Maria Skłodowska-Curie "Promieniotwórczość naturalna"

SPIS TREŚCI Co to jest promieniotwórczość Rodzaje promieniowania Promieniowanie  Promieniowanie  Promieniowanie  Pochłanianie promieniowania przez różne substancje Promieniowanie jądrowe Szeregi promieniotwórcze Rozpad promieniotwórczy Prawo rozpadu promieniotwórczego Nasze doświadczenia Historia promieniotwórczości Promieniotwórczość zagrożenia i korzyści Czy istnieje skuteczny sposób neutralizowania promieniowania jonizującego?

CO TO JEST PROMIENIOTWÓRCZOŚĆ? Zasadnicze pytanie- CO TO JEST PROMIENIOTWÓRCZOŚĆ? PROMIENIOTWÓRCZOŚĆ, zwana też radioaktywnością, to zjawisko samorzutnego rozpadu jąder atomów, któremu towarzyszy wysyłanie promieniowania alfa, beta i gama. Na przemianę jądra nie mają wpływu czynniki zewnętrzne takie jak: temperatura, pole magnetyczne czy skupienie materiału promieniotwórczego. Promieniotwórczość możemy podzielić na promieniotwórczość naturalną (towarzysząca przemianom jądrowym izotopów występujących w przyrodzie) i promieniotwórczość sztuczną (zachodzącą w jądrach atomów otrzymywanych sztucznie - poprzez bombardowanie jąder trwałych pierwiastków cząstkami alfa oraz beta). Najkrócej i najprościej mówiąc promieniowanie jest to wysyłanie i przekazywanie energii na odległość. Trzy główne rodzaje promieniowania: elektromagnetyczne, jądrowe, energii fal sprężystych. SPIS TREŚCI

Rodzaje promieniowania Dziś wiemy, ze istnieją trzy rodzaje radioaktywnego promieniowania: · Promieniowanie a (alfa) - składające się z jąder HELU · Promieniowanie b (beta) – złożone z ELEKTRONÓW · Promieniowanie g (gamma) – pozbawione masy kwanty promieniowania, z jakimi spotykamy się także przy świetle RENTGENA. Kwanty g są znacznie bogatsze w energię niż promieniowanie świetlne czy Rentgena. Wszystkie pierwiastki naturalne w przedziale od polonu (liczba atomowa 84) do uranu (liczba atomowa 92) są promieniotwórcze. W przedziale występują także izotopy wielu lekkich pierwiastków SPIS TREŚCI

Promieniowanie alfa SPIS TREŚCI To strumień cząstek będących jądrami atomu helu, jest ono promieniowaniem korpuskularnym. Cząsteczki  składają się z dwóch neutronów i dwóch protonów. Ze względu na dużą masę i ładunek potrafią silnie jonizować ośrodek, na co zużywają prawie całą energię. Pochłania je więc silna materia, przez którą przechodzą. Zasięg promieniowania  w powietrzu jest rzędu kilku centymetrów, a w tkance człowieka są to ułamki milimetra. Łatwo jest je zatrzymać przez kawałek papieru, gumowe rękawiczki, a nawet przez warstwę powietrza o grubości kilku centymetrów. Są słabo przenikliwe lecz silnie jonizujące. Cząsteczka  jest zdolna utworzyć ok. 35 000 par jonów na drodze 1 cm, dlatego stanowi duże zagrożenie w przypadku wchłonięcia jej przez organizm. Może to nastąpić wskutek zranienia skóry zabrudzonej pierwiastkiem promieniotwórczym, wskutek przypadkowego dotknięcia ust ręką skażona w laboratorium, przez oddychanie skażonym powietrzem lub zjedzenie skażonego pożywienia. SPIS TREŚCI

Promieniowanie beta SPIS TREŚCI To promieniowanie korpuskularne w postaci strumienia elektronów lub pozytonów. Promieniowanie  wywołuje jonizację ośrodka w wyniku bezpośrednich zderzeń z atomami lub cząsteczkami. W porównaniu z cząsteczkami  , cząsteczki te mają mniejszą masę i mniejszy ładunek elektryczny, dlatego wywołują znacznie mniejszą jonizację. Ich zasięg jest znacznie większy, w powietrzu może wynosić nawet kilkanaście metrów. Zatrzymywane są dopiero przez kilkumetrową warstwę pleksiglasu lub aluminium. Cząsteczki  są również niebezpieczne wtedy, gdy ich źródło znajduje się na zewnątrz naszego organizmu. Oddziaływanie na wnętrze organizmu jest zbliżone do działania cząsteczek , ale może obejmować większe obszary SPIS TREŚCI

Promieniowanie gama SPIS TREŚCI Jest promieniowaniem elektromagnetycznym, podobnie jak promieniowanie rentgenowskie. Nie występuje nigdy samodzielnie, lecz towarzyszy emisji promieniowania  lub . Promieniowanie  jest bardzo przenikliwe i może przedostawać się nawet przez grubsze warstwy betonu. Wywołuje jonizację pośrednią poprzez przekazywanie energii elektronom, które dzięki temu mogą wywoływać jonizację ośrodka. Zabezpieczenie przed tym promieniowaniem stanowi przeszkoda w postaci wielu centymetrów ołowiu. SPIS TREŚCI

Pochłanianie promieniowania przez różne substancje A-cząstki  B-cząstki  C-promieniowanie  D-źródło promieniowania E-papier F-aluminium G-beton SPIS TREŚCI

Promieniowanie jądrowe Promieniowanie    zwane jest też promieniowaniem jądrowym, ponieważ jest emitowane przez jądra atomowe. W zależności od rodzaju różnie zachowuje się w polu elektrycznym i magnetycznym. W polu magnetycznym promieniowanie  odchyla się mniej i w przeciwną stronę niż promieniowanie , natomiast promieniowanie  nie odchyla się wcale. Takie zachowanie jest spowodowane oddziaływaniem pola magnetycznego na cząstki naładowane. SPIS TREŚCI

Szeregi promieniotwórcze SPIS TREŚCI Ciężkie pierwiastki promieniotwórcze są ze sobą powiązane w szeregi promieniotwórcze. W przyrodzie występują trzy szeregi promieniotwórcze: szereg torowy szereg uranowy inaczej zwany uranowo-aktynowym szereg uranowy zwany uranowo-radowym. W wyniku rozpadów promieniotwórczych jąder powstają nowe pierwiastki. Wszystkie wymienione szeregi kończą się niepromieniotwórczymi, a więc trwałymi, izotopami ołowiu:

Rozpad promieniotwórczy Jest procesem przypadkowym. Nie można powiedzieć , które jądra z badanej próbki rozpadają się w czasie t, ale można określić i zmierzyć prawdopodobieństwo, że dane jądro rozpadnie się w czasie t. Pierwiastek promieniotwórczy ma określony, charakterystyczny dla siebie czas, w którym rozpada się połowa promieniotwórczych jąder, nazywany czasem połowicznego rozpadu. Jego wartość dla różnych pierwiastków promieniotwórczych jest różna i zawiera się w granicach od ułamków sekundy do miliardów lat. W przypadku rozpadu 19K, który znajduje się w naszym organizmie jest równy 1,42 miliardów lat , czas rozpadu Cs wynosi 30 lat, a jodu I jest równy 8 dni. Substancje promieniotwórcze charakteryzuje aktywność promieniotwórcza, której jednostką jest bekerel (Bq). Jeden bekerel odpowiada aktywności substancji, w której jedna przemiana jądrowa, czyli jeden rozpad, zachodzi w ciągu jednej sekundy Zobacz animację SPIS TREŚCI

Prawo rozpadu promieniotwórczego SPIS TREŚCI

Przeprowadziliśmy doświadczenie symulujące rozpad jąder atomów promieniotwórczych. Rzucaliśmy monetami , a następnie zabieraliśmy te na których wypadła reszka. Monety te odkładaliśmy na bok, a liczyliśmy tylko te na których wypadł orzeł. Po każdym rzucie pozostawała nam miej więcej połowa monet na których wypadł orzeł. Następnie opracowaliśmy wykres w exelu. SPIS TREŚCI

Historia promieniotwórczość W 1896 r. BECQUEREL odkrył zjawisko promieniotwórczości rudy uranowej. Ruda uranowa wysyła samorzutnie pewne rodzaje promieni, które wywołują zjawiska jonizacji powietrza, czernienia kliszy fotograficznej, wzbudzenia fluorescencji niektórych substancji itp. Promieniowanie to jest niezależne od wpływu warunków zewnętrznych. Nie można go żadnymi czynnikami osłabić ani wzmocnić. Przy dalszych badaniach okazało się, że promieniowanie to nie jest jednolite. W roku 1898 MARIA SKŁODOWSKA-CURIE I PIOTR CURIE, kierując się śmiałym założeniem, że promieniowanie to pochodzi od małych ilości nowych, dotąd nieznanych pierwiastków, odkryli i wydzielili z rudy uranowej dwa nowe pierwiastki, które nazwali polonem i radem. Pierwiastki te, o liczbach atomowych Z = 84 i Z = 88, znalazły miejsce w VI i w II rodzinie głównej układu okresowego. Henri Becquerel SPIS TREŚCI Maria i Piotr Curie

Fragment kliszy fotograficznej należącej do Becquerela, która została zaciemniona przez promieniowanie radioaktywne soli uranu. Cień metalowego krzyża maltańskiego umieszczonego pomiędzy kliszą a solami uranu jest wyraźnie widoczny. SPIS TREŚCI

Promieniowanie zawsze było, jest i będzie nieodłączną częścią życia. PROMIENIOTWÓRCZOŚĆ- ZAGROŻENIA CZY KORZYŚCI DLA LUDZKOŚCI W odpowiedzi na kreatywne zaprezentowanie przez uczniów klas pierwszych   zagadnień dotyczących „Blasków i cieni promieniotwórczości” chcielibyśmy sprowokować do dalszych dyskusji na temat promieniotwórczości. Promieniowanie zawsze było, jest i będzie nieodłączną częścią życia.      Czy promieniowanie jest złe? Zwolennicy powiedzą –nie, a pozostający w opozycji, że tak. Promieniowanie zazwyczaj kojarzy się człowiekowi z wybuchem w Czarnobylu na Ukrainie w 1986 roku. Była to największa i najtragiczniejsza awaria reaktora jądrowego, która pochłonęła wiele ofiar. Ocenia się, że 25% powierzchni Polski zostało silnie skażonych. Największe skażenie dotknęło północno – wschodnie oraz częściowo południowe regiony kraju. Skutki tej awarii mają różnorodny charakter. Skażenie jodem szybko ustąpiło, na skutek krótkotrwałego okresu połowicznego rozpadu pierwiastków (okres połowicznego rozpadu – czas, w którym ilość pierwiastka promieniotwórczego zmniejsza się o połowę). Pozostał jeszcze problem skażenia izotopami cezu i strontu, których okresy połowicznego rozpadu wynoszą prawie 30 lat. Poza tym niektóre skutki mogą ujawnić się dopiero za parę lat. Musimy jednak pamiętać, że tutaj zawiódł człowiek nie promieniotwórczość. Elektrownie atomowe są zdecydowanie dobrodziejstwem i przyszłością świata niż zagrożeniem. W naszych oczach strach budzą natomiast bomby atomowe. Same Stany Zjednoczone posiadają potencjał atomowy zdolny do zniszczenia połowy ludzkości w ciągu 45 minut. SPIS TREŚCI

Czy istnieje skuteczny sposób neutralizowania promieniowania jonizującego? Według Andrzeja Strupczewskiego z Instytutu Energii Atomowej promieniowanie oddziałuje na nasz organizm dwoma drogami: pierwsza to promieniowanie bezpośrednie z zewnątrz, z otoczenia, druga to promieniowanie cząsteczek radioaktywnych, które dostają się do naszego organizmu z pożywieniem, piciem lub powietrzem, którym oddychamy. Nie można i nie trzeba całkowicie wyeliminować promieniowania do zera. Promieniowania jest nieodłączną częścią naszego środowiska, było ono z nami od początku świata, nasze organizmy powstawały w czasie gdy promieniowanie było znacznie wyższe niż jest teraz i mamy wewnętrzne mechanizmy obronne, które dobrze działają w warunkach promieniowania panującego na Ziemi. Zabezpieczanie przed promieniowaniem polega wiec na obniżaniu jego natężenia do takich wartości, które są małe w stosunku do naturalnego promieniowania. SPIS TREŚCI

Dziękujemy za obejrzenie naszej prezentacji. Prezentację wykonali: Wojciech Górka Michał Sobkowicz Daniel Zapotoczny Bartłomiej Maksymiak SPIS TREŚCI