Promieniotwórczość, radioaktywność, zjawisko samoistnej przemiany jednych jąder atomowych w inne. Głównymi procesami odpowiedzialnymi za promieniotwórczość są: rozpad beta, rozpad alfa, wychwyt elektronu, spontaniczne rozszczepienie.

Intensywność procesu promieniotwórczości opisuje się podając aktywność danej substancji (aktywność źródła promieniotwórczego). Zmiany czasowe aktywności charakteryzuje, właściwy danemu izotopowi promieniotwórczemu, czas połowicznego zaniku.

Istnienie promieniotwórczości w przyrodzie (promieniotwórczość naturalna, tło promieniowania przenikliwego) odkrył 1896 H.A. Becquerel, pierwszymi jej badaczami byli M. Curie Skłodowska i P. Curie - stwierdzili oni brak wpływu czynników fizykochemicznych (ciśnienia, temperatury, postaci chemicznej, pola elektromagnetycznego itp.) na przebieg zjawisk promieniotwórczości, tj. na opisujące je prawo rozpadu.

Pierwsze sztuczne (nie występujące w przyrodzie) substancje promieniotwórcze wytworzyli I. i F. Joliot-Curie ( promieniotwórczość sztuczna).

Promieniotwórczość naturalna, zjawisko obecności w środowisku naturalnym substancji promieniotwórczych niezależnie od działalności człowieka (w odróżnieniu od skażeń promieniotwórczych). W środowisku można zaobserwować ponad 60 izotopów promieniotwórczych.

Ze względu na pochodzenie izotopy te dzieli się na trzy kategorie:

1) pierwotne izotopy promieniotwórcze, posiadające czasy połowicznego zaniku (T1/2) powyżej 0,5 mld lat, które powstały wraz ze stabilną materią tworzącą Ziemię (nukleogeneza) i nie zdążyły się jeszcze całkiem rozpaść - najbardziej istotnymi (tj. najbardziej rozpowszechnionymi i mającymi znaczący udział w dawce od tła naturalnego) izotopami w tej klasie są: 40K (1,28 mld lat), 238U (4,5 mld lat), 232Th (14 mld lat), mniej istotne to 235U (0,71 mld lat), 87Rb (48 mld lat) oraz alfa promieniotwórcze pierwiastki ziem rzadkich, np. 147Sm (105 mld lat), a także kilkanaście in.

2) wtórne izotopy promieniotwórcze, które pochodzą z sekwencyjnych rozpadów niektórych izotopów należących do kategorii pierwszej (szeregi promieniotwórcze) - łącznie jest to grupa ponad trzydziestu izotopów, wśród nich najistotniejsze są izotopy radu: 226Ra i 228Ra, radonu: 222Rn i 220Rn, polonu: 210Po, i ołowiu: 210Pb.

3) kosmogenne pierwiastki promieniotwórcze, czyli grupa ponad dziesięciu izotopów promieniotwórczych lekkich pierwiastków, powstających ciągle, głównie w górnych warstwach atmosfery ziemskiej, w reakcjach jądrowych (tzw. reakcje spalacji) wywołanych przez protony promieniowania kosmicznego - najbardziej istotne wśród nich to: 14C (5,7 tys. lat), 7Be (54 dni), 10Be (1,7 mln lat), 3H (12 lat), mniej istotne to wybrane izotopy siarki, chloru, fosforu, aluminium.

BEKEREL, Bq,

jednostka aktywności ciała promieniotwórczego (*promieniotwórcza aktywność) w układzie SI; jest to aktywność ciała promieniotwórczego, w którym jedna przemiana jądrowa zachodzi w czasie 1 s; 1 Bq = 1/s; nazwa jednostki pochodzi od nazwiska H.A. Becquerela.

Siwert, Sv, jednostka dawki równoważnej. Dla promieniowania gamma 1 Sv = 1 Gy (grej), dla innych rodzajów promieniowania współczynnikiem przeliczeniowym między dawką wyrażoną w grejach a dawką wyrażoną w siwertach jest tzw. czynnik jakość (QF, współczynnik skuteczności biologicznej). 1 Sv = 100 rem. Nazwa jednostki upamiętnia R.M. Sieverta.

Dawka graniczna, maksymalna dawka równoważna, ponad tło naturalne, przy jakiej narażenie radiacyjne jest uznawane za bezpiecznie małe.

Dla ogółu ludności jako dawkę graniczną przyjmuje się wartość 1 mSv/rok (100 mrem/rok), dawniej było to 5 mSv/rok (500 mrem/rok). Dla ludzi zawodowo narażonych na promieniowanie jonizujące jako dawkę graniczną przyjmuje się 50 mSv/rok (5 rem/rok).

Rem, pozaukładowa jednostka dawki skutecznej (równoważnej), 1 rem = 0,01 Sv (siwert). Nazwa jednostki jest skrótem angielskiego terminu "rad equivalent man" (równoważnik radu dla człowieka). W byłym ZSRR jednostka rem funkcjonowała jako ber.

Rad, (Ra, radium), pierwiastek chemiczny należący do grupy II A w układzie okresowym pierwiasków. Liczba atomowa 88, masa atomowa 226,03. Znanych jest 27 izotopów radu, wszystkie promieniotwórcze (promieniotwórczość), emitują promieniowanie , , γ. Najtrwalszy izotop 226Ra ma okres półrozpadu T1/2=1599 lat. W przyrodzie rad występuje w minerałach uranowych, głównie w blendzie smolistej UO2-3 i karnotycie K2U2(VO4)2O43H2O, z których jest otrzymywany na skalę techniczną.

Rad jest srebrzystobiałym metalem. Gęstość 5,50 g/cm3, temperatura topnienia 700C. W związkach chemicznych rad występuje na +2 stopniu utlenienia. Jest bardzo aktywny chemicznie: z tlenem tworzy już w temperaturze pokojowej trwały tlenek RaO. Równie łatwo reaguje z chlorem, fluorem, fluorowodorem (powstają halogenki o charakterze jonowym), wodą, kwasem solnym i azotowym. W wysokich temperaturach wchodzi w reakcje z wodorem (RaH2) i azotem (Ra3N2).

Do ważniejszych połączeń radu należą także: RaSO4, RaCO3. Związki radu barwią płomień na kolor karminowy. Izotopy 216Ra, 223Ra, 224Ra, 228Ra stosowane są jako wskaźniki promieniotwórcze. Rad wraz z berylem tworzy źródła neutronów. Odkryty w 1898 przez małżonków M. i P. Curie.

Polon, Po, polonium, pierwiastek chemiczny należący do grupy VI A w układzie okresowym, liczba atomowa 84, masa atomowa 210,11. Znanych jest 27 izotopów polonu, najdłużej życiowy 209Po ma T1/2=102 lata.

W przyrodzie polon występuje w rudach uranowych. Najczęściej stosowany izotop 210Po otrzymuje się przez bombardowanie 209Bi neutronami lub przeróbkę rud uranowych, zawierających ok. 0,1 ppb tego pierwiastka.

Polon jest srebrzystobiałym metalem. Gęstość 9,4 g/cm3, temperatura topnienia 254˚C. Polon emituje promieniowanie α. W związkach chemicznych występuje na -2, +2, +4 i +6 stopniu utlenienia. Reaguje z rozcieńczonymi kwasami, ulega działaniu fluoru w temperaturze pokojowej, słabo rozpuszcza się w alkaliach.

Do ważniejszych związków polonu należą: H2Po (nietrwały, lotny), PoCl2, PoO2, PoO, PbPo, PoS, Po(OH)4. Znane są także liczne związki metaloorganiczne, zawierające polon, np. pochodne fenylowe, tolilowe, mezytylowe. 210Po obecny jest w dymie papierosowym.

Polon jest silnie toksyczny. Znajduje zastosowanie w analizie aktywacyjnej jako źródło cząstek α lub neutronów (w mieszaninie z berylem) oraz w badaniach mechanizmów procesów elektrodowych.

Izotopy promieniotwórcze

Oprócz 272 stabilnych izotopów wszystkich pierwiastków znanych jest ok. 2000 ich izotopów promieniotwórczych (radioizotopów), o różnych czasach połowicznego zaniku i rodzajach rozpadu promieniotwórczego. Izotopy promieniotwórcze stosowane są w wielu dziedzinach badań technicznych (np.: w badaniach przepływów - śledząc z zewnątrz układu przemieszczanie się w nim płynu zawierającego domieszkę izotopu promieniotwórczego, lub w badaniach zużycia materiałów - implantując izotop w elementy konstrukcyjne np. silnika i badając zmiany aktywności tego izotopu w oleju silnikowym w czasie pracy), znajdują zastosowanie w przemyśle (izotopowe czujniki poziomu, wagi izotopowe, izotopowe czujniki przeciwpożarowe), medycynie (radiofarmaceutyki, zasilacze izotopowe), biologii (śledzenie obiegu i roli mikroelementów), geologii (radiometryczne metody geologiczne) oraz w badaniach podstawowych (metoda atomów znaczonych, badania dyfuzji, badania strukturalne itd).

Izotopy promieniotwórcze stosuje się również (jako źródła promieniotwórcze) do modyfikacji cech przedmiotów naświetlanych: wywoływania mutacji, sterylizacji, wywoływania zmian w strukturze polimerów, zabijania tkanek nowotworowych.

PROMIENIOTWÓRCZA AKTYWNOŚĆ,

wielkość charakteryzująca substancje promieniotwórcze, będąca miarą ich wydajności promieniotwórczej; jest to liczba rozpadów promieniotwórczych zachodzących w danej substancji promieniotwórczej w jednostce czasu; jednostka bekerel (Bq).

PROMIENIOTWÓRCZY ROZPAD,

przemiana promieniotwórcza, promieniotwórczość, radioaktywność, samorzutna przemiana jąder atomowych, której towarzyszy emisja promieniowania jądrowego; rodzaje rozpadów promieniotwórczych: rozpady: b^-, b⁺, a, c, wychwyt elektronu, konwersja wewnętrzna, rozpad protonowy, rozpad egzotyczny, rozszczepienie jądra atomowego.

ELEKTROWNIA JĄDROWA,

elektrownia cieplna jądrowa, elektrownia, w której para napędzająca turbinę pobiera ciepło uzyskiwane w procesie jądrowej reakcji łańcuchowej, prowadzonej w reaktorze jądrowym.

Skłodowska-Curie Maria (1867-1934), wybitna fizyczka i chemiczka polska żyjąca i pracująca we Francji, pierwsza kobieta będąca profesorem Sorbony, żona P. Curie. Wraz z nim w 1898 odkryła rad i polon.

Dwukrotna laureatka Nagrody Nobla - w 1903 wraz z mężem i H. Becquerelem (z fizyki) za odkrycie promieniotwórczości naturalnej, oraz w 1911 (z chemii) za wydzielenie czystego radu.

W 1914 założyła Instytut Radowy w Paryżu. Z jej inicjatywy powstał Instytut Radowy w Warszawie (1932).

Becquerel Antoine Henri (1852-1908), wybitny chemik i fizyk francuski, od 1895 profesor École Polytechnique w Paryżu. Badając luminescencję soli uranu, odkrył zjawisko promieniotwórczości naturalnej, za co otrzymał w 1903, wraz z M. Skłodowską-Curie i P. Curie, Nagrodę Nobla.

---