Wstęp na temat promieniotwórczości:

Promieniotwórczością nazywa się zdolność danego jądra pierwiastka do samorzutnej przemiany jądrowej, w wyniku której powstaje nowe jądro atomowe innego pierwiastka. Do przemian promieniotwórczych zalicza się rozpad α, rozpad β+ oraz rozpad β-, czasem wymienia się także proces, występujący niezwykle rzadko, tzw. wychwyt elektronu (inaczej: wychwyt "K"). Promieniotwórczość naturalna, bo o takiej to mowa, została po raz pierwszy odkryta przez francuskiego naukowca H. A. Becquerela w roku 1896. Dalszymi badaniami nad tym zjawiskiem zajmowali się Piotr Curie oraz Maria Skłodowska-Curie. Dowiedli oni, że promieniotwórczość nie zależy od czynników fizykochemicznych, a jedynie od ilości próbki radioaktywnego pierwiastka.

Promieniotwórczość naturalna:

Podczas badań naturalnych promieni, które emitowały pierwiastki promieniotwórcze odkryto, iż w skład takiego promieniowania wchodzą trzy rodzaje promieni, które zostały nazwane trzema kolejnymi literami alfabetu greckiego: α, β, γ. Wszystkie te promienie zachowywały się podobnie. Potrafiły przenikać przez materię, zaczerniały kliszę fotograficzną. Posiadały zdolność jonizacji, czyli zmiany ładunku elektrycznego w cząstkach elektrycznie obojętnych. Ponadto wywoływały fluorescencję niektórych substancji.

  1. Promieniowanie α:

Promieniowanie to stanowi strumień cząstek α, czyli dodatnio naładowanych jąder helu, w skład których wchodzą dwa protony i dwa elektrony. Ich energia wynosi od ok. 4MeV do ok. 9MeV.

  1. Promieniowanie β:

Promieniowanie β jest strumieniem cząstek o ujemnym ładunku elektrycznym i masie znacznie mniejszej od cząstek α, którą się określa za równą zeru. Jak wykazały dalsze badania, są to strumienie elektronów, które zostały odkryte przez Thomsona.

  1. Promieniowanie γ:

Promieniowanie γ jest w swej naturze podobne do promieniowania odkrytego przez Roentgena. Zalicza się go do promieniowania elektromagnetycznego. W odróżnieniu od promieni X charakteryzuje się wyższa energią, w związku z czym jest bardziej przenikliwe.

Promieniotwórczość sztuczna:

Promieniotwórczość sztuczna jest wynikiem działalności człowieka. W przeciwieństwie do promieniotwórczości naturalnej nie zachodzi ona samoistnie. Polega ona na zainicjowaniu reakcji jądrowej trwałych izotopów. Odbywa się to np. poprzez bombardowanie stabilnych jąder innymi cząstkami. Zjawisko promieniotwórczości sztucznej zostało odkryte przez F. i I. J. Juliot - Curie w roku 1934. Stwierdzili oni, iż pod wpływem naświetlania glinu cząstkami α, otrzymuje się atomy fosforu. Odkrycie to zostało uhonorowane w roku 1935 nagrodą Nobla.

Pochodzenie promieniowania:

Żyjąc na ziemi jesteśmy otoczeni ze wszystkich stron docierającym do nas promieniowanie. Pochodzi ono z promieniowania kosmicznego. Naturalnym źródłem promieniowania są także skały i minerały, w skład których wchodzą pierwiastki niestabilne, ulegające przemianom promieniotwórczym. We współczesnym świecie docierająca do nas każdego dnia dawka promieniowania jest coraz większa, ze względu postęp cywilizacyjny. Urządzenia wytwarzające promienie Roentgena służą medycynie do prześwietleń, są także używane w wielu dziedzinach nauki i techniki, m.in. w krystalografii do badania struktur kryształów.

Promieniowanie kosmiczne, a więc promieniowanie powstające w przestrzeni kosmicznej, składa się z wielu rodzajów promieniowania m.in. korpuskularnego oraz elektromagnetycznego. Przeważają głównie strumienie protonów, elektronów, a także ciężkich jąder atomowych. Promieniowanie kosmiczne docierające na powierzchnie ziemi nazywane jest wtórnym, ponieważ strumienie cząstek ulęgają reakcjom jądrowym w atmosferze. W efekcie promieniowanie to składa się z różnego rodzaju cząstek o wysokiej energii. Odkryto, iż na różnych wysokościach nad poziomem morza można zaobserwować różne rodzaje promieniowania. Na wysokościach odpowiadających szczytom górskim odnotowuje się promieniowanie γ oraz promieniowanie elektronowe. Na wysokościach kilkunastu kilometrów od powierzchni morza wykazano, iż istnieje promieniowanie protonowe, neutronowe, a także strumienie pionów.

Promieniowanie i stwarzane przez nie zagrożenie:

Obecnie coraz częściej mówi się o zagrożeniach związanych z energetyka nuklearną. Narastają wątpliwości, czy wobec ogromnej ilości wybudowanych elektrowni atomowych możemy czuć się bezpiecznie. Nasze poczucie bezpieczeństwa zostało zachwiane w chwili awarii reaktora jądrowego w Czarnobylu. Szacuje się, iż kilkadziesiąt tysięcy ludzi zachorowało lub dopiero zachoruje na nowotwory, z powodu zbytniego napromieniowania organizmu. Wiele osób zmarło od razu po wybuchu. Jeszcze więcej urodziło się dzieci z poważnymi wadami genetycznymi, które nastąpiły w efekcie mutacji DNA.

Jednak wiele z tych obaw jest nieuzasadnionych. Współczesna technika oferuje bardzo bezpieczne rozwiązania, minimalizujące zagrożenia awarii niekontrolowanego wybuchu. Dlatego w obliczu wyczerpujących się złóż węgla kamiennego i ropy naftowej należy poważnie się zastanowić nad słusznością idei budowania elektrowni jądrowych.

Istotne zagrożenie stwarzają dzisiaj armie niektórych państw posiadające broń jądrową. W razie konfliktów zbrojnych i użycia bomb nuklearnych w niebezpieczeństwie znalazłoby się cały świat. Broń jądrowa stanowi najbardziej śmiercionośne urządzenie, jakie udało się kiedykolwiek stworzyć człowiekowi.

Praktyczne zastosowania promieniowania:

Promieniowanie jest obecnie wykorzystywane do wielu celów. Promieniowanie Roentgena służy w badaniach radiologicznych, bez których trudno sobie dzisiaj wyobrazić medycynę. Promieniowanie to odgrywa również ogromną rolę w technice i nauce. Niektóre izotopy promieniotwórcze wykorzystuje się do leczenia chorób nowotworowych w tzw. radioterapiach. Promieniowanie stosuje się także do celów sterylizacji i dezynfekcji.

Wreszcie zjawisku promieniotwórczości zawdzięczamy możliwość skonstruowania reaktorów jądrowych. Dzięki zastosowaniu pierwiastków promieniotwórczych poznano wiele mechanizmów reakcji, możliwe było określenie wieku wykopalisk, a także prowadzenie badań hydrologicznych.

Niestety, wciąż wiele ludzi ma opory przed stosowaniem technik opartych na promieniowaniu. W społeczeństwie nadal istnieje pogląd, iż wszystko, co wiąże się z procesami jądrowymi i promieniotwórczością jest niebezpieczne zarówno dla ludzi, jak i dla środowiska naturalnego.

Wpływ promieniowania na organizm ludzki:

Strumienie cząstek, wchodzących w skład promieniowania oddziałują z organizmami żywymi. Wpływają na także na ludzi. Ich działanie polega na wybijaniu elektronów z powłok elektronowych. W efekcie dochodzi do jonizacji cząstek. Działanie różnych cząstek zależy od ich masy i energii. Inaczej wpływa na nas promieniowani przenikliwe γ, inaczej wolne i ciężkie promieniowanie cząstek α.

Z badan naukowych wynika, iż wysokie dawki promieniowania mobilizują organizm do wytworzenia naturalnych barier ochronnych. Okazuje się, że bardziej niebezpieczne mogą być dla nas niewielkie dawki napromieniowania, ponieważ przed nimi organizm nie broni się.

Wielkością służącą do oceny wpływu promieniowania na organizm żywy jest tzw. dawka zaabsorbowana. Jest to stosunek energii zaabsorbowanej przez dany organizm lub przedmiot do jego masy. Wielkość ta wyraża się w siwertach (Sv). Według szacunkowych danych, każdy człowiek otrzymuje minimalnie dawkę ok. 2, 4 mSv na rok. Taka dawka promieniowania pochodzi ze źródeł naturalnych. Większość tego podstawowego promieniowania stanowi promieniowanie radonu, naturalnie występującego w przyrodzie. Sam radon zawarty w budynkach dostarcza nam średnio ok. 1,06 mSv rocznie.

Ocenia się, iż bezpieczna dawka promieniowania wynosi ok. 3,2 mSv na rok. Dodatkowo 1 mSv, także nie stwarza niebezpieczeństwa. Z pomiarów wpływu prześwietleń Roentgena na człowieka wynika, że napromieniowania powierzchni ciała bezpośrednio po badaniu wynosi ok. 3 do 10 mSv.