ROZPAD PROMIENIOTWÓRCZY PIERWIASTKÓW

Rozpad promieniotwórczy to zjawisko spontanicznej przemiany jądra atomowego danego izotopu w inne jądro. Emitowane są cząstki alfa, cząstki beta oraz promieniowanie gamma. Promieniowanie towarzyszące przemianom jądrowym, przechodząc przez substancję ośrodka powoduje jonizację, czyli wybijanie elektronów z atomów. Źródłami radioaktywności są niestabilne izotopy pierwiastków.

Czas połowicznego rozpadu to czas, w którym połowa jąder izotopu danego pierwiastka ulega rozpadowi. Jest to wielkość charakteryzująca każdy nuklid promieniotwórczy.

Po czasie połowicznego rozpadu aktywność promieniotwórcza próbki zmniejsza się o połowę.

Skutkiem promieniowania jest zakłucenie przebiegu procesów chemicznych zachodzących w komórce. Uszkodzone komórki pęcznieją, następują zmiany w przepuszczalności błon komórkowych. Powstające w takich komórkach produkty są toksyczne.

W komórce dochodzi do uszkodzenia chromosomów. Podczas ich naprawy pojawiają się błędy czyli mutacje. Mutacje przejawiają się w zmianie cech dziedziczonych przez potomstwo. Skutkiem są wady dziedziczne potomstwa w kolejnych pokoleniach.

Szczególnie narażone na promieniowanie są komórki rozrodcze.

Rozpad α- Polega on na wysyłaniu przez jądro promieniotwórcze jąder helu. W wyniku tej przemiany jądro traci dwa protony oraz dwa neutrony, w związku, z czym jądro powstałe po przemianie ma liczbę masową mniejszą o cztery, a liczbę porządkowš mniejszą o dwa w stosunku do jądra macierzystego.

$_{Z}^{A}{X \rightarrow \ _{Z - 2}^{A - 4}Y} +_{2}^{4} \propto$

Rozpad β -Masa jądra, zawierajšcego określoną ilość nukleonów, zależy od kombinacji liczby protonów i neutronów zawartych w jądrze. Istnieje tylko jedna taka kombinacja, której odpowiada najmniejsza masa jądra. Każde jądro, w którym liczby protonów oraz neutronów nie odpowiadają kombinacji dającej najmniejszą masę podlega przemianom, w wyniku których jądro osiąga najmniejszą masę.

$_{Z}^{A}{X \rightarrow_{Z + 1}^{A}{Y\ +_{- 1}^{0}e}}$

Choroba popromienna

Promieniowanie jonizujące jest przyczyną choroby popromiennej.

Objawy choroby popromiennej zależą od dawki pochłoniętego pronieniowania.

Małe dawki promieniowania (do 2Sv) nie są groźne dla organizmu, przy wyższych możliwe jest zagrożenie życia człowieka. Najbardziej wrażliwe na promieniowanie są: szpik kostny, węzły chłonne, śluzówka jamy ustnej i jelit, organy rodne.

Do objawów należą: ogólne osłabienie, niedokrwistość, zmniejszenie odporności organizmu, skaza krwotoczna, depresja narządów limfatycznych, konwulsje, utrata przytomności, krwawa biegunka, obrzęki, skrócenie życia, bezpłodność, zaburzenia hormonalne, zaćma.

Skutkiem promieniowania są nowotwory, np. białaczka, chłoniaki oraz nowotwory tarczycy, układu kostnego, glejaki. Pojawienie się nowotworów nie zależy od ilości pochłoniętego promieniowania. Ze wzrostem dawki rośnie przwdopodobieństwo zachorowania.

Do tej pory nikt w Polsce nie zmarł na skutek choroby popromiennej

Skutki promieniowania w zależności od dawki:

0,05 - 0,2 zaburzenia w strukturze chromosomów

0,25 - 1,0 zmiany w morfologii krwi

1 - 2 biegunka, wymioty, zmniejszenie odporności, zahamowanie wzrostu kości

2 - 3 silne objawy choroby popromiennej, 25% napromieniowanych osób umiera

3 - 4 zniszczenie szpiku i miąższu kostnego , 50% napromieniowanych osób umiera

4 -10 ostra faza choroby popromiennej, śmierć 80% napromieniowanych osób

Wady elektrowni jądrowych:

Nieodpowiednio składowane odpady radioaktywne stanowią zarożenie dla środowiska i człowieka.

Podczas pracy elektrowni przedostają się do środowiska pierwiastki promieniotwórcze.

Pierwiastki promieniotwórcze krążą w przyrodzie przez wiele lat.

Budowa elektrowni atomowej jest dwukrotnie droższa niż elektrowni węglowej.

W przypadku awarii dochodzi do skażenia środowiska

Ludzie pracujący przy reaktorze są narażeni na szkodliwe promieniowanie.

Do środowiska przedostają się substancje lotne, np. gazy szlachetne.

Zalety elektrowni jądrowych:

Elektrownie nie emitują gazów, pyłów, tlenków węgla, które powodują efekt cieplarniany.

Elektrownie jądrowe są źródlem tzw. czystej energii.

Wytwarzana energia jest tania.

Nie są wykorzystywane nieodnawialne zasoby.

Zastosowanie izotopów w medycynie

Izotopy promieniotwórcze mogą być wykorzystywane w diagnostyce i leczeniu chorób.

Diagnostykę chorób za pomocą izotopów nazywa się scyntygrafią. Do organizmu wprowadza się pierwiastek radioaktywny, który gromadzi się w chorych narządach i tkankach. Choroby diagnozuje się poprzez rejestrację promieniowania.

Energia jądrowa służy do leczenia nowotworów. Wysokie dawki napromieniowania mogą zabijać komórki nowotworowe lub powstrzymywać je od wzrostu i podziału.

Izotopy są wykorzystywane w geologii, górnictwie, archeologii do określania wieku skał, minerałów i szczątków organizmów żywych. Używany jest do tego trwały izotop węgla, którego zawartość w organiźmie maleje z upływem czasu. Jego czas połowicznego rozładu wynosi 6000 lat.

Reakcje jądrowe są wykorzystywane do utrwalania żywności. Napromieniowaną żywność można dłużej przechowywać. Metoda ta polega na poddaniu żywności promieniowaniu pochodzącego z rozpadu promieniotwórczego kobaltu 60Co. Promieniowanie unieszkodliwia drobnoustroje chorobotwórcze, mogące być przyczyną zatruć pokarmowych. Żywność utrwalona radiacyjnie nie jest promieniotwórcza, toksyczna ani rakotwórcza.

Energia rozpadu promieniotwórczego jest wykorzystywana w wydajnych bateriach w rozrusznikach serca.

Izotopy promieniotwórcze są stosowane do badań analitycznych oraz do badania procesów fizycznych i chemicznych, jak dyfuzja w cieczach i ciałach stałych, rozpuszczalność, strącanie osadów, określanie poziomu cieczy w zbiornikach itp.

W przemyśle izotopy znajdują zastosowanie w miernikach grubości, defektoskopach, analizatorach składu substancji, gęstościomierzach.

Odpady promieniotwórcze

Źródłem odpadów promieniotwórczych są także napromieniowane części reaktora np. filtry wody, narzędzia używane do pracy przy reaktorze, fartuchy i pokrowce na buty noszone przez pracowników.

Elektrownie jądrowe wytwarzają odpady wysokoakytwne, instytucje medyczne i naukowe produkują odpady średnio i nisko aktywne. Najmniej jest odpadów wysokoaktywnych.

Najniebezpieczniejsze są izotopy o długim czasie życia (ponad 30 lat). Stanowią one 10% odpadów promieniotwówczych.

Wypalone paliwo jądrowe jest przewożone w stalowych, szczelnych pojemnikach. W przeszłości odpady promieniotwórcze były składowane na dnie jezior lub mórz. Odpady powinny być składowane na obszarach o małej gęstości zaludnienia. Często są przechowywane w nieodpowiednich miejscach i nie są wystarczająco zabezpieczone. Wypalone paliwo jądrowe jest bardziej aktywne niż ruda z której zostało wyprodukowane. Poddaje się chłodzeniu, potem oddziela się uran i pluton. Najbardziej aktywne odpady wydzielają dużo ciepła, które może uszkodzić pojemniki.