Radioaktivnost

RADOAKTIVNOST1 SA FORMULOM

Raspad atoma

Radioaktivnost je naziv za svojstvo nekih vrsta atomskih jezgri da se same od sebe (spontano) mijenjaju ili dijele, i pri tome odašilju (emitiraju) čestice i prodorne elektromagnetske valove. Vrste jezgri koje su radioaktivne (kaže se i da su nestabilne) nazivaju se radionuklidima, a emitirane čestice i elektromagnetski valovi nazivaju se radioaktivnim zračenjem. Takve spontane promjene nestabilnih jezgri tradicionalno se nazivaju radioaktivnim raspadima.

Radioaktivno zračenje je ionizirajuće zračenje (kao što je i kozmičko i rendgensko zračenje, pa čak i ultraljubičasto zračenje). Ionizirajuće zračenje izbija elektrone iz atoma i molekula, zbog čega u tvarima nastaju pozitivno i negativno nabijene čestice (molekule ili njihovi dijelovi) – koje se nazivaju ionima. Kemijska reaktivnost iona uzrokuje oštećenja u živim tkivima.

Prirodnu radioaktivnost otkrio je Henri Becquerel 1896. godine uočivši da uranijeve soli emitiraju nevidljivo zračenje koje djeluje na fotografsku ploču kroz zaštitni papir slično rendgenskim zrakama te da pod utjecajem toga zračenja elektroskop gubi naboj. Primijetio je da uranijeve soli stalno u mraku fluoresciraju. Daljnjim ispitivanjem, Becquerel je pronašao da zračenje koje izazivaju uranijevi spojevi ionizira zrak (ionizirajuće zračenje), izaziva fluorescenciju i prolazi kroz papir, pločice aluminija i bakra. Kroz zatvoreni spremnik ono djeluje na fotografsku ploču, a djeluje i na našu kožu i klice raznih biljaka.

leaf1Poznate su nam različite vrste takvih raspada:
  • Alfa (α) raspad je emitiranje alfa čestica, tj. jezgre atoma helija (2 protona i 2 neutrona). Zbog svoje relativno velike mase, nije prodorno te u zraku ima domet svega nekoliko centimetara. Alfa čestice može zaustaviti već i list papira. Alfa radioaktivni izvori stoga ne predstavljaju ozbiljne opasnosti kao vanjski radioaktivni izvori. Opasne su alfa čestice koje dođu u čovjekovo tijelo (interna kontaminacija), jer alfa čestica ima veliku snagu ionizacije.
  • Beta (β) raspad je emitiranje beta čestica, tj. elektrona. Beta zračenje je prodornije nego alfa zračenje i u zraku ima domet od nekoliko metara. Zaustaviti ga može već tanki sloj aluminijske folije. Kao vanjski radioaktivni izvor može prouzročiti oštećenja na koži i očima.

formula2

  • Gama-radioaktivnost prijelaz je između stanja više pobuđenosti atomske jezgre u stanje niže pobuđenosti ili u osnovno stanje, a elektromagnetsko zračenje visoke frekvencije koje se pritom emitira naziva se gama-zračenje. (To je ista vrsta zračenja kao i rendgensko zračenje; međusobno se razlikuju po načinu nastanka.) Gama zračenje je jako prodorno zračenje. Potreban je štit od nekoliko centimetara olova (ili oko pet puta deblji beton) da bi se intenzitet gama zračenja iz radioaktivnog izvora umanjio oko sto puta (ovisno o izvoru). Gama zračenje je opasno kao vanjski i unutarnji izvor zračenja.

formula3

  • Neutronsko zračenje (n) je emitiranje neutrona koje se pojavljuje kod nekih nuklearnih reakcija, kao što je fisija u nuklearnom reaktoru.
Prodornost zračenja

Prodornost zračenja

Spontani raspad nestabilnih jezgri je proces statističke prirode, ne može se sa sigurnošću predvidjeti kada će se pojedina radioaktivna jezgra raspasti, niti se na proces raspada može na bilo koji način utjecati. Stoga je vrijeme poluraspada radionuklida (specifično za svaki pojedini radionuklid) definirano kao vremenski period u kojem se raspadne polovica početnog broja radioaktivnih jezgri. Mjerna jedinica za radioaktivnost materijala je bekerel (Bq), a označava broj raspada u jednoj sekundi (1Bq=1raspad/1sekunda).

Vrijeme poluraspada

 

Iako ne razmišljamo o tome, radioaktivnost je sastavni dio našeg okoliša, odnosno jedan od okolišnih uvjeta za koje smo, kao biološka bića prilagođeni. Radioaktivnost, kojoj smo svakodnevno izloženi, ima izvor u kozmičkim zrakama, radioaktivnosti iz tla (i zraka), građevinskih materijala, pa čak i u svim onim tvarima koje unosimo u organizam (jelo i piće). Postoji oko 60 radionuklida koji su glavni izvori prirodne radioaktivnosti.

leaf1Po svom nastanku dijele se na :
  • Slika radijacija 2oduvijek prisutni na Zemlji – prirodno postoje samo produkti triju radioaktivnih nizova (međusobno povezani svojim podrijetlom jer nastaju jedni od drugih; početni je radionuklid onaj s najduljim vremenom poluraspada, a konačni su radionuklidi stabilni): uranijevog, aktinijevog i torijevog, dok su se svi članovi neptunijevog niza zbog kratkoga vremena poluraspada već odavno raspali. Potječu iz vremena formiranja Zemlje, a karakterizira ih vrlo dugo vrijeme poluraspada, čak i do milijardu godina (iznimka je plin radon, čije je vrijeme poluraspada 3,8 dana).
  • nastaju kao posljedica djelovanja kozmičkih zraka (izvor im je uglavnom izvan našeg Sunčevog sustava, a sastoji se od raznih oblika zračenja: od vrlo brzih teških čestica, pa do visokoenergijskih fotona i miona (ugljik 14, tricij, berilij 7 i drugi).
  • posljedica ljudske tehnologije, poglavito razvoja nuklearnih reaktora i testiranja nuklearnog oružja (stroncij 90, jod 129, jod 131, cezij 137, plutonij 239 itd.)