Promieniotwórczość oraz rodzaje promieniowania i jego skutki dla przyrody
Chciałabym dzisiaj przedstawić Pani rodzaje promieniowania , jego właściwości , różnice oraz zagrożenia i korzyści jakie niesie za sobą promieniotwórczość. Więc zaczynam:
Rodzaje promieniowania:
Charakterystyka promieniowania jonizującego:
Najkrócej rzecz ujmując promieniowanie jest to wysyłanie i przekazywanie energii na odległość. Promieniowanie dzielimy na dwie zasadnicze grupy: tj. jonizujące i niejonizujące. Do tej ostatniej ostatniej możemy zaliczyć promieniowanie radiowe, mikrofalowe, podczerwone oraz światłą widzialne. Natomiast promieniowanie jonizujące powstaje w bardzo wielu procesach, np.: w substancjach promieniotwórczych, gdzie jest wynikiem przemian jądrowych, a więc zmiany w układzie nukleonów w jądrze, której to zmianie towarzyszy zmiana energii układu. Nie każdy jednak izotop jest zdolny do takich przemian. Taką cechę posiadają tylko izotopy o nieodpowiedniej liczbie neutronów w jądrze. Gdy jednak liczba neutronów w jądrze jest nieodpowiednia, atom dąży do pozbycia się zbędnych cząstek, a zarazem energii, którą nazywamy promieniowaniem.
Rodzaje promieniowania jonizującego:
1.Promieniowanie
Jest to strumień cząstek złożonych z
2 neutronów i 2 protonów (jądra helu) wysyłanych w następstwie przemian zachodzących w jądrze. Jeżeli atom emituje cząstkę , to z jego jądra ubywają 4 nukleony. Zasięg promieniowania wynosi od kilku do kilkunastu mg/cm2.
2.Promieniowanie
Jest to strumień cząsteczek (elektronów dodatnich lub ujemnych) emitowanych przez jądra atomów promieniotwórczych. Emisja cząstki - występuje przy przemianie neutronu w proton.Przemianie tej towarzyszy emisja antyneutrino.Pierwiastek pochodny ma więc tę samą liczbę masową A, a liczbę atomową Z mniejszą o 1.
Emisja cząstki + występuje przy przemianie protonu w neutron z emisją neutrino. Pierwiastek pochodny ma wtedy tę samą liczbę masową A, natomiast liczba atomowa Z jest mniejsza o 1. Takie przeobrażenia zachodzą w sztucznych jądrach promieniotwórczych powstających w reakcjach jądrowych, oraz przez występujący w naszym środowisku , w niewielkiej ilości kosmopochodny izotop sodu 22Na.
3.Promieniowanie :
Jest to promieniowanie elektromagnetyczne emitowane przez jądra wzbudzonych atomów promieniotwórczych. W przeciwieństwie do promieniowania cząstkowego, zasięg promieniowania elektromagnetycznego jest duży. Kwanty promieniowanie przenikając ośrodek materialny tracą swą energię w wyniku zjawiska fotoelektrycznego , zjawiska Comptona, zjawiska tworzenia par, a dla dużych energii w skutek występowania reakcji jądrowych.
Promieniowanie zatrzymuje nawet cienka kartka papieru, przeszkodą dla promieni jest blacha aluminiowa, natomiast zaporę dla promieni stanowi dopiero gruba płyta ołowiana.
4.Promieniowanie rentgenowskie (X):
Jest również strumieniem kwantów promieniowania elektromagnetycznego , powstającym w wyniku oddziaływania strumieni elektronów z jądrami atomów materii. Promienie rentgenowskie są niewidoczne dla oka, przebiegają prostolinijnie, mają zdolność przenikania ciał, jonizują gazy, wywierają działanie niszczące na tkanki żywe , itd.
5.Promieniowanie neutronowe (N):
Jest to strumień neutronów powstających w wyniku procesu rozszczepiania jąder atomowych ciężkich pierwiastków np. uranu i pierwiastków transuranowych. Ładunek neutronu równy jest zero, a masa wynosi g.
Promieniowanie , X oraz UV mogą być również połączone z emisją cząstek i :
Poza wymienionymi powyżej rodzajami promieniowania istnieją jeszcze inne, takie jak np.: protony lub fragmenty rozszczepiania jąder atomowych.
Promieniowanie naturalne i jego właściwości:
Promieniowanie naturalne jest to promieniowanie, które normalnie i stale istnieje na Ziemi i jest niezależne od działalności człowieka. Pochodzi głównie z dwóch źródeł: z przestrzenie kosmicznej (większą jego część stanowi promieniowanie emitowane na Słońcu w drodze przemian jądrowych) oraz ze źródeł ziemskich, którymi są naturalne pierwiastki promieniotwórcze, głównie uran, tor i potas , które dają przeciętne napromieniowanie dawką 0,4 mSv rocznie i jest ona bardzo zróżnicowana w zależność od rodzaju gleby. Wielkość naturalnego napromieniowania w większości okolic Ziemi wynosi od kilkudziesięciu do stu kilku milimetrów na rok, co odpowiada wartości około 3 remów na jedno pokolenie ludzkie i około 7 remów w ciągu średniego życia ludzkiego. Poziom naturalnego promieniowania zależy od szerokości geograficznej, składu podłoża, wysokości nad poziomem morza i szeregu innych czynników.
Skąd pochodzi promieniowanie na Ziemi?
Napromieniowanie ze źródeł naturalnych-2,4 mSv:
1. Promieniowanie kosmiczne- 0,4mSv
2. Promieniowanie z gleby- 0,4mSv
3. Pierwiastki radioaktywne wchłaniane lub wdychane- 1,6mSv
Napromieniowanie ze źródeł sztucznych- 1,1mSv:
1. Napromieniowanie pochodzenia medycznego-1mSv
2. Działalność przemysłowa- 0,1mSv
Czym się różni promieniotwórczość naturalna od sztucznej?
Promieniotwórczość naturalna- została odkryta przez A.H. Becquerela (fizyk francuski, 1852-1908)i miała bardzo istotne znaczenie dla rozwoju fizyki atomowej i jądrowej. Jest to zjawisko obecności w środowisku naturalnym substancji promieniotwórczych, niezależnie od działalności człowieka, W środowisku można zaobserwować ponad 60 izotopów 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.
A więc podsumowując promieniotwórczość naturalna i sztuczna różnią się przede wszystkim tym , że promieniotwórczość powstaje naturalnie , bez udziału człowieka , natomiast promieniotwórczość sztuczna jest uzależniona od działalności człowieka , gdyż to on ją prowokuje lub umyślne wytwarza.
Co to jest okres połowicznego rozpadu?
Jest to czas w ciągu którego liczba nietrwałych mikroobiektów (promieniotwórczych jąder atomowych , nietrwałych cząstek elementarnych) a zatem i aktywność promieniotwórcza, zmniejsza się do połowy i nie zależy to od czynników zewnętrznych. Dla naturalnych pierwiastków promieniotwórczych czas połowicznego zaniku mieści się w bardzo szerokim przedziale od 10-17s do 1017 lat.
CIEKAWOSTKA:
Średni czas życia atomu pierwiastka promieniotwórczego otrzymamy mnożąc liczbę dN atomów rozpadających się przez czas t ich trwania (życia), a następnie sumując iloczyny dNt dla wszystkich atomów i dzieląc przez całkowitą liczbę atomów N o przed rozpadem.
Co to jest reakcja łańcuchowa?
1) Jest to przebiegająca samorzutnie , z dodatnim sprzężeniem zwrotnym w bombie jądrowej lub w sposób kontrolowany w reaktorze jądrowym. W procesie rozszczepiania jądra emitowanych jest od 1 do 3 neutronów. Reakcja łańcuchowa zachodzi wtedy, gdy neutrony te wywołują dalsze rozszczepienia.
2) W chemii jest to ciąg powtarzających się sekwencji elementarnych reakcji chemicznych następczych, które tworzą tzw. Ciąg reakcji.
Jakie są produkty reakcji łańcuchowej i rodzaje łańcucha?
Produktami pośrednimi reakcji łańcuchowych są najczęściej wolne rodniki i atomy, które są stale regenerowane i wraz z pierwotnymi substratami wchodzą w kolejne reakcje elementarne. Łańcuch może być prosty (w kolejnych reakcjach elementarnych powstaje po jednym wolnym rodniku lub atomie, który jest substratem dla następnej reakcji elementarnej) lub rozgałęziony (powstają co najmniej po dwa takie rodzaje chemiczne).
Co składa się na reakcję łańcuchową?
Na reakcję łańcuchową składają się trzy zasadnicze etapy: inicjowanie (powstawanie cząsteczek reaktywnych – rodnik lub tom), rozwijanie (propagacja) i zakończenie łańcucha na skutek rekombinacji aktywnych cząstek (terminacja).
REAKCJA ŁAŃCUCHOWA :
Co to jest szereg promieniotwórczy:
Są to promieniotwórcze rodziny , zespoły pierwiastków promieniotwórczych , rodziny nuklidów promieniotwórczych kolejno przekształcających się jedne w drugie na drodze sekwencyjnych rozpadów ( rozpad) lub ( rozpad).
ROZPAD :
Wyróżnia się ich cztery, a każdy jest zapoczątkowany rozpadem innego bardzo długożyciowego izotopu promieniotwórcze :
szereg promieniotwórczy uranowy (rozpoczyna się rozpadem 238U, a kończy na stabilnym 206Pb – łącznie 18 nuklidów, najważniejsze to: 238U, 234U, 226Ra, 222Rn, 210Po, 210Pb)
szereg promieniotwórczy torowy (rozpoczyna się od rozpadu 232Th, a kończy na stabilnym 208Pb – łącznie 12 nuklidów, najważniejsze to: 232Th, 228Th, 228Ra, 220Rn)
szereg promieniotwórczy aktynowy (rozpoczyna się rozpadem 235U, a kończy na stabilnym 207Pb – łącznie 15 nuklidów, najważniejsze to 235U, 231Pa, 223Ra).
Szereg promieniotwórczy neptunowy (rozpoczyna się rozpadem 237Np, a kończy na stabilnym 209Bi – łącznie 13 nuklidów, najważniejsze to: 237Np, 233U, 229Th).
Szereg uranowy, torowy i aktynowy występują w środowisku naturalnym, przy czym ze względu na czas połowicznego zaniku 235U (713 mln lat) w stosunku do analogicznych czasów dla 238U i 232Th (odpowiednio 4,49 i 13,9 mld lat), nuklidy szeregu aktynowego w porównaniu z nulidami szeregu torowego i uranowego obecne są w ilościach śladowych.
Czwarty szereg promieniotwórczy, występował we wczesnem okresie istnienia Ziemi (czas połowicznego zaniku 237Np równy jest 2,2 mln lat). Jednak pojawił się ostatnio ponownie na skutek skażeń promieniotwórczych izotopem 241Pu.
PODSUMOWANIE:
Promieniowanie czyli korzyści czy zagrożenia dla ludzkości???
1)Wpływ na człowieka:
Podstawą szkodliwego biologicznego działania promieniowania na organizmy leżą procesy jonizacji molekół organizmu wywoływane przez promieniowanie. W wyniku tych procesów w tkankach tworzą się pary jonów stanowiących wysokie aktywne chemicznie rodniki oraz następuje uszkodzenie struktury dużych cząstek przez ich rozrywanie lub zlepianie. Prowadzi to do zakłóceń biochemicznych , warunkujących prawiłowe funkcjonowanie organizmu i do zmian strukturalnych komórek. Czułość tkanki ludzkiej na promieniowanie jonizujące zmienia się w szerokich granicach. Najczulsze są organy krwiotwórcze i tkanki rozrodcze, najmniej czułymi są mózg i mięśnie.
Uszkodzenia popromienne dzielimy ze względu na rodzaj ich następstw na somatyczne tj. wpływające na procesy odpowiedzialne za utrzymanie organizmu przy życiu oraz na genetyczne tj. naruszające zdolnośc organizmu do prawidłowego przekazywania cech swemu potomstwu.
Typowym skutkiem uszkodzeń somatycznych jest ostra choroba popromienna. Składają się na nią mdłości , bóle i zawroty głowy, ogólne osłabienie, zmiany we krwi, a następnie biegunki , czasami krwawe z powodu owrzodzeń jelit, skłonności do krwawych wybroczyn w tkankach, niedokrwistość, wrzodziejące zapalenie gardła, obniżenie odporności organizmu i wypadanie włosów. W zależności od zawannsowania choroba ta może zakończyć się śmiercią lub przejść w fazę przewlekłą ze stopniowym wyniszczeniem organizmu zakończonym najczęściej białaczką lub anemią plastyczną i ostatecznie śmiercią. Organizmowi można pomóc poprzez przeszczep szpiku kostnego.
Uszkodzenia genetyczne polegają na zmianie struktury chromosomów wchodzących w skład komórek rozrodczych. Ich następstwem są mutacje przejawiające się w zmianie dziedziczonych przez potomstwo cech ustroju. Zmiany sklepiające się w genach są kopiowane przez następne generacje komórek.
A więc promieniowanie możę być dla człowieka zabójcze , jest to zdecydowanie zagrożenie dla ludzkości!
2)Wpływ na komórki żywe:
Wpływ promieniowania jonizującego na organizmy żywe jest w naturalny sposób związany z oddziaływaniem tego promienia na komórki żywe. Jeżeli promieniowanie dotrze do cząsteczek istotnych jako funkcje życiowe, jak np.: cząsteczki DNA , uszkodzenie komórki będzie większe niż w przypadku, gdy będzie oddziaływało ono z mniej istotnymi cząsteczkami , jak np.: cząsteczki wody. Najbardziej podatne na wpływ promieniowania są te komórki , które szybko się rozmnażają. Komórki mają jednak pewną zdolność do regenerowania uszkodzeń. Jednak jeżeli komórka podzieli się zanim zdoła zregenerować swe uszkodzenie popromienne, nowe komórki mogą nie być identycznymi kopiami komórki wyjśiowej.
W kontakcie komórki żywej z promieniowaniem jonizującym możemy mieć do czynienia z czterema różnymi efektami:
1. Zniszczenie komórki jest tak duże, że nie będzie ona w stanie pełnić swoich dotychczasowych funkcji i umrze.
2. Komórka – choć żywa – traci swą zdolność do reprodukcji.
3. Kod DNA zostanie uszkodzony w ten sposób, że powstanie