Promieniotwórczość naturalna

Promieniotwórczość naturalna została odkryta w ostatnich latach XIX wieku. Jej odkrycie było pierwszym krokiem w rozwoju nowej dziedziny wiedzy – fizyki jądrowej. Badanie tego promieniowania, ze względu na jego właściwości bardzo niebezpiecznego dla ludzi, zwierząt i roślin, pozwala wniknąć w strukturę mikroświata.

URAN
Uran to pierwiastek znajdujący się na 92 miejscu układu okresowego. Bryłka uranu przypomina kawałek stali. Jest szara, ze srebrzystym połyskiem. Jeśli jednak wziąć do jednej ręki bryłkę uranu, do drugiej bryłkę, o tej samej objętości żelaza, od razu można zauważyć różnicę. Bryłka uranu jest znacznie cięższa (około 30-krotnie) od bryłki żelaznej o takiej samej objętości. Gęstość uranu wynosi około 18,7 g/cm³. Na kuli ziemskiej uran występuje w niewielkich ilościach. Światowe zapasy uranu oszacowano na około 15 mln ton.
Uran odkryty w 1789 roku nie był od razu przedmiotem szczególnego zainteresowania. Światowa kariera uranu zaczyna się około 100 lat później, kiedy to w 1895 roku fizyk francuski Henri Becquerel odkrył, że grudki uranu wysyłają tajemnicze promieniowanie. Promieniowanie to jest niewidoczne. W jaki sposób zatem, Bequerel je wykrył? Dzięki ciekawym właściwościom tego promieniowania. Okazało się, że promieniowanie to wywołuje zaczernienie kliszy fotograficznej, jonizuje cząsteczki substancji, przez które przechodzi oraz pobudza do świecenia niektóre substancje, np. siarczek cynku.
Dzięki tym właściwościom możemy wykrywać to promieniowanie, mimo iż jest ono bezpośrednio niewidzialne. Dalsze badania nad owym promieniowaniem podjęli Maria Skłodowska Curie i jej mąż Piotr Curie. Marii i Piotrowi Curie zawdzięczamy odkrycie nowych substancji promieniotwórczych radu (Ra) i polonu (Po).

ROZPAD PROMIENIOTWÓRCZY
Na początku XX wieku fizycy zastanawiali się nad faktem występowania atomów helu w minerałach promieniotwórczych. W celu zbadania tego zjawiska Rutherford i jego współpracownicy umieścili rad w bardzo szczelnej, opróżnionej z wszelkich gazów rurce. Po kilku miesiącach stwierdzono występowanie w rurce dwóch gazów radonu (Rn) i Helu (He). Podobnie, gdy w rurce umieścić polon, po pewnym czasie można stwierdzić, że polonu ubyło, a pojawiły się nowe pierwiastki: ołów (Pb) i hel.
Skąd bierze się hel w obu przypadkach? Stwierdzono, że wysyłane przez rad i polon jonizujące promieniowanie to strumienie cząstek naładowanych dodatnio, które okazały się jądrami helu. Cząstki te nazwano cząstkami α. Promieniowanie to, ma najmniejszą przenikalność (zatrzymuje je już kartka papieru) i najmniejszy zasięg (w powietrzu kilka centymetrów).
Następne odkryte promieniowanie to β, które zawiera ujemnie naładowane cząstki (elektrony). Ma znacznie większy zasięg niż promieniowanie α i większą przenikalność przez materię (zatrzymuje je dopiero blacha, np. aluminiowa).
Ostatnie promieniowanie to promieniowanie γ. Jego cząstki są obojętne (nie działa na nie pole elektryczne ani magnetyczne), ma za to największy zasięg i największą przenikalność (chronią przed nim kilkucentymetrowej grubości osłony ołowiane).

PROMIENIOWANIE A ZDROWIE
Promieniowanie wysyłane przez źródła promieniotwórcze może zawierać bardzo szkodliwy wpływ na organizmy żywe. Pochłaniana przez ciało energia promieniowania powoduje zakłócenia procesów fizycznych i chemicznych w organizmie, uszkodzenie komórek lub także złośliwy wzrost komórek (zmiany genetyczne). Dlatego też długotrwałe działanie nawet słabego promieniowania może wywołać ciężkie schorzenia, między innymi choroby nowotworowe. Już H. Bequerel i P. Curie zauważyli szkodliwe działanie promieniowania na skórę, jednak nie stosowano wówczas specjalnych środków ostrożności. Nie znano jeszcze skutków działania promieniowania na organizmy żywe. Maria Skłodowska Curie, poddawana długotrwałemu działaniu promieniowania, zmarła na chorobę popromienną – białaczkę. Osoby pracujące z silnymi źródłami promieniotwórczymi powinny chronić się przed promieniowaniem stosując osłony ołowiane lub betonowe oraz używając tzw. manipulatorów, za pomocą których można przestawiać preparaty nie dotykając ich dłonią. Pojemnik zawierający preparat promieniotwórczy powinien być zaopatrzony w specjalny znak ostrzegawczy.
Skutki naświetlania promieniowaniem jonizującym zależą od otrzymanych przez organizm dawek promieniowania. Dawki pochłoniętego promieniowania podawane są w grejach (Gy).
Dawka równa jednemu grejowi odpowiada energii promieniowania 1 J pochłoniętej przez 1 kg masy.
1 Gy=1 J/1 kg
Skażenia natomiast, określa się w bekerelach na m³ lub litr.
Jeden bekerel (1 Bq) oznacza jeden rozpad jądra promientwórczego w czasie 1 s.
1 Bq= 1 rozpad / 1 s.
Dopuszczalne skażenie wody i mleka wynosi 1000 Bq/ l
To znaczy, że w 1 l mleka następuje mniej niż 1000 rozpadów jąder atomowych substancji promieniotwórczej zawartej w mleku w czasie 1 s, mleko takie nadaje się jeszcze do spożycia.
Po uzyskaniu informacji o pojawieniu się w atmosferze gazów radioaktywnych należy niezwłocznie zastosować środki zapobiegające dostawaniu się pyłów do wnętrza organizmu.
Mimo szkodliwego działania promieniowania na organizm ludzki wykorzystuje się niektóre substancje promieniotwórcze w medycynie przy leczeniu nowotworów i ustalaniu diagnozy.