Základy radiačnej Základy radiačnej chémiechémie

Roman Jakubčo 3.DRoman Jakubčo 3.D

Štruktúra atómuŠtruktúra atómu Názor, podľa ktorého látková forma hmoty je súbor molekúl a

atómov sa všeobecne prijal až koncom 18. storočia.

Objav prírodnej rádioaktivity a neskôr umelej premeny prvkov si vynútil zásadnú revíziu vtedajších názorov o stavbe atómov.

Experimenty potvrdili predpoklad, že atóm nie je jedinou časticou, ale súborom častíc.

Vytvoril sa preto nukleárny model atómu, podľa ktorého sa atóm skladá: z rozmerovo malého, elektricky kladne nabitého jadra z obalu, elektricky záporne nabitých častíc - elektrónov, ktoré

obklopujú atómové jadro

Atómové jadroAtómové jadro Atómové jadro je centrálna časť atómu

Je to kvantovo-mechanická sústava jadrových častíc – nukleónov

Nukleóny sú v jadre navzájom viazané vnútrojadrovými silami

Základnými formami nukleónov sú elektricky kladne nabité protóny a elektricky neutrálne neutróny

Nuklid je označenie druhu atómov definovaných určitým zložením a štruktúrou jadra

Polomer atómového jadra má hodnotu okolo 10-15 m a jeho hodnota len veľmi nepatrne závisí od prvku

Charakteristika a druhy Charakteristika a druhy nuklidovnuklidov Vlastnosti nuklidov určuje počet, druh

a vzájomné zoskupenie nukleónov v atómovom jadre

Charakteristika nuklidu sa udáva pomocou: protónového čísla (Z)nukleónového čísla (A)neutrónového čísla (N) izotopového čísla (I)

v atómovom jadre platí vzťah:

A = Z + N

Symbolika nuklidov je založená na ich charakterizovaní pomocou protónového a nukleónového čísla

Nuklidy sa rozdeľujú na: stabilné rádioaktívne labilné metastabilné

Stabilitu atómového jadra určuje pomer počtu jeho neutrónov k počtu protónov

Pri ľahkých prvkoch je tento pomer blízky jednotke a so stúpajúcim protónovým číslom prvku sa posúva v prospech neutrónov

Oblasť stálych atómových jadier je pomerne úzka.

Atómové jadrá s väčším relatívnym nadbytkom protónov alebo neutrónov sú nestále

Jadrové žiarenieJadrové žiarenie Takmer každý dej jadrovej premeny je spojený

s vysielaním častíc alebo fotónov z atómového jadra.

Má pôvod v atómovom jadre a všeobecne sa nazýva jadrovým žiarením.

Rádioaktívne ( alfa-, beta-, gama- ) žiarenie

K druhom jadrového žiarenia patrí okrem rádioaktívneho žiarenia ďalej: deuteronové žiarenie neutrónové žiarenie protónové žiarenie

Jadrové žiarenie sa môže klasifikovať aj z hľadiska jeho charakteru na:korpuskulárne elektromagnetické

Podľa hmotnosti častice sa rozdeľuje korpuskulárne žiarenie na: ľahké - negatróny, pozitrónystredné - protóny, neutróny, deuteróny, alfa-časticeťažké - urýchlené ióny a štiepne jadrové trosky

Elektromagnetické žiarenie je zastúpené gama-žiarením

Alfa - žiarenie Alfa - žiarenie Ťažké atómové jadrá ( A > 170 ) sú

nestále a emitujú častice alfa.

Alfa častica je vlastne atómové jadro hélia, má teda dva kladné náboje.

Odchyľuje v silnom elektrickom a magnetickom poli.

Dosah žiarenia a pohybuje sa od 1 cm do 10 cm.

Beta - žiarenie Beta - žiarenie Je charakterizované emisiou negatrónu alebo pozitrónu

z atómového jadra, prípadne zachytením elektrónu jadrom v spojitosti so stabilizáciou nuklidu

Nastáva vtedy, keď je relatívny nadbytok neutrónov, čiže nedostatok kladného náboja v jadre, alebo relatívny nadbytok protónov, teda nadbytok kladného náboja jadra

Jadro môže dosiahnuť vyšší stupeň stability vnútorným preskupením svojich nukleónov

Preskupenie sa môže približne vysvetliť vzájomnou premenou nukleónov - prechodom neutrónového stavu na protónový stav

negatrónová premena:n p + e-

pozitrónová premena:p n + e+

Vzájomná vnútrojadrová nukleónová premena má ešte jeden variant

zachytenie elektrónu: p + e- n

Pohybuje sa takmer rýchlosťou svetla.

Má nižšiu ionizačnú energiu ako žiarenie alfa, častice sa vyznačujú doletom:niekoľko decimetrov (podľa energie), vo vzduchu niekoľko milimetrov v  tkanive zastavuje ich tenká kovová vrstva.

Pre živý organizmus je nebezpečné pri vnútornej kontaminácii a pri ožiarení pokožky

Gama - žiarenie Gama - žiarenie Atómové jadro sa zbavuje zvýšku energie vyslaním

elektromagnetického žiarenia, ktorého energia zodpovedá práve rozdielu dvoch energetických hladín

Energetické kvantá tohto elektromagnetického žiarenia sa nazývajú gama-fotóny a žiarenia gama-žiarenie.

Gama-fotón sa vyžiari takmer súčasne s jeho alfa alebo beta-premenou

V elektrickom poli sa žiarenie gama nevychyľuje a môže prenikať v závislosti od svojej energie aj niekoľko dm hrubými kovovými platňami.

Na jeho zachytenie sú najvhodnejšie ťažké kovy (Pb) a tiež betón

Radiačné veličiny Radiačné veličiny a jednotkya jednotky

Aktivita- vyjadruje podiel stredného počtu rádioaktívnych premien a časového intervalu. Jednotkou je počet jadrových rozpadov za sekundu Becquerel (Bq).

Používa v rôznych variáciách v závislosti od posudzovania aktivity: hmotnosti latky (Merná aktivita - Bq / kg) objemu latky (Objemová aktivita - Bq / m3 ) plochy (Plošná aktivita - Bq / m2)

Aktivita rádionuklidu A(t) klesá s časom t podľa exponencialného zákona:

a veličina ln2/ λ sa nazýva čas polpremeny T1/2 rádioaktívneho nuklidu

toeAA

Základnou jednotkou popísujúcou účinok žiarenia je dávka D - Gray [Gy].

dávkový ekvivalent H - Sievert [Sv]. Dávkový ekvivalent je súčin dávky a akostných faktorov

žiarenia H = D .Q .N [Sv]

efektívny dávkový ekvivalent Hef - Sievert [Sv]Hef = H .wT [Sv]

Pre prácu v prostredí ionizujúceho žiarenia sú dôležité údaje o intenzite žiarenia Preto boli zavedené veličiny dávkový príkon

(Gray/sekunda - Gy.s-1) a príkon dávkového ekvivalentu (Sievert/sekunda - Sv.s-1)

.D .

H

exa E 1018

peta P 1015

terra T 1012

giga G 109

mega M 106

kilo k 103

mili m 10-3

mikro 10-6

nano n 10-9

piko p 10-12

femto f 10-15

atto a 10-18

Prírodná rádioaktivitaPrírodná rádioaktivita Prírodné rádionuklidy, ktoré sa nachádzajú v našom

životnom prostredí môžeme podľa pôvodu rozdeliť do troch skupín: kozmogénne rádionuklidy (14C, 3H, 7Be, 22Na ), primordiálne (pôvodné) rádionuklidy (238U, 235U, 232Th, 40K,

87Rb ) sekundárne rádionuklidy, vznikajúce z primordiálnych

rádionuklidov, ktoré tvoria premenové rady.

Posledné dve skupiny sú terestriálne.

Ak sa mení rádionuklid na ďalší rádionuklid, potom sa prvý z nich nazýva materským a druhý dcérskym

Obr.1 – Uránový rad

Všetky nuklidy so Z > 83 sú rádioaktívne

Sú to 232Th,235U, 238U a v stopových množstvách 244Pu. Ich alfa, beta a gama aktivita tvorí najvýznamnejšiu zložku

rádioaktivity prírodného pozadia.

226Ra sa nachádza vo všetkých horninách

Členmi premenových radov sú aj izotopy radónu,219Rn, 220Rn a 222Rn

Vzhľadom na svoj čas polpremeny je najvýznamnejší 222Rn, ktorý sa dostáva aj do vyšších vrstiev atmosféry.

Jeho dlhožijúce produkty premeny 210Pb,ako aj 210Bi a 210Po sa ako dôsledok difúzie nachádzajú vo všetkých rezervoároch prírodného pozadia.

V oblasti Z ‹ 83 z hľadiska rádioaktivity prírodného prostredia je najvýznamnejším rádionuklidom 40K.

40K predstavuje dôležitú zložku prírodnej rádioaktivity zemskej kôry a vôd oceánov.

K dávke človeka z prírodného pozadia prispieva taktiež ľudská činnosť.

Prírodné rádionuklidy sa nachádzajúce v zemskej kôre. Našli si cestu k človeku spaľovaním uhlia a iných fosílnych palív, hnojív obsahujúce fosfáty, stavebný materiál.

ZáverZáver Zo zistených údajov teda vyplýva, že ionizujúce

žiarenie a rádioaktívne látky sú neoddeliteľnou zložkou nášho životného prostredia.

Žiareniu sme neustále vystavení s mizivou možnosťou ho obmedziť.

Priemerná dávka z prírodného pozadia sa pohybuje medzi 2-3 mSv.r-1.

Berúc do úvahy uvedené zdroje medzinárodne doporučený limit je 5 mSv.rok-1 na obyvateľa.

Jeho prekročenie za normálnych podmienok je prakticky nemysliteľné.

Ďakujem za Ďakujem za pozornosťpozornosť