Promieniotwórczość

Promieniotwórczość




Izotop – stanowi odmianę jąder atomowych o jednakowej liczbie protonów(a więc liczbie atomowej), a różnej liczbie neutronów, czyli różniących się liczba masową

Izotopy promieniotwórcze

Nietrwałe izotopy ulegające samorzutnym przemianom jąder. Izotop dzielimy na: Izotopy naturalne i izotopy sztuczne. Większość izotopów naturalnych jest izotopami trwałymi(są to izotopy naturalne lub sztuczne, których jądra nie ulegają samorzutnej przemianie promieniotwórczej), a tylko niektóre ulegają przemianom promieniotwórczym. Na przykład chlor ma 9 izotopów, z których tylko 2(35Cl i 37Cl)są trwałe, natomiast pozostałe ulegają promieniotwórczemu rozpadowi. Większość izotopów sztucznych uzyskiwanych w reakcji jądrowych jest izotopami promieniotwórczymi.
Wśród izotopów promieniotwórczych rozróżniamy:
1. Naturalne izotopy promieniotwórcze: wodoru(radiowodór 3H lub T, czyli tryt izotop promieniotwórczy wodoru wysyłający słabe promieniowanie, okres połowiczego rozpadu 12.4 lat. Tryt występuje w małych ilościach w przyrodzie, powstaje pod wpływem działania promieniowania kosmicznego na azot. Obecnie pojawia się w atmosferze w zwiększonych ilościach w wyniku wybuchów termojądrowych), węgla(radiowęgiel 14C), potasu(40K), indu(115In), platyny(190Pt), polonu(210Po), astatu(215At, 216At, 218At), radonu(222Rn), fransu(223Fr), radu(226Ra), aktynu(227Ac), toru(232Th), protaktynu(231Pa – okres połowiczego rozpadu tego izotopu wynosi 34 000 lat), uranu(234U, 235U, 238U).
2. Sztuczne izotopy promieniotwórcze: wodoru(3H), węgla(14C), sodu(24Na), krzemu (31Si), fosforu(32P), siarki(35S), potasu(42K), wapniu( 45Ca), żelaza (59Fe), kobaltu(60Co), miedzi(64Cu), galu(72Ga), arsenu(76As), kryptonu (85Kr), strontu(90Sr – produkt rozszczepienia jąder uranu i plutonu wysyłający promieniowanie z okresem połowiczego rozpadu 28 lat), niobu(94Nb), srebra (110Ag), indu(116In), antymonu(214Sb), jodu(131J), ksenonu(133Xe), cezu(137Cs – sztuczny izotop promieniotwórczy, produkt rozczepienia jąder uranu i plutonu), irydu(192Ir), platyny(197Pt), złota(198Au), talu(204Tl), polonu(210Po), plutonu(238Pn).

Ze względu na pochodzenie izotopy promieniotwórcze dzieli się na trzy kategorie:
1. Pierwotne izotopy promieniotwórcze, posiadające czasy połowiczego zaniku powyżej 2.5 mld lat, które powstały wraz ze stabilną materią tworząca Ziemię i nie zdążyły się jeszcze całkiem rozpaść – najbardziej istotnymi(tj. najbardziej rozpowszechnionymi i mającymi znaczący udział w dawce od tła naturalnego)izotopami w tej klasie są: 40K(14 mld lat), 238U(4,5 mld lat), 232Th(14 mld lat), mniej istotne to 235U(0.7 mld lat), a także kilkanaście innych.
2. Wtórne izotopy promieniotwórcze, które pochodzą z sekwencyjnych rozpadów niektórych izotopów należących do kategorii pierwszej(szeregi promieniotwórcze) - łącznie jest to grupa ponad trzydziestu izotopów, wśród nich najistotniejsze są izotopy radu: 226Ra i 228Ra, radonu: 222Rn i 220Rn, polonu: 210Po i ołowiu: 210Pb.
3. Kosmogenne pierwiastki promieniotwórcze, czyli grupa ponad dziesięciu izotopów promieniotwórczych lekkich pierwiastków, powstających ciągle, głownie w górnych warstwach atmosfery ziemskiej, w reakcjach jądrowych(tzw. reakcje spalacji)wywołanych przez protony promieniowania kosmicznego – najbardziej istotne wśród nich to: 14C(5,7 tys lat), 7Be(54 dni), 10Be(1,7 mld lat), mniej istotne to wybrane izotopy siarki, chloru, fosforu, aluminium.



Promieniotwórczość

Promieniotwórczość - zjawisko samoistnej przemiany jednych jąder atomowych w inne. Głównymi procesami odpowiedzialnymi za promieniotwórczość są: rozpad beta, rozpad elfa, wychwyt elektronu, spontaniczne rozczepienie. Dzieli się na styczna i naturalną.
Promieniotwórczość sztuczna to zjawisko promieniotwórczości obserwowane dla izotopów promieniotwórczych innych niż występujące w naturalnych środowiskach ziemi, otrzymywanych najczęściej w wyniku aktywacji izotopów stabilnych. Promieniotwórczość naturalna, zjawisko obecności w środowisku naturalnym substancji promieniotwórczych niezależnie od działalności człowieka(w odróżnieniu od skażeń promieniotwórczych). W środowisku można zaobserwować ponad 60 izotopów promieniotwórczych.



Odpady promieniotwórcze

Odpady promieniotwórcze, niewykorzystywane substancje promieniotwórcze. Powstają przy wydobywaniu i oczyszczaniu rud uranowych, wytwarzaniu ładunków jądrowych i paliwa jądrowego oraz jego późniejszej przeróbce, przy wytwarzaniu i oczyszczaniu preparatów zawierających izotopy promieniotwórcze(do różnych zastosowań) itp. Odpady promieniotwórcze dzieli się na grupy ze względu na stan skupienia i formę chemiczną, aktywność źródła promieniotwórczego i radiotoksyczność zawartych w nich izotopów promieniotwórczych. Podstawowym rozróżnieniem odpadów promieniotwórczych jest podział na nisko – lub wysokoaktywne. Odpady wysokoaktywne zazwyczaj przechowuje się w miejscu wytworzenia przez okres rzędu lat(potrzebny do rozpadu większości względnie krótkożyciowych izotopów promieniotwórczych)w szczelnych opakowaniach zanurzonych w basenie wodnym(woda odbiera ciepło pochodzące z rozpadów promieniotwórczych), po czym poddawane są przetworzeniu, w wyniku, którego zazwyczaj dąży się do zmniejszenia objętości odpadów promieniotwórczych zawierającego bardzo długożyciowe izotopy. Jedną z metod postępowania z niskoaktywnymi odpadami promieniotwórczymi jest zaś zwiększenie ich objętości poprzez rozcieńczanie nieaktywnymi substancjami, przez co powstaje mieszanina o aktywności właściwej porównywalnej z aktywnością elementów naturalnego środowiska, którą można wprowadzić do środowiska.
Zazwyczaj jednak odpady promieniotwórcze, niskoaktywne, umieszczone w szczelnych pojemnikach, składuje się na zamkniętych składowiskach odpadów(w Polsce składowisko takie znajduje się w Różanie). Ostatecznym miejscem przechowywania najbardziej długożyciowych odpadów promieniotwórczych są tzw. składowiska docelowe, lokalizowane na terenach asesmianych, na dużych głębokościach w skałach, przez które nie penetruje woda. Obliczaniu czas nienaruszonego przechowywania odpadów promieniotwórczych w takich składowiskach sięga milionów lat, składowiska takie są bardzo drogie. Problemy związane z gospodarką odpadami promieniotwórczymi są głównym ograniczeniem rozwoju energetyki jądrowej.
Oprócz 272 stabilnych izotopów wszystkich pierwiastków znanych jest ok. 200 ich izotopów promieniotwórczych(radioizotopów), o różnych czasach połowicznego zaniku i rodzajach rozpadu promieniotwórczego.


Zastosowanie izotopów promieniotwórczych

Izotopy promieniotwórcze stosowane są w wielu dziedzinach badań technicznych(np.: w badaniach przepływów – śledząc z zewnątrz układu przemieszczania się w nim płynu zawierającego domieszkę izotopu promieniotwórczego, lub w badaniach życia materiałów – implantując izotop w elementy kontrulecyjne np. silnika i badając zmiany aktywności tego izotopu w oleju silnikowym w czasie pracy), znajdują zastosowanie w przemyśle(izotopowe czujniki poziomu, wagi izotopowe, izotopowe czujniki przeciwpożarowe), medycynie(radiofarmaceutyki, zasilacze izotopowe), biologii(śledzenie obiegu o roli mikroelementów), geologii(radiometryczne metody geologiczne) oraz w badaniach podstawowych(badania defizji, badania strukturalne itp.).
Izotopy promieniotwórcze stosuje się w również(jako źródła promieniotwórcze) do modyfikacji czech przedmiotów naświetlanych: wywoływania mutacji, sterylizacji, wywoływania zmian w strukturze polimerów, zabijania tkanek nowotworowych.
Mała przenikliwość promieniowania a(alfa) lub b(beta) powoduje, że ogół nawet w pobliży zasilacza nie otrzymuje się znaczących dawek. Zasilacze izotopowe stosuje się wszędzie tam, gdzie konieczna jest najwyższa niezawodność zasilenia, przy jednoczesnych małych wymaganiach, co do mocy, np. w
emulatorach(rozrusznikach)serca, w automatach działających w długotrwałej autonomiczności, np. sondy kosmiczne(rodzina amerykańskich zasilaczy SNAP), automatyczne stacje meteorologiczne znajdujące się w trudno dostępnym terenie(np. stacje arktyczne) itp.

Izotopy promieniotwórcze są tak samo potrzebne jak i szkodliwe dla środowiska i dla nas samych!!!