Využití jaderného záření

Prezentace na téma: "Využití jaderného záření"— Transkript prezentace:

1 Využití jaderného záření
(Učebnice strana 131 – 133) Ionizující záření našlo uplatnění v nepřeberném množství různých aplikací. Používané radionuklidy se získávají buď z materiálů vykazujících přírodní radioaktivitu, nebo se připravují ozařováním v reaktorech nebo urychlovačích. Kromě toho je možné radionuklidy získat i z použitého paliva jaderných reaktorů. Využití v průmyslu Ve zpracovatelských závodech potravinářského průmyslu se využívají různé systémy kontroly kvality, pracující na základě prozařování rentgenovými paprsky, v hutnictví a v chemickém průmyslu měření výšky hladiny roztavených kovů nebo nebezpečných kapalin, oslabených stěn různých zkorodovaných potrubí apod. Průmyslová defektoskopie: výrobek se prozařuje zářením gama a na jeho opačné straně se umístí kazeta s filmem. Skryté vady materiálu se projeví různým stupněm zčernání filmu,

2 Měření tloušťky materiálu: záření β prochází měřeným materiálem a je jím pohlcováno v závislosti na tloušťce vrstvy. Metoda se využívá např. ve válcovnách plechu nebo při výrobě plastů, Měření tloušťky materiálu pomocí radioaktivního záření je založeno na určení pohlcování procházejícího záření β v závislosti na tloušťce vrstvy. a) zářič; b) detektor; c) válcování měřeného materiálu; d) vyhodnocovací zařízení, které zpětnovazebně působí na změnu přítlaku válcovacího zařízen

3 Hlásiče kouře a požáru: čidlo obsahuje radioaktivní zářič α, který v čistém vzduchu udržuje slabý proud mezi elektrodami. Kouř v prostoru způsobí změnu tohoto proudu a elektronika hlásiče na ni zareaguje, Radiační polymerace: ozářením dojde k polymeraci materiálů, sloužících k výrobě sportovní výstroje, obuvi, čalounění apod., Stopovací metody: vhodný radioizotop se přimísí např. ke zpracovávanému materiálu a umožňuje tak kontrolovat promíchávání směsí, úniky netěsnostmi v potrubí, opotřebení součástek strojů apod. Krátko žijící radioizotopy, sloužící jako značkovače v diagnostických procedurách, jsou připravovány před použitím přímo v nemocnicích a laboratořích nukleární medicíny.

4 Používají se při zkoumání koloběhu prvků a látek v rostlinách a živých organismech (jod, draslík, krev). Radionuklidy s krátkým poločasem přeměny se přeměňují na neškodné produkty. Metodou značených atomů sledujeme cestu určité látky v objektu a stanovuje její místní koncentraci během pohybu. S látkou je dán do oběhu vybraný radionuklid (stopový indikátor) a jím vysílané záření je počítačově zobrazováno (jako scintigram). Nukleární medicína takto zobrazuje orgány a procesy v lidském těle, vysoké koncentrace radionuklidů v orgánech mohou indikovat přítomnost zhoubných (rakovinných) buněk.

5 Využití ve zdravotnictví
Radioaktivní a rentgenové záření se začalo využívat v medicíně téměř ihned po jejich objevu a dnes patří využívání nukleární medicíny k významným lékařským oborům. Diagnostika: používají se např. metody obdobné stopovacím metodám v průmyslu. Do organismu jsou zavedeny vhodné radioizotopy a měří se stupeň jejich absorbování různými tkáněmi a orgány, Radiofarmaka: při léčení zhoubných nádorů štítné žlázy se zářič dostane přímo do ložiska nádoru, jeho účinek se omezuje prakticky jen na ozařovaný nádor, Radioterapie: zhoubné nádory se ozařují zdroji, umístěnými mimo tělo pacienta. Používá se buď několik nepohyblivých zdrojů (paprsky z nich jsou soustředěny do místa nádoru), nebo jednoho zdroje pohybujícího se po kružnici (ozařovaný nádor je ve středu této kružnice),

6 Jednotlivé svazky gama záření nenaruší vážně zdravou tkáň okolo, ale v místě cílové oblasti, kde se protnou, se jejich účinek znásobí. Radiochirurgie: k operacím, například mozku, se využívá pronikavé záření. Známý Leksellův gama nůž má v ozařovací hlavici zabudováno 201 zářičů γ jejichž paprsky jsou soustředěny do operovaného místa, Kobaltové zdroje Zdroje silného gama záření, které je uvolňováno izotopem kobaltu 60Co. Gama záření Balneologie: používání radioaktivních koupelí má dlouhou tradici, např. v lázních Jáchymov. Léčí se zde hlavně nemoci pohybového ústrojí, Cílová oblast Speciální kovová helma s otvory Místo hluboce v lebce, kde leží zhoubný nádor nebo jiný problém, který je třeba odstranit. Soustřeďuje přibližně 200 paprsků gama záření do jednoho bodu Sterilizace materiálu: ionizující záření ničí choroboplodné zárodky bez nutnosti zahřívání materiálu na vysokou teplotu. Takto se dá získat i sterilní strava při omezené funkci imunitního systému pacienta.

7 Využití v zemědělství Moderní zemědělství a potravinářská výroba používají k různým účelům ionizující záření již několik desítek let ve výzkumu i v praxi. Šlechtitelství: ozařováním semen dochází k mutacím, lze tak získat plodiny s pozměněnými vlastnostmi nebo vytvářet odrůdy zcela nové. Výsledkem takových pokusů je i růžový bezjadérkový grapefruit. Přidáním stopového množství radioizotopu fosforu do průmyslových hnojiv lze průběžně kontrolovat, kolik hnojiva jednotlivé rostliny přijaly. Ochrana skladovaných potravin: ozářením potravin radiokobaltem se zničí mikroorganismy způsobující hnilobu, dojde k prodloužení doby skladovatelnosti. Ozařováním se také potlačuje nežádoucí klíčivost např. brambor, Chov hospodářských zvířat: analýza záření z radioindikátorů slouží k optimalizaci krmných dávek nebo ke kontrole zdravotního stavu zvířat.

8 Využití v dalších oblastech
Nejznámější aplikací přírodní radioaktivity v archeologii je metoda zjišťování stáří předmětů z organických materiálů měřením aktivity radioizotopu uhlíku 6C14 (tzv. radiouhlíková metoda) Poločas rozpadu radioaktivního uhlíku je 5 730 let. Pomocí zjištění jeho obsahu v organických zbytcích sídelních objektů při vykopávkách lze tyto objekty poměrně spolehlivě datovat pomocí C14.

9 Neutronová a rentgenová aktivační analýza slouží k ověřování pravosti nebo zjišťování původu uměleckých předmětů. Pomocí radiouhlíkového datování byla zkoumána i pravost slavného turínského plátna. Podle obsahu uhlíku C14 bylo určeno jeho stáří na přibližně 750 let. Pokud není možné použít k ochraně uměleckých děl a dřevěných historických artefaktů běžné chemické prostředky, lze dřevokazný hmyz a plísně likvidovat pomocí silných zdrojů gama záření. V geologii se určuje stáří hornin pomocí metod, zvaných geochronologie. Věk horniny se zjišťuje na základě obsahu koncových izotopů některých rozpadových řad.

10 Vodohospodáři využívají radionuklidy k měření průtoků v řekách i vodovodních potrubích. Ozařováním je možno ošetřit také odpadní vody obsahující některé nebezpečné látky ještě před přivedením do běžných čističek odpadních vod. Zářiče s radiokobaltem zabraňují množení nežádoucích mikroorganizmů, které snižují kvalitu pitné vody ve studních. V geologickém průzkumu se už dávno využívá tzv. radioaktivní karotáž. Při ní se do geologického vrtu nejprve spustí sonda s neutronovým zářičem a poté se měří sekundární radioaktivita geologických vrstev, vyvolaná tokem neutronů. Měřením aktivity plynných radionuklidů v půdě se určuje stáří geologických vrstev, rozptylem neutronů se měří vlhkost půdy nebo přítomnost zdrojů podzemní vody či ropy. Ionizující záření slouží také při bezpečnostní detekci na letištích, prověřuje se jím složení materiálů ukládaných na skládky, využívá se v restaurátorských dílnách atd., radionuklidy mohou být i zdrojem elektrické energie, např. v odlehlých místech či v kosmu.

11 Využití v ochraně životního prostředí
V ekologii nacházejí radionuklidy a jejich záření uplatnění především k indikaci a analýze škodlivých látek v půdě i v ovzduší. Těmito metodami je možno včas upozornit na nebezpečí poškození životního prostředí. Sledování radioaktivity v okolí jaderných elektráren a jiných zařízení jaderného průmyslu je na vysoké úrovni. Včasná kontrola radioaktivity však může přispět i k ochraně před radioaktivitou z přírodních zdrojů, např. z popílků tepelných elektráren nebo z radioaktivního plynu radonu v obytných domech. Není-li radioaktivní plyn radon z budov pravidelně odvětráván, hromadí se v místnostech a při jeho vdechování může být jako alfa zářič nebezpečný. Využití jaderného záření jako zdroje elektrické energie Radionuklidy se samy zahřívají, což lze využít ke konstrukci jaderných elektrických baterií, které mají uplatnění jako zdroje napětí v kosmu nebo na odlehlých místech, kde není k dispozici jiný zdroj elektrické energie.

12 Zdroje přírodního a umělého záření
Radionuklidy jsou velmi užitečné ve vědě, technice i v lékařství. Metodou značených atomů je možné sledovat koloběh látek v organizmech i v přírodě. Pomocí radionuklidů se dá určovat stáří organických látek a hornin. Ozařováním radionuklidy je možno ničit zhoubné nádory, sterilizovat předměty, chránit potraviny. V průmyslu slouží radionuklidy k měření a kontrole kvality výrobků, radionuklidy mohou být i zdrojem elektrické energie, např. v odlehlých místech či v kosmu. Zdroje přírodního a umělého záření 1. Kosmické záření 2. Radon 3. Záření zemské kůry 4. Vnitřní zdroje 5. Průmyslové aplikace 6. Lékařské aplikace 7. Záření vzniklé činností jaderných zařízen Otázky a úlohy k opakování – učebnice strana 133.