1.Budowa jądra atomowego

Jądro atomowe zbudowane jest z nukleonów, czyli protonów i neutronów.

1u = 1,673•10-²⁷kg

Siły jądrowe to siły oddziaływania między nukleonami, działające na odległościach rzędu średnicy nukleonu.

Liczba atomowa Z określa liczbę protonów, a liczba masowa A - liczbę wszystkich nukleonów w jądrze atomu.

Izotopy to atomy tego samego pierwiastka o różnej liczbie neutronów w jądrze.

2.Promieniowanie jądrowe 

Promieniotwórczość to zjawisko emisji promieniowania jądrowego przez niektóre izotopy, zwane promieniotwórczymi. 

Rozpad promieniotwórczy to samorzutna przemiana w jądrze atomowym zmieniająca jego skład.

Promieniowanie a to strumień jąder helu, czyli cząstek z ładunkiem dodatnim. Są najmniej przenikliwymi cząstkami. Pochłania je kartka papieru i skóra człowieka.

Promieniowanie ẞ to strumień elektronów, czyli cząstek z ładunkiem ujemnym. Są bardziej przenikliwe, zatrzymuje je tektura, folia aluminiowa, miękkie organy człowieka.

Po emisji cząstki zmienia się skład jądra atomowego.

Promieniowanie y to strumień wysokoenergetycznych fotonów. Towarzyszy ono rozpadom a i ẞ. Po emisji fotonu skład jądra nie ulega zmianie. Jest najbardziej przenikliwe, zatrzymuje je płyta ołowiana ok.1,5cm lub 1m warstwy betonu.

 3.Prawo rozpadu promieniotwórczego

Czas połowicznego rozpadu T½, to czas, w którym rozpada się połowa jąder izotopu promieniotwórczego w danej próbce.

Dla każdego materiału rozszczepialnego można określić czas połowicznego zaniku,czyli czas po którym połowa jąder pierwiastka promieniotw. ulegnie rozpadowi. Nazywamy to prawem rozpadu promieniotwórczego.

 4.Wpływ promieniowania jądrowego na organizmy

Dawka pochłonięta - ilość energii jaką należy dostarczyć do materii ożywionej lub nieożywionej o masie 1kg w postaci promieniowania jonizującego. Jednostką jest grej Gy

Dawka skuteczna - ilość energii przypadającej na 1kg materii ożywionej, która powoduje że w ciągu 30 dni umiera 50% populacji danego gatunku. Jednostką jest sivert Sv

Tło promieniowania to promieniowanie jonizujące pochodzące ze źródeł naturalnych .

Skutki promieniowania: śmierć, choroba popromienna, nowotwory, mutacje genów, choroby układu oddechowego i krążenia 

Szkodliwość izotopów promieniotwórczych jest związana z ich aktywnością, czyli liczbą rozpadów w jednej sekundzie. Izotopy o długim czasie połowicznego rozpadu, jak np. uran, w zasadzie nie stanowią zagrożenia ze względu na znikomą aktywność;

 5.Zastosowanie izotopów promieniotwórczych 

Datowanie radioizotopowe to określanie wieku próbek z wykorzystujący zmniejszanie się masy radioaktywnych izotopow z upływem czasu zgodnie z prawem rozpadu prom.

Datowanie radiowęglowe najlepiej nadaje się do badania wieku szczątków, zwierząt i ludzi.

Radioizotopowe badanie skał stosuje się izotop ⁴⁰K o T½=1,25 mld lat

Znaczniki to związki chemiczne zawierające izotop promieniotwórczy, wykorzystywane w medycynie, technice i badaniach środowiska.

Zast. w medycynie: w onkologii do niszczenia komórek nowotworowych, do sterylizacji materiałów medycznych i żywności, bomba kobaltowa, badania krwi, diagnostyka, radioterapia z zastosowaniem igieł radowych

W technice: analiza zużycia mechanicznego części, śledzenie cyrkulacji płynów i ich izolowanie, kontrola grubości blach,papieru przy produkcji

 6.Energia wiązania

Energia wiązania jądra to energia potrzebna do rozbicia jądra na poszczególne nukleony 

Gdy energia wiązania produktów reakcji jest większa od energii wiązania jąder wchodzą- cych w reakcję, wydziela się różnica tych energii.

 7.Deficyt masy

Deficyt masy jest związany z różniącą między masą jadra atomowego a sumą mas nukleonów tworzących to jądro. Masa jądra atomowego jest mniejsza od sumy mas nukleonów, a różnica czyli deficyt masy jest związany z energią wiązania jądra atomowego

8. Rozszczepienie jąder ciężkich

Rozszczepienie to rozpad jądra atomowego na dwa lub trzy mniejsze jądra o porównywalnej masie. Podczas reakcji wyzwalana jest energia. Wśród produktów rozszczepienia są neutrony, które mogą tę reakcję podtrzymywać.

Łańcuchowa reakcja rozszczepienia, czyli powielanie aktów rozszczepienia, może zachodzić tylko w dostatecznie dużej próbce izotopu rozszczepialnego.

Masa krytyczna to minimalna masa materiału rozszczepialnego, w której może zajść łańcuchowa reakcja rozszczepienia.

 9. Reaktor jądrowy

Kontrolowana reakcja rozszczepiania jest to reakcja, w której liczba rozkładów promieniotwórczych jest na określonym poziomie ściśle kontrolowanym przez człowieka 

Paliwem do reaktorów jest uran wzbogacony w izotop 235.

✓Budowa reaktora atomowego:

moderator - spowalniacz rozszczepień jąder atomaych (spowalniania neutronów) np. woda. 

pręty paliwowe to odpowiednie materiały zawierające najczęściej 235U wzbogacony do kilku procent, w którym zachodzą reakcje rozszczepienie jędrowego.

prety kontrolne rozmieszczone między prętami

paliwowymi służą do sterowania mocą reaktora podczas jego pracy czyli do pochłaniania wolnych neutronów. Wykonuje się je 2 materiałów silnie pochłaniających neutrony np. kadmu i boru

pręty awaryjne, które w razie przegrzania pochłaniają wszystkie neutrony gasząc tym działanie reaktora

✓Zastosowanie:elektrownie atomowe, reaktory naukowo badawcze, łodzie podwodne i statki

 10. Energetyka jądrowa 

Zalety: niezależność od warunków atmosferycznych, brak emisji CO2 i pyłów, konkurencyjne ceny energii elektrycznej, sprzyjające warunki do recyklingu odpadów, bezpieczeństwo energetyczne, duża ilość miejsc pracy, długi okres działalności, brak negatywnego wpływu na środowisko,

Wady: brak miejsca na składowanie odpadów promieniotwórczych, wysokie koszty inwestycyjne i długi czas budowy, obawy związane z awariami i wybuchami,

 11. Synteza jądrowa

Synteza jądrowa to łączenie się lekkich jąder atomowych w jądra cięższe. Zachodzi ona tylko w bardzo wysokich temperaturach. Dzięki reakcji syntezy jądrowej Słońce i inne gwiazdy emitują energię.Procesowi temu towarzyszy wydzielenie się olbrzymich ilości energii w postaci promieniowania L, B, y, termicznego i świetlenego.

 12. Ewolucja gwiazd

Gwiazda - obiekt mający długotrwałe źródło energii, dzięki któremu może emitować promieniowanie. Powstają z obłoków wodoru i helu. W młodych gwiazdach zachodzi synteza wodoru w hel

Gwiazdy ciągu głównego - czerpiące energię z syntezy wodoru w hel (podobne do słońca)

Schemat ewolucji gwiazd podobnych do Słońca: mgławica planetarna>gwiazda ciągu głównego>czerwony olbrzym>mgławica planetarna>biały karzeł

Schemat ewolucji gwiazd masywniejszych od słońca: mgławica planetarna>błękitny nadolbrzym>czerwony nadolbrzym>supernowa>gwiazda neutronowa/czarna dziura

 13. Supernowe i czarne dziury

Supernowa to wybuch gwiazdy, w którym powstają pierwiastki cięższe od żelaza.

Czarna dziura to obiekt, z którego nie może się wydostać nawet światło.