Radioaktywność

Wstęp

Radioaktywność (promieniotwórczość) to proces samorzutnej przemiany jąder atomowych. W wyniku tej reakcji powstają inne jądra atomowe, które charakteryzują się innymi właściwościami.

Rozpad promieniotwórczy zachodzi dzięki: cząstkom alfa, cząstkom beta, wychwytywanym elektronom oraz spontanicznemu rozszczepieniu.

Tło promieniowania (promieniotwórczość naturalna) odkrył w środowisku naturalnym H.Becquerel w 1896 roku. Ten wybitny francuski naukowiec otrzymał później Nagrodę Nobla. Przyczynił się w dużym stopniu do rozwoju tej dziedziny wiedzy. Na pewno nie zdawał sobie sprawy z tego, ile nowego do życia ludzkiego może wnieść to odkrycie.

Piotr Curie oraz jego żona Maria doszli do wniosku, że na proces promieniotwórczości nie maja wpływu takie czynniki fizykochemiczne jak: temperatura, ciśnienia, postać chemiczna oraz pole elektromagnetyczne.

Promieniowanie naturalne

Promieniotwórczość naturalna, to tło, w którym możliwe jest życie, wywołuje jednak zmiany nieodwracalne genetyczne. Tkanki żywe są w jednak w stanie eliminować te szkodliwe zmiany dzięki procesom naprawczym powstałym na skutek ewolucji.

Podział promieniowania

Promieniowanie możemy podzielić na:

- promieniowanie alfa, które jest strumieniem cząstek alfa (jądra atomowe helu). Cząstka alfa jest dwudodatnio naładowana (+2) jej masa wynosi: 4u.

- promieniowanie beta to strumień elektronów. Cząstki beta posiadają jednoimienny ładunek elektryczny. Zostały odkryte przez Thomsona.

- promieniowanie gamma, to promieniowanie elektromagnetyczne przypominające promieniowanie rentgenowskie. Charakteryzuje się jednak znacznie większą energią oraz większą przenikliwością. Bez problemu może przejść przez dowolna materią.

Promieniowanie alfa, beta oraz gamma powstaje w jądrach atomowych. Muszą to być jądra pierwiastków radioaktywnych, które charakteryzują się niestabilną budową wynikająca z dużej ilości protonów lub neutronów. Na skutek promieniowania rozpadowi ulęgają jądra pierwiastków promieniotwórczych.

Szkodliwe skutki promieniowania

Promieniowanie przyczynia się w znaczny sposób do polepszenia egzystencji człowieka, ale także może wpływać nań szkodliwie, a nawet zabójczo. W wyniku awarii elektrowni jądrowej w Czarnobylu prawie cała Europa została skażona substancjami promieniotwórczymi. Wiele osób zginęło, wiele osób zachorowało na choroba popromienna oraz raka. Mnóstwo osób jest obecnie zagrożonych tą chorobą. Awaria ta była wielkim zaskoczeniem i zmusiła wszystkich do zastanowienia się nad bezpieczeństwem promieniotwórczym Ziemi w przyszłości.

Substancje promieniotwórcze o długim okresie rozpadu powinny być przedmiotem zainteresowań w problemie związanym z energetyką jądrową. Bardzo ważne jest określenie pożytków oraz szkód wywołanych promieniowaniem. Nawet niewielka dawka promieniowania może zaszkodzić człowiekowi, jednakże promieniotwórczość jest niezbędna w metodach diagnostyczny, często ratuje życie ludzkie. Skutki napromieniowania mogą objawiać się dopiero po kilku miesiącach. Jednym ze skutków napromieniowania są choroby nowotworowe.

Powstawanie oraz pochodzenie promieniowania

Promieniowanie istnieje od początków życia na Ziemi. Jego źródłem jest promieniowanie kosmiczne oraz pierwiastki radioaktywne wchodzące w skład skał. Jego ilość wzrasta wraz ze stosowaniem metod radiologicznych w medycynie oraz w przemyśle i wojsku.

Do Ziemi są w stanie docierać cząstki charakteryzujące się o dużą energią. W górnych częściach atmosfery maja miejsce reakcje jądrowe. W ich wyniku powstają cząstki o różnych właściwościach. Z wyjątkiem mionów i neutronów większość może ulec pochłanianiu w powietrzu, nim dotrze do Ziemi. Protony o dużej energii, wpadając do atmosfery jest w stanie wytworzyć strumienie cząstek alfa, beta, gamma. W górnych częściach atmosfery promieniowanie wykazuje większą intensywność niż w dolnych. Są tam obecne elektrony promieniowanie rentgenowskie, protony, priony oraz neutrony.

Radioaktywność sztuczna

Obok promieniowania naturalnego występuje także promieniowanie ciał promieniotwórczych wydobywanych z kopalń na powierzchnię Ziemi. Ilość toru oraz uranu w rudach o znaczeniu handlowym jest większa od średniej ilości tych pierwiastków w skorupie ziemskiej.

Wszystkie istoty żywe ulegają działaniu promieniowania naturalnego. W wyniku ewolucji organizmu żywe wykształciły różnego rodzaju sposoby radzenia sobie ze szkodliwym działaniem promieniowania.

Zastosowanie zjawiska promieniotwórczości

Człowiek na szeroka skalę czerpie korzyści płynące z promieniotwórczości. Pomimo wielu szkód, jakie może wyrządzać promieniowanie radioaktywne, człowiek dzięki swojej wrodzonej ciekawości oraz dążeniu do udoskonalania swojej egzystencji, odkrył także pożyteczne aspekty promieniowania. Radioaktywność może być wykorzystywana w: diagnostyce medycznej, radiologii przemysłowej, eliminowaniu nowotworów złośliwych, sterylizacji produktów spożywczych. Ze względu na fakt, że żywność jest sterylizowana oraz konserwowana z zastosowaniem metod radioaktywnych, często się zdarza, że sama wzmianka o tym, że żywność jest napromieniowana sieje strach wśród klientów. Choć oczywiste jest stwierdzenie, że żywność świeża bez konserwowania jest zdrowsza i bogatsza w substancje odżywcze, nie należy siać zagrożenia i zbędnej paniki. Odpowiednia dawka i specjalistyczne badania wykonane przez doświadczonych w tej dziedzinie naukowców powinny być gwarancją na nieszkodliwość promieniowania jonizującego.

Wpływ promieniowania na organizm człowieka

Promieniowanie jonizujące w znaczny sposób wpływa na żywe komórki w organizmie człowieka. W wyniku reakcji cząstek z atomami następuje wybicie elektronów z powłoki atomowej. Wpływ na żywe komórki jest uzależniony od rodzaju promieniowania. Biolodzy promieniowaniu, które jest wykorzystywane w metodach radiologicznych nadali współczynnik Q skuteczności biologicznej.

Nie zawsze ilość dawki świadczy o zagrożenie, działanie mniejszych dawek może być groźniejsze. Choć zdanie to brzmi paradoksalnie ma swoje teoretyczne i doświadczalne potwierdzenie.

Człowiek na całej kuli ziemskiej jest narażony rocznie na promieniowanie wynoszące 2,4 mSv. 1/3 pochodzi z wdychania Ra. Wydzielany jest ten gaz radioaktywny przez skały w skład, których wchodzi uran. Obecny jest w budynkach mieszkalnych. Trudne jest niestety racjonalne zmierzenie jego szkodliwych skutków, jakie może wywołać.

Ilość promieniowania występująca na powierzchni ciała w skutek prześwietlenia wynosi 3-10 mSv.

Cez jest pierwiastkiem promieniotwórczym o okresie półrozpadu równym 30 lat. Jest szeroko rozpowszechniony na kuli ziemskiej dzięki licznym wybuchom jądrowym w atmosferze. Pewna część tego pierwiastka odłożyła się w ciele ludzkim.

Uran

Sole uranu charakteryzują się znaczną luminescencję. Mogą spowodować zaczernienie klisz fotograficznych nawet w przypadku, gdy sole uranu przez długi okres czasu przebywały w ciemnościach.

Maria Curie-Skłodowska wraz z mężem Piotrem udało się wyodrębnić z uranu związki charakteryzujące się większą promieniotwórczością niż metal.

Małżeństwo Curie wydzieliło nowy pierwiastek promieniotwórczy, który nazwali polonem. Nazwa może sugerować kraj, z którego pochodzi Maria. Pomimo tego, że ta wybitna, a zarazem skromna, badaczka większość czasu spędziła poza granicami kraju, nigdy nie odcinała się od korzeni polskich. Do końca została patriotka i na wiele lat pozostanie w sercach wszystkich Polaków.