Promieniotwórczość
Co to jest promieniotwórczość?
Promieniotwórczość to inaczej radioaktywność pierwiastków, jest to zdolność emitowania przez nie promieniowania jądrowego w wyniku samorzutnej przemiany jąder atomowych w inne. Promieniotwórczość groźną (do pewnej granicy) dla zdrowia człowieka wykazują wszystkie pierwiastki ciężkie występujące w 7 okresie, oraz promet, polon, astat, radon z 6 okresu i technet z 5 okresu. Pierwiastki te emitują oprócz cząstek α, β, i γ również promieniowanie protonowe i neutronowe (najgroźniejsze).
Promieniotwórczość naturalną odkrył (w rudach uranu) w 1896 r. A.H. Becquerel, a sztuczną β+ w 1934 r. – I. Joliot–Curie (córka M. Sklodowskiej–Curie) i F. Joliot–Curie (syn P. Curie). Pierwszym odkrytym pierwiastkiem promieniotwórczym (i otrzymanym) był polon – M. Skłodowska–Curie i P. Curie w 1898 r.
Zjawisko promieniotwórczości zaobserwował po raz pierwszy francuski uczony Henri Becquerel 23 listopada 1986r. zawiadomił Akademię Nauk, że kawałki soli uranowej, przechowywane przez sześć miesięcy w zupełnej ciemności wysyłają promienie. Pod wpływem tego promieniowania gazy stają się przewodnikami elektryczności. Było to zjawisko zupełnie dotąd nie znane. Nowe promienie, które nazwano promieniami uranowymi, z miejsca wzbudziły ogromne zainteresowanie fizyków.
Maria Skłodowska poszukiwała wówczas właśnie tematu pracy doktorskiej. Zaciekawienie odkryciem Becquerela, zaowocowało rozpoczęciem badań mających na celu ustalenie, czy inne ciała nie posiadają podobnie jak związki uranu własności emitowania promieni. I rzeczywiście, jednocześnie z niemieckim fizykiem G. C. Scmidtem odkryła analogiczne zjawisko dla toru, przy czym okazało się, że metal ten jest aktywniejszy od uranu. Okazało się, że promieniowanie nie jest bynajmniej swoistą cechą uranu. Trzeba więc nazwać to zjawisko bardziej ogólnie. Skłodowska proponuje miano: promieniotwórczość (radioaktywność), a pierwiastki, które posiadają tę dziwną własność promieniowania (uran i tor) - nazywa promieniotwórczymi (radioelementami).W lipcu 1898r. polska uczona wraz z mężem ogłosiła odkrycie promieniotwórczego pierwiastka, który Maria nazwała polonem na cześć swojej ukochanej Ojczyzny. W grudniu 1898r. natomiast, poinformowali oni Akademię Nauk o odkryciu radu - pierwiastka śladowego, silnie promieniującego. Choć istnienie radu nie ulegało już wątpliwości, sam pierwiastek w postaci czystej nie został jeszcze wydzielony. Dopiero w czasie dalszej, czteroletniej mozolnej pracy udało im się wyizolować, z wielu ton importowanego z Czech uranitu, 1/10 grama czystego pierwiastka. W ciągu lat 1899 i 1900 Piotr i Maria Curie ogłaszają komunikat dotyczący odkrycia "elektryczności indukowanej", którą wywołuje rad, i drugi - o ładunku elektrycznym przenoszonym przez promienie. Poza tym redagują na Kongres fizyków w roku 1900 sprawozdanie ogólne o ciałach promieniotwórczych, które wznieca wśród europejski fizyków niezwykłe zainteresowanie. Rozwój nowej nauki o promieniotwórczości postępuje coraz szybciej - wprost błyskawicznie. Zbadane przez Piotra Curie działanie magnetyczne wskazywało, że niektóre promienie emitowane przez rad niosą ładunki dodatnie, inne ujemne, a jeszcze inne nie reagują na działanie magnesu. W późniejszym czasie (ok.1900r.) zrodzona we Francji, promieniotwórczość szybko zdobywa inne kraje. W szeregu państw uczeni rzucają się w pogoń za nowymi pierwiastkami promieniotwórczymi. Jej rezultatem jest odkrycie mezotoru, radiotoru, jonu, protaktynu, radioołowiu. W 1900r. Niemiec – Otto Walkhoff jako pierwszy stwierdził, że pochodzące od radu promieniowanie radioaktywne może niszczyć tkanki biologiczne. Jak się okazało, rad emituje: promieniowanie alfa (ok. 75% ogółu promieniowania), które bardzo trudno daje się odchylać magnetycznie i jest absorbowane przez powietrze i ciała stałe; promieniowanie beta (ok. 20%), które zachowuje się podobnie jak promienie katodowe, ale jest bardziej przenikliwe; promieniowanie gamma (ok. 5%), które przenika nawet płytę stalową o grubości 10 cm. Jest ono fizjologicznie szczególnie niebezpieczne. Promieniowanie gamma zabija bakterie i powoduje oparzenia skóry. Zainteresowało to Piotra Curie, który nie zważając na niebezpieczeństwo, natychmiast poddaje próbom swoje ramię. Wkrótce wystąpiło na powierzchni jego ręki uszkodzenie skóry, śledzi je, bada jego rozwój. Uderzony zdumiewającą mocą tych promieni, zaczyna badać wpływ radu na organizm zwierząt, współpracując w tym zakresie ze znamienitymi lekarzami: prof. Burchardem i prof. Balthazardem. Po krótkim już czasie udaje im się stwierdzić, że rad, niszcząc chore komórki, leczy: niektóre guzy i pewne formy raka. Ta gałąź lecznictwa otrzymała nazwę radioterapii, a lekarze francuscy (Doulos Wickam Domini Degrais i in.) pierwsi zaczynają ją stosować z dobrymi wynikami u ludzi, używając do tego tubek z emanacją radową.
W tym samym roku H. Becquerel na podstawie wyników eksperymentów stawia hipotezę, iż promieniowanie beta to strumień elektronów.
W 1903r. dwaj uczeni angielscy, Ramsay i Soddy wykazują, że rad wydziela stale małą ilość pewnego gazu - helu. Jest to pierwszy znany przykład przemiany atomów. Cokolwiek później, również w Anglii, Rutherford i Soddy, nawiązują do hipotezy, o której Maria Curie wspominała już w 1900 r., ogłaszają pociągającą "teorię przemian promieniotwórczych". Oznajmiają, że z uranu powstaje powstaje nowy pierwiastek, kiedy odłączy się od niego cząsteczka alfa. Atom (z grec. "atomos" = "niepodzielny") niespodziewanie okazał się podzielny i utracił status najmniejszej cząstki materii. Rutherford stwierdził, że pierwiastki dzięki wysyłanemu promieniowaniu rozpadają się tworząc inne pierwiastki o mniejszych atomach, te z kolei tworzą jeszcze inne itd. Łańcuch rozpoczyna uran a kończy ołów. Rutherford dzięki swemu odkryciu stał się "ojcem fizyki atomowej".W 1909r. E. Rutherford i T. Royds doświadczalnie dowiedli, iż cząstki alfa to dwukrotnie zjonizowane atomy helu (jądra helu).W 1914r. Rutherford i E. N. Andrade uzyskali doświadczalne potwierdzenie ugięcia promieniowania gamma w krysztale. Dokładne badania wykazały, że promieniowanie gamma jest promieniowaniem elektromagnetycznym o większej częstotliwości (mniejszej długości fali) niż promieniowanie rentgenowskie.W 1934r. małżeństwu Fryderykowi i Irenie Joliot- Curie udaje się przekształcenie atomów w atomy o wyższej liczbie porządkowej. Po odkryciu Wernera Heisenberga, który stwierdził, że jądra atomu składają się z protonów i neutronów, prostsze stało się przekształcanie jego elementów przez bombardowanie cząstkami. Gdy poprzez oddziaływanie cząstki alfa proton wyparty jest z jądra atomowego, wtedy jego liczba porządkowa i masowa zmniejsza się o jeden. Gdy atom traci jedną (składającą się z dwóch protonów i dwóch neutronów) cząsteczkę alfa, wtedy jego liczba porządkowa zmniejsza się o dwa, a liczba masowa o cztery. Joliot-Curie ostrzeliwując atomy boru, aluminium i magnezu cząstkami alfa stwierdzili wzrost masy. Na przykład atomy aluminium 27 przekształcają się w radioaktywne atomy izotopu fosforu z liczbą masową 30. Ponieważ jednak aluminium ma liczbę porządkową 13, a fosfor 15, jądro aluminium przejmuje w tej reakcji z cząstki alfa dwa protony i jeden neutron. W przyrodzie nie występuje fosfor 30. W ten sposób małżeństwu Joliot-Curie udaje się po raz pierwszy sztuczne wytworzenie pierwiastka radioaktywnego. W 1981r. naukowiec Towarzystwa Badań Schweriona w Darmstadt odkrył czwartą formę radioaktywnej przemiany: radioaktywność protonów. Do tej pory znano tylko radioaktywne procesy wysyłania promieni alfa, beta, gamma. Nowo odkryte przekształcenie jądra pozwala na obserwowanie jąder ciężkiego atomu podczas ostrzału protonami. W momencie rozpadu wysyłają one proton przez co zmniejsza się ich liczba atomowa o jeden.
Charakterystyka promieniowania jonizującego.
Najkrócej rzecz ujmując promieniowanie jest to wysyłanie i przekazywanie energii na odległość. Promieniowanie dzieli się na dwie zasadnicze grupy: jonizujące oraz niejonizujące. Do tej ostatniej możemy zaliczyć promieniowanie radiowe, mikrofalowe, podczerwone, a także światło widzialne. Promieniowanie jonizujące natomiast, powstaje w bardzo wielu procesach, min. 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 jedynie izotopy, o nieodpowiedniej liczbie neutronów w jądrze.
Liczba neutronów w konkretnym nuklidzie, powinna być jedynie nieco wyższa od liczby protonów, gdyż tylko wówczas siły oddziaływania jądrowego będą na tyle silne, by żaden nuklid nie mógł się odłączyć. Gdy jednak liczba neutronów jest nieodpowiednia, atom dąży do pozbycia się zbędnych cząstek, a zarazem i energii, którą to nazywamy promieniowaniem.
Promieniowanie jonizujące podzielić możemy na promieniowanie a , b , g , X(Roentgena), a także w niektórych przypadkach promieniowanie UV.
Promieniowanie a jest to strumień jąder atomów helu, czyli struktur składająca się z dwóch protonów oraz z dwóch neutronów. Promieniowanie to powstaje najczęściej podczas rozpadu ciężkich jąder.
Promieniowanie b jest to strumień elektronów (negatonów lub pozytonów), które to powstają podczas rozpadu b . Elektron e- emitowany jest podczas przemiany, nazywanej beta(b-), polegającej na przemianie jednego z neutronów jądrowych w proton. Wówczas to w jądrze następuje przemiana neutronów w proton. W tym przypadku liczba atomowa nowo powstałego jądra jest większa o jeden od liczby atomowej jądra macierzystego. Pozyton natomiast emitowany jest podczas przemiany nazywanej beta( b+).W jądrze następuje przemiana protonu w neutron, a liczba atomowa nowo powstałego jądra jest mniejsza o jeden od liczby atomowej jądra macierzystego. Takie przeobrażenia zachodzą w sztucznych jądrach promieniotwórczych powstających w reakcjach jądrowych, oraz przez występujący w naszym środowisku, w niewielkiej ilości kosmopochodny izotop sodu 22Na.
Promieniowanie g , X oraz UV, różnią się od pozostałych. Nie są one związane z przemianami jądra, a jedynie z emitowaniem promieniowania elektromagnetycznego o dużej energii. Mogą one być połączone z emisją cząstek a i b.
Jednostki fizyczne charakteryzujące promieniowanie.
Jedną z cech substancji promieniotwórczej jest jej intensywność promieniowania zwana aktywnością promieniotwórczą. Aktywność materiału promieniotwórczego jest równa co do wartości liczbie jąder atomowych, które ulegają rozpadowi w czasie 1 sekundy. Jednostką aktywności jest bekerel [Bq]. (Wcześniej używaną jednostką był kiur Ci. Określano jego wartość przyjmując za wzorzec aktywność 1g radu, co odpowiada 3,7 * 1010 rozpadów promieniotwórczych w ciągu sekundy). Przykłady: 1 litr mleka- ok. 60 Bq, 1 gram radu-37 mld Bq, pięcioletnie dziecko - ok. 600 Bq, dorosły człowiek o wadze 70 kg - ok. 10 tys. Bq, 1 tona skały granitowej - ok. 7 mln Bq, 1 litr wody morskiej-ok. 12 Bq.
Zagrożenie skutkami promieniowania zależy od wartości dawki pochłoniętej. Miarą dawki pochłoniętej przez materię jest energia pochłonięta przez tę materię w procesie napromieniowania, w przeliczeniu na jednostkę masy. Jednostką dawki pochłoniętej jest Grej [Gy] (ilość promieniowania, która przekazuje jednemu kilogramowi materii energię 1 J ; 1 Gy=1J/1kg . Wcześniej używaną jednostką był rad Rd. Odpowiada on 100 ergom (10-5 J) energii pochłoniętej przez 1g substancji).
Biologiczne działanie promieniowania zależy nie tylko od energii pochłoniętej przez każdy kilogram ciała, ale też od rodzaju promieniowania (np. 1Gy promieniowania a jest 20 razy bardziej niebezpieczny niż 1Gy promieniowania b lub c). Dlatego też wprowadzono dawkę równoważną. Jej jednostką jest sievert [Sv]. W przypadku promieniowania b, g, X (rentgenowskiego) współczynnik do przeliczeń jest równy jedności. Czyli 1 Gy odpowiada praktycznie 1 Sv. W przypadku promieniowania a czy neutronowego współczynnik jest wyższy i wynosi 10 a nawet 25. Czyli w tym przypadku odpowiednikiem 1 Sv jest już 1/20 Gy.
Cechą charakterystyczną każdego pierwiastka promieniotwórczego jest tzw. okres połowicznego rozpadu T (czas półtrwania). Jest to czas, w którym połowa jąder izotopów danego pierwiastka rozpada się. Dla izotopów promieniotwórczych naturalnych pierwiastków czas połowicznego zaniku mieści się w bardzo szerokim przedziale od 10-7 s do 1017 lat. Przykłądy: polon-214(0,164s), tlen-15(2 min), jod-131(8 dni), kobalt-60(5,3 lat), węgiel-14(5730 lat), uran-238 (4,5 miliarda lat).
Skąd pochodzi promieniowanie na Ziemi?
Jedynie 30% ogólnej dawki promieniowania otrzymanej przez ludzi, pochodzi ze źródeł sztucznych (wytworzonych przez człowieka). Większość stanowią źródła naturalne takie jak promieniowanie kosmiczne czy pierwiastki występujące w glebie.
Napromieniowanie ze źródeł naturalnych - 2,4 mSv1. Promieniowanie kosmiczne -0,4mSv2. Promieniowanie z gleby - 0,4 mSv3. Pierwiastki radioaktywne wchłaniane lub wdychane - 1,6 mSvNapromieniowanie ze źródeł sztucznych - 1,1 mSv4. Napromieniowanie pochodzenia medycznego - 1 mSv5. Działalność przemysłowa - 0,1 mSv
Napromieniowanie pochodzenia medycznego stanowi przeciętną dawkę około 1 mSv bardzo nierównomiernie rozłożoną w populacji. Promieniowanie to pochodzi przede wszystkim z diagnostyki rentgenowskiej i izotopowej wraz z radioterapią.
Działalność przemysłowa odpowiada przeciętnej dawce około 0,1 mSv, w tym jedynie 0,02 mSv przypada na energię jądrową.
Promieniowanie kosmiczne, jak sama nazwa wskazuje, dochodzi do Ziemi z przestrzeni kosmicznej. Większą jego część stanowi promieniowanie emitowane na Słońcu w drodze przemian jądrowych. Dawka tego promieniowania zmienia się wraz z wysokością, na której się znajdujemy. Na poziomie morza na przykład wynosi ona 0,4 mSv, a na wysokości 1500 mn.p.m podwaja się. Przelot w obie strony na trasie Paryż-Nowy Jork odpowiada dawce 0,06 mSv.
Pierwiastki radioaktywne zawarte w glebie, głównie uran, tor i potas dają przeciętnie napromienienie dawką 0,4 mSv rocznie, i jest ona bardzo zróżnicowana w zależności od rodzaju gleby.
Pierwiastki radioaktywne wchłaniane podczas oddychania lub z pokarmem, takie jak radon-222, który jest naturalnym gazem pochodzącym z rozpadu uranu zawartego w glebie i głównym źródłem naturalnego napromieniania, czy potas w żywności, który częściowo zatrzymywany jest w naszym organizmie, powodują napromienienie dawką około 1,6 mSv rocznie.
Zastosowanie promieniowania.
Dziś liczba zastosowań promieniotwórczości stale rośnie, zwłaszcza w dziedzinie chemii, biologii, w medycynie, archeologii, naukach o Ziemi i Wszechświecie, przemyśle spożywczym itp. Energia zawarta w jądrach atomowych wykorzystywana jest do produkcji energii elektrycznej.
Cofanie się w czasie: datowanie Metody datowania wykorzystują rozpad izotopów promieniotwórczych w materiałach lub przedmiotach poddawanych datowaniu. Oczywiście musi być znany okres połowicznego rozpadu tych izotopów. Do oznaczania wieku przedmiotów nie przekraczających 50.000 lat używa się najczęściej izotopu węgla-14. Inne metody datowania, w których wykorzystuje się kombinacje różnych izotopów pozwalają określić wiek zdarzeń opisujących historię Ziemi, jej klimatu i istot żywych, które ją zamieszkują do tej pory. Malowidło w jaskini Cosquer wykonane 27000 lat temu Dwutlenek węgla (CO2) obecny w atmosferze zawiera stabilny węgiel-12 i bardzo niewielki odsetek promieniotwórczego węgla-14 (którego okres połowicznego rozpadu wynosi 5730 lat), ciągle tworzonego przez promienie kosmiczne. Dwutlenek węgla znajdujący się w atmosferze jest wchłaniany przez organizmy żywe (w procesach oddychania i fotosyntezy). Kiedy żywy organizm umiera, znajdujący się w nim węgiel-14 przestaje być odnawiany. W miarę jak izotop ten ulega rozpadowi jego zawartość w porównaniu z węglem-12 spada. W ten sposób węgiel-14 pełni rolę swoistego "zegara"; im mniej go pozostaje, tym starsza jest próbka pobrana do datowania.
Znaczniki izotopowe w biologii i medycynie.Różne izotopy tego samego pierwiastka mają takie same własności chemiczne. Zatem zastąpienie w cząsteczce jednego izotopu innym nie zmienia jej funkcji. Natomiast promieniowanie emitowane przez izotop umożliwia jego wykrycie, zlokalizowanie i śledzenie ruchu, a nawet pomiar jego stężenia bez ingerencji z zewnątrz. Metoda znaczników izotopowych pozwala zatem badać funkcjo- nowanie żywego organizmu, poczynając od poszczególnych jego komórek po cały narząd. W BIOLOGII Wielu przełomowych odkryć naukowych w drugiej połowie dwudziestego wieku dokonano dzięki wykorzystaniu promieniotwórczości m.in. odkryto funkcjonowanie genotypu, metabolizm komórek, fotosyntezę, mechanizm wysyłania chemicznych informacji (hormony, neuromediatory) wewnątrz organizmu. Komputerowy obraz podwójnej spirali cząsteczki DNA
Izotopy radioaktywne wykorzystywane są w medycynie nuklearnej, zwłaszcza w obrazowaniu medycznym, aby poznać działanie leków, funkcjonowanie mózgu, wykryć zaburzenia pracy serca, umiejscowić przerzuty nowotworowe itp.Promieniowanie i radioterapia. Promieniowanie jonizujące może selektywnie niszczyć zrakowaciałe komórki i doprowadzić do likwidacji nowotworu. Jest to radioterapia. Było to jedno z pierwszych zastosowań promieniotwórczości po jej odkryciu. We Francji 40-50% przypadków raka leczy się radioterapią często połączoną z chemioterapią lub zabiegami chirurgicznymi. Zatem promieniotwórczość każdego roku przywraca zdrowie wielu ludziom. RÓŻNE FORMY RADIOTERAPIIRadioterapia wykorzystuje małe źródła promieniowania (przewody platynowo-irydowe, granulki cezu), które umieszczane są obok nowotworu. Teleradioterapia polega na kierowaniu promieni emitowanych przez źródło zewnętrzne na komórki rakowe. Immunoradioterapia posługuje się radioaktywnie oznaczonymi nośnikami, których przeciwciała rozpoznają komórki rakowe, przyczepiają się do nich i niszczą je.
Energia jądrowa Po poznaniu właściwości promieniowania i złożonej struktury jąder, fizycy spróbowali odpowiedzieć na pytanie, skąd bierze się wysoka gęstość i spójność jąder. ROZSZCZEPIENIEMówimy, że ciężkie jądro ulega rozszczepieniu, gdy rozpada się - bądź samorzutnie bądź na skutek zewnętrznego bodźca - na dwa lub więcej lżejszych jąder i kilka neutronów. Neutrony te z kolei wyzwalają dalsze rozszczepiania powodując reakcję łańcuchową, podczas której uwalniana jest duża ilość energii. W elektrowniach jądrowych, reakcja łańcuchowa jest sterowana, tj. nie może wymknąć się spod kontroli człowieka. W bombach atomowych przeciwnie, chodzi o wyzwolenie jak najwięcej energii. Okazało się, że protony i neutrony utrzymywane są przez potężne siły jądrowe. Tak jak wiązanie atomów w cząsteczki jest źródłem energii chemicznej, tak wiązanie protonów i neutronów przez siły jądrowe jest źródłem energii jądrowej o wiele bardziej skoncentrowanej i potężniejszej. Może ona być skutecznie uwalniana w reakcji rozszczepienia lub fuzji. ENERGIA ROZSZCZEPIENIACałkowita masa produktów rozszczepienia i wyemitowanych neutronów jest mniejsza niż masa jądra początkowego. Różnica mas czyli defekt masy przeobraża się w energię zgodnie ze słynnym równaniem Einsteina E=mc2. Rozszczepienie wszystkich jąder jednego kilograma uranu-235 daje zatem tyle energii co spalenie 2500 ton węgla!
FUZJA Dwa jądra lekkich izotopów (na przykład izotopów wodoru) mogą uwalniać duże ilości energii łącząc się w cięższe jądro, na przykład helu. Reakcja fuzji zachodzi w bardzo wysokiej temperaturze - około 200 milionów stopni Celsjusza. Dlatego fuzja nazywana jest reakcją termojądrową. Reakcje takie zachodzą na Słońcu i gwiazdach. Zjawisko to zostało wykorzystane w konstrukcji bomby wodorowej. ENERGIA FUZJI W reakcji fuzji masa końcowego jądra jest mniejsza niż suma dwóch jąder początkowych. Ów defekt masy (przy tej samej liczbie nukleonów) daje energię jeszcze większą niż energia otrzymana w reakcji rozszczepienia. Fuzja wszystkich jąder kilograma mieszanki deuteru i trytu wytworzyłaby tyle energii, co spalenie 10 tysięcy ton węgla!
FUZJA KONTROLOWANA Fizycy próbują kontrolować reakcję fuzji, która mogłaby być nowym źródłem energii w przyszłości. Kontrolowana fuzja termo-jądrowa jest tak ważna dla ludzkości, że stała się tematem jedynego programu badawczego skupiającego wszystkie kraje, które osiągnęły wysoki poziom rozwoju nauki i techniki, tzw. programu ITER Fotografia przedstawia wnętrze pierścieniowej komory urządzenia nadprzewodzącego "Tore supra", którego celem jest zbadanie kontrolowanej fuzji "uwięzionej" w polu magnetycznym.
Wytwarzanie energii elektrycznej. Reakcje łańcuchowe rozszczepienia uranu są wykorzystywane w elektrowniach jądrowych, które we Francji dostarczają ponad 75% energii elektrycznej. Jądrowy cykl paliwowy. W reaktorze rozszczepienie uranu-235 powoduje powstawanie radioaktywnych jąder, nazywanych produktami rozszczepienia. Wskutek wychwytywania neutronów przez uran-238 powstaje niewielka ilość plutonu-239, który również może dostarczać energię podczas reakcji rozszczepienia. Jedynie niewielka ilość paliwa umieszczonego w reaktorze spalana jest w wyniku rozszczepienia jąder. Nie spalone paliwo i wytworzony pluton są odzyskiwane i powtórnie wykorzystywane do produkcji energii. Inne pierwiastki, które powstały w czasie reakcji, klasyfikowane są do dwóch kategorii odpadów (w zależności od ich radioaktywności), a następnie poddawane obróbce i składowane. Bezpieczeństwo jądrowe.Korzystanie z fantastycznego źródła energii zawartej w jądrze atomowym wymaga ścisłego przestrzegania przepisów bezpieczeństwa jądrowego, w celu zapewnienia właściwej eksploatacji elektrowni jądrowych i ochrony radiologicznej ludności.
Zagospodarowanie odpadów promieniotwórczych.
Odpady promieniotwórcze są klasyfikowane według następujących kryteriów:
v poziomu aktywności, tj. intensywności emitowanego promieniowania, która determinuje dobór zabezpieczenia.
v okresu połowicznego rozpadu promieniotwórczego, który określa czas ich potencjalnej.
v szkodliwości, Odpady nisko- i średnioaktywne o krótkim okresie połowicznego rozpadu stanowią 90% odpadów radioaktywnych powstających we Francji.
Są one poddawane obróbce, której celem jest maksymalne zmniejszenie ich objętości i umieszczane w stalowych lub betonowych pojemnikach, które stanowią izolację dla promieniowania. W tej postaci składowane są na powierzchni ziemi. Odpady długożyciowe i/lub wysokoaktywne stanowią zaledwie 10% ogółu odpadów jądrowych, ale ich pełny rozpad wymaga tysięcy lat. Przed ostatecznym umieszczeniem ich w składowisku są one poddawane witryfikacji (zeszkliwieniu) lub bitumizacji.
We Francji ustawa przyjęta w 1991 roku narzuca harmonogram prac, mających na celu przeanalizowanie przyszłej gospodarki krótko- i długożyciowymi odpadami. Jedną z rozważanych opcji jest składowanie odpadów w głębokich formacjach geologicznych, gdzie będą stale monitorowane. Do czasu podjęcia decyzji w tej sprawie są one poddawane obróbce i tymczasowo składowane na powierzchni ziemi, w La Hague lub Marcoule.
Promieniowanie X zostało odkryte przypadkowo w 1885 roku przez Wilhelma Roentgena.
Dopiero w 1912 roku Max von Laue udowodnił, że promienie X to fale elektromagnetyczne o bardzo małej długości fali przeprowadzając ich dyfrakcję na kryształach.
Widmo promieniowania hamowania zależy od napięcia przyśpieszającego. Ostre maxima Ka i Kb odpowiadają promieniowaniu charakterystycznemu.
Własności promieni rentgenowskich
1. Promieniowanie Roentgena rozchodzi się prostoliniowo.
2. Jest niewidzialne, ale wywołuje fluorescencję.
3. Wywołuje jonizację powietrza.
4. Przenika przez szkło, czarny papier a nawet przez płytki metalowe.
5. Zaczernia kliszę fotograficzną.
6. Promieni X przechodząc przez metal ulegają pochłanianiu
7. Pochłanianie promieni X zależy od:
a) długości fali
- im krótsza długość fali tym promieniowanie bardziej przenikliwe.
b) rodzaju pierwiastka wchodzącego w skład absorbenta.
8. Pochłanianie nie zależy od stanu chemicznego ciała absorbującego (budowy cząsteczkowej) w przeciwieństwie do promieniowania widzialnego.
Zastosowanie promieni X
1. Medycyna:
a. diagnostyka: prześwietlenia płuc, organów, kości,
b. terapia: niszczące działanie promieni X na tkanki żywe (walka z nowotworami).
2. Przemysł:
a. Rentgenodefektoskopia - wykrywanie skaz i nieszczelności urządzeń i odlewów.
b. Badanie i konserwacja artykułów spożywczych (działania bakteriobójcze).