Jądro atomowe

1

Jądro atomowe

Atom helu (zacieniowany obszar) i jego jądro (powiększenie), czerwone - protony,

neutrony - niebieskie.

Jądro atomowe – centralna część atomu

zbudowana z jednego lub więcej protonów i

neutronów, zwanych nukleonami. Jądro

stanowi niewielką część objętości całego

atomu, jednak to w jądrze skupiona jest

prawie cała masa. Przemiany jądrowe mogą

prowadzić do powstawania ogromnych

ilości energii. Niewłaściwe ich

wykorzystanie może stanowić zagrożenie

dla środowiska.

Historia

Istnienie jądra atomowego zostało pierwszy

raz eksperymentalnie stwierdzone przez

fizyka E. Rutherforda w 1911 roku.

Rutherford bombardował złotą folię

dodatnio naładowanymi cząstkami alfa.

Badając rozkład kątowy promieniowania

rozproszonego na folii doszedł do wniosku,

że cały dodatni ładunek i masa atomu

skupione są w bardzo niewielkiej objętości nazwanej później jądrem atomowym.

Fizyka jądra atomowego

Oznaczanie

Jądra atomowe oznacza się takim samym symbolem, jak pierwiastek chemiczny odpowiadający temu jądru,

dodatkowo przed symbolem w indeksie dolnym umieszcza się liczbę atomową (Z), a w indeksie górnym liczbę

masową (A), przykładowo jądro atomowe o 11 protonach i 12 neutronach, jest jądrem atomu sodu i oznaczamy je

symbolem:

.

Jądro atomowe a atom

Własności jądra są determinowane poprzez liczbę znajdujących się w nim nukleonów. Liczba protonów określa

ładunek elektryczny jądra. Wielkość tego ładunku wyznacza możliwe konfiguracje elektronów otaczających jądro, z

możliwych konfiguracji elektronów wynikają możliwości łączenia się atomów z sobą, a tym samym ich własności

chemiczne.

Liczba protonów w jądrze, czyli jego liczba atomowa, decyduje o tym jakiego pierwiastka chemicznego jest ten

atom. Atomy posiadające jądra o tej samej liczbie protonów, ale różnej neutronów nazywa się izotopami.

O przebiegu reakcji chemicznych decyduje układ elektronów wokół jądra, który jest determinowany wyłącznie

liczbą protonów w jądrze. W reakcjach jądrowych ważna staje się nie tylko liczba protonów, ale również liczba

neutronów. Liczba neutronów ma też jednak pewien wpływ na przebieg reakcji chemicznych poprzez tzw. efekt

izotopowy.

Jądro atomowe

2

Siły jądrowe

Między dodatnio naładowanymi protonami występuje odpychanie elektryczne, którego efekty są równoważone

przez oddziaływanie silne między nukleonami. Oddziaływania silne działają jednak tylko na bardzo krótkich

dystansach, zbliżonych do rozmiarów samych jąder. Przy większych odległościach przeważają siły odpychania

elektrycznego.

Modele budowy jądra

Jądra atomowe bada się analizując samorzutne rozpady oraz rozpraszając na jądrach cząstki (promieniowanie

gamma, elektrony, neutrony, protony itp.), na podstawie charakterystyki rozpraszania. Stwierdzono, że większość

jąder ma kształt zbliżony do kuli, a niektóre są owalne. Gęstość obszarów wewnątrz jąder jest jednakowa i szybko

spada do zera w odległości od środka, którą określamy jako promień jądra.

Jądra mają rozmiary rzędu 10

-14

– 10

-15

m, co stanowi około 1/100000 rozmiaru atomu. Jednak to w jądrze skupione

jest ponad 99,9% masy atomu. Istnieje prosta zależność pozwalająca oszacować rozmiary jąder atomowych z

wyjątkiem kilku najlżejszych pierwiastków:

gdzie:

A - liczba masowa,

R - promień jądra,

m - metr.

Wzór ten wynika z założeń modelu kroplowego.

Model kroplowy

Jednym z pierwszych modeli budowy jądra był model kroplowy. Zakłada on, że nukleony w jądrze zachowują się

jak cząsteczki w cieczy i w związku z tym własności jądra jako całości powinny być podobne do własności kropli

cieczy. Mikroskopowe oddziaływania, oddziaływanie silne jądrowe oraz siły elektrostatyczne są w tym modelu

przedstawiane przez analogię do sił lepkości i napięcia powierzchniowego. Najważniejszym założeniem modelu jest

to, że jądra są kuliste. Przez analogię do energii kropli cieczy, w tym modelu energię wiązania jąder atomowych

oblicza się z uwzględnieniem poprawki na wysycanie się sił jądrowych wraz z sześcianem odległości.

Otrzymane w ten sposób wzory przewidują stałą energię wiązania na jeden nukleon dla jąder lekkich i mniejszą dla

jąder o dużej masie. Prowadzi to do wniosku, że w dużych jądrach może następować rozdzielenie się na dwa

fragmenty, co wyjaśnia zjawiska rozszczepienia jąder atomowych ciężkich pierwiastków. Model ten jest bardzo

przybliżony i nie wyjaśnia wszystkich własności jąder.

Model powłokowy

Powłokowy model jądra atomowego powstał na zasadzie analogii do powłokowego modelu atomu i zgodnie z

obserwacjami poziomów wzbudzenia jąder atomowych zakłada że, nukleony nie mogą wewnątrz jądra przyjmować

dowolnych stanów energetycznych, lecz tylko te zgodne z energiami kolejnych powłok. Każdą powłokę może

zajmować określona liczba nukleonów. Kiedy zostanie ona wypełniona, energia wiązania dla pierwszego nukleonu

na kolejnej powłoce jest wyraźnie mniejsza. Model zakłada, że nukleony poruszają się w jądrze prawie niezależnie, a

oddziaływanie nukleonu z pozostałymi nukleonami można zastąpić oddziaływaniem tego nukleonu ze średnim

polem działającym na niego. W modelu należy określić rozkład pola w jądrze, tak by poziomy wzbudzeń jądra

odpowiadały danym doświadczalnym.

Model wyjaśnia odstępstwa energii wiązania jąder od energii określonej w modelu kroplowym. Wyjaśnia też

istnienie ”liczb magicznych”: 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126 dla których jądra atomowe są najstabilniejsze. Jeżeli jądro ma

Jądro atomowe

3

jeden nukleon mniej lub więcej, to energia wiązań jest w nim wyraźnie mniejsza.

Ciekawą cechą modelu powłokowego jądra jest istnienie oddzielnych powłok dla neutronów i protonów. Jeżeli

jednocześnie zarówno liczba neutronów jak i liczba protonów jest równa liczbie magicznej, to jądro jest “podwójnie

magiczne” (np. Hel) i cechuje je wyjątkowa trwałość. Wartości liczby magicznych są pewne tylko do 82. Istnieją

hipotezy, według których liczby 126 i 184 są magiczne dla neutronów, a 114 dla protonów.

Jednym z postulatów wynikających z powłokowego modelu jądra atomowego jest istnienie wyspy stabilności.

Fizycy jądrowi wysunęli hipotezę, że jądra o liczbach atomowych powyżej 184 mogą mieć znacznie większe okresy

półrozpadu od większości transuranowców. Najnowsze badania nad syntezą jąder o liczbie atomowej 116 wskazują

na zwiększającą się ich trwałość([1]).

Model powłokowy odnosi się również do zjawiska magnetycznego rezonansu jądrowego. Zauważono zależność

poziomów energetycznych jąder o spinie połówkowym od natężenia zewnętrznego pola magnetycznego.

Modele kolektywne

Modele te zakładają, że nie wszystkie zjawiska jądrowe da się wytłumaczyć jako oddziaływanie nukleonów. Według

tych modeli nukleony łącząc się w grupy tworzą nowe cząstki wewnątrz jądra. Jednym z tego rodzaju modeli jest

koncepcja bozonów (ang. interacting boson model, IBM). Opiera się ona na analogii do zjawisk kwantowych

występujących w nadprzewodnikach. Cząstki elementarne łączą się w pary uzyskując nowe własności. Neutrony

mają łączyć się z protonami i oddziaływać jako jeden bozon z całkowitym spinem 0, 2 lub 4. Istnieją dwa warianty

tego modelu, czyli IBM-I i IBM-II.

Jądra trwałe i nietrwałe

Tylko niektóre jądra atomowe są trwałe. Decydują o tym oddziaływania między tworzącymi je nukleonami.

Większość jąder atomowych o liczbie atomowej od 1 (wodór) aż do 83 (bizmut) posiada trwałe izotopy. Cięższe

pierwiastki zawsze są nietrwałe, jednak ich okresy półrozpadu są tak duże, że można znaleźć je w naturze.

Najcięższym z tych pierwiastków jest posiadający liczbę atomową 94 pluton. Cięższe pierwiastki nie występują na

Ziemi, jednak można je sztucznie wytworzyć w akceleratorach cząstek. Najcięższym obecnie uzyskanym jest

pierwiastek o liczbie atomowej 118, o nazwie Ununoctium, który jest "ostatnim możliwym" gazem szlachetnym i

który został otrzymany w Zjednoczonym Instytucie Badań Jądrowych w Dubnej w 2002 r.

Trwałość jądra można przewidzieć na podstawie energii wiązania, którą da się wyznaczyć doświadczalnie

porównując masę jądra z masą składników hipotetycznego rozpadu (niedoboru masy). Porównując masę jądra z

masą hipotetycznych produktów rozpadu można określić energię, która wydzieliłaby się podczas oderwania od jądra

określonej cząstki (protonu, neutronu, elektronu, pozytonu, cząstki alfa). Jeśli energia wyrwania cząsteczki jest

większa od zera, to taka reakcja zazwyczaj zachodzi. Jeśli energia jest mniejsza od zera to reakcja nie zachodzi, a

jądro jest trwałe. Zakładając kształt bariery potencjału (przewidziany na podstawie czasu rozpadu znanych atomów)

można oszacować czas rozpadu.

Dla średnich i ciężkich jąder energia wiązania jest wprost proporcjonalna do liczby nukleonów. Wzrost liczby

nukleonów o jeden powoduje zwykle podniesienie energii o 7-8 MeV. Prawo to jest zachowane dla jąder w zakresie

liczb masowych od 30 do 70 nukleonów. Potem następuje wyraźne odejście od tej zależności. Energie wiązania

cięższych jąder są w efekcie mniejsze niżby to wynikało z liczby nukleonów.

Jądra z parzystą ilością neutronów i protonów (parzysto-parzyste) cechują się największą trwałością i można je

odnaleźć na Ziemi w znacznych ilościach. Jądra z nieparzystą liczbą protonów lub neutronów (parzysto-nieparzyste)

są już dużo mniej trwałe. Nieparzysta liczba protonów i neutronów powoduje nietrwałość jąder, choć od tej reguły są

wyjątki (np: jądro wodoru). Zjawisko to wyjaśnia model powłokowy jądra atomowego.

Jądro atomowe

4

Przemiany jądrowe

Powstałe w naturze jądra atomowe podlegają przemianom zwanym reakcjami lub przemianami jądrowymi.

Przemiany jądrowe mogą być samorzutne (jądra nietrwałe ulegają rozpadowi) albo są inicjowane przez dostarczenie

energii do jądra. Jądro posiadające wyższą energię niż podstawowe jądro nazywa się jądrem wzbudzonym. Oznacza

to, że zmiana jądra może być zainicjowana w dwóch następujących przypadkach:

• pochłonięcia cząstki elementarnej,

• pobudzenie do wyższego stanu kwantowego przez cząstki niosące energię.

Reakcje takie mogą mieć miejsce pomiędzy jądrem, a neutronami, neutrinami czy innymi jądrami atomowymi.

Przemiany jądrowe nie podlegają wszystkim zasadom zachowania. Ze względu na dużą ilość energii przypadającej

na jednostkę masy w przemianach jądrowych nie jest zachowana masa (tak jak w mechanice klasycznej) zachowana

jest jednak suma energii i materii, co jest zgodne z równaniem Einsteina:

gdzie E – energia, m – masa, c – prędkość światła w próżni.

Energia wydziela się w postaci promieniowania elektromagnetycznego (gamma) oraz emisji cząstek (jąder helu,

elektronów, protonów, neutronów i neutrin) często o dużych energiach. Proces rozpadu wielu jąder atomowych

prowadzi do powstania promieniowania jonizującego o dużym natężeniu.

Przemiany jądrowe zapisuje się przez analogię do reakcji chemicznych np.

Jądro atomu sodu o liczbie masowej 24 i liczbie atomowej 11 (

) przechodzi w jądro atomu magnezu o liczbie

masowej 24 i liczbie atomowej 12 (

), przy czym zachodzi emisja elektronu (e

-

) oraz neutrina elektronowego

(ν

e

).

Efekty kwantowe

Jądra atomowe można w wielkim uproszczeniu traktować jako wirujące ciała naładowane elektrycznie. W

kategoriach mechaniki kwantowej "wirowanie" to określa się terminem spinu i opisuje przy pomocy rachunku

tensorowego.

Jądra o parzystej liczbie atomowej mają w stanie podstawowym spin całkowity, a o nieparzystej połówkowy. Spin

jąder o parzystej liczbie protonów i neutronów w stanie podstawowym jest równy zero. Jądra w stanie wzbudzonym

mogą mieć spin większy od stanu podstawowego.

Opis pola magnetycznego jądra nie jest pełny, jeżeli nie uwzględni się jego własności kwantowych. W takiej sytuacji

pole magnetyczne jądra staje się superpozycją wielu pól odpowiadającym poszczególnym stanom kwantowym. Duże

znaczenie mają tu liczby neutronów i liczby protonów w jądrze. Jeżeli są one nieparzyste, to spin jądra staje się

połówkowy.

Zgodnie z klasycznymi prawami Maxwella obiekt tego typu generuje pole magnetyczne. Przyłożenie zewnętrznego

pola magnetycznego powinno spowodować w takiej sytuacji ustawienie się wektora spinów jąder atomowych

zgodnie z wektorem pola. Jednak spin jąder nie jest prostym wirowaniem mechanicznym, lecz złożonym zjawiskiem

kwantowym, co powoduje, że jądra w polu magnetycznym ulegają zjawisku precesji.

Orientacja biegunów pola magnetycznego dla jąder atomowych jest przeważnie przypadkowa. Gdy do jąder

atomowych o spinie połówkowym przyłożymy zewnętrzne pole magnetyczne, to nie będą one mogły ustawić się, ani

zgodnie z wektorem pola magnetycznego, ani w przeciwnym kierunku. Jądra ustawione niezgodnie z wektorem

zewnętrznego pola magnetycznego, będą zajmować określone kwantowe stany energetyczne.

Jeżeli przyłożone pole magnetyczne oscyluje zgodnie z częstotliwością precesji, to jądra atomowe wzmacniają to

pole, co prowadzi do zjawiska magnetycznego rezonansu jądrowego, przydatnego w technikach analitycznych

stosowanych w chemii i medycynie.

Jądro atomowe

5

W kategoriach mechaniki kwantowej częstotliwość oscylacji pola magnetycznego określa energię tworzących je

fotonów. Gdy ta energia będzie zgodna z różnicą kwantowych stanów energetycznych jąder, to ich pola

magnetyczne będą przechodzić do stanu wzbudzonego. W stanie wzbudzonym superpozycja stanów kwantowych

pól magnetycznych jądra doprowadzi do obrócenia się wynikowego wektora pola magnetycznego.

Przejście na wyższy poziom energetyczny, będzie oznaczać, że następnie jądra atomowe będą powracać do stanu

podstawowego Spowoduje to emisję fotonów. Ich energia będzie zgodna z fotonami wywołującymi pobudzenie.

Oznaczać to będzie emisję takich samych fotonów, jak te wywołujące pobudzenie. Jeżeli energia fotonów

zewnętrznego pola magnetycznego zostania odpowiednio dobrana do własności kwantowych jąder atomowych, to

pojawi się zjawisko magnetycznego rezonansu jądrowego.

Może się wydawać, że opisy rezonansu jądrowego w mechanice klasycznej i kwantowej są skrajnie różnie. Jednak w

większość przypadków obliczone na podstawie tych modeli zachowanie jąder atomowych jest podobne. W praktyce

podczas pomiarów wykorzystuje się oba opisy matematyczne dla zwiększenia dokładności czujników.

Cząstki elementarne budujące jądro atomowe w fizyce kwantowej są opisywane czasami poprzez wartość izospinu.

Według pewnych koncepcji neutron i proton to dwa warianty tej samej cząstki różniącej się właśnie izospinem. Jest

to podejście analogiczne do traktowania spinu elektronów zajmujących różne powłoki w atomie.

Jądra atomowe w astronomii

Występujące we wszechświecie jądra atomowe powstają podczas:

• wielkiego wybuchu (wodór z niewielką domieszką helu),

• reakcji syntezy jądrowej wewnątrz gwiazd (pierwiastki lżejsze od żelaza włącznie),

• eksplozji supernowych (cięższe od żelaza).

Wszystkie istniejące na Ziemi pierwiastki cięższe od helu powstały w wyniku procesów zachodzących w gwiazdach,

a cięższe od węgla tylko w supernowych. W obłoku, który utworzył się z rozwianej w ten sposób materii, narodziło

się Słońce oraz nasz układ planetarny.

Wiedza na temat przemian jądrowych jest podstawą astrofizyki. Dynamika reakcji jądrowych zachodzących w

gwiazdach decyduje o ich losie. Wiek gwiazdy oraz pochodzenie budującego ją materiału można określić na

podstawie ilości zawartych w niej różnych rodzajów jąder atomowych. Podczas swojego życia gwiazdy

przekształcają lżejsze jądra atomowe w cięższe. Różnica masy tych jąder jest głównym źródłem energii gwiazd.

Słońce jest napędzane reakcją syntezy helu z budującego jądro gwiazdy wodoru. Kiedy to paliwo się wyczerpie,

Słońce pochłonie Ziemię i zamieni się w białego karła.

Radioastronomowie zaobserwowali szczególny rodzaj gwiazd, które mogą przypominać wielkie jądra atomowe. Są

to gwiazdy neutronowe. Grawitacja jest w nich tak silna, że jądra atomów łączą się tworząc jeden wielki

konglomerat. Własności tych egzotycznych obiektów, nie są dokładnie znane. Wiadomo, że niektóre gwiazdy

neutronowe mają niezwykle silne pole magnetyczne. Jeżeli gwiazdy te wirują, to stają się źródłem potężnego

promieniowania radiowego, które radioastronomowie obserwują w postaci pulsarów.

Jądra wodoru (protony) oraz helu (czyli jony He

2+

) są obecne w stanie wolnym w kosmosie, a poruszające się z

prędkością bliską c wchodzą w skład promieniowania kosmicznego.

Jądro atomowe

6

Zastosowania praktyczne

Energetyka jądrowa

Energetyka jądrowa pozwala na praktyczne wykorzystanie procesu rozpadu jąder atomowych. Uwolniona energia

może służyć do rozgrzewania pary napędzającej turbiny. W technice kosmicznej wykorzystuje się zasilacze

izotopowe w sondach kosmicznych badających zewnętrzne planety Układu Słonecznego. Izotopy promieniotwórcze

znalazły też zastosowanie w czujnikach dymu.

Broń jądrowa

Obłok dymu po wybuchu bomby atomowej nad

Hirosimą

Zjawisko rozpadu jąder stosuje się również w broni jądrowej, a

zjawisko syntezy jądrowej jest podstawą działania bomby

wodorowej. Pierwszy raz użyto broni jądrowej podczas II wojny

światowej. Dnia 6 sierpnia 1945 roku USA zrzuciły bombę

atomową na japońskie miasto Hiroshima. W ułamku sekundy

ponad 200-tysięczne miasto zostało zamienione w morze ruin.

Zginęło ponad 80 tysięcy ludzi. Wielu innych przez całe lata

walczyło ze skutkami choroby popromiennej.

Wynalezienie broni atomowej doprowadziło po wojnie do

wybuchu zimnej wojny. USA i ZSRR rozpoczęły budowę

ogromny arsenałów broni jądrowej. Do lat 70. wyprodukowano

tyle głowic, że obie strony mogły zabić wszystkich swoich

wrogów kilka razy. Reaktory jądrowe wykorzystano do budowy

atomowych okrętów podwodnych, które stały się kolejnym

nośnikiem broni masowej zagłady. W roku 1962 świat stanął

najbliżej atomowej apokalipsy, kiedy ZSRR umieściło swoje

głowice na Kubie. Jednak konflikt kubański udało się rozwiązać

dzięki nawiązaniu współpracy pomiędzy prezydentem USA Kennedym oraz premierem ZSRR Chruszczowem.

Gdy 1991 roku ZSRR się rozpadło, zimna wojna została zakończona. Jednak po tym gorącym okresie pozostały

ogromne magazyny broni jądrowej. Kiedy 11 września roku 2001 terroryści zniszczyli World Trade Center pojawiło

się zagrożenie wykorzystaniem tych magazynów przez islamskich radykałów. Al Kaida podjęła wysiłki, aby zdobyć

bomby atomowe lub choćby materiały radioaktywne. Przedstawiciele zachodnich krajów postanowili przeciwdziałać

tym zamierzeniom. Obawiano się, że w europejskich czy amerykańskich miastach może znaleźć się brudna bomba,

która wywoła skażenie radioaktywne.

Medycyna nuklearna

W radioterapii wykorzystuje się promieniowanie wysyłane przez jądra atomowe do niszczenia komórek

nowotworowych. Przykładem mogą być bomby kobaltowe wykorzystywane jako źródło promieniowania gamma.

Najnowsza technika radioterapii opiera się na akceleratorach cząstek. Rozpędzają one cząstki elementarne

naładowane elektrycznie bądź jony do prędkości podświetlnych. Tak wytworzona wiązka promieniowania może

zostać skupiona na niewielkim fragmencie ciała, gdzie znajduje się nowotwór. Właściwości rozpędzonych jonów

sprawiają, że możliwe jest ich przenikanie do głębiej położonych partii ciała, bez niszczenia warstw

powierzchniowych.

W Polsce w Świerku niedaleko Warszawy znajduje się reaktor atomowy Maria, który pozwala na wytwarzanie

izotopów promieniotwórczych wykorzystywanych w medycynie.

Jądro atomowe

7

Diagnostyka medyczna

fMRI - obraz mózgu

Techniki jądrowe wykorzystuje się w diagnostyce medycznej.

Dziedzina nauki zajmująca się tego typu badaniami to radiologia.

Izotopy promieniotwórcze mają szerokie zastosowania diagnostyczne

oraz naukowe. Izotopy promieniotwórcze wprowadza się do badanego

organizmu i mierzy się promieniowanie, w ten sposób można określić

rozprzestrzenianie się danego pierwiastka w organizmie. Jeżeli teraz

wykonany zostanie pomiar promieniowania poszczególnych partii

ludzkiego ciała, można w ten sposób uzyskać obraz normalnie

niewidocznych struktur anatomicznych.

Dodatkowo wykorzystanie promieniotwórczych znaczników pozwala

na obrazowanie procesów fizjologicznych organizmu. Przykładem

może być tutaj zwierająca izotop radioaktywny glukoza. Po jej podaniu cukier zbiera się w tkankach o największym

metabolizmie. Emitowane przez radioizotop pozytony mogą być rejestrowane w odpowiednim czujniku. W ten

sposób da się określić miejsce, gdzie znajduje się ognisko raka lub stwierdzić, jakimi czynnościami zajmuje się w tej

chwili kresomózgowie pacjenta.

Najpopularniejsze metody diagnostyki medycznej oparte na technice jądrowej:

• tomografia komputerowa osiowa (ang. computed tomography, CT, computed axial tomography, CAT)

• tomografia komputerowa wysokiej rozdzielczości (ang. high resolution computed tomography, HRCT)

• spiralna tomografia komputerowa (ang. spiral computed tomography, sCT),

• magnetyczny rezonans jądrowy (ang. nuclear magnetic resonance NMR, magnetic resonanse imaging, MRI),

• pozytonowa tomografia emisyjna (ang. positron emission tomography, PET).

Wykorzystanie wszystkich tych technik pozwala na szybkie i precyzyjne diagnozowanie wielu poważnych

uszkodzeń organów wewnętrznych. Obserwacja fizjologii ludzkiego ciała przyczynia się też do postępu w badaniach

nad człowiekiem. Dzięki możliwości "podglądania" ludzkiego mózgu podczas pracy naukowcy stają o krok bliżej do

zrozumienia fenomenu inteligencji. Z wyjątkiem magnetycznego rezonansu jądrowego każda z technik

radiologicznych wiąże się z napromieniowaniem pacjenta. Oznacza to, że w przypadku kumulacji dawki

promieniowania jonizującego mogą pojawić się skutki uboczne. Istnienie tych skutków ubocznych nie może być

bagatelizowane, ale obecnie przeważa strach przed każdym rodzajem promieniowania nawet w najmniejszych

dawkach, które są używane w diagnostyce.

Niebezpieczeństwa związane z technologiami jądrowymi

Znak ostrzegający przed skażeniem

radioaktywnym

Ubocznym skutkiem wykorzystania technologii nuklearnej może się

stać uwolnienie do środowiska naturalnego substancji zawierających

nietrwałe jądra czyli odpadów promieniotwórczych powodując

skażenie radioaktywne środowiska. Skażenie promieniotwórcze jest

bardzo trudne do usunięcia, gdyż izotopy promieniotwórcze tylko

bardzo nieznacznie różnią się fizycznie od izotopów trwałych - tylko

trochę większą gęstością. Podczas pracy reaktorów jądrowych

powstają radioaktywne odpady. Odpady z elektrowni jądrowych są

przetwarzane w specjalnych zakładach w celu odzyskania cennych

izotopów, a pozostałości zostają złożone w mogilniku, zapobiegającym

wydostaniu się promieniotwórczych substancji do środowiska.

Jądro atomowe

8

Podczas budowy pierwszej broni jądrowej, oraz przez cały okres jej gromadzenia, państwa posiadające głowice

nuklearne dokonywały wielu prób tej broni. Próby te polegały zwykle na detonacji głowic próbnych w rozmaitych

warunkach: pod ziemia, na powierzchni ziemi i w powietrzu, m.in. w stratosferze. Ubocznym efektem tych prób

było uwolnienie do środowiska dużej ilości materiałów promieniotwórczych, jednak w skali całej planety wzrost

promieniowania jonizującego wywołany przez próby nuklearne i awarie reaktorów jądrowych jest bardzo mały w

stosunku do promieniowania naturalnego. Na przykład średnia roczna wartość promieniowania tła na obszarze

Europy po awarii w Czarnobylu wzrosła o zaledwie 1%.

Przetwarzanie odpadów radioaktywnych wywołuje w Europie bardzo burzliwe protesty ruchów „zielonych”. Podczas

przewozu kontenerów z utylizowanym paliwem przez Niemcy więcej kosztuje organizacja kordonów policji

broniącej konwój przed manifestantami, niż sam transport. W latach 80. w Polsce w Żarnowcu rozpoczęto budowę

elektrowni jądrowej (zobacz więcej w art. Elektrownia Jądrowa Żarnowiec). Jednak protesty okolicznej ludności i

„ekologów” spowodowały zarzucenie projektu. Poprawnie przeprowadzony proces utylizacji odpadów

radioaktywnych nie powoduje skażenia środowiska. Więcej radioaktywnych odpadów emitują do otoczenia

elektrownie węglowe niż jądrowe. Popiół ze spalania węgla zawiera duże ilości pierwiastków radioaktywnych, a

pozostaje w naszym otoczeniu, także jako wypełniacz w materiałach budowlanych.

Przypisy

[1] http:/

/

www.

cerncourier.

com/

main/

article/

41/

8/

17

Źródła i autorzy artykułu

9

Źródła i autorzy artykułu

Jądro atomowe  Źródło: http://pl.wikipedia.org/w/index.php?oldid=20589158  Autorzy: Artus72, Avathar, Awmarcz, Bansp, Baskijczyk, Belfer00, Beno, Berasategui, Chepry, CiaPan, Emuka,
Galileo01, Gangrena, Gładka, Hannibal, Hashar, Highlight, Jersz, Kakaz, Kbsc, Kocio, Kubłok31, LukKot, LukMak, Lzur, Maciej.strzelecki, Michał Sobkowski, Midge, Mordex, MosinNagant,
Mpfiz, Mroman, Mzopw, Polimerek, Qblik, Rabidmoon, Reytan, Selena von Eichendorf, Siedlaro, Stan J Klimas, Stepa, Stok, Superborsuk, Turkusowy smok, Vearthy, WarX, Youandme, Zic84,
Zwiadowca21, conversion script, 56 anonimowych edycji

Źródła, licencje i autorzy grafik

Plik:Helium atom QM.svg  Źródło: http://pl.wikipedia.org/w/index.php?title=Plik:Helium_atom_QM.svg  Licencja: GNU Free Documentation License  Autorzy: User:Yzmo

Plik:Atomic cloud over Hiroshima.jpg  Źródło: http://pl.wikipedia.org/w/index.php?title=Plik:Atomic_cloud_over_Hiroshima.jpg  Licencja: Public Domain  Autorzy: Personel aboard
Necessary Evil

Plik:FMRI.jpg  Źródło: http://pl.wikipedia.org/w/index.php?title=Plik:FMRI.jpg  Licencja: Public Domain  Autorzy: Frank C. Müller, Solipsist, Superborsuk, Was a bee, 2 anonimowych edycji

Plik:Radioactive.svg  Źródło: http://pl.wikipedia.org/w/index.php?title=Plik:Radioactive.svg  Licencja: Public Domain  Autorzy: User:Bastique

Licencja

Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported
http:/

/

creativecommons.

org/

licenses/

by-sa/

3.

0/