Promieniowanie jonizujace

Najkrócej rzecz ujmując promieniowanie jest to wysyłanie i przekazywanie energii na odległość. Promieniowanie dzieli się na dwie zasadnicze grupy: jonizujące oraz niejonizujące. Do tej ostatniej możemy zaliczyć promieniowanie radiowe, mikrofalowe, podczerwone, a także światło widzialne. Promieniowanie jonizujące natomiast, powstaje w bardzo wielu procesach, min. w substancjach promieniotwórczych, gdzie jest wynikiem przemian jądrowych, a więc zmiany w układzie nukleonów w jądrze, której to zmianie towarzyszy zmiana energii układu. Nie każdy jednak izotop jest zdolny do takich przemian. Taką cechę posiadają jedynie izotopy, o nieodpowiedniej liczbie neutronów w jądrze.
Liczba neutronów w konkretnym nuklidzie, powinna być jedynie nieco wyższa od liczby protonów, gdyż tylko wówczas siły oddziaływania jądrowego będą na tyle silne, by żaden nuklid nie mógł się odłączyć. Gdy jednak liczba neutronów jest nieodpowiednia, atom dąży do pozbycia się zbędnych cząstek, a zarazem i energii, którą to nazywamy promieniowaniem.
Promieniowanie jonizujące podzielić możemy na promieniowanie a , b , g , X(Roentgena), a także w niektórych przypadkach promieniowanie UV.
Promieniowanie a, jest to strumień jąder atomów helu, czyli struktura składająca się z dwóch protonów oraz z dwóch neutronów. Promieniowanie to powstaje najczęściej podczas rozpadu ciężkich jąder.
Promieniowanie b jest to strumień elektronów (negatonów lub pozytonów), które to powstają podczas rozpadu b . Elektron e- emitowany jest podczas przemiany, nazywanej beta(b-), polegającej na przemianie jednego z neutronów jądrowych w proton. Wówczas to w jądrze następuje przemiana neutronów w proton. W tym przypadku liczba atomowa nowo powstałego jądra jest większa o jeden od liczby atomowej jądra macierzystego. Pozyton natomiast emitowany jest podczas przemiany nazywanej beta( b+).W jądrze następuje przemiana protonu w neutron, a liczba atomowa nowo powstałego jądra jest mniejsza o jeden od liczby atomowej jądra macierzystego. Takie przeobrażenia zachodzą w sztucznych jądrach promieniotwórczych powstających w reakcjach jądrowych, oraz przez występujący w naszym środowisku, w niewielkiej ilości kosmopochodny izotop sodu 22Na.
Promieniowanie g , X oraz UV, różnią się od pozostałych. Nie są one związane z przemianami jądra, a jedynie z emitowaniem promieniowania elektromagnetycznego o dużej energii. Mogą one być połączone z emisją cząstek a i b.




Jednostki fizyczne charakteryzujące promieniowanie.

Jedną z cech substancji promieniotwórczej jest jej intensywność promieniowania zwana aktywnością promieniotwórczą. Aktywność materiału promieniotwórczego jest równa co do wartości liczbie jąder atomowych, które ulegają rozpadowi w czasie 1 sekundy. Jednostką aktywności jest bekerel [Bq]. (Wcześniej używaną jednostką był kiur Ci. Określano jego wartość przyjmując za wzorzec aktywność 1g radu, co odpowiada 3,7 * 1010 rozpadów promieniotwórczych w ciągu sekundy). Przykłady: 1 litr mleka- ok. 60 Bq, 1 gram radu-37 mld Bq, pięcioletnie dziecko - ok. 600 Bq, dorosły człowiek o wadze 70 kg - ok. 10 tys. Bq, 1 tona skały granitowej - ok. 7 mln Bq, 1 litr wody morskiej-ok. 12 Bq.
Zagrożenie skutkami promieniowania zależy od wartości dawki pochłoniętej. Miarą dawki pochłoniętej przez materię jest energia pochłonięta przez tę materię w procesie napromieniowania, w przeliczeniu na jednostkę masy. Jednostką dawki pochłoniętej jest Grej [Gy] (ilość promieniowania, która przekazuje jednemu kilogramowi materii energię 1 J ; 1 Gy=1J/1kg . Wcześniej używaną jednostką był rad rd. Odpowiada on 100 ergom (10-5 J) energii pochłoniętej przez 1g substancji).
Biologiczne działanie promieniowania zależy nie tylko od energii pochłoniętej przez każdy kilogram ciała, ale też od rodzaju promieniowania (np. 1Gy promieniowania a jest 20 razy bardziej niebezpieczny niż 1Gy promieniowania b lub c). Dlatego też wprowadzono dawkę równoważną. Jej jednostką jest sievert [Sv]. W przypadku promieniowania b, g, X (rentgenowskiego) współczynnik do przeliczeń jest równy jedności. Czyli 1 Gy odpowiada praktycznie 1 Sv. W przypadku promieniowania a czy neutronowego współczynnik jest wyższy i wynosi 10 a nawet 25. Czyli w tym przypadku odpowiednikiem 1 Sv jest już 1/20 Gy.






Skąd pochodzi promieniowanie na Ziemi

Jedynie 30% ogólnej dawki promieniowania otrzymanej przez ludzi, pochodzi ze źródeł sztucznych (wytworzonych przez człowieka). Większość stanowią źródła naturalne takie jak promieniowanie kosmiczne czy pierwiastki występujące w glebie.
Napromieniowanie ze źródeł naturalnych - 2,4 mSv
1. Promieniowanie kosmiczne -0,4mSv
2. Promieniowanie z gleby - 0,4 mSv
3. Pierwiastki radioaktywne wchłaniane lub wdychane - 1,6 mSv
Napromieniowanie ze źródeł sztucznych - 1,1 mSv
4. Napromieniowanie pochodzenia medycznego - 1 mSv
5. Działalność przemysłowa - 0,1 mSv
Napromieniowanie pochodzenia medycznego stanowi przeciętną dawkę około 1 mSv bardzo nierównomiernie rozłożoną w populacji. Promieniowanie to pochodzi przede wszystkim z diagnostyki rentgenowskiej i izotopowej wraz z radioterapią.
Działalność przemysłowa odpowiada przeciętnej dawce około 0,1 mSv, w tym jedynie 0,02 mSv przypada na energię jądrową.
Promieniowanie kosmiczne, jak sama nazwa wskazuje, dochodzi do Ziemi z przestrzeni kosmicznej. Większą jego część stanowi promieniowanie emitowane na Słońcu w drodze przemian jądrowych. Dawka tego promieniowania zmienia się wraz z wysokością, na której się znajdujemy. Na poziomie morza na przykład wynosi ona 0,4 mSv, a na wysokości 1500 mn.p.m podwaja się. Przelot w obie strony na trasie Paryż-Nowy Jork odpowiada dawce 0,06 mSv.
Pierwiastki radioaktywne zawarte w glebie, głównie uran, tor i potas dają przeciętnie napromienienie dawką 0,4 mSv rocznie, i jest ona bardzo zróżnicowana w zależności od rodzaju gleby.
Pierwiastki radioaktywne wchłaniane podczas oddychania lub z pokarmem, takie jak radon-222, który jest naturalnym gazem pochodzącym z rozpadu uranu zawartego w glebie i głównym źródłem naturalnego napromieniania, czy potas w żywności, który częściowo zatrzymywany jest w naszym organizmie, powodują napromienienie dawką około 1,6 mSv rocznie



SYTUACJA RADIANOWA
Ogólną sytuację radiacyjną w środowisku charakteryzują obecnie następujące wielkości podstawowe:
• poziom promieniowania gamma, obrazujący narażenie zewnętrzne ludzi od naturalnych i sztucznych źródeł promieniowania jonizującego, istniejących w środowisku lub wprowadzonych sztucznie przez człowieka;
• stężenia naturalnych i sztucznych izotopów promieniotwórczych w komponentach środowiska, a w konsekwencji w artykułach spożywczych, obrazujące narażenie wewnętrzne ludzi w wyniku wchłonięcia izotopów drogą pokarmową.

Poziom promieniowania gamma


Średnia wartość mocy dawki ziemskiego tła promieniowania gamma w 1996r. wynosiła dla Polski 47,4 nGy/h. Dla poszczególnych punktów pomiarowych waha się w granicach od 18,8 do 86,0 nGy/h. Podobne wartości rejestrowano w latach 1990 -1995 (tabela 1) i w okresie przed katastrofą w Czarnobylu. Wyższe wartości mocy dawki występują głównie w południowych regionach kraju. Jest to związane z lokalnymi warunkami geologicznymi tych regionów.



Moc dawki promieniowania gamma
Rok Przedział wartości [nGy/h ] Średnia wartość dla Polski
[nGy/h ]
1990 17,7 - 97,0 45,4
1993 13,2 - 82,6 41,0
1994 18,3 - 50,8 31,7
1995 24,2 - 55,0 37,0
1996 18,8 - 86,0 47,4









ZASTOSOWANIE ,

Pomimo wielu negatywnych skutków, jakie wymieniliśmy w naszej pracy promieniowanie posiada także wiele pozytywnych zastosowań. Nie chcemy ich wszystkich dokładnie opisywać, gdyż jest to temat bardzo szeroki Dosyć obszernie opisaliśmy elektrownie jądrowe, które to dostarczają wielu krajom energii elektrycznej. Dzięki nim niekonieczna jest eksploatacja złóż węgla kamiennego czy ropy naftowej(jak wiadomo pokładów tych substancji przy obecnym wydobyciu nie wystarczy na zbyt długo). Elektrownie te powodują, przy odpowiednim ich użytkowaniu, znacznie mniejszą degradacje środowiska naturalnego.
Bardzo ważne miejsce w dzisiejszym świecie zajmuje zastosowanie promieniowania jonizującego w medycynie. Większość z nas poznała już jego je, chociażby podczas prześwietleń aparaturą rentgenowską(np. złamanej ręki). Zasada jej działania jest bardzo prosta i polega na tym, że wiązka promieni X przenikając przez badany narząd ulega osłabieniu, ponieważ część promieni zostaje pochłonięta przez tkankę. Narządy zbudowane z tkanek o różnej gęstości, w różnym stopniu pochłaniają wiązkę promieniowania. Niejednorodnie osłabiona wiązka promieni X trafia na kliszę fotograficzną i powoduje jej zaciemnienie proporcjonalnie do stopnia osłabienia. W ten sposób na kliszy fotograficznej uzyskujemy obraz badanego narządu. Jednym z ważniejszych osiągnięć techniki rentgenowskiej jest tomografia komputerowa. Sterowany komputerem proces wykonywania kolejnych zdjęć badanego narządu w różnych płaszczyznach i pod różnym kątem pozwala uzyskiwać warstwowy obraz, przedstawiający bardzo dokładne nawet niewielkie zmiany chorobowe. Innym ważnym zastosowaniem promieniowania w medycynie jest radioterapia. Stosuje się ją w przypadku nowotworów szczególnie czerniaka (nowotwór skóry).
Szczególnie popularną technologią stało się napromieniowanie żywności. Stosuje się ją by móc dłużej przechowywać żywność. Na podstawie badań okazało się, że żywność utrwalana radiacyjnie nie jest toksyczna ani też radioaktywna, jednak podobnie jak i inne procesy utrwalające radiacja powoduje pewne zmiany chemiczne w żywności. Ich rodzaj i zasięg zależą od chemicznego składu produktu, dawki promieniowania, temperatury oraz dostępu światła i tlenu podczas napromieniania. Pod wpływem promieniowania jonizującego tworzą się między innymi wolne rodniki i zmniejsza się o 20-60% zawartość witamin A, B1,C i E. Trzeba jednak pamiętać, że podobne zmiany zachodzą w żywności pod wpływem termicznej obróbki lub długotrwałego jej przechowywania.


Zakres dawek dla różnych zastosowań napromieniowania produktów rolno – spożywczych
Cel napromieniowania Dawka [kGy] Produkty
1. Hamowanie kiełkowania 0,05 – 0,15 Ziemniaki, cebula, czosnek
2. Zwalczanie szkodników i pasożytów (dezynsekcja) 0,15 – 0,50 Ziarno zbożowe, warzywa strączkowe, suszone owoce
3. Opóźnienie procesów fizjologicznych (np. dojrzewania 0,50 – 1,0 Świeże warzywa i owoce
4. Przedłużenie okresu przechowywania 1,0 – 3,0 Świeże ryby, truskawki, pieczarki, itd.
5. Inaktywacja mikroorganizmów patogennych i powodujących psucie się żywności 1,0 – 7,0 Świeże i mrożone produkty morskie, świeży lub mrożony drób, mięso, pasze dla drobiu, itd
6. Obniżenie zawartości mikroorganizmów (wyjaławianie) 2,0 – 10,0 Przyprawy i zioła, preparaty białkowe i enzymatyczne, żelatyna, kazeina, glukoza, plazma krwi, guma arabska
Poza tym utrwalana radiacyjnie żywność może być napromieniana w trwałym opakowaniu, co skutecznie zapobiega jej wtórnemu skażeniu. Zastosowanie odpowiednich opakowań pozwala napromieniać żywność w różnych warunkach, między innymi w atmosferze beztlenowej, w próżni i niskiej temperaturze. Dobierając odpowiednio warunki w jakich dokonuje się proces napromieniania można np. zmniejszyć straty witamin lub uniknąć niekorzystnych zmian smakowych w produktach o dużej zawartości tłuszczów. Do napromieniania żywności wykorzystuje się promieniowanie g, przyspieszone elektrony, a niekiedy promieniowanie X. Stosując dawki promieniowania do 1 kGy można opóźnić dojrzewanie lub zahamować kiełkowanie w produktach pochodzenia roślinnego, zwalczać szkodniki oraz pasożyty. Napromienianie żywności dawkami do 10 kGy inaktywuje bakterie, pleśnie, drożdże i mikroflorę patogenną, co sprawia, że wydłuża się okres jej trwałości i zmniejsza liczba zatruć pokarmowych. Dawki w przedziale 10-50 kGy stosowane są do sterylizacji produktów żywnościowych.
Techniki radiacyjne stosowane są w różnych gałęziach przemysłu. Wykorzystuje się je do sterylizacji sprzętu medycznego, modyfikacji polimerów, materiałów półprzewodnikowych, do barwienia tkanin, szkła i sztucznych, a nawet naturalnych kamieni. Na świecie ilość produktów wytwarzanych lub modyfikowanych radiacyjnie sięga milionów ton rocznie i ciągle wzrasta.
Zasada stosowania technik radiacyjnych polega na napromieniowaniu materiałów i gotowych wyrobów za pomocą wiązki elektronów lub promieniowania gamma. Przykładem wykorzystania technik radiacyjnych są termokurczliwe rurki i taśmy, które doskonale sprawdzają się jako izolacja elektryczna. Znajdują one zastosowanie wszędzie tam, gdzie trzeba wykonać trwałe i szczelne połączenia elementów.
Techniki radiacyjne stosuje się w technologii oczyszczania gazów odlotowych z instalacji spalających m. in. węgiel. Napromieniowanie gazów wiązką elektronów powoduje zredukowanie emisji dwutlenku siarki o 95%, a tlenków azotu o 80%.
Oprócz tego promieniowanie stosuje się w tzw. aparaturze radiomerycznej, którą stanowią różnego rodzaju mierniki, czujniki, detektory i regulatory. W przemyśle metalurgicznym i chemicznym wykorzystuje się grubościomierze. Natomiast mierniki poziomu materiałów ciekłych i sypkich, gęstościomierze umożliwiające zdalną kontrolę i automatyczną regulację procesów technologicznych / np. bezkontaktowy pomiar stężenia kwasu siarkowego / znalazły zastosowanie również w wielu innych gałęziach przemysłu. Jedną z ważniejszych metod wykorzystujących promieniowanie jonizujące - a stosowanych w przemyśle - jest tzw. analiza aktywacyjna, czyli jądrowa analiza składu materiałów. Za pomocą tej metody można określić lub wykryć zanieczyszczenia, określić ilościową zawartość metali ciężkich w odpadach, azotu w ziarnach, nawozach sztucznych itd. Jej zaletą jest możliwość oznaczania jednocześnie wielu pierwiastków.
Zastosowanie izotopów promieniotwórczych
Pierwiastek Izotop Wykorzystywane
promieniowanie Czas półrozpadu (T1/2) Zastosowanie
Ameryk 241Am alfa 432,7 lat czujniki dymu
(instalacje przeciwpożarowe)
Cez 137Cs gamma 30 lat radiografia przemysłowa,
bomba cezowa, pomiary grubości
Iryd 192Ir gamma 73,8 lat radiografia przemysłowa
Jod 131I gamma 8 dni badanie tarczycy (medycyna)
Kobalt 60Co gamma 5,3 lat bomba kobaltowa (medycyna),
radiografia przemysłowa, urządzenia
radiacyjne, waga izotopowa, sprzęt
do pomiaru: grubości, poziomu
cieczy w zbiornikach.
Pluton 238Pu alfa 87,7 lat stymulatory serca,czujniki dymu
Pluton 239Pu alfa 24000 lat czujniki dymu
Rad 226Ra gamma 1600 lat aplikatory radowe
Tal 204Tl beta 3,8 lat sprzęt do pomiaru grubości
Wodór
(Tryt) 3H beta 12,3 lat farby świecące
Oprócz tego promieniotwórczość znajduje wiele innych zastosowań, których nie sposób wymienić w tak krótkim referacie.


HISTORIA
Zjawisko promieniotwórczości zaobserwował po raz pierwszy francuski uczony Henri Becquerel. 23 listopada 1896r. zawiadomił Akademię Nauk, że kawałki soli uranowej, przechowywane przez sześć miesięcy w zupełnej ciemności wysyłają promienie. Pod wpływem tego promieniowania gazy stają się przewodnikami elektryczności. Było to zjawisko zupełnie dotąd nie znane. Nowe promienie, które nazwano promieniami uranowymi, z miejsca wzbudziły ogromne zainteresowanie fizyków.
Maria Skłodowska poszukiwała wówczas właśnie tematu pracy doktorskiej. Zaciekawienie odkryciem Becquerela, zaowocowało rozpoczęciem badań mających na celu ustalenie, czy inne ciała nie posiadają podobnie jak związki uranu własności emitowania promieni. I rzeczywiście, jednocześnie z niemieckim fizykiem G. C. Schmidtem odkryła analogiczne zjawisko dla toru, przy czym okazało się, że metal ten jest aktywniejszy od uranu. Okazało się, że promieniowanie nie jest bynajmniej swoistą cechą uranu. Trzeba więc nazwać to zjawisko bardziej ogólnie. Skłodowska proponuje miano: promieniotwórczość (radioaktywność), a pierwiastki, które posiadają tę dziwną własność promieniowania (uran i tor) - nazywa promieniotwórczymi (radioelementami).
W lipcu 1898r. polska uczona wraz z mężem ogłosiła odkrycie promieniotwórczego pierwiastka, który Maria nazwała polonem na cześć swojej ukochanej Ojczyzny. W grudniu 1898r. natomiast, poinformowali oni Akademię Nauk o odkryciu radu - pierwiastka śladowego, silnie promieniującego. Choć istnienie radu nie ulegało już wątpliwości, sam pierwiastek w postaci czystej nie został jeszcze wydzielony. Dopiero w czasie dalszej, czteroletniej mozolnej pracy udało im się wyizolować, z wielu ton importowanego z Czech uranitu, 1/10 grama czystego pierwiastka.
W ciągu lat 1899 i 1900 Piotr i Maria Curie ogłaszają komunikat dotyczący odkrycia "elektryczności indukowanej", którą wywołuje rad, i drugi - o ładunku elektrycznym przenoszonym przez promienie. Poza tym redagują na Kongres fizyków w roku 1900 sprawozdanie ogólne o ciałach promieniotwórczych, które wznieca wśród europejski fizyków niezwykłe zainteresowanie.
Rozwój nowej nauki o promieniotwórczości postępuje coraz szybciej - wprost błyskawicznie. Zbadane przez Piotra Curie działanie magnetyczne wskazywało, że niektóre promienie emitowane przez rad niosą ładunki dodatnie, inne ujemne, a jeszcze inne nie reagują na działanie magnesu.
W późniejszym czasie (ok.1900r.) zrodzona we Francji, promieniotwórczość szybko zdobywa inne kraje. W szeregu państw uczeni rzucają się w pogoń za nowymi pierwiastkami promieniotwórczymi. Jej rezultatem jest odkrycie mezotoru (228Ra), radiotoru(228Th), jonu, protaktynu, radioołowiu. W 1900r. Niemiec - Otto Walkhoff jako pierwszy stwierdził, że pochodzące od radu promieniowanie radioaktywne może niszczyć tkanki biologiczne. Jak się okazało, rad emituje: promieniowanie alfa (ok. 75% ogółu promieniowania), które bardzo trudno daje się odchylać magnetycznie i jest absorbowane przez powietrze i ciała stałe; promieniowanie beta (ok. 20%), które zachowuje się podobnie jak promienie katodowe, ale jest bardziej przenikliwe; promieniowanie gamma (ok. 5%), które przenika nawet płytę stalową o grubości 10 cm. Jest ono fizjologicznie szczególnie niebezpieczne. Promieniowanie gamma zabija bakterie i powoduje oparzenia skóry.
Zainteresowało to Piotra Curie, który nie zważając na niebezpieczeństwo, natychmiast poddaje próbom swoje ramię. Wkrótce wystąpiło na powierzchni jego ręki uszkodzenie skóry, śledzi je, bada jego rozwój. Uderzony zdumiewającą mocą tych promieni, zaczyna badać wpływ radu na organizm zwierząt, współpracując w tym zakresie ze znamienitymi lekarzami: prof. Bourchardem i prof. Balthazardem. Po krótkim już czasie udaje im się stwierdzić, że rad, niszcząc chore komórki, leczy: niektóre guzy i pewne formy raka. Ta gałąź lecznictwa otrzymała nazwę radioterapii, a lekarze francuscy (Doulos, Wickam, Dominci, Degrais i in.) pierwsi zaczynają ją stosować z dobrymi wynikami u ludzi, używając do tego tubek z emanacją radową.
W tym samym roku H. Becquerel na podstawie wyników eksperymentów stawia hipotezę, iż promieniowanie beta to strumień elektronów.
W 1903r. dwaj uczeni angielscy, Ramsay i Soddy, wykazują, że rad wydziela stale małą ilość pewnego gazu - helu. Jest to pierwszy znany przykład przemiany atomów. Cokolwiek później, również w Anglii, Rutherford i Soddy, nawiązują do hipotezy, o której Maria Curie wspominała już w 1900 r., ogłaszają pociągającą "teorię przemian promieniotwórczych". Oznajmiają, że z uranu powstaje powstaje nowy pierwiastek, kiedy odłączy się od niego cząsteczka alfa. Atom (z grec. "atomos" = "niepodzielny") niespodziewanie okazał się podzielny i utracił status najmniejszej cząstki materii. Rutherford stwierdził, że pierwiastki dzięki wysyłanemu promieniowaniu rozpadają się tworząc inne pierwiastki o mniejszych atomach, te z kolei tworzą jeszcze inne itd. Łańcuch rozpoczyna uran a kończy ołów. Rutherford dzięki swemu odkryciu stał się "ojcem fizyki atomowej".
W 1909r. E. Rutherford i T. Royds doświadczalnie dowiedli, iż cząstki alfa to dwukrotnie zjonizowane atomy helu (jądra helu).
W 1914r. E. Rutherford i E. N. Andrade uzyskali doświadczalne potwierdzenie ugięcia promieniowania gamma w krysztale. Dokładne badania wykazały, że promieniowanie gamma jest promieniowaniem elektromagnetycznym o większej częstotliwości (mniejszej długości fali) niż promieniowanie rentgenowskie.
W 1934r. małżeństwu Fryderykowi i Irenie Joliot-Curie udaje się przekształcenie atomów w atomy o wyższej liczbie porządkowej. Po odkryciu Wernera Heisenberga, który stwierdził, że jądra atomu składają się z protonów i neutronów, prostsze stało się przekształcanie jego elementów przez bombardowanie cząstkami. Gdy poprzez oddziaływanie cząstki alfa proton wyparty jest z jądra atomowego, wtedy jego liczba porządkowa i masowa zmniejsza się o jeden. Gdy atom traci jedną (składającą się z dwóch protonów i dwóch neutronów) cząsteczkę alfa, wtedy jego liczba porządkowa zmniejsza się o dwa, a liczba masowa o cztery. Joliot-Curie ostrzeliwując atomy boru, aluminium i magnezu cząstkami alfa stwierdzili wzrost masy. Na przykład atomy aluminium 27 przekształcają się w radioaktywne atomy izotopu fosforu z liczbą masową 30. Ponieważ jednak aluminium ma liczbę porządkową 13, a fosfor 15, jądro aluminium przejmuje w tej reakcji z cząstki alfa dwa protony i jeden neutron. W przyrodzie nie występuje fosfor 30. W ten sposób małżeństwu Joliot-Curie udaje się po raz pierwszy sztuczne wytworzenie pierwiastka radioaktywnego.
W 1981r. naukowiec Towarzystwa Badań Schweriona w Darmstadt odkrył czwartą formę radioaktywnej przemiany: radioaktywność protonowa. Do tej pory znano tylko radioaktywne procesy wysyłania promieni alfa, beta, gamma. Nowo odkryte przekształcenie jądra pozwala na obserwowanie jąder ciężkiego atomu podczas ostrzału protonami. W momencie emisji wysyłają one proton przez co zmniejsza się ich liczba atomowa o jeden.
Prawo rozpadu promieniotwórczego,
prawo określające zmianę w czasie ilości jąder substancji promieniotwórczej na skutek rozpadu promieniotwórczego.
Określa je równanie różniczkowe postaci:
-dN(t)/dt = λN(t),
gdzie: N(t) - chwilowa liczba jąder danego izotopu promieniotwórczego, λ - stała rozpadu.
Lewą stronę tego równania nazywa się aktywnością (aktywność źródła promieniotwóczego), znak minus wynika z ujemnej wartości pochodnej dN/dt. Jako prawo rozpadu promieniotwórczego traktuje się często wymiennie rozwiązanie przytoczonego równania postaci:
N(t) = No{exp(-λt)} = No{exp[-(ln2)t/T1/2]},
gdzie: No - początkowa liczba jąder danego izotopu, T1/2 - czas połowicznego zaniku danego izotopu.
Bardziej złożone wyrażenia opisują rozpady sekwencyjne (równowaga promieniotwórcza).
Reguła Fajansa i Soddy'ego,
reguła określająca położenie pierwiastka powstałego po emisji cząstki α lub β z jądra macierzystego pierwiastka.
Emisja cząstki α powoduje zmniejszenie masy jądra o cztery jednostki masy atomowej, a ładunku - o dwa ładunki elementarne, wskutek czego powstały pierwiastek znajduje się o dwa miejsca na lewo w układzie okresowym w stosunku do pierwiastka macierzystego. Emisja β- powoduje przesunięcie położenia pierwiastka o jedno miejsce na prawo.
Obecnie reguła Fajansa i Soddy’ego obejmuje także emisję β+ (przesunięcie o jedno miejsce na lewo w układzie okresowym) - przemiana ta nie była znana, gdy formułowano pierwotną wersję reguły

Czas połowicznego zaniku (rozpadu), potocznie czas życia izotopu promieniotwórczego,
czas po jakim aktywność (równoznacznie: ilość jąder) danego izotopu promieniotwórczego (radionuklidu) spadnie do połowy swej początkowej wartości.
Przyjmuje się z grubsza, że całkowity rozpad danego radionuklidu następuje po czasie równym 5 czasom połowicznego zaniku (tj., gdy aktywność spadnie do poziomu 1/32 aktywności początkowej).
Czas połowicznego zaniku charakteryzuje dany izotop promieniotwórczy niezależnie od czynników zewnętrznych (np. temperatura, ciśnienie, postać chemiczna, stan skupienia itp.), oznaczany jest zazwyczaj T1/2. Rozpad promieniotwórczy charakteryzuje się również poprzez stałą rozpadu λ, związaną z czasem połowicznego zaniku zależnością
λ = (ln 2 )/ T1/2.
Czas połowicznego zaniku jest pojęciem wykorzystywanym dla każdego rodzaju rozpadu promieniotwórczego. Oprócz powyżej zdefiniowanego czasu połowicznego zaniku (fizycznego) wprowadza się czas połowicznego zaniku biologiczny, odpowiadający czasowi, po jakim nastąpi spadek aktywności danego izotopu promieniotwórczego do połowy wartości wchłoniętej do organizmu.
Tak zdefiniowany czas połowicznego zaniku jest zawsze mniejszy od czasu fizycznego, ponadto zależy od wielu czynników i ma charakter przybliżony.













IZOTOPOWE DATOWANIE, radiodatowanie,

metoda określania wieku badanej próbki wykorzystująca prawa rozpadu promieniotwórczego. Do oceny wieku materiałów pochodzenia org. stosuje się metodę węglową (zaproponowaną 1946 przez W.F. Libby'ego) polegającą na pomiarze stosunku ilości zawartych w nich izotopów węgla 12C i 14C. Promieniotwórczy izotop 14C powstaje w atmosferze z zawartego w niej azotu w wyniku reakcji 14N (n, p)14C (jądrowa reakcja) i rozpada się (z okresem połowicznego rozpadu 5730 lat) w wyniku przemiany β–; 14C wchodzi w różne reakcje chem., m.in. prowadzące do utworzenia CO2; w procesie fotosyntezy CO2 jest przyswajany przez organizmy żywe, w których utrzymuje się ustalony stosunek pomiędzy ilością węgla promieniotwórczego i niepromieniotwórczego; po obumarciu substancji org. — wskutek zmniejszania się zawartości promieniotwórczego 14C — stosunek ten się zmienia. Oznaczając stosunek zawartości izotopów obu węgli w próbce można określić czas obumarcia badanego obiektu; metoda ta pozwala na datowanie obiektów nie starszych niż 70 tys. lat; stosowana gł. w archeologii. Wiek minerałów zawierających tor, uran lub ich domieszki (np. wiek uraninitu, torytu, monacytu) określa się metodą ołowiową (pierwszą zaproponował 1907 B. Boltwood, nową, udoskonaloną podał 1956 W. Weserll), która opiera się na pomiarach zawartości izotopów promieniotwórczych 238U, 235U lub 232Th oraz powstających z nich, w wyniku kolejnych przemian (promieniotwórcze rodziny), trwałych izotopów ołowiu 206 Pb, 207Pb lub 208Pb; wiek minerałów oblicza się na podstawie stosunku zawartości poszczególnych par izotopów, np. 238U i 206Pb. Do oceny wieku minerałów potasu, zwł. biotytu i muskowitu, wykorzystuje się stosunek zawartości 40K i produktu jego rozpadu 40Ar — metoda potasowo-argonowa. Dobre wyniki daje także metoda rubidowo-strontowa, pozwalająca ustalić wiek związków chem. na podstawie wyników pomiaru zawartości promieniotwórczego 87 Rb i trwałego 87Sr.