Dodaj do listy

Promieniotwórczość

Trochę historii

U schyłku XIX wieku fizyk pochodzenia niemieckiego Wilhelm Roentgen dokonał spektakularnego odkrycia nowego rodzaju promieniowania. Promieniowanie przenikliwe, które odkrył sam nazwał promieniowaniem typu X. W dniu dzisiejszym nazwę tę stosujemy zamiennie z określeniem promieniowanie Roentgena. Po tym odkryciu prowadzone były dalsze badania cech tego rodzaju promieniowania. Henri Henri T. Borowski Proszę państwa do gazu..., bohater główny; Francuz, więzień, przyjaciel Tadka, razem z narratorem wyprawia się na rampę, gdy przyjeżdża transport, poucza go jak okradać transporty
...
Czytaj dalej Słownik bohaterów literackich - liceum
Becquerel, pracując nad teorią promieniowania Roentgena, w 1986 roku odkrył kolejny rodzaj Rodzaj jednostka systematyczna - jedna z kategorii w systemie klasyfikacji roślin i zwierząt, wyższa od gatunku, a niższa od rodziny, np. rodzaj szczur obejmuje gatunki: szczur śniady, szczur wędrowny; rodzaj... Czytaj dalej Słownik biologiczny promieniowania, które współcześnie nazywamy promieniowaniem jądrowym. Celem jego eksperymentu było stwierdzenie czy atomy uranu są w stanie wysyłać promienie X pod wpływem światła słonecznego. Położył on przez przypadek bryłkę uranu na papierze fotograficznym, po czym zaobserwował jego zaczerwienienie, bez jakiegokolwiek dostępu światła słonecznego. Nowy rodzaj promieniowania, które emituje uran i jego związki, nazwał promieniowaniem uranowym. W dzisiejszych czasach ten rodzaj promieniowania nazywamy promieniowaniem Becquerela.

Badaniami nowego rodzaju promieniowania zajęło się grono wybitnych umysłów początków zeszłego wieku, z Marią Skłodowską - Curie i Pierrem Curie na czele. Dowiedli oni że promieniowanie przenikliwe Becquerela emituje nie tylko uran ale na przykład tor i inne ciężkie metale. Maria Maria A. Malczewski Maria, bohaterka główna i tytułowa; córka Miecznika. Wcześnie straciła matkę, bardzo kocha ojca. Zakochana z wzajemnością w Wacławie, jest wierną i cierpliwą żoną. Bardzo tęskni,... Czytaj dalej Słownik bohaterów literackich - liceum Skłodowska - Curie nazwała tą właściwość niektórych pierwiastków radioaktywnością.

Przeglądając historię fizyki, pierwszą osobą która odkryła, że pierwiastki promieniotwórcze maja wpływ na człowieka był znany nam już Henri Becquerel. Odkrycie to stało się faktem z powodu noszenia przez niego bryłki związku radioaktywnego w specjalnej fiolce w kieszeni swej kamizelki. Okazało się, że skóra pod kieszenią z powodu promieniowania uranu uległa widocznemu zaczerwienieniu. Natychmiast podsunęło to naukowcom pomysł na możliwość stosowania promieniotwórczych substancji w leczeniu złośliwych nowotworów. Podjęte zostały szerokie badania nad wpływem radioaktywnych materiałów na żywe organizmy.

Promieniowanie typu a, bg

Naukowcy odkryli kilka rodzajów promieniowania przenikliwego, zwanego teraz promieniowaniem a, b i g. Dowiedziono empirycznie, że każde z tych rodzajów promieniowania charakteryzuje odmienny zasięg, możliwość przenikania przez materię i oddziaływanie z pobliskimi polami elektrycznymi i magnetycznymi. Odmienne właściwości promieniowania typu a, b oraz g naukowcy wyjaśnili dopiero gdy poznali ich pochodzenie i samą naturę promieniowania. Uczeni zrozumieli czym jest przemiana jądrowa i że w jej wyniku składy i stany energetyczne jąder zmieniają się, powodując emisję promieniowania jądrowego.

Promieniowanie a charakteryzuje się najmniejszym zasięgiem, który w powietrzu wynosi zaledwie kilka centymetrów. Promieniowanie tego typu jest zatrzymywane zaledwie przez kartkę papieru. Pod wpływem pola elektrycznego odchyla się w stronę ujemnego bieguna.

Promieniowanie b potrafi przeniknąć przez cienką kartkę papieru, ale trochę grubsza warstwa materiału, jak milimetrowej grubości blacha aluminiowa skutecznie blokuje to promieniowanie. Pod wpływem pola elektrycznego i magnetycznego odchyla się w stronę dodatniego bieguna.

Promieniowanie g posiada największy zasięg, potrafi przeniknąć przez blachy aluminiowe, zatrzymuje je dopiero gruba warstwa ołowiu. Pole elektromagnetyczne jest dla tego promieniowania obojętne.

Promieniowanie neutronowe

36 lat minęło od odkrycia naturalnej promieniotwórczości, kiedy fizyk pochodzenia angielskiego - Chadwick odkrył istnienie promieniowania neutronowego. Jego wyróżniającą się cechą jest możliwość przenikania przez ołowiane osłony o znacznych grubościach. Aby uchronić się przed jego wpływem, zwykło się stosować materiały, w których składzie występują pochłaniające neutrony jądra. Stosuje się w tym celu na przykład pierwiastek Cd lub specjalne odmiany betonu, w których składzie można znaleźć sole Ba - jest to tak zwany baryto - beton. Również parafina a nawet zwykła woda zapewniają dobrą ochronę przed tego typu promieniowaniem. Naturalne występowanie promieniowania neutronowego należy do rzadkości, stanowi ono bowiem składnik promieniowania kosmicznego. Promieniowanie neutronowe powstaje również, chociaż niezmiernie rzadko, podczas rozpadu jądra uranu.

Promieniowanie to otrzymujemy w laboratorium poprzez bombardowanie jąder lekkich pierwiastków cząstkami a. Nowe jądro, teraz wzbogacone o dwa dodatkowe protony i dwa neutrony, stara się przywrócić równowagę energetyczną poprzez emisję neutronu.

Promieniowanie kosmiczne

Promieniowanie kosmiczne jest promieniowaniem docierającym z kosmosu, jesteśmy więc ciągle wystawieni na jego działanie. Promieniowanie to składa się w głównej mierze z protonów, jąder lekkich pierwiastków oraz cząstek a. Źródłem tego typu cząstek są najczęściej wybuchy gwiazd supernowych oraz nasze Słońce. Zwykle cząstki promieniowania kosmicznego zanim dotrą na Ziemię wędrują przez tysiące a nawet miliony lat w pustce kosmosu. Kiedy stykają się z ziemską atmosferą, dochodzi do powstania nowych cząstek, takich jak nukleony, które podróżują dalej reagując z kolejnymi atomami, na które składa się atmosfera. Promieniowanie kosmiczne zdecydowanie różni się od tego występującego u nas na Ziemi. Natężenie tego promieniowania zależy od wysokości. Im niżej schodzimy tym natężenie tego promieniowania jest mniejsze, aż do momentu gdy przy powierzchni morza osiąga natężenie jednej cząstki na cm2 w ciągu minuty.

Połowiczny rozpad

Czas połowicznego rozpadu jest charakterystyczną cechą wszystkich izotopów promieniotwórczych. Czas ten określa czas istnienia danego izotopu, jest to bowiem czas w którym 50% promieniotwórczej substancji podlega rozpadowi.

Naturalna promieniotwórczość

Spośród wszystkich substancji promieniotwórczych większość z nich można znaleźć w otaczającym nas środowisku. Istnieją nawet promieniotwórcze pierwiastki, które w śladowych ilościach są niezbędne do prawidłowego działania naszych organizmów. Pierwiastki te trafiają do nas głównie przez rośliny, które pobierają je z gleby.

Uran

Na uran występujący w przyrodzie składają się trzy promieniotwórcze izotopy o równych liczbach masowych 234U, 235U i 238U. Czas połowicznego rozpadu uranu 238U wynosi aż 4,5 miliarda lat, czas połowicznego rozpadu uranu 235U wynosi 713 milionów lat, natomiast czas połowicznego rozpadu uranu 234U wynosi 248 tysięcy lat. Jak widać skład jądra atomowego, a dokładniej stosunek liczby protonów do liczby neutronów, wpływa na różną wartość czasu połowicznego rozpadu pierwiastka. Niemal każdy promieniotwórczy izotop, który występuje w skorupie ziemskiej, to izotop pierwiastka ciężkiego którego liczba masowa jest większa od 210. Większość lżejszych izotopów promieniotwórczych pochodzi z rozpadu uranu, bądź toru. Rozpad pierwiastków zachodzi na skutek całego łańcucha promieniotwórczych przemian a i b, które prowadzą do otrzymania trwałego izotopu ołowiu.

Historia Polonu oraz Radu

Maria Skłodowska - Curie badając promieniowanie uranowe, odkryte kilka lat wcześniej przez Becquerela, doszła do wniosku iż istnieją próbki uranu wykazujące wysoką aktywność promieniotwórczą. Jej zdaniem oprócz samego uranu, musiał w badanej rudzie znajdować się inny pierwiastek cechujący się bardzo dużą promieniotwórczością. Na jej badania rząd austriacki przeznaczył tonę rudy. Współpracując ze swoim mężem Pierrem Curie wyodrębniła dwa nieznane w tamtych czasach pierwiastki. Zostały one przez nią nazwane Pollonem, czym oddała cześć swojej nękanej pod zaborami ojczyźnie, oraz Radem, którego nazwa wzięła się od wysokiej promieniotwórczości tego pierwiastka.

Rad

Rad znalazł zastosowanie w niszczeniu komórek nowotworowych. Zaczęto go stosować w Polsce od roku 1932, wtedy bowiem Maria Skłodowska - Curie ofiarowała swojej ojczyźnie jeden gram radu. W Warszawie, przy ulicy Wawelskiej rozpoczął swą działalność Instytut Radowy, zwany obecnie Instytutem Onkologii. Są w nim leczone przypadki chorób nowotworowych.

Radon

Jednym z elementów powstających przy rozpadzie uranu albo toru jest Radon. Pierwiastek ten, gdy jest wdychany do płuc może spowodować groźne nowotwory i schorzenia. Jesteśmy skazani na obecność tego pierwiastka w naszym życiu, gdyż występuje w wielu minerałach, wodzie oraz gazie ziemnym. W przypadku stwierdzenia ryzyka zwiększonej obecności radonu w otoczeniu, należy podjąć specjalne środki mające na celu dbanie o prawidłowe stężenie tego pierwiastka. Najprostszym sposobem jest częste wietrzenie pomieszczeń i dobra wentylacja powietrza.

Polon

Nałogowi palacze powinni mieć świadomość, że w dymie z papierosów, występuje wysokie stężenie tego pierwiastka. Produktem rozpadu niebezpiecznego radonu jest polon, który będąc wchłanianym przez rośliny tytoniu, jest następnie wdychany przez palacza. Polon osadza się w płucach i w jamie ustnej, przez co stanowi przyczynę występowania nowotworów i chorób tych narządów.

Potas - 40

W dosyć małym stężeniu w skorupie ziemskiej można znaleźć radioaktywny potas - 40. Pomimo niewielkiego stężenia (wynosi ono zaledwie 0,0118%) potas - 40 jest rozpowszechnionym izotopem.

Węgiel 14

14C znalazł szerokie zastosowanie przy badaniu biologicznych i chemicznych procesów. Związek organiczny, który chcemy przebadać pod kątem udziału w jakimś procesie, znakujemy izotopem 14C, a następnie śledzimy jego drogę poprzez odpowiednią analizę zawartości tego izotopu posiadanych przez produkty reakcji chemicznej. Podobnie możemy badać prawidłowość funkcji życiowych organizmów przez mierzenie aktywności 14C w interesujących nas narządach czy wydzielinach.

Zegar archeologiczny

Popularny w nauce izotop węgla - 14 możemy wykorzystać do pomiaru wieku badanego obiektu archeologicznego. Czas rozpadu połowy pierwiastków 14C wynosi około 5730lat. Wraz ze zwykłymi atomami węgla niepromieniotwórczego, pod postacią dwutlenku węgla ulega on asymilacji przez rośliny. Wraz z mięsem zwierzęcym a także prosto od samych roślin przedostaje się do naszych organizmów. Stężenie tego izotopu jest stałe w organizmach żywych. Po śmierci 14C nie jest uzupełniany, a co za tym idzie rozpada się powoli zmniejszając swoje stężenie. Znając pierwotne stężenie węgla 14C w badanym organizmie, przy oczywistej znajomości czasu jego rozpadu połowicznego, możemy określić dość dokładnie wiek badanego obiektu organicznego pochodzenia. Właśnie dzięki temu 14C jest nazywany zegarem archeologicznym.

Pomiar promieniowania

Intensywność promieniowania, znana również pod nazwą aktywności promieniotwórczej, jest podstawową cechą substancji promieniotwórczych. Jako wzorzec aktywności promieniotwórczej przyjęto aktywność przejawianą przez jeden gram radu. W jednym gramie radu w ciągu jednej sekundy ma miejsce 3,7*1010 rozpadów promieniotwórczych, co stanowi jednostkę jednego kiura 1Ci. Jednostką stosowaną obecnie jest bekerel. Pojedynczemu rozpadowi na sekundę odpowiada 1Bq.

Sztucznie otrzymywane izotopy promieniotwórcze

Okoliczności odkrycia sztucznej promieniotwórczości

Po upływie czterdziestu lat od odkrycia zjawiska naturalnej promieniotwórczości przez Marię Skłodowską - Curie, jej córka Irena Joliot - Curie współpracując ze swoim mężem Fredericiem Joliot, zaobserwowała, że jest możliwe otrzymywanie sztucznych pierwiastków promieniotwórczych w laboratorium. Odkrycie ujawniło, że jądra pewnych pierwiastków, na skutek oświetlenia ich promieniowaniem a wykazują tendencję do przekształcania się w inne, zazwyczaj nietrwałe izotopy, które ulegają dalszym rozpadom promieniotwórczym. Najwcześniej sztucznie otrzymanym pierwiastkiem promieniotwórczym był izotop azotu 13N, który powstawał po naświetleniu boru 10B cząstkami a. Irena wraz ze swoim mężem otrzymali za to odkrycie w roku 1935 nagrodę Nobla.

Transuranowce

Wszystkie pierwiastki otrzymywane sztucznymi metodami, o liczbie atomowej przewyższającej liczbę atomową uranu nazywamy transuranowcami. Okres połowicznego zaniku nowo otrzymanych pierwiastków wynosi ułamki sekund, a to za sprawą ich nietrwałości. Od czasu odkrycia przez Irenę Joliot - Curie i jej męża Frederica Joliot sztucznej promieniotwórczości, uczeni zdołali wytworzyć i sklasyfikować ponad tysiąc izotopów promieniotwórczych różnych znanych pierwiastków. Po dzień dzisiejszy niektóre z nich mają szerokie zastosowanie w medycynie i w przemyśle. Zazwyczaj otrzymuje je się przez napromieniowywanie izotopów określonych pierwiastków wiązkami neutronów. Pewna ilość sztucznych izotopów wydziela się w wypalonym paliwie uranowym z reaktorów jądrowych.

Technet

Jest to pierwiastek o liczbie atomowej mniejszej od liczby atomowej uranu nie występujący w przyrodzie, nie posiada żadnego trwałego izotopu. Posiada niewielką ilość nietrwałych izotopów promieniotwórczych, o różniących się od siebie czasach połowicznego zaniku. Zgodnie z tablicą Mendelejewa pierwiastek ten należy do grupy manganowców, w której skład oprócz niego wchodzą jeszcze mangan i ren. Aby otrzymać technet należy napromieniować neutronami 98Mo w reaktorze jądrowym. Czas połowicznego rozpadu takiego pierwiastka wynosi sześć godzin. Technet jest interesujący ze względu na swoje zastosowanie w medycynie. Lekarze stosują go w scyntygrafii wątroby, serca, nerek, mózgu, kości. Scyntygrafia polega na wprowadzeniu odpowiedniego związku oznakowanego wcześniej technetem - 99 związku do organizmu ludzkiego. Następnie mierzy się promieniowanie wysyłane przez tkanki, które zakumulowały nasz pierwiastek. Zależnie od tego, który narząd chcemy badać, dobieramy takie związki chemiczne, które będą najłatwiej wchłaniane przez badany organ.

Izotopy jodu

Do izotopów promieniotwórczych jodu należą: 125I, 131I oraz 132I. Wszystkie one mają doniosłe zastosowanie w leczeniu chorób tarczycy, a także przy diagnostyce. Tarczyca Tarczyca gruczoł wydzielania wewnętrznego, leżący u człowieka na chrząstce tarczowej krtani. Produkuje tyroksynę (T4) i trójjodotyroninę (T3) - hormony, które wzmagają podstawową przemianę materii,... Czytaj dalej Słownik biologiczny jak wiadomo posiada dużą chłonność izotopów jodu, na bazie których produkuje ona ważne dla prawidłowego funkcjonowania organizmu hormony. Często mamy do czynienia z leczniczymi wyjazdami nad morze, właśnie z powodu leczniczego działania jodu, którego jest sporo w rześkim, morskim powietrzu. Osoby cierpiące na schorzenia tarczycy najczęściej żyją z dala od morza.

Kobalt - 60

Izotop kobaltu - 60 pełni ważną rolę w medycynie i w technice. Możemy go otrzymać jedynie w laboratorium, nie występuje naturalnie w przyrodzie. Charakterystycznym dla tego izotopu jest wysokoenergetyczne promieniowanie g. Jest wykorzystywany przy napromieniowywaniu komórek nowotworowych. Termin bomba kobaltowa wziął swoją nazwę od urządzenia wykorzystywanego do walki z nowotworami, obudowanego bardzo grubą warstwą ołowiu. Bombę kobaltową można stosować także aby zapewnić sterylność żywności.

Tal - 204

Izotop Talu - 204 jest wykorzystywany przy pomiarach grubości papieru, już w czasie jego produkcji. Pod taśmą z przesuwanym powoli papierem umieszcza się źródło 204Tl. Promieniowanie tego źródła rejestruje sonda. Każda zmiana grubości przesuwanego papieru implikuje zmianę natężenia promieniowania.

Cez - 137, iryd - 192

Promieniowanie g izotopów irydu - 192 oraz Cezu - 137 wykorzystywane jest przy pomiarach grubości materiałów, a także w diagnostyce stanu technicznego urządzeń i w defektoskopii (wykrywaniu wad materiałowych).

Ameryk - 241

Izotop ten jest szeroko wykorzystywanym emiterem promieniowania a. Jest on umieszczany w czujnikach dymów, montowanych w systemach alarmujących o niebezpieczeństwie pożaru.

Maria Skłodowska-Curie

Maria Skłodowska - Curie, jedna z najwybitniejszych, a zarazem najsławniejszych Polek urodziła się w Warszawie, w roku 1967. Wyszła za mąż za Piotra Curie. Była wybitnym chemikiem oraz fizykiem. Świat nauki zapamiętał ją jako pionierkę odkrywającą tajemnice promieniotwórczości. Była kontynuatorką badań Henriego Becquerela dotyczących promieniotwórczości sól uranu. Na podstawie swoich prac w tej dziedzinie wysunęła hipotezę o atomowej naturze promieniotwórczości. Jej rozprawa nosiła tytuł "O promieniowaniu wysyłanym przez wiązki uranu i toru", opublikowana została w 1986 roku. Badając promieniotwórcze materiały domieszkowane uranem i torem doszła do zaskakującego wniosku, że kilka z nich wykazuje znacznie większą promieniotwórczość, niż mogłoby wynikać z zawartości toru i uranu w ich wnętrzu. Wespół ze swoim mężem Piotrem Curie wysunęła hipotezę, iż badane materiały promieniotwórcze muszą zawierać znacznie silniejsze niż znane w tamtych czasach promieniotwórcze pierwiastki. Kontynuując swe badania odkryła w roku 1898 rad i polon, za włożony trud i wkład do ówczesnej nauki małżeństwo Curie otrzymało w roku 1903 nagrodę Nobla z dziedziny fizyki. W 1911 Roku Maria otrzymała kolejną nagrodę Nobla, tym razem z dziedziny chemii, w nagrodę za swoje osiągnięcia w badaniu właściwości chemicznych i fizycznych radu i polonu, a także za prace odnoszące się do oczyszczania, wyodrębniania oraz pomiaru aktywności promieniotwórczych pierwiastków. Jej prace zostały w pełni docenione jeszcze za jej życia, dowodem tego, oprócz dwóch nagród Nobla, było stanowisko kierowniczki laboratorium sorbońskiego uniwersytetu, otrzymane w 1904 r. Po śmierci swojego męża w roku 1906 roku objęła stanowisko kierownika katedry wspomnianego uniwersytetu. Powołała w Paryżu do życia Instytut Radowy. Była również zaangażowana w otwarcie, powstającej jako część Warszawskiego Towarzystwa Naukowego, Pracowni Radiologicznej w 1912 roku. Maria Skłodowska - Curie zmarła czwartego lipca 1934 roku w sanatorium położonym w Alpach Sabaudzkich. Cierpiała na białaczkę.

Wpływ promieniowania jądrowego na organizmy żywe

Stykanie się organizmu w niekontrolowany sposób z promieniotwórczymi izotopami może być bardzo niebezpieczne. Można wyróżnić kilka podstawowych przejawów szkodliwego oddziaływania na materię ożywioną:

  • Oddziaływanie poprzez poddanie żywej tkanki wystawieniu na promieniowanie jądrowe, dzielimy ten rodzaj ze względu rodzaj napromieniowania: neutronowego lub jonizującego.
  • Oddziaływanie poprzez skażenie organizmu promieniotwórczymi izotopami, które znalazły się w zewnętrznym kontakcie lub dostały się w określony sposób do wnętrza danego organizmu.

Promieniowanie jonizujące

Wyszczególnione wcześniej rodzaje promieniowania a, b oraz g, a także promieniowanie X są znane pod wspólną nazwą promieniowania jonizującego. Nazwa ta wynika z właściwości promieniowania, wytwarzających jony dzięki oddaniu swojej energii. Te proste jony mogą być bardzo szkodliwe dla organizmów żywych.

Mutacje

Wytwarzanie wolnych rodników wraz z jonizacją może być przyczyną zmian w strukturach genetycznych. Prowadzi to do mutacji to znaczy zaburzeń i zmian cyklu genetycznego. Efektem wymienionych czynników jest wysokie prawdopodobieństwo spotkania wśród napromieniowanych zwierząt lub roślin znacznie różniących się od swoich organizmów macierzystych mutantów. Reportaże opisują zwiększoną statystykę rodzenia dzieci Dzieci Z. Nałkowska Medaliony - Dorośli i dzieci w Oświęcimiu, bohaterowie autentyczni; dzieci przybywające do Oświęcimia nie miały wielkich szans przetrwania. Mniejsze i słabsze natychmiast kierowano... Czytaj dalej Słownik bohaterów literackich - liceum z wadami wrodzonymi, na terenach poddanych działaniu promieniowania jonizującego. Szczególnie ma to miejsce w okolicach elektrowni jądrowych, próbnych wybuchów jądrowych itd.

Inne zagrożenia

W następstwie wystawiania organizmu żywego na promieniowanie jonizujące, może dojść do powstania nowotworu. Znanymi schorzeniami są nowotwór krwi, czyli białaczka, a także katarakta, która będąc nieleczoną wywołuje z czasem trwałą ślepotę.

Dawka promieniowania

Poddania napromieniowaniu różnych organizmów taką samą dawką może powodować różne zmiany. Główną rolę podczas napromieniowywania pełni czas, w trakcie którego organizm pochłania ustaloną dawkę promieniowania. Na przykład promieniowanie, które zapewnia zgon 50% populacji w przeciągu 30 dni licząc od daty napromieniowania, znacznie różni się w zależności od badanego osobnika. Taka dawka jest nazywana dawką śmiertelną (letalną), jej symbol to LD50/30. Dawki te wyraża się w siwertach. 1 siwert to 100 remów, a 1rem to 10milisiwertów. Dawka śmiertelna dla człowieka kształtuje się w granicach od trzech do czterech siwertów. Osoby, które stykają się zawodowo z promieniotwórczymi materiałami, nie mogą, pod groźbą utraty zdrowia, otrzymywać większej ilości promieniowania niż 5 remów na rok. Jedno prześwietlenie rentgenowskie, wiąże się z dawką jednego rema.

Choroba popromienna

Po otrzymaniu dawki śmiertelnej, bariera immunologiczna znacznie się obniża. Występująca później choroba Choroba występuje wtedy, gdy bodźce zewnętrzne są zbyt silne lub działają zbyt długo, przy równoczesnym zmniejszaniu się zdolności przystosowania organizmu.
Czytaj dalej Słownik biologiczny
popromienna charakteryzuje się tendencją do biegunek i nudności u chorej osoby. Powoduje to odwodnienie całego organizmu i zaburza równowagę elektrolitową, prowadząc do śmierci chorego. Dawki wyższe niż 100 siwertów powodują śmierć już w kilka godzin od czasu napromieniowania, głównie wskutek porażenia i paraliżu układu nerwowego.

Skażenia wewnętrzne

Skażenia wewnętrzne stanowią szczególny rodzaj zagrożenia dla człowieka. Promieniotwórcze izotopy, choćby emitujące bardzo słabe promieniowanie typu b, lub małozasięgowe promieniowanie typu a, stają się bardzo groźne po dostaniu się do wnętrza organizmu. Przykład stanowi jeden z izotopów wodoru, jakim jest tryt. Słabe promieniowanie typu b trytu ma zasięg jedynie paru centymetrów. Gdy tryt dostanie się do organizmu, natychmiast asymiluje się z komórkami jak zwykły wodór i bombarduje swoim kilkucentymetrowym promieniowaniem znajdujące się obok niego składniki komórek. Powoduje to poważną zmianę ich struktury a także zakłóca prawidłowe funkcjonowanie organizmu.

Metabolizm

Jednym z pierwiastków promieniotwórczych pochodzących prosto z promieniotwórczych odpadów jest izotop stront - 90. Jest to izotop bardzo niebezpieczny dla człowieka, wbudowuje się bowiem w tkankę kostną. Stanowi to jedną z przyczyn nowotworów, a w szczególności białaczki. Stront - 90 dostaje się do organizmu człowieka na przykład wraz z krowim mlekiem, jeśli zwierzęta te pasiono na skażonych pyłem promieniotwórczym pastwiskach. Porównywalnie jak stront - 90 zachowuje się cez - 137, z ta różnicą, że zazwyczaj wbudowuje się w tkanki mięśniowe. Szkodliwość działania izotopów promieniotwórczych jest tym większa, im dłuższy czas od momentu skażenia do chwili wydalenia przez organizm. Ten przedział czasowy ściśle wiąże się z tempem metabolizmu człowieka. Podsumowując, czas w jakim promieniotwórczy pierwiastek przebywa w ludzkim organizmie zależy nie tylko od rodzaju związania go z komórkami macierzystymi, ale również od czasu zaniku połowicznego.

Pierwiastki promieniotwórcze i ich toksyczność

Szkodliwy wpływ na organizm ludzki pierwiastków promieniotwórczych jest związany również z ich właściwościami chemicznymi, głównie chodzi o to, że są to w przeważającej części metale ciężkie. U osób (na przykład górnicy) stykających się z pyłem pierwiastków pochodzących ze swoich naturalnych promieniotwórczych szeregów toru i uranu schorzenia układu krwionośnego, schorzenia nerek, czy nowotwory płuc występują znacznie częściej.

Skażenia

Do wyrobu farb świecących używano dawniej radu. Ludzie Ludzie J. R. R. Tolkien Hobbit, czyli tam i z powrotem, bohater zbiorowy; ludzie Trzeciej Epoki są zupełnie podobni do ludzi współczesnych. Tak jak dzisiaj zdarzają się wśród nich postacie niezwykłe, szlachetne,... Czytaj dalej Słownik bohaterów literackich - gimnazjum malujący różne przedmioty zwilżali ustami pędzelki, przez co szybko ulegali skażeniu. Częste były przypadki nowotworów warg i szczęk. W pewnym laboratorium w Stanach Zjednoczonych bryłka radioaktywnego pierwiastka wypadła z pojemnika, co wymagało natychmiastowego umieszczenia go z powrotem w odpowiednim zamknięciu. Nieuważny pracownik wziął do ręki bryłkę, jednocześnie skażając ją sobie. Konieczna stała się amputacja, bowiem rany nie dało się już uleczyć

Energia Jądrowa

W 1932 roku fizyk angielski John Chadwick odkrył neutron. Był to pierwszy zwiastun nadejścia ery energii jądrowej. W niedługim czasie przeprowadzono wiele prób rozszczepiania jąder przy pomocy neutronów, jednak nie od razu uzyskano oczekiwane rezultaty

Odkrycie reakcji rozpadu jądra

Zanim wybuchła druga wojna światowa dwaj niemieccy chemicy Fritz Strassman i Otto Hahn przeprowadzili eksperyment, w wyniku którego przy pomocy neutronów rozszczepili jądro uranu. Hahn - radiochemik specjalista od razu rozpoznał prawdziwość reakcji rozszczepienia. Po ogłoszeniu rezultatów Strassmana i Hahna naukowcy natychmiast zaczęli spekulować nad zastosowaniem energii jądrowej do konstrukcji:

  • Reaktora jądrowego. Reakcja rozszczepiania ciężkich jąder mogłaby bowiem przebiegać w sposób kontrolowany przez człowieka. Niezliczone zasoby energii, którą mógłby wykorzystać człowiek byłyby spożytkowane w pokojowy sposób.
  • Niszczycielska broń. Broń jakiej do tej pory ludzkość nie widziała, o sile rażenia milionowo przekraczającej środki konwencjonalne. Tutaj reakcja rozszczepiania ciężkich jąder mogłaby przebiegać w niekontrolowany sposób.

W ówczesnych czasach szczególnie ta druga opcja okazała się być bardzo atrakcyjną dla polityków, a to za sprawą wiszącej w powietrzu drugiej wojny światowej. Kiedy kolejna wojna światowa wybuchła światowe mocarstwa rozpoczęły ze sobą wyścig, którego celem było władanie bronią jądrową, a tym samym dyktowaniem porządku na świecie.

Produkty rozszczepienia

Pierwiastkiem szczególnie podatnym na różnego typu reakcje rozszczepienia jest izotop uranu - 235. Po otrzymaniu nadmiarowego neutronu jądro uranu staje się wyjątkowo niestabilne. Powodem tego stanu rzeczy jest niesienie dodatkowej energii przez bombardujący je neutron oraz nieodpowiedni stosunek liczby protonów do neutronów w jądrze. Aby odzyskać stan energetycznej równowagi jądro uranu rozpada się na mniejsze fragmenty, będące jądrami lżejszych pierwiastków o składzie dość przypadkowym. Ważnym pojęciem jest termin masa krytyczna. Jest to minimalna ilość rozszczepialnego materiału, która jest wystarczająca do zaistnienia reakcji łańcuchowej.

Reaktory jądrowe

Cztery lata po odkryciu możliwości rozszczepienia ciężkich jąder, w grudniu 1942 roku został uruchomiony pierwszy na świecie reaktor jądrowy. Reaktor stanął w Chicago, jego głównym projektantem był włoski fizyk Enrico Fermi. Polski pierwszy reaktor uruchomiono w 1958 roku w Świerku, w Instytucie Badań Jądrowych. Do dzisiaj wykorzystuje się go w pracach badawczych i do produkcji promieniotwórczych izotopów.

Chłodziwo

Wielki problem w konstrukcji bezpiecznych reaktorów jądrowych stanowi dobór odpowiedniego chłodziwa. Jest to substancja odbierająca ciepło od nieustannie reagującego paliwa jądrowego, a także służy do napędzania turbin elektrowni. W przeszłości stosowano wiele rodzajów chłodziwa, między innymi ciężką i zwykłą wodę, okazało się jednak, że substancje te powodują szybka korozję rur. Kolejne używane chłodziwo ciekły difenyl z czasem ulega rozkładowi, natomiast ciekły potas i sód są niebezpieczne w użyciu, gdyż eksplodują po zetknięciu z wodą. Najlepszym rozwiązaniem wydaje się być chemicznie obojętny hel, jednak wadą tego rozwiązania są bardzo wysokie koszty. Najpopularniejszym obecnie chłodziwem jest zwykła woda.

Paliwo

Jako paliwo w reaktorach jądrowych najczęściej stosowany jest wzbogacony uranem - 235 uran - 238. Wykorzystywany jest również pluton Pluton mit. gr. przydomek Hadesa jako boga podziemnych bogactw, astr. dziesiąta według oddalenia od Słońca planeta Układu Słonecznego, chem. promieniotwórczy pierwiastek chemiczny (symbol: Pu), srebrzystobiały,... Czytaj dalej Słownik wyrazów obcych - 239, który jest produkowany w reaktorze z izotopu naturalnego uranu - 238 po wcześniejszej reakcji z cząstkami neutronów. Obecne elektrownie znajdujące się między innymi w Japonii, Rosji, Kanadzie, Stanach Zjednoczonych dysponują reaktorami o mocy nawet 1000MW. Elektrownia Elektrownia zakład przemysłowy wytwarzający energię elektryczną. Wyróżnia się elektrownie cieplne spalające paliwa stałe, płynne lub gazowe, elektrownie wodne wykorzystujące energię wód płynących oraz elektrownie... Czytaj dalej Słownik geograficzny w Czarnobylu składała się przykładowo z czterech reaktorów z których każdy miał moc 1000MW.

Odpady promieniotwórcze

Jednym z największych problemów energetyki jądrowej jest problem wypalonego paliwa reaktora. Ciężkie atomy po rozszczepieniu rozpadają się na małe fragmenty zwane nuklidami, które również są promieniotwórcze. Czas rozpadu połowicznego nuklidów wynosi setki a nawet tysiące lat. Pojedyncza elektrownia jądrowa produkuje wiele ton odpadów każdego roku. W czasach obecnych wypalone paliwo jest najczęściej stapiane ze szkłem w specjalne bloki i składowane w metalowych pojemnikach w miejscach niedostępnych dla człowieka, gdzie trudno o skażenie środowiska. Przykładem takich miejsc są wyrobiska nieużywanych kopalni. Taki sposób składowania odpadów jest niestety bardzo kosztowny i ryzykowny zarazem.

Awaria w Czarnobylu

Z końcem kwietnia roku 1986 w Polsce podano oficjalną informację, że w jednej z ukraińskich elektrowni, w Czarnobylu nastąpiła awaria. Powiedziano, że nocą nad Polskim niebem przeszła radioaktywna chmura Chmura widoczne skupienie kropel wody lub kryształków lodu swobodnie zawieszonych najczęściej w troposferze powstałe wskutek kondensacji lub resublimacji pary wodnej. Chmury mogą rozwijać się na różnych wysokościach.... Czytaj dalej Słownik geograficzny oraz że w chwili obecnej całe zagrożenie już jest zażegnane. Szybko okazało się jak poważną była ta awaria, radioaktywny opad rozprzestrzenił się na prawie całą Europę. Pomimo nienajlepszego stanu technicznego samej elektrowni, winnym okazał się być zespół naukowców.

Zanim zmieniono w reaktorze wsad uranowy, postanowiono sprawdzić jak będzie funkcjonował turbogenerator przy wyłączeniu reaktora, gdy prędkość jego obrotów spada. Jak pokazały późniejsze badania, eksperyment został źle zaprojektowany, a zespół pracowników okazał się być nieodpowiednio przygotowany na zaistniałą sytuacją. Chcąc uniknąć wcześniejszego wyłączenia reaktora jądrowego operator Operator odcinek DNA zlokalizowany na początku operonu i regulujący jego ekspresję. O. jest rozpoznawany przez specyficzny represor, który po przyłączeniu do o. uniemożliwia ekspresję genów wchodzących... Czytaj dalej Słownik biologiczny zablokował możliwość awaryjnego wyłączenia reaktora i ślepo kontynuował eksperyment, nawet mimo ostrzegających o niebezpieczeństwie komunikatach. Po zdecydowaniu na włączenie zabezpieczenia awaryjnego, było już jednak stanowczo za późno, urządzenie przestało działać. Ogromny wzrost temperatury, który nastąpił dosyć gwałtownie, spowodował wydzielenie się gazów, wielki wzrost ciśnienia i finalnie wybuch. Na wysokość jednego kilometra w postaci promieniotwórczych pyłów wzleciały setki kilogramów materiałów radioaktywnych, aby gnane wiatrem skazić większą część Europy. Do dzisiaj widzimy konsekwencje tego zdarzenia. Najbardziej ucierpieli mieszkańcy północnej części Ukrainy oraz Białorusi. Awaria na taką skalę spowodowała znaczne nasilenie sprzeciwów wobec jakiegokolwiek stosowania energii jądrowej. W związku z zaistniałymi zdarzeniami, w Polsce została wstrzymana budowa pierwszej elektrowni jądrowej, która miała powstać w Żarnowcu.

Problemy ekologiczne

Prawidłowa obsługa i odpowiednia konstrukcja elektrowni jądrowych zapewnia tanią i czystą energię. Wbrew pozorom emisja pierwiastków promieniotwórczych przez elektrownia węglowe jest wielokrotnie wyższa niż ich nowoczesnych, jądrowych odpowiedników. Dyskutując o energii jądrowej należy pamiętać, że póki co dysponują nią jedynie kraje wysoko rozwinięte, jak Niemcy, Francja, USA, Japonia Japonia państwo wyspiarskie położone we wschodniej Azji obejmujące grupę Wysp Japońskich (Honsiu, Hokkaido, Kiusiu, Sikoku) oraz ok. 3 tys. wysp w północno-zachodniej części Oceanu Spokojnego. Powierzchnia 377... Czytaj dalej Słownik geograficzny itd. lub kraje dynamicznie rozwijające się byłego bloku wschodniego, na przykład Bułgaria, Ukraina, Czechy, Słowacja. Większość tych krajów charakteryzuje stabilny wzrost gospodarczy.

Broń jądrowa

Broń jądrowa stanowi książkowy wręcz przykład wykorzystania zdobyczy nauki, mających w domyśle służyć ludziom, służący w zamian ich zabijaniu i wzajemnym zastraszaniu. Broń tego typu działa na zasadzie niekontrolowanego procesu rozszczepiania jąder pierwiastków ciężkich. Aby zapoczątkować reakcję łańcuchową w każdej bombie atomowej, jak gdyby mielibyśmy do czynienia z reaktorami jądrowymi, koniecznym do zaistnienia reakcji łańcuchowej jest przekroczenie masy krytycznej materiału który chcemy rozszczepić. Uran - 235 lub pluton - 239 to najczęściej stosowane w bombach atomowych materiały rozszczepialne. Są one podzielone na odpowiednie porcje, które wspólnie przekraczają wartość masy krytycznej po połączeniu ze sobą. Materiały te łączą się ze sobą na skutek wybuchu umieszczonych wewnątrz bomby ładunków. Ładunki wystrzeliwują w jedno miejsce podkrytyczne części rozszczepialnego materiału. Aby rozszczepić pierwszy atom i zapoczątkować reakcję łańcuchową niezbędny jest przynajmniej jeden neutron.

Broń jądrowa i jej czynniki rażenia

Kilka czynników składa się na niszczące działanie bomby jądrowej. Kiedy następuje wybuch przez czas kilkunastu sekund obserwuje się bardzo silne promieniowanie rodzaju neutronowego oraz elektromagnetycznego g. W środku wybuchu temperatura sięga nawet kilkudziesięciu milionów stopni. Wszystko znajdujące się w pobliżu miejsca wybuchu zostaje w ułamku sekundy stopione, wielki jest również promień spalenia naokoło miejsca wybuchu. Nawet w promieniu, w zależności od mocy bomby, kilku kilometrów sam błysk wybuchu powoduje natychmiastowe porażenie, oraz dysfunkcyjność nerwu wzrokowego u ludzi i zwierząt. Nagrzane do wysokiej temperatury powietrze gwałtownie się rozszerza wywołując ogromną falę uderzeniową, która niszczy niemal wszystko co napotka na swojej drodze. Ostatnim czynnikiem jest radioaktywny opad, którego rozmiary zależą od tego czy nastąpił wybuch powietrzny czy nadziemny. Po wybuchu naziemnym ziemia w okolicy wybuchu zostaje zbombardowana neutronami, prowadzi to do wytrącenia i wyrzucenia dużych ilości promieniotwórczych izotopów. Należy jeszcze wspomnieć o skażeniu materiałem rozszczepialnym, który nie uległ zużyciu, o produktach rozszczepienia a także o napromieniowanych przez neutrony elementach bomby.

Broń neutronowa

W latach siedemdziesiątych ubiegłego wieku Amerykanie uzbroili swoją armię w bombę neutronową. Bomba ta nie aż ma tak dużej mocy przy wybuchu jak bomba atomowa, wyzwala jednak ogromną ilość promieniowania typu neutronowego, które zabija wszystkie żywe organizmy w zależnym od mocy promieniu wybuchu. Jest to możliwe dzięki przenikliwości, łatwości przenikania przez wszelkie osłony promieniowania neutronowego. Działanie broni neutronowej wiąże się z pobudzeniem reakcji jądrowych w materiale złożonym z wodoru i trytu, przy pomocy promieniowania elektromagnetycznego powstałego na skutek wybuchu małej bomby atomowej.

Podsumowanie

Po poznaniu natury sił jądrowych ludzie zyskali energię z niewyczerpalnego źródła, która umożliwia gospodarowanie niezaludnionych z powodu ciężkich warunków obszarów Ziemi oraz bezpieczeństwo energetyczne przyszłych pokoleń. Rozwijanie napędów atomowych pozwoli również na szybszy podbój naszego układu słonecznego.

Z drugiej strony zostały opracowane śmiercionośne bronie, potrafiące uśmiercić w ciągu kilku sekund miliony istnień, nie tylko ludzi, ale także całe ekosystemy. Należy również się liczyć z ryzykiem awarii, które nawet w bardzo nowoczesnych elektrowniach atomowych występuje. Wciąż w pamięci wielu ludzi istnieje przecież wielka katastrofa z 1986 roku. Także próbne wybuchy atomowe spowodowały już skażenie wielkich połaci ziemi.

Badania nad technologią jądrową przyczyniły się do pogłębienia naszej wiedzy na temat elementarnych cząstek materii. Człowiek w końcu zrozumiał procesy zachodzące na Słońcu oraz wiele innych interesujących zjawisk zachodzących w kosmosie. Izotopy promieniotwórcze znalazły szerokie zastosowanie w medycynie. Pozwoliły one na niezwykłe rozwinięcie diagnozy groźnych schorzeń oraz odpowiedniej ich terapii. Szczególne zasługi mają one w leczeniu nowotworów.

Wielkie podziękowania fizyce jest winna również archeologia. Opracowano bowiem metody określania wieku różnorakich skamielin czy skał z bardzo dobrą precyzją. Dzięki temu potrafimy udowodnić jakie były losy Ziemi, jak długo trwały odpowiednie przemiany, w końcu od kiedy na Ziemi istnieje życie. Izotopy promieniotwórcze stosuje się również w naukach przyrodniczych. Potrafimy dzięki nim wyjaśnić różne reakcje chemiczne i procesy biologiczne. W sterylizacji żywności oraz w wielu procesach technologicznych powszechnie stosuje się promieniowanie jonizujące.

Prawidłowe eksploatowanie energii atomowej daje ludziom wprost nieograniczone możliwości i spokojną przyszłość, po wyczerpaniu złóż węgla. Istnieją kraje, gdzie elektrownie jądrowe stanowią w 50% o bezpieczeństwie energetycznym tych państw. Energię jądrową wykorzystuje się również w transporcie.

Na dużą skalę stosuje się w technice i przemyśle radioizotopy. Należy jednak pamiętać, że nawet w bardzo małych ilościach są one niezwykle niebezpieczne. Praca przy ich wykorzystaniu jest możliwa tylko w specjalnie do tego celu przystosowanych laboratoriach. Problem stanowi transport Transport element działu gospodarki narodowej zwanego komunikacją. Przemieszczanie ładunku i osób. W wielu rejonach świata do dziś zwierzęta są podstawowym środkiem transportu. Dotyczy to zwłaszcza słabo... Czytaj dalej Słownik geograficzny izotopów. Może się on odbywać jedynie w odpowiednio oznakowanych pojemnikach razem z zachowaniem niezwykle surowych środków ostrożności. Gdyby izotopy dostały się w niepowołane ręce, przechwycenie tych materiałów i produkcja broni jądrowej przez terrorystów mogłoby doprowadzić do tragedii. Do tej pory do końca nie rozwiązano problemu zabezpieczania odpadów radioaktywnych tak aby były przyjazne środowisku. Pomimo, że umiejętnie użyta broń jądrowa mogłaby doprowadzić do zagłady naszego świata, jednak nadal sporo państw rozwija i udoskonala swój arsenał nuklearny.