BUDOWA  MATERII

Cała materia wszechświata złożona jest małych cząsteczek, będącymi zespołami atomów, z grec. „atomos” – „niepodzielny”. Atomy mają bardzo małe rozmiary – przeciętnie jest to około 1 Å tzn. jednej dziesięciomiliardowej metra). Atom złożony jest z jądra obdarzonego dodatnim ładunkiem oraz z elektronów o ujemnym ładunku. Ładunki poszczególnych komponent atomu sumują się w wyniku, czego atom jest cząstką elektrycznie obojętną. Jądro atomu złożone jest z neutronów bez ładunku oraz z protonów mających ładunek dodatni. Zarówno neutrony jak i protony są to zespoły kwarków. Liczba elektronów oraz budowa jądra jest cechą charakterystyczną dla danego pierwiastka. Budowa materii jest przedstawiona na poniższym rysunku.

Zazwyczaj atomy materii są stabilnymi cząstkami, choć znane są atomy, a dokładniej mówiąc ich jądra mające zdolność do spontanicznego rozpadu, podczas którego następuje uwolnienie energii jako promieniowanie. Proces ten jest to tzw. promieniotwórczość lub radioaktywność.

HISTORIA  PROMIENIOTWÓRCZOŚCI

Za ojca promieniotwórczości uznaje się Francuza Henri Becquerel. W czasie badania zjawiska fosforescencji przez przypadek włożył on próbkę soli uranowej i nie wywołaną kliszę filmową. Po kilku dniach wywołał tę kliszę, i zaobserwował, że klisza została naświetlona w miejscach gdzie stykała się z próbką soli. Bardzo się zainteresował tą obserwacją i zaczął przeprowadzać eksperymenty. 23 listopada 1986 roku ogłosił w Akademii Nauk swoje wyniki doświadczeń, które mówiły, że wszystkie związki chemiczne zawierające pewne ilości uranu a także sam metaliczny uran wysyłają nowe nieznane promieniowanie. Promieniowanie to nazwano promieniowaniem uranowym wpływa na to, że gazy wykazują własności przewodnictwa elektrycznego. Becquerel znalazł ilościowe zależności między mocą tego promieniowania a zawartością uranu w próbce. W przypadku jednej z posiadanych przez tego uczonego rud uranu zależność ta jednak nie była z jakichś powodów spełniona. Zadanie wyjaśnienia tego problemu Becquerel powierzył Maria Skłodowska w ramach jej pracy doktorskiej. Zainteresowana odkryciem uczonego Maria, wraz ze swoim mężem Piotrem Curie, podjęła żmudne badania polegające na rozłożeniu rudy uranowej na pojedyncze związki chemiczne a także badanie czy inne związki mają zdolność wysyłania promieni. Odkryto, iż promieniowanie to nie jest cechą charakterystyczną dla uranu. Równolegle z badaniami Marii i Piotra zjawiskiem wysyłanych promieni zajął się niemiecki fizyk G.C. Schmidtem i odkryli niezależnie od siebie, że pierwiastek tor jest bardziej aktywny od uranu. Maria Skłodowska - Curie zaproponowała, że zjawisko wysyłania promieni będzie nosiło nazwę promieniotwórczości albo radioaktywności, natomiast pierwiastki mające tę zdolność to promieniotwórcze albo radioelementy.

Badania Marii i Piotra, po czterech latach eksperymentów, doprowadziły do odkrycia najpierw, w lipcu 1898 roku, pierwiastka polonu, nazwa jest oddanie hołdu swej Ojczyźnie a następnie dużo bardziej radioaktywnego radu (grudzień 1989 r.) a także do wyjaśnienia prawdopodobnych przyczyn zjawiska radioaktywności jako efektu rozpadu jąder atomów. Wszystkie swoje eksperymenty były prowadzone nad blendą cynkową importowaną z Czech. Publikacje w latach 1899 i 1900 państwa Curie mówiące o „elektryczności indukowanej” radu oraz o ładunku elektrycznym promieni spowodowały znaczny wzrost uwagi na promieniotwórczość w gronie fizyków a co za tym idzie gwałtowny postęp tej dziedziny. Piotr Curie badając działanie magnetyczne na rad zaobserwował, że część promieni wysyłane przez ten pierwiastek są naładowane dodatnio, część ujemnie a niektóre są obojętne, nie reagujące na działanie magnesu.

Dopiero w 1900 roku inne państwa zainteresowały się odkrytym we Francji zjawiskiem radioaktywności, w wyniku, czego odkryto mezotor, radiotor, protaktynu, radioołowiu. Właśnie w tym roku niemiecki uczony Otto Walkhoff zaobserwował uszkodzenia a wręcz niszczenia żywych tkanek pod wpływem radioaktywnego promieniowania radu. Odkryto, iż rad emituje w przybliżeniu:

  •   75% promieniowania alfa – cechujące się słabym odchyleniem magnetycznym, zarówno powietrze jak i ciała stałe absorbują je;
  •   20% promieniowania beta – posiadające cechy promieniowania katodowego; bardziej przenikającego; które w 1900 roku Becquerel proponuje, iż mogą być to elektrony;
  •   5% promieniowania gamma – cechujące się dużą łatwością przenikania nawet przez płyty stalowe o grubości 10 cm; może zabijać bakterie oraz powoduje oparzenia skóry

Piotr Curie wypróbowawszy na swoim ciele działanie promieniowania gamma, zdecydował się na prowadzenie badań wpływu radu na organizmy zwierzęce, co dało początek radioterapii. Przy pomocy sławnych lekarzy: prof. Bourchardem i prof. Balthazardem stwierdził, że promieniowanie radu niszcząc nieprawidłowe komórki może wyleczyć guzy i niektóre rodzaje raka. I właśnie po raz pierwszy francuscy lekarze (m.in. Doulos, Wickam) wykorzystali promieniowanie radu w leczeniu nowotworów u ludzi.

W 1903 roku Maria i Piotr Curie otrzymali nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki, za odkrycie samego zjawiska promieniotwórczości oraz dwóch pierwiastków promieniotwórczych: Polonu i Radu. Razem z nimi nagrodę Nobla otrzymał Henri Becquerel. Zaś w 1911 roku Maria Curie została odznaczona nagrodą Nobla w dziedzinie chemii za pracę nad własnościami chemicznymi i fizycznymi polonu i radu oraz za prace dotyczące metod wyodrębniania, oczyszczania i pomiaru aktywności pierwiastków promieniotwórczych.

Pierwszym przykładem, opisanym w 1903 roku przez Anglików Ramsay i Soddy, przeobrażenia atomów jest wypromieniowanie helu i przekształcenie się radonu z radu. Uczeni Rutherford i Soddy na podstawie hipotezy Marii Skłodowskiej-Curie tworzą teorię przemian promieniotwórczych. Stwierdzono, że z uranu po odłączeniu się tzw. cząsteczki alfa powstaje nowy pierwiastek. Ogłosili ze atom nie jest niepodzielny i nie jest najmniejszą cząstkę materii. I pierwiastki wysyłając promienie rozpadają się tworząc nowe pierwiastki o mniejszej masie atomowej, zaś te tworzą jeszcze mniejsze atomy, itd. Udowodniono istnienie szeregu promieniotwórczego zapoczątkowany przez uran a kończący się na ołowiu. Te sensacyjne odkrycia spowodowały okrzyknięcie Rutherforda „ojcem fizyki atomowej”. Rutherford z uczonym Royds udowodnił eksperymentalnie, że cząstki alfa są jądrami helu (1909 r.) zaś w 1914 roku wraz z Andrade poprzez doświadczenie potwierdził ugięcie w krysztale promieniowania gamma. Po głębszej analizie stwierdzono, że elektromagnetyczne promieniowanie gamma ma większą częstotliwość w porównaniu z promieniami rentgenowskimi o dłuższej długości fali.

W roku 1934 córka Marii Curie, Irena Joliot-Curie i jej mąż Fryderyk przekształca atomy w cięższe atomy a więc o wyższej liczbie masowej i porządkowej, tworząc po raz pierwszy sztuczny pierwiastek radioaktywny. Gdy Werner Heisenberg pokazał, że jądra zbudowane są z protonów i neutronów, łatwo można było stwierdzić pod wpływem bombardowania cząstek alfa z jądra jest wyrzucany proton, a wówczas zmniejsza się o jedność liczba porządkowa i masowa danego pierwiastka. Cząstka alfa jest złożeniem dwóch protonów i dwóch neutronów a więc gdy właśnie ona oddziaływuje na dany atom powoduje wzrost masy. W taki sposób z glinu (liczba atomowa 27) państwo Joliot – Curie uzyskali radioaktywny izotop fosforu (liczba atomowa 30) nie pojawiający się w naturze, a więc sztuczny pierwiastek.

W tamtych czasach odkryto radioaktywność promieni alfa, beta i gamma. Dopiero w 1981 roku zostało wykryte nowy czwarty rodzaj przeobrażenia tj. promieniowanie protonów. Sądzono, że w wyniku tego rozpadu jądro wyrzuca proton, co zmniejsza w efekcie o jednostkę liczbę atomową pierwiastka. Tę przemianę stwierdzono tylko w przypadku przemian sztucznych izotopów promieniotwórczych.

PROMIENIOWANIE  I  JEGO  WŁAŚCIOWŚCI

Podział promieniowania i izotopy

Promieniowanie pierwiastka polega na wysyłaniu oraz przekazywaniu energii na odpowiedni dystans. Istnieją dwa typy promieniowania:

  •   promieniowanie jonizujące inaczej zwane naturalne;
  •   promieniowanie niejonizujące, czyli sztuczne, do którego zaliczamy: światło widzialne, promienie radiowe, mikrofalowe oraz podczerwone;

Promieniowanie naturalne jest to energia, którą niestabilny atom wydziela wraz z oderwaniem się pewnych nukleonów. Jest ono charakterystyczne tylko dla pewnych izotopów.

Izotopy są to atomy zawierające taką samą liczbę protonów, ale odmienną liczbą masową, a wiec różnią się liczbą neutronów. Izotopy tego samego pierwiastka różnią się nieznacznie masą atomową, a także mają bardzo podobne właściwości chemiczne. Jednak subtelna różnica masy atomowej wpływa na zmianę właściwości fizycznych takich jak np.: gęstość, temperatura wrzenia czy topnienia.

Przykładem jest wodór mający trzy izotopy:

    • prot (najwięcej jest go w przyrodzie) - posiada jądro złożone z jednego protonu
    • deuter (jest około setnych części procenta) - posiadający jądro zbudowane z jednego protonu i jednego neutronu;
    • tryt (w przyrodzie występuje znacznie rzadziej niż deuter) - jego jądro składa się z jednego protonu i dwóch neutronów;

Liczba neutronów w poszczególnych izotopach nie powinna się zbytnio różnić od liczby protonów. Jeśli jest zachowana odpowiednia proporcja między nimi to jądro będzie stabilizowane przez silne oddziaływania jądrowe a więc ani jeden nuklid nie będzie w stanie się oderwać. Jeśli jednak ta proporcja będzie zbyt duża, jądro atomowe będzie usiłowało usunąć zbędne cząstki z jednoczesnym wypromieniowaniem energii. A więc tylko izotopy mające za dużo neutronów w jądrze w porównaniu z liczbą protonów są pierwiastkami promieniotwórczymi.

Wpływ pola magnetycznego na promieniowanie:

Badając zachowanie się w polu magnetycznym emitowanego promieniowania, wyróżniono jego trzy rodzaje: promieniowanie alfa (α), beta (β) i gamma (γ).

Każdy typ promieniowania posiada odmienne właściwości i charakteryzuje się różną przenikalnością. Najsłabiej przenikają promienie α, które nie mają zdolności przechodzenia przez papier. Promieniowanie β jest pochłaniane dopiero przez płytkę aluminiową mającą grubość kilka milimetrów. Natomiast promienie γ z łatwością przechodzi nawet grube warstwy ołowiu, a wiec posiada największą przenikliwość przez materię.

Im większą ma zdolność do przenikania dane promieniowanie, tym słabiej jonizuje przestrzeń, przez którą przechodzi. Energia promieniowania zostaje częściowo zużyta na jonizację atomów i/lub cząstek przenikanej substancji. Promienie alfa mają zdolność wytworzenia największej liczby jonów w 1 cm3 danej materii, natomiast promienie gamma – najmniejszej.

Czym różnią się poszczególne typy promieniowania?

Promieniowanie alfa jest strumieniem trwałych cząstek, o składzie takim samym jak ma jądro pierwiastka helu, a więc posiada dwa neutrony oraz dwa protony;

Promieniowanie beta jest to pewna przemiana jądrowa i w zależności, jaka to jest przemiana możemy wyróżnić:

promieniowanie β- (beta minus), charakteryzuje się tym, iż do otoczenia są emitowane elektrony pochodzące z przeobrażenia neutronu w proton;

promieniowanie β+ (beta plus), podczas przemiany protonu w neutron dochodzi do emisji tzw. pozytonu - antyelektronu; promieniowanie to jest cechą charakterystyczną dla sztucznych pierwiastkach promieniotwórczych, powstałych w wyniku reakcji jądrowych;

Promieniowanie gamma w przeciwieństwie do wymienionych już typów promieniowania, ono nie jest uzależnione z przeobrażeniem się jąder (transmutacja) w nowe; promieniowanie γ powstaje poprzez emisję promieniowania elektromagnetycznego, podobnego do promieniowania rentgenowskiego (X) czy też światła widzialnego, ale charakteryzującego się znacznie większą energią; może ono występować oddzielnie, ale także równocześnie z emisją promieniowania alfa i beta;

  DAWKI  PROMIENIOWANIA

Historyczna już jednostka aktywności jądra promieniotwórczego 1 kiur, oznaczany jako 1Ci, była wyrażana jako aktywność izotopu, w którym w czasie jednej sekundy zachodzi 37 miliardów rozpadów jądrowych, tj. l Ci = 3,7 x 1010 rozpadów/s, co odpowiada aktywności 1 grama radu. Obecnie obowiązuje jednostka 1 bekerel, oznaczany jako 1Bq, co odpowiada jednemu rozpadowi na 1 sekundę.

Dawka promieniotwórcza jest ilościową charakterystyką promieniowania odnośnie do jonizacji albo przekazywania energii, oraz szkodliwości dla istot żywych. Jest kilka sposobów wyrażania dawek.

Jednym z nich jest dawka ekspozycyjna dotycząca wpływu promieniowania rentgenowskiego i gamma na otoczenie. Z początku przyjmowano za jej jednostkę 1 rentgena, czyli 1R. W układzie SI jednostką dawki ekspozycyjnej jest 1 C/kg, czyli powstanie w 1 kg materii pod wpływem napromieniowania ładunku 1 kulomba.

Innym i lepszym sposobem wyrażania jest tzw., dawka pochłonięta. Ponieważ emisja promieni z identycznym natężeniu, może się cechować innymi wartościami energii. Jest ona miarą ilości energii przekazanej danej materii przez promieniowanie jonizujące w przeliczeniu na jednostkę masy tej materii. Jednostką tej dawki był 1 rad (rd), a w układzie SI jest to 1 grey (Gy), oznaczający pochłonięcie energii 1 J przez 1 kg materii. Zależność między jednostką radu a jednostką greya wyraża się następująco: 100 radów = 1 Gy

W związku z tym, że biologiczne konsekwencje promieniowania są zależne od ilości pochłoniętej energii oraz od typu promieniowania wprowadzono pojecie równoważnika dawki pochłoniętej zwanej dawką równoważną. Służy ona do określenia jednakowych, wobec skutków biologicznych, dawek pochodzących od innych rodzajów promieniowania. Jednostką jej jest rem – biologiczny równoważnik izotopu rada. Dawka śmiertelna wynosi w przybliżeniu 700 remów.

A więc równoważnik dawki pochłoniętej precyzuje etap niebezpieczeństwa biologicznego promieniowania. Obecnie coraz częściej stosuje się jako jego jednostkę 1 siwert (Sv), i nazywana jest dawką skuteczną. Zależność między obiema jednostkami jest wyrażona jako: 1Sv = 100remów

Na człowieka przypada na całym świecie średnia roczna dawka około 2,4 mSv;

Dawka dopuszczalna nie może przekraczać 5 mSv na jeden rok;

Dawka śmiertelna dla organizmu wynosi 3 – 5 Sv i jest wyrażana wskaźnikiem DL 50/30, co oznacza 50% zgonów w ciągu 30 dni. NASTĘPSTWA  NAPROMIENIOWANIA

W organizmie żywym można zaobserwować bezpośrednie oraz pośrednie wyniki pochłaniania energii emisji promieni. Negatywne skutki promieniowania dotknęły w pierwszym rzędzie jego odkrywczynię Marię Skłodowską-Curie, prowadzącej badania nad ogromną ilością radioizotopowego materiału. Zmarła ona na białaczkę.

Biologiczne następstwo napromieniowania jest zależne od różnych czynników:

  •   Typ promieniowania
  •   Moc dawki
  •   Wielkość dawki – oznaki choroby popromiennej może już wywołać jednorazowa dawka wynosząca ponad 0,75 Sv
  •   Czas pochłaniania (dawka jednorazowa albo kilka mniejszych)
  •   Biologiczny czas połowicznego zaniku izotopów promieniotwórczych, np. t1/2 fizyczny wynosi dla 137Cs 30 lat zaś biologiczny już tylko 2 lata
  •   Gatunek napromieniowanej tkanki narządów, które mają zróżnicowaną wrażliwość na promieniowanie
  •   Sposób ekspozycji, a więc zewnętrznej lub wewnętrznej – promieniowanie wewnątrz organizmu wywołuje groźniejsze szkody;
  •   Ogólny stan fizyczny organizmu;

Choroba popromienna może się nie ujawnić, jeśli nie przekroczy się tzw. dawki progowej, jednakże międzynarodowe normy dopuszczają graniczne dawki o wiele mniejsze wielkości od progowych;

Bezpośrednie wyniki napromieniowania pojawiają się, gdy pod wpływem promieniowania następuje rozerwanie wiązań w najważniejszych cząsteczkach komórki, np. kwasu nukleinowego.

Pośrednie natomiast powstają, gdy następuje rozerwanie mniej ważnych cząstek i tworzą się aktywne jony, a także wolne rodników, np. radioliza wody.

Niestety szkodliwe skutki mogą się ujawnić dwojako:

  •   Somatycznie – bezpośrednio u osób narażonych na promieniowanie – tzw. choroba popromienna; można je podzielić na:

wczesne – występujące kilka godzin po napromieniowaniu

późne – długotrwałe skutki choroby

stochastyczne – stopień natężenia skutków nie zależy od dawki, jedynie wystąpienie ich jest związane z wielkością jej; białaczka, różne guzy nowotworowe;

niestochastyczne – stopień natężenia skutków rośnie wraz z dawką pochłoniętą;

  •   Genetycznie – widoczne w następnych pokoleniach;
SKĄD  POCHODZI  PROMIENIOWANIE ?

Nasz organizm jest ciągle atakowany przez słabe promieniowanie. W zależności od czynników środowiskowych, takich jak szerokość geograficzna, wysokość nad poziomem morza, skład mineralny ziemi, ludzie są narażeni na różne dawki promieniowania.

Wyróżniamy dwa rodzaje promieniowania jonizującego:

1.  naturalne

2.  sztuczne

Promieniowanie naturalne jest to tzw. promieniowanie tła, które normalnie i bezustannie istnieje na Ziemi i jest niezależne od aktywność ludzi. Pochodzi głównie z następujących źródeł:

  •   z przestrzeni kosmicznej (promieniowanie kosmiczne poznane zostało w 1912 roku) – składa się z cząstek alfa (jądra helu), protonów oraz jąder pierwiastków; cząsteczki te w wyniku zderzenia się z atomami oraz cząsteczkami znajdującymi się w atmosferze, tworzą tzw. promieniowanie wtórne a więc nowy strumień elektronów, protonów, neutrin czy też pozytonów, który dociera do skorupy ziemskiej i może wnikać w głębsze jej warstwy; promieniowanie wtórne jest promieniowaniem jonizującym powietrze powoduje tworzenie się izotopów biologicznie ważnych, takich jak: 22Na, 7Be, 14C, tryt
  •   z ziemi (promieniowanie gamma) pochodzące od szeroko rozpowszechnionych w glebie w różnych warstwach naturalnych radioizotopów;

Ciekawostką jest fakt, iż:

1.  Gaz szlachetny (radon) emituje największą część promieniowania, ze wszystkich naturalnych źródeł, wchodzi w skład powietrza, niektórych wód mineralnych, gleby, czy też materiałów budowlanych. I dlatego istnieje możliwość jego nagromadzenia się w dużej ilości w niewietrzonych pomieszczeniach.

2.  promieniowanie gamma w budynkach jest spowodowane przez zastosowanie złych materiałów budowlanych, m. in. granitów, do których dodano żużel czy też popiół z pieców hutniczych, posiadające duże ilości promieniotwórczego węgla;

3.  w organizmie człowieka istnieją promieniotwórcze izotopy, np.: 40K, 226Ra, 218Po

Wśród nienaturalnych źródeł promieniowania można wymienić:

  •   promieniowanie stosowane w radioterapii;
  •   promieniowanie kineskopu telewizora;
  •   promieniowanie rentgenowskie;
  •   pojemniki gazu ziemnego używanego w domach;
  •   promieniowanie powstałe w elektrowniach węglowych, powstałe koło nich skażenie terenu jest bardziej radioaktywne niż wkoło dobrze funkcjonujących elektrowni nuklearnych
  •   promieniowanie pochodzące z np. awarii w elektrowniach jądrowych czy też próbnych wybuchów nuklearnych;

W naszych czasach wybuchy jądrowe są coraz bardziej kontrolowane i ilość ich jest znacznie mniejsza. W wyniku wybuchu (groźniejsze są wybuchy termojądrowe) powstaje opad radioaktywny, który w postaci pyłu jest unoszony przez wiatr na znaczne odległości. W przypadku awarii elektrowni jądrowej w Czarnobylu (1986r.) wielkość skażenia jest 500 razy większa niż spowodowane podczas wybuchu bomby atomowej zrzuconej na Hiroszimę, wówczas wyemitowana wielka liczba gazów szlachetnych, lotne produkty termicznego rozszczepienia pierwiastków takich jak jodu i cezu Skażony obszar obejmuje około 50000 km2 w koło elektrowni i wysokie napromieniowanie będzie trwało jeszcze przez następne 300 lat. W trakcie awarii odnotowano 134 przypadki choroby popromiennej a zgonów 31 osób. Silny wiatr skierował pierwsze fale najbardziej radioaktywnego pyłu w stronę Skandynawii i na kraje Europy Południowej, co ochroniło Polskę przed poważnym skażeniem.

Jako ciekawostki można uznać, fakt, iż

  •   latając samolotami jesteśmy narażeni na większą dawkę promieniowania kosmicznego
  •   pracownicy naukowi i obsługa urządzeń promieniotwórczych (np. aparaty rentgenowskie) mają mniejszą ilość godzin pracy ze względu na większe ryzyko napromieniowania
  •   papierosy zawierają radioaktywne izotopy 210Po oraz 210Pb zmagazynowane w liściach tytoniu, które w wyniku palenia papierosów są wdychane z dymem do płuc i przyczyniają się do rozwinięcia groźnych chorób takich jak nowotwór płuc;
POZYTYWNE  I NEGATYWNE  SKUTKI  ODKRYCIA  PROMIENIOWANIA

Odkrycie promieniotwórczości oraz izotopów radioaktywnych poniosło ze sobą wiele korzyści, ale także i kłopotów w rozwoju ludzkości:

  •   Wśród samych odkrywców i naukowców zajmujących się tym zjawiskiem pojawiały się lęki o złe wykorzystanie radioaktywnych izotopów. W 1903 roku w trakcie przyznawania nagrody Nobla, Piotr Curie prosił o rozwagę, logikę i o zachowanie instynktu samozachowawczego podczas stosowanie izotopów promieniotwórczych;
  •   Poznanie zjawiska promieniotwórczości przyczyniło się do uzmysłowienia i poznania makro – i mikroświata, spowodowało to rozwój wiedzy na temat budowy materii, zjawiska powstawania gwiazd oraz całego Wszechświata a także zagłębienie się w jego drogi ewolucji;
  •   Jeszcze przed 1939 r. po raz pierwszy pod wpływem strumienia neutronów rozszczepiono jądra uranu według reakcji:

  •   zapoczątkowało zastosowanie izotopów jako źródło energii jądrowej, już pod koniec 1942 roku został zaprojektowany w Chicago pierwszy reaktor jądrowy przez Enrico Fermiego;
  •   w naszych czasach paliwem do reaktorów jest wzbogacony uran 238, powstający z niego pluton 239 czy tez uran 235:

  •   w 1945 roku w ZSRR powstała pierwsza elektrownia jądrowa, zaś dwa lata później w Wielkiej Brytanii zaczęto korzystać już z takiej elektrowni.

Zastosowanie:

Elektrownie jądrowe, dobrze zbudowane, produkują czystą energię tanim kosztem. Do środowiska są emitowane niewielkie ilości radioizotopów, jest to bardzo duży plus biorąc pod uwagę, że elektrownie węglowe wydalają do atmosfery rzędu kilku milionów ton tlenków azotu, tlenków siarki, a także pierwiastków ciężkich (arsen, kadm, ołów). Potrzebują mniej paliwa, na rok jeden wagon, zaś elektrownia węglowa na dzień zużywa 2 pociągi. Niestety wielkim minusem elektrowni jądrowych jest to, że wprowadzają tony związków promieniotwórczych, które, nie jesteśmy w stanie. Do tej pory magazynuje się odpady radioaktywne w stalowych pojemnikach, obtacza się materiałami żywicznymi i składuje się je w nieużywanych kopalniach czy tez głęboko pod ziemią. W Polsce do tej pory nie wybudowano ani jednej elektrowni jądrowej, ze względów ekologicznych przerwano budowę w Żarnowcu. Zaś przykładowo w Litwie już w 80%energii jest produkowana w elektrowniach atomowych. Biorąc pod uwagę korzyści stosowania energii jądrowej rozwój cywilizacji będzie wymuszał w większym stopniu na zwiększenie liczby elektrowni tego typu.

Reaktory jądrowe są stosowane jako źródła napędu w okrętach czy też w statkach, np. w lodołamaczach. Po raz pierwszy taki napęd był zastosowany w amerykańskim podwodnym okręcie Nautilius w 1954 roku. Bardzo dobrą cechą napędu jądrowego, że okręty takie mogą mieć duże rozmiary oraz wielokrotnie dłużej przebywać pod wodą. Jednakże istnieje możliwość zatonięcia takiego statku/okrętu, co może doprowadzić do groźnego radioaktywnego skażenia środowiska.

Izotopy promieniotwórcze są wykorzystywane szeroko w medycynie jako środki służące do diagnozowania różnych chorób, m.in. w diagnostyce rentgenowskiej. Dzięki nim jest możliwa obserwacja funkcje wszelkich narządów w organizmie; poprzez wprowadzenie leku zawierającego w swoim składzie śladowe ilości izotopów, np. 99Tc można badać jego wędrówkę i metabolizm w danych organach. Jako tzw. bomby kobaltowe (izotop Co), czy też igły radowe (izotop Ra) są stosowane do naświetlania niektórych rodzajów nowotworów. Znalazły zastosowanie także w uzdrowiskach – poprzez terapeutyczne kąpiele i inhalacje z użyciem Rn (balneologia). W farmacji preparaty radioaktywne są przygotowywane i wykorzystywane w celu kontroli normalnych leków.

W chemii służą do poznawania mechanizmów rozmaitych reakcji o skomplikowanym przebiegu, poprzez oznaczone substraty, zawierające jakiś atom w postaci radioizotopu; przykładowo są to reakcje estryfikacji. Można je wykorzystać w sterylizacji opakowań, żywności a także sprzętu medycznego albo laboratoryjnego.

W 1945 roku skonstruowano pierwszą bombę jądrową, gdzie wykorzystano rozszczepienia jąder 233U albo 239Pu, już w 1952 roku na podstawie syntezy jąder helu z izotopów wodoru i litu stworzono bombę termojądrową, zwaną wodorową, w której jądrową wykorzystano jedynie jako zapalnik inicjujący syntezę termojądrową; w latach siedemdziesiątych zbudowano bomby neutronowe, które poprzez emisję prawie samego promieniowania neutronowego zabija organizmy żywe nie niszcząc przy tym żadnych przedmiotów materialnych.

W archeologii i geologii służą do tzw. datowania a więc określenia m. in. wieku skał, minerałów, poszczególnych warstw skorupy ziemskiej, wykopalisk archeologicznych, przedmiotów i starożytnych zabytków. Przykładem „zegaru archeologicznego” może być zegar helowy za pomocą, którego można w minerale ustalić ilość U i TH w stosunku do zawartości Pb i w ten sposób określić wiek minerału, zawartość helu również może być wskaźnikiem wieku danej skały. Najczęściej jednak jest do tego celu używany izotop węgla 14. Jego stężenie w przyrodzie jest ustalone. Poprzez asymilację w postaci dwutlenku węgla, dostaje się do roślin, następnie przedostaje się do organizmów zwierzęcych i ludzkich, poprzez spożycie takich roślin. W wyniku zgonu stworzenia stężenie 14C stopniowo maleje równocześnie intensywność emitowanego przez niego promieniowania. Znając pierwotną zawartość izotopu i jego połowiczny czas trwania t1/2 można określić wiek badanej próbki.

Izotopy znalazły również zastosowanie w dokładnych badaniach grubości tworzyw, czy też do detekcji wszelkich wad materiału, to znaczy pęknięć w rurociągach, mostach, murach, a nawet w szczelności kadłubów statków; pomagają wykryć np. podziemne strumyki czy też cieki wodne. W urządzeniach alarmowych są wprowadzane, np. do czujników dymu.

Coraz częściej radioizotopy znajdują wykorzystanie w całkiem nowych gałęziach przemysłu, czy badań naukowych. Ostatnio opracowano technologię m. in. wyrobów termokurczliwych, czy też uszlachetnianie pakującej folii i modyfikację półprzewodników poprzez promieniowanie.