floresansına neden olduğunu keşfetti. 1898'de Eşler Pierre Curie ve Marie Sklodowska-Curie, benzer radyasyon üreten iki element daha keşfettiler - polonyum ve radyum, ancak yoğunlukları uranyum radyasyonunun yoğunluğundan kat kat daha yüksekti. Daha sonra bu radyasyonların özellikleri belirlenmiş ve doğaları belirlenmiştir. Ayrıca radyoaktif maddelerin sürekli olarak ısı şeklinde enerji açığa çıkardığı keşfedildi.
Kendiliğinden emisyon olgusuna denir radyoaktivite, ve radyasyon yayan maddeler - radyoaktif.
Radyoaktivite- bu, belirli elementlerin çekirdeklerinin kendiliğinden (yani herhangi bir dış etki olmadan), adı verilen özel bir tür radyasyonun emisyonu ile diğer elementlerin çekirdeklerine dönüşme özelliğidir. radyoaktif radyasyon. Olayın kendisi denir radyoaktif bozunma. Radyoaktif dönüşümlerin hızı, sıcaklık ve basınçtaki değişikliklerden, elektrik ve manyetik alanların varlığından, belirli bir radyoaktif elementin kimyasal bileşiğinin türünden ve toplanma durumundan hiçbir şekilde etkilenmez.
Doğada meydana gelen radyoaktif olaylara denir doğal radyoaktivite; yapay olarak elde edilen maddelerde meydana gelen benzer süreçler (karşılık gelen nükleer reaksiyonlar), - yapay radyoaktivite. Bununla birlikte, her iki radyoaktivite türü de aynı yasalara tabi olduğundan bu ayrım şartlıdır.
Doğal radyoaktivite ve radyoaktif aileler
Radyoaktif elementler doğada küçük miktarlarda yaygındır. Sert kayalarda bulunurlar yer kabuğu suda, havada, ayrıca çevreden girdikleri bitki ve hayvan organizmalarında.
Yer kabuğunda doğal olarak radyoaktif elementler esas olarak uranyum cevherlerinde bulunur ve bunların neredeyse tamamı atom numarası 83'ten büyük olan ağır elementlerin izotoplarıdır. Ağır elementlerin çekirdekleri kararsızdır. Bazı durumlarda birbirini takip eden birden fazla nükleer dönüşüme uğrarlar. Sonuç olarak, var bütün zincir izotopların genetik olarak birbiriyle ilişkili olduğu radyoaktif bozunma. Bir maddi elementten ardışık radyoaktif dönüşümlerin bir sonucu olarak ortaya çıkan bir dizi elementin tüm izotoplarının bir koleksiyonu olan böyle bir zincire denir. radyoaktif aile veya yakınlarda. Aile, radyoaktif dönüşümlerin başladığı ilk elementlerin adını almıştır. atalarına göre.
Şu anda doğal olarak radyoaktif olan üç aile bilinmektedir: uranyum-radyum (238 92 U-Ra), toryum (232 90 Th) ve aktinyum (235 89 Ac). Uranyum ailesinin başlangıç elementi olan 238 92 U, birbirini takip eden 14 radyoaktif dönüşümün (sekiz alfa ve altı beta dönüşümü) sonucunda, kurşun 206 82 Pb'nin kararlı izotopuna dönüşür. Bu aile, çok önemli radyoaktif element olan radyumun yanı sıra onun bozunma ürünlerini de içerdiğinden, genellikle uranyum-radyum ailesi olarak anılır.
Toryum ailesinin atası 232 90 Th, on ardışık dönüşüme (altı alfa ve dört beta dönüşümü) kadar gider kararlı izotop kurşun 208 82 Pb.
Aktinyum ailesinin atası, daha önce aktinyum-uranyum AcU olarak adlandırılan uranyum izotopu 235 92 U'dur. Serinin üyeleri arasında aktinyum 227 89 Ac izotopu bulunduğundan, bu aile aktinyum veya aktinyum-uranyum ailesinin adlarını almıştır. On bir dönüşüm (yedi alfa ve dört beta dönüşümü) yoluyla 235 92 U, kurşun 205 82 Pb'nin kararlı izotopuna dönüşür. Bu ailelerin ana elemanlarının karakteristik özelliği, çok uzun bir yarı ömre sahip olmalarıdır.
Radyoaktif radyasyonun özellikleri
Radyoaktif radyasyon görünmez. Kullanılarak tespit edilir çeşitli fenomenler Bir madde üzerindeki etkisi sırasında meydana gelen (fosforların veya floresan ekranların parlaması, bir maddenin iyonlaşması, bir fotografik emülsiyonun geliştirildikten sonra kararması vb.).
Radyoaktif maddeler tarafından yayılan radyasyonun doğası, hem madde içinde soğurulması hem de bu ışınların elektrik ve manyetik alanda saptırılması yoluyla incelenmiştir. Enine manyetik alandaki radyoaktif radyasyonun genellikle üç ışına bölündüğü keşfedildi. Bu radyasyonların doğası açıklığa kavuşturuluncaya kadar, negatif yüklü plakaya doğru sapan ışınlara geleneksel olarak alfa ışınları, pozitif yüklü plakaya doğru sapan ışınlara beta ışınları ve hiç sapmayan ışınlara ise gama ışınları adı veriliyordu. Radyoaktif radyasyonun bir elektrik alanında bu şekilde ayrılması, yalnızca gama ışınlarının gerçek ışınlar olduğunun belirlenmesini mümkün kıldı, çünkü bunlar güçlü bir elektrik veya manyetik alanda bile sapmazlar; Alfa ve beta ışınları yüklü parçacıklardır ve saptırılabilirler.
Alfa parçacıkları (α) helyum atomlarının (4 2 H) çekirdeğidir ve iki proton ve iki nötrondan oluşur, çift pozitif yüke ve 4.003 amu'luk nispeten büyük bir kütleye sahiptirler. Bu parçacıklar bir elektronun kütlesini 7300 kat aşar; enerjileri 2-11 MeV arasında değişmektedir. Verilen her izotop için α parçacıklarının enerjisi sabittir. Alfa parçacıklarının aralığı, enerjiye bağlı olarak havadaki 2-10 cm'dir ve biyolojik dokularda birkaç on mikrondur. Alfa parçacıkları çok büyük olduğundan ve nispeten daha yüksek enerjiye sahip olduğundan, madde içindeki yolları basittir; güçlü iyonizasyon ve floresans etkilerine neden olurlar. Havada 1 cm'lik yol başına bir alfa parçacığı 100-250 bin çift iyon oluşturur. Bu nedenle alfa yayıcılar vücuda girdiklerinde insanlar ve hayvanlar için son derece tehlikelidir.
α parçacıklarının tüm enerjisi vücut hücrelerine aktarılır ve onlara zarar verir.
Beta radyasyonu (β), beta bozunması sırasında çekirdekler tarafından yayılan parçacıkların (elektronlar veya pozitronlar) akışını temsil eder. Nükleer kökenli elektronların fiziksel özellikleri (kütle, yük) atomik kabuk elektronlarınınkilerle aynıdır.
α parçacıklarından farklı olarak, aynı radyoaktif elementin beta parçacıkları farklı miktarlarda enerjiye sahiptir (sıfırdan belirli bir maksimum değere kadar).
Aynı radyoaktif elementin β parçacıkları farklı enerji rezervlerine sahip olduğundan, aynı ortamdaki menzilleri farklı olacaktır. Beta parçacıklarının madde içindeki yolu dolambaçlıdır, çünkü son derece küçük bir kütleye sahip olduklarından, yaklaşan atomların elektrik alanlarının etkisi altında hareket yönünü kolayca değiştirirler. β parçacıkları alfa radyasyonuna göre daha az iyonlaştırıcı etkiye sahiptir. Havada 1 cm'lik yol başına 50-100 çift iyon oluştururlar ve "dağınık tipte iyonizasyona" sahiptirler.
Enerjiye bağlı olarak havadaki β parçacıklarının aralığı 25 m'ye kadar, biyolojik dokularda ise 1 cm'ye kadar olabilir.
Gama radyasyonu (γ) elektromanyetik dalgaların akışını temsil eder; radyo dalgaları, görünür ışık, ultraviyole ve kızılötesi ışınlar ve x-ışınları da öyle. Farklı elektromanyetik radyasyon türleri, oluşum koşullarına ve belirli özelliklere (dalga boyu ve enerji) göre farklılık gösterir.
X-ışını radyasyonu, bir maddenin atom çekirdeğinin elektrik alanında (bremsstrahlung X-ışını radyasyonu) hızlı elektronlar yavaşladığında veya yeniden düzenlendiğinde ortaya çıkar. elektron kabukları Atomların ve moleküllerin iyonizasyonu ve uyarılması sırasında atomlar (karakteristik X-ışını radyasyonu). Atomların ve moleküllerin uyarılmış durumdan uyarılmamış duruma çeşitli geçişleri sırasında ışınlar yayılabilir. Gama ışınları nükleer kökenli radyasyondur. Yavru çekirdeğin korpüsküler radyasyon (α veya β parçacığı) tarafından yakalanmayan fazla enerji içerdiği durumlarda, doğal ve yapay radyonüklitlerin alfa ve beta bozunması sırasında atom çekirdekleri tarafından yayılırlar. Bu fazlalık anında gama ışınları şeklinde aydınlatılır.
Gama kuantumunun dinlenme kütlesi yoktur. Bu, fotonların yalnızca hareket halinde var olduğu anlamına gelir. Yükleri yoktur ve bu nedenle elektrik ve manyetik alanlarda sapma göstermezler. Gama radyasyonu madde ve boşlukta kaynaktan itibaren her yöne doğrusal ve düzgün bir şekilde yayılır. Radyasyonun boşlukta yayılma hızı ışık hızına eşittir (3·10 10 cm/s).
Doğal radyoaktif elementlerden kaynaklanan gama radyasyonunun enerjisi birkaç keV ile 2-3 MeV arasında değişir ve nadiren 5-6 MeV'ye ulaşır.
Gama kuantumu, yüksüz ve durgun kütlesi olmayan, zayıf bir dalgaya neden olur. iyonlaştırıcı etki, ama büyük nüfuz etme gücüne sahipler. Havadaki seyahat mesafesi 100-150 m'ye ulaşır.
Güvenlik soruları:
1 Radyoaktivite nedir?
2 Radyoaktivite türleri.
3 Alfa parçacıklarını tanımlayın.
4 Beta parçacıklarının özelliklerini verin.
5 Gama radyasyonunu tanımlayın.
Radyasyon şu anda bulundu faydalı uygulama sadece elektrik ve termal enerji üretmek için değil. Radyasyonun faydalı özellikleri uygulama alanı bulmuştur. çeşitli alanlar doğa bilimleri, teknoloji, tıp:
Ø endüstride:
o gama kusuru tespiti – çeşitli kaynaklı metal kabukların (reaktör kapları, denizaltılar ve yüzey gemileri, boru hatları vb.) bütünlüğünün izlenmesi, nötron kaydı;
o petrol ve su aramaları;
Ø tarımda:
o ekim öncesi tohum uygulaması, verimi artırma;
o hayvancılık çiftliklerinden gelen atık suyun dezenfeksiyonu;
Ø uzay biliminde:
o Uydular için nükleer enerji kaynaklarının oluşturulması, yörünge kompleksleri;
Ø Kriminolojide:
o suçluların aranmasını, kimliğinin belirlenmesini ve açığa çıkarılmasını kolaylaştırmak için çalınan eşyalara özel işaretler uygulamak;
Ø arkeolojide:
o jeolojik kayaların yaşının belirlenmesi - Dünyanın yaşı, uranyum-kurşun yöntemi kullanılarak tahmin edilmektedir (yaklaşık 4,5 milyar yıl);
o Radyokarbon yöntemi, nesnelerin yaşını belirlemenizi sağlar. biyolojik doğa 1000 - 50000 yıl aralığında 50 yıllık bir doğrulukla: örneğin Oregon'daki bir mağarada bulunan ip sandaletlerdeki karbon içeriğinin ölçümüne dayanarak, 9000 yıl önce Amerika Birleşik Devletleri'nde tarih öncesi insanların varlığı doğrulandı. ;
Ø tıpta:
o hastalıkların tanısı;
o kanser hastalarının tedavisi;
o Tıbbi alet ve malzemelerin sterilizasyonu.
Radyoaktivitenin keşfi bilim ve teknolojinin gelişmesinde büyük etki yarattı, bir dönemin başlangıcı oldu. yoğun çalışma Maddelerin özellikleri ve yapısı. Ustalık sayesinde enerji, sanayi, askeri, tıp ve insan faaliyetinin diğer alanlarında ortaya çıkan yeni umutlar nükleer enerji yeteneğinin keşfedilmesiyle hayata geçirildi kimyasal elementler kendiliğinden dönüşümlere Ancak radyoaktivitenin özelliklerinin insanlığın yararına kullanılmasının olumlu faktörlerinin yanı sıra, hayatımıza olumsuz müdahalelerinin örneklerini vermek de mümkündür. Bunlar arasında batık gemiler ve denizaltılarİle nükleer motorlar Ve atom silahları, cenaze radyoaktif atık denizde ve karada kazalar nükleer santraller vesaire.
Şu anda, kullanım sorununun çözümünde önemli ilerleme kaydedilmiştir. atom enerjisi V ulusal ekonomi. Ana enerji üreten ünite atom cihazları nükleer enerji kullanan bir reaktördür. Reaktör çekirdeğinde oluşturuldu gerekli koşullar ortaya çıkması ve sürdürülmesi için belli bir seviye zincirleme reaksiyon ağır çekirdeklerin bölünmesi. Aynı anda yayınlandı termal enerji soğutucu tarafından birikir ve çekirdeğin dışına taşınır.
Bir tanesi en önemli görevler Nükleer reaktörlerde radyasyon güvenliğinin sağlanması, operasyonları sırasında üretilen büyük miktarlarda radyoaktif maddenin güvenilir bir şekilde muhafaza edilmesidir. Fisyon ürünleri, üç bariyerden oluşan bir sistem (yakıt kaplaması, birincil devre, harici koruma reaktör).