Radioaktivita

Záření  záření  proud letících atomových jader helia ( ) velká kinetická energie silné ionizační účinky malá pronikavost, vychylují se v elektrickém i magnetickém poli Jaderná rovnice: přeměna  - nastává u velmi těžkých jader

Záření  záření  proud rychle letících elektronů (e-) nebo pozitronů (e+ - antihmota k elektronu) stokrát pronikavější než  záření vychyluje se v elektrickém i magnetickém poli Jaderná rovnice: přeměna + - nastává u jader, kde je více protonů než neutronů

Záření  záření  elektromagnetické vlnění (nevychyluje se) nejpronikavější - má silné ionizační účinky důsledku fotoefektu uvolňuje z látek nabité částice neexistuje samostatně doprovází vždy záření  a  Jaderná rovnice: přeměna  nastává u jader, kde je více neutronů než protonů

Pronikavost záření pronikavost jednotlivých typů záření stínicí vlastnosti běžných materiálů o ½ záření Gama.

Radioaktivní přeměny Nestabilní jádro se přemění na jiné a na jádro helia. Zářiče alfa jsou např. 235U, 238U, 234U, 241Am, 222Rn, 226Ra V jádře atomu se přemění neutron na proton za současného vyzáření elektronu a antineutrina. Zářičem beta minus je např. tritium, 40K, 234Th, 210Pb. Zářičem beta plus (vyzáření pozitronu -antielektronu) je např. 52Mn, 11C. Nestabilní, excitované jádro přechází do stavu s nižší energií vyzářením fotonu - kvanta elektromagnetické energie. Částice gama je elektromagnetické vlnění s velmi krátkou vlnovou délkou. obr. č. 31 Radioaktivní přeměny

Roentgenovo záření záchyt elektronů – nastává u jader, které mají více protonů než neutronů – na prázdné místo po elektronu přejde elektron z vyšší slupky (o vyšší energii) a přebytek energie se vyzáří ve formě Roentgenova záření (silně pronikavé, vzniká tedy v elektronovém obalu) Roentgenovo záření

Umělá radioaktivita existuje u radionuklidů připravených uměle jadernými reakcemi objevili ji r. 1934 manželé Frédéric a Iréne Joliot-Curieovi při ostřelování hliníku částicemi  vznikající nuklid fosforu v přírodě neexistuje, je zářičem + s poločasem rozpadu T=130s radioaktivní fosfor se dále rozpadá za vzniku křemíku

Irène Curie a Frédéric Joliot objevili v r. 1934 umělou radioaktivitu Irène Curie a Frédéric Joliot

Měření radioaktivity nejčastěji tzv. poločas rozpadu: doba, za kterou se z výchozího počtu atomů přemění právě polovina (čas potřebný k rozpadu poloviny původního počtu radioaktivních jader) Po…3·10-7s, 222Rn…4 dny; Ra…1590 let, 235U…7.1·108 let, 14C…5730 let (do chemie není třeba znát)

Rozpadové řady rozpadem atomového jádra nemusí vzniknout stabilní prvek, ale zase radioaktivní, jenž se dále rozpadá – tak se vytváří tzv. rozpadové řady uranová 238U → 206Pb (přírodní) aktinouranová 235U → 207Pb (přírodní) thoriová 232Th → 208Pb (přírodní) neptuniová 237Np → 209Bi (umělá)

Jaderná reakce je přeměna atomových jader, která může probíhat samovolně nebo být vyvolaná působením jiného jádra nebo částice (včetně fotonu) dochází při ní jak ke změně struktury zúčastněných jader, tak ke změně jejich pohybového stavu

1.Štěpné jaderné reakce je jaderná reakce, při níž dochází k rozbití těžkého jádra nestabilního atomu na dvě menší neutronem za uvolnění velkého množství energie objev v roce 1938 (Hahn a Strassman) uvolněné neutrony mohou štěpit další jádra a proběhne řetězová reakce až výbuch  23592U + 10n   14456Ba + 8936Kr + 3 10n

Řetězové reakce Neřízená reakce – zreagují všechny vzniklé neutrony, reakce končí výbuchem tzv. atomové bomby. výroba nukleárních zbraní k tomu se používají izotopy 235U, 233U, 239Pu. Řízená reakce - zreaguje pouze 1 neutron v jaderných elektrárnách

Štěpná jaderná reakce +energie 3692Kr Schéma štěpné jaderné reakce 56141Ba 92235U 92235U +energie 92235U 38Sr 56141Ba 54Xe

Štěpná jaderná reakce 1. První štěpení, vzniknou dva rychlé neutrony 2. Rychlé neutrony se zpomalí srážkami v moderátoru 3. Štěpení uranu, další generace rychlých neutronů 4. Zpomalení neutronů, jeden je moderátorem pohlcen 5. Další štěpení a pokračování řetězové reakce

Štěpení jader uranu vyvolané pomalými neutrony Ba 144 56 ENERGIE U 235 92 Kr 84 36

Schéma jaderné elektrárny Temelín OCHRANÁ OBÁLKA GENERÁTOR PAROGENERÁTOR TURBÍNA TRANSFORMÁTOR OKRUH CHLADÍCÍ VODY REAKTOR KONDENZÁTOR CHLADÍCÍ VĚŽ VLTAVA

Využití reakce „štěpení uranu“ Po úpravách přírodního uranu lze získat jaderné palivo. Řetězová reakce je využita v jaderném reaktoru. Temelín Dukovany

Všechny jaderné elektrárny nevypadají stejně Švédsko - Barseback Holandsko - Borssele

2. Termonukleární reakce (jaderná syntéza) ze dvou lehčích jader vzniká jádro těžší za uvolnění energie probíhá při vysokých teplotách 11H + 21D 32He tyto reakce jsou zdroje zářivé energie Slunce a hvězd

3. Transmutace jader bombardováním určitých jader částicemi o velké energii vzniká nové jádro protonové a nukleonové číslo nového prvku se od původního liší minimálně 1. reakce E. Rutherford v roce 1919 147N + 42He   178O + 11p

Využití radioaktivity v praxi radiokarbonové datování = v paleontologii nebo archeologii, podle obsahu radionuklidu 14C lze určit stáří organismů (za života se jeho obsah nemění, ale po smrti dochází k jeho rozpadu) , poločas přeměny je 5700 let radioterapie - léčení některých nemocí zářením radionuklidů. Nádorové buňky jsou citlivější než ostatní živé buňky těla, ionizující záření a vhodná přesně směrovaná dávka ozáření může zhoubné nádory zničit.

Využití radioaktivity v praxi radiodiagnostika -metoda značených atomů (tzv. markerů) = radionuklid se chemicky chová stejně jako jeho stabilní izotop a lze sledovat jeho cestu v rostlinách a živých organismech, radionuklidy v orgánech mohou indikovat přítomnost zhoubných (rakovinných) buněk; i pro zjišťování skrytých vad materiálů ozařování - potraviny, např. ovoce, zelenina nebo maso, mohou být ošetřovány gama zářením. Ozáření zpomaluje dozrávání ovoce a zeleniny, ničí bakterie v mase, a udržuje tak potraviny déle čerstvé.

Výstražné symboly Mezinárodní výstražný symbol, označující radioaktivní materiál Nový doplňkový výstražný symbol ionizujícího záření schválený dne 15. února 2007