Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Promieniowanie jonizujące w środowisku (2) Promieniowanie radioaktywnych jąder atomowych w środowisku – naturalna promieniotwórczość.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Promieniowanie jonizujące w środowisku (2) Promieniowanie radioaktywnych jąder atomowych w środowisku – naturalna promieniotwórczość."— Zapis prezentacji:

1 Promieniowanie jonizujące w środowisku (2) Promieniowanie radioaktywnych jąder atomowych w środowisku – naturalna promieniotwórczość

2 Tablica izotopów cd.

3 Zanikanie radioaktywności A(t)

4 Okres połowicznego rozpadu jądra Czas w ciągu którego połowa jąder ulega rozpadowi. ( T 1/2 ) Czas w ciągu którego połowa jąder ulega rozpadowi. ( T 1/2 ) Czas połowicznego zaniku zmienia się od jądra do jądra i może wynosić ułamki sekundy aż do miliardów lat Czas połowicznego zaniku zmienia się od jądra do jądra i może wynosić ułamki sekundy aż do miliardów lat Jądro T 1/2 3H 12 lat 238U 4.47 mld lat 7Be 53 dni 235U 0.71 mld lat 14C 5730 lat 232Th 14.1 mld lat

5 Radioaktywne jądra atomowe w środowisku naturalnym Długożyciowe jądra (o T 1/2 około miliarda lat) rozpadające się na jądra stabilne Długożyciowe jądra (o T 1/2 około miliarda lat) rozpadające się na jądra stabilne Długożyciowe jądra rozpadające się na inne niestabilne jądra o znacznie krótszym T 1/2. Jądra, które powstają w wyniku kolejnych rozpadów tworzą tak zwane szeregi promieniotwórcze Długożyciowe jądra rozpadające się na inne niestabilne jądra o znacznie krótszym T 1/2. Jądra, które powstają w wyniku kolejnych rozpadów tworzą tak zwane szeregi promieniotwórcze Jądra, które nieustannie powstają podczas zderzeń promieniowania kosmicznego z jądrami azotu i tlenu w atmosferze Jądra, które nieustannie powstają podczas zderzeń promieniowania kosmicznego z jądrami azotu i tlenu w atmosferze

6 Naturalna promieniotwórczość czyli radioaktywne jądra znajdujące się w środowisku. Podsumowanie Długożyciowe jądra (o T 1/2 około 10 9 lat) rozpadające się na jądra stabilne: Długożyciowe jądra (o T 1/2 około 10 9 lat) rozpadające się na jądra stabilne: 40 K, 87 Rb i kilkanaście innych. Jądra, które rozpadają się na jądra niestabilne i które tworzą szeregi promieniotwórcze: Jądra, które rozpadają się na jądra niestabilne i które tworzą szeregi promieniotwórcze: Długożyciowe 232 Th, 238 U i 235 U i ich produkty rozpadu. Około 50 izotopów; najważniejsze z nich to 226 Ra i 222 Rn. Długożyciowe 232 Th, 238 U i 235 U i ich produkty rozpadu. Około 50 izotopów; najważniejsze z nich to 226 Ra i 222 Rn. Jądra, które powstają podczas zderzeń stabilnych jąder (głównie tlenu i azotu) z promieniowaniem kosmicznym: 3 H, 14 C, 7 Be i kilkanaście innych. Jądra, które powstają podczas zderzeń stabilnych jąder (głównie tlenu i azotu) z promieniowaniem kosmicznym: 3 H, 14 C, 7 Be i kilkanaście innych.

7 Długożyciowe jądra rozpadające się na jądra stabilne Tablica izotopów zawiera kilkanaście jąder, które rozpadają się na jądra stabilne Najważniejsze z nich to: 40 K, 87 Rb 40 K ma T 1/2 = 1.26*10 9 lat. Abundancja = 0.012% 87 Rb ma T 1/2 = 4.8*10 10 lat. Abundancja = 27.9% Inne radioaktywne jądra to jądra pierwiastków rzadziej występujące w składzie chemicznym Ziemii. Np: 50 V, 115 In, 123 Te, 138 La, 190 Pt.

8 Izotopy potasu W 40g potasu znajduje się 6.02*10 23 atomów. Z tego 0.012% to atomy z jądrami 40 K. W 1g potasu w ciagu 1 sekundy rozpada się 30 jąder 40 K.

9 Sposoby przemiany jądra w inne jądro Rozpad beta to zamiana jądra słabiej związanego w jądro silniej związane poprzez zamianę jednego z neutronów w proton (gdy w jądrze jest za dużo neutronów) lub jednego protonu w neutron (gdy w jądrze jest za dużo protonów). A bez zmiany, Z zmienia się na Z+1 lub na Z-1 A bez zmiany, Z zmienia się na Z+1 lub na Z-1 Rozpad alfa: Ciężkie jądra, zawierające ponad 200 składników łatwiej potrafią zamienić się w jądro silniej związane poprzez pozbycie się równocześnie połączonych razem dwóch protonów i dwóch neutronów czyli cząstki alfa. A zmienia się na A-4, Z zmienia się na Z+2 A zmienia się na A-4, Z zmienia się na Z+2 Rozpad gamma: Po rozpadzie beta jądro często emituje promieniowanie elektromagnetyczne i pozostaje tym samym. A i Z bez zmian A i Z bez zmian

10 Szeregi Promieniotwórcze W środowisku znajdują się 3 długożyciowe izotopy promieniotwórcze, które rozpadają się na inne również promieniotwórcze jądra. Są to 232 Th, 238 U i 235 U. Są to 232 Th, 238 U i 235 U. 232 Th (1.4*10 10 lat) ……..11 jąder… 208 Pb 238 U (4.5*10 9 lat ………...14 jąder…. 206 Pb 235 U (7.1*10 8 lat)……….…12 jąder… Pb W składzie chemicznym Ziemii jest około 4 razy więcej toru niż uranu. Abundancje izotopów wynoszą: 232 Th=100%, 238 U=99.3% i 235 U=0.7%

11 Szereg uranowy

12 Rejestrowanie promieniowania jonizującego Detektory rejestrują pojedyncze cząstki czyli rejestrujemy kolejne zdarzenia rozpadu poszczególnych jader Detektory rejestrują pojedyncze cząstki czyli rejestrujemy kolejne zdarzenia rozpadu poszczególnych jader Gdy w próbce mamy tylko 1 milion atomów radioaktywnego izotopu, który rozpada się z czasem połowicznego zaniku np.. 1 dzień to rejestrujemy około 10 zdarzeń na sekunkę Gdy w próbce mamy tylko 1 milion atomów radioaktywnego izotopu, który rozpada się z czasem połowicznego zaniku T1/2 = np.. 1 dzień to rejestrujemy około 10 zdarzeń na sekunkę Natychmiast identyfikujemy izotop! Natychmiast identyfikujemy izotop! Czas połowicznego zaniku zmienia się od jądra do jądra i może wynosić ułamki sekundy aż do miliardów lat. Dobra identyfikacja gdy jadro emituje promieniowanie gamma Czas połowicznego zaniku zmienia się od jądra do jądra i może wynosić ułamki sekundy aż do miliardów lat. Dobra identyfikacja gdy jadro emituje promieniowanie gamma

13 Promieniowanie kosmiczne promieniowanie pierwotne (dociera z kosmosu do górnych warstw atmosfery) promieniowanie pierwotne (dociera z kosmosu do górnych warstw atmosfery) promieniowanie wtórne (dociera na poziom morza po przekształceniach na skutek oddziaływania promieniowania pierwotnego z atmosferą) promieniowanie wtórne (dociera na poziom morza po przekształceniach na skutek oddziaływania promieniowania pierwotnego z atmosferą)

14 Promieniowanie kosmiczne Oddziaływanie z atmosferą Cząstki tworzące promieniowanie kosmiczne mają bardzo dużą energię. Wywołują one liczne reakcje jądrowe z jądrami pierwiastków stanowiących atmosferę Atmosfera absorbuje i zmienia skład promieniowania pierwotnego

15 Skład promieniowania kosmicznego Pierwotne: Protony (jądra atomu wodoru) 87% Pierwotne: Protony (jądra atomu wodoru) 87% Cząstki alfa (jądra helu) 11% Cząstki alfa (jądra helu) 11% Inne jądra około 1% Inne jądra około 1% Elektrony około 1% Elektrony około 1% Wtórne: Wtórne: Mezony około 80% Mezony około 80% Elektrony około 20% Elektrony około 20% Skład promieniowania kosmicznego ulega zmianie na skutek reakcji jądrowych. Średnia energia cząstek z kosmosu to około eV, maksymalna dochodzi do eV. W wyniku reakcji powstają nowe jądra, które szybko są wyhamowywane. Na powierzchnię docierają cząstki bardziej przenikliwe (mające wiekszy zasięg).

16 Jądra promieniotwórcze, które ciągle powstają w atmosferze Promieniowanie kosmiczne oddziaływuje z jądrami azotu i tlenu z atmosfery. W wyniku zachodzących reakcji jadrowych powstają nowe jądra. Część z nich jest radioaktywnych o stosunkowo długim T 1/2. Najważniejsze z tych jąder to: 3 H (T 1/2 =12lat) 14 C (T 1/2 =5730lat), 7 Be ( T1/2 =53dni) Pozostają one w środowisku przez długi czas aż do swojego rozpadu.

17 Tablica izotopów – okolice 14 C

18 Naturalna promiemiotwórczość Gdzie w środowisku znajdują się izotopy promieniowtwórcze? Powietrze Powietrze Woda Woda Materiały Materiały Żywność Żywność Ciało człowieka Ciało człowieka Odpowiedź na to pytanie brzmi - wszędzie

19 Jednostka aktywności źródła promieniotwórczego Aktywność źródła to liczba jąder atomowych ulegających rozpadowi w ciągu 1 sekundy Aktywność źródła to liczba jąder atomowych ulegających rozpadowi w ciągu 1 sekundy Jednostką aktywności jest 1 Bq (bekerel) Jednostką aktywności jest 1 Bq (bekerel) Częściej używa się 1kBq i 1MBq, jednostek 1000 i razy większych Częściej używa się 1kBq i 1MBq, jednostek 1000 i razy większych Stara jednostka 1Ci=3.7*10 10 Bq Stara jednostka 1Ci=3.7*10 10 Bq Aktywność właściwa to aktywność 1g Aktywność właściwa to aktywność 1g Aktywnośc własciwa potasu 30Bq/g Aktywnośc własciwa potasu 30Bq/g

20 Radioaktywność powietrza W powietrzu znajdują się następujące radioaktywne jądra atomowe: radioaktywne jądra atomowe: 222 Rn i 220 Rn (powstają po rozpadach 238 U i 232 Th, 222 Rn i 220 Rn (powstają po rozpadach 238 U i 232 Th, do atmosfery dyfundują z gleby) do atmosfery dyfundują z gleby) 14 C (w postaci CO 2 ), 3 H (jako para wodna), 7 Be i 37 Ar (wszystkie powstają w atmosferze w wyniku reakcji wywołanych przez promieniowanie kosmiczne) 14 C (w postaci CO 2 ), 3 H (jako para wodna), 7 Be i 37 Ar (wszystkie powstają w atmosferze w wyniku reakcji wywołanych przez promieniowanie kosmiczne) 85 Kr(produkt testów z bronią jądrową o 85 Kr(produkt testów z bronią jądrową o połowicznym czasie zaniku 10.7 lat) połowicznym czasie zaniku 10.7 lat)

21 Radioaktywność powietrza Przykłady W powietrzu zawsze znajdują się produkty rozpadu radonu, gazu o chemicznych własnościach gazu szlachetnego, który przenika do powietrza natychmiast gdy powstanie W powietrzu zawsze znajdują się produkty rozpadu radonu, gazu o chemicznych własnościach gazu szlachetnego, który przenika do powietrza natychmiast gdy powstanie Rozpad 238 U Ra (T 1/2 =1600 lat) – Rozpad 238 U Ra (T 1/2 =1600 lat) – 222 Rn (T 1/2 =3.8 dnia) 222 Rn (T 1/2 =3.8 dnia) Rozpad 232 Th ……… Ra (T1/2=6.7 lat) – Rozpad 232 Th ……… Ra (T1/2=6.7 lat) – 220 Rn (T 1/2 =55 sek) 220 Rn (T 1/2 =55 sek)

22 Radon i produkty jego rozpadu

23 Zawartość radonu w powietrzu w domu Źródło Aktywność Źródło Aktywność Podłoże (gleba) 0.05 Bq/l Podłoże (gleba) 0.05 Bq/l Woda wodociągowa Bq/l Woda wodociągowa Bq/l Materiał ścian Bq/l Materiał ścian Bq/l Powietrze z zewnątrz Bq/l Powietrze z zewnątrz Bq/l Radon swobodnie dyfunduje przez materiały. Radon swobodnie dyfunduje przez materiały. Do powietrza dostaje się głównie z gleby i skał podłoża. Do powietrza dostaje się głównie z gleby i skał podłoża.

24 Rozprzestrzenienie radonu

25 Radioaktywność wody Radioaktywność wody Zawartość 226 Ra i 228 Ra w wodzie głębinowej Zawartość 226 Ra i 228 Ra w wodzie głębinowej (źródlanej) (źródlanej) Od 0 do 0.5 Bq/l Od 0 do 0.5 Bq/l Ślady radioaktywnych izotopów, głównie radu znajdują w wodzie wodociągowej Ślady radioaktywnych izotopów, głównie radu znajdują w wodzie wodociągowej Oprócz 226 Ra i 228 Ra w wodzie występują również w małych ilościach 3 H, 7 Be, 40 K Oprócz 226 Ra i 228 Ra w wodzie występują również w małych ilościach 3 H, 7 Be, 40 K

26 Zawartość radioaktywnych izotopów w wodzie (Bq/1000l) 3 H 226 Ra 222 Rn 40 K 238 U 3 H 226 Ra 222 Rn 40 K 238 U Morze * Morze * Rzeki Rzeki Woda grunt do 4* Woda grunt do 4* Deszcze * Deszcze * Woda pitna Woda pitna W wodzie pitnej szczególnej kontroli podlega zawartość 226 Ra, który ma tendencję do akumulowania się w układzie kostnym organizmu

27 Radioaktywne izotopy wytrącane z powietrza na powierzchnię ziemii Opad 210 PbOpad 7 Be

28 Radioaktywność materiałów budowlanych Radioaktywność materiałów w (Bq/kg) Radioaktywność materiałów w (Bq/kg) Materiał 40 K, 226 Ra 232 Th Materiał 40 K, 226 Ra 232 Th Granit (D) Granit (D) Granit (I) Granit (I) Fosfogips (UK) Fosfogips (UK) Czerwona cegła (D) Czerwona cegła (D)

29 Radioaktywne izotopy w żywności Owoce 0.4 Owoce 0.4 Mięso 2 Mięso 2 Mleko skondensowane 4 – 8 Mleko skondensowane 4 – 8 Czekolada 30 Czekolada 30 Herbata (suche listki) 150 Herbata (suche listki) 150 Orzeszki brazylijskie 5000 Orzeszki brazylijskie 5000 Produkt Całkowita aktywność w Bq/kg

30 Ciało człowieka W naszych ciałach znajduje się średnio W naszych ciałach znajduje się średnio 2g potasu na 1kg ciała 2g potasu na 1kg ciała 40 K 60 Bq/1kg 40 K 60 Bq/1kg Osoba ważąca około 60kg jest źródłem promieniowania Osoba ważąca około 60kg jest źródłem promieniowania gamma o aktywności około 4000 Bq gamma o aktywności około 4000 Bq 87 Rb średnio 8 Bq/1kg 87 Rb średnio 8 Bq/1kg 3 H (brak bezpośrednich pomiarów) 3 H (brak bezpośrednich pomiarów) 14 C ( około 220 Bq/1kg ) 14 C ( około 220 Bq/1kg ) 226 Ra (średnio 0.17 Bq/1kg kości) 226 Ra (średnio 0.17 Bq/1kg kości)

31 Komentarz: Co oznacza, że materiał zawiera radioaktywne izotopy. Izotopy promieniotwórcze emitują promieniowanie, które łatwo możemy zarejestrować. Izotopy promieniotwórcze emitują promieniowanie, które łatwo możemy zarejestrować. Każdy izotop emituje promieniowanie o określonej energii. Promieniowanie gamma jednoznacznie identyfikuje radioaktywny izotop. Każdy izotop emituje promieniowanie o określonej energii. Promieniowanie gamma jednoznacznie identyfikuje radioaktywny izotop. Izotop zwykle rozpada się na inny stabilny. Np. 40 K rozpada się na 40 Ca a 14 C na 14 N, które są stabilne. Izotop zwykle rozpada się na inny stabilny. Np. 40 K rozpada się na 40 Ca a 14 C na 14 N, które są stabilne. Po rozpadzie powstały izotop niczym nie różni się od innych izotopów tego samego typu. Po rozpadzie powstały izotop niczym nie różni się od innych izotopów tego samego typu. Źródło promieniotwórcze zawiera z punktu widzenia makroskopowego bardzo mało atomów. Źródło promieniotwórcze zawiera z punktu widzenia makroskopowego bardzo mało atomów. Np. Źródło 131 I o aktywności 780 MBq zawiera około atomów Np. Źródło 131 I o aktywności 780 MBq zawiera około atomów jodu czyli 2*10 -8 g, jest to ilość niewykrywalna metodami chemii. jodu czyli 2*10 -8 g, jest to ilość niewykrywalna metodami chemii. Z punktu widzenia zanieczyszczeń chemicznych radioaktyne izotopy nie mają żadnego znaczenia bo ich koncentracja jest znikomo mała. Z punktu widzenia zanieczyszczeń chemicznych radioaktyne izotopy nie mają żadnego znaczenia bo ich koncentracja jest znikomo mała.

32 Naturalna promieniotwórczość czyli radioaktywne jądra znajdujące się w środowisku. Podsumowanie Długożyciowe jądra (o T 1/2 około 10 9 lat) rozpadające się na jądra stabilne: Długożyciowe jądra (o T 1/2 około 10 9 lat) rozpadające się na jądra stabilne: 40 K, 87 Rb i kilkanaście innych. Jądra, które rozpadają się na jądra niestabilne i które tworzą szeregi promieniotwórcze: Jądra, które rozpadają się na jądra niestabilne i które tworzą szeregi promieniotwórcze: Długożyciowe 232 Th, 238 U i 235 U i ich produkty rozpadu. Około 50 izotopów; najważniejsze z nich to 226 Ra i 222 Rn. Długożyciowe 232 Th, 238 U i 235 U i ich produkty rozpadu. Około 50 izotopów; najważniejsze z nich to 226 Ra i 222 Rn. Jądra, które powstają podczas zderzeń stabilnych jąder (głównie tlenu i azotu) z promieniowaniem kosmicznym: 3 H, 14 C, 7 Be i kilkanaście innych. Jądra, które powstają podczas zderzeń stabilnych jąder (głównie tlenu i azotu) z promieniowaniem kosmicznym: 3 H, 14 C, 7 Be i kilkanaście innych.


Pobierz ppt "Promieniowanie jonizujące w środowisku (2) Promieniowanie radioaktywnych jąder atomowych w środowisku – naturalna promieniotwórczość."

Podobne prezentacje


Reklamy Google