1. märtsil 1896 avastas prantsuse füüsik A. Bakkrel fotoplaadi mustaks muutmise teel uraanisoolast tugeva läbitungimisjõuga nähtamatute kiirte emissiooni. Peagi sai ta teada, et ka uraanil endal on kiirguse omadus. Siis avastas ta tooriumist sellise omaduse. Radioaktiivsus (ladina keelest raadio - ma kiirgan, radus - kiir ja activus - efektiivne), see nimi anti avatud nähtusele, mis osutus D. I. Mendelejevi perioodilise süsteemi raskeimate elementide privileegiks.

Sellel tähelepanuväärsel nähtusel on mitu definitsiooni, millest üks annab sellise sõnastuse: „Radioaktiivsus on keemilise elemendi ebastabiilse isotoobi spontaanne (iseeneslik) muundumine teiseks isotoobiks (tavaliselt mõne teise elemendi isotoobiks); sel juhul eralduvad elektronid, prootonid, neutronid või heeliumi tuumad (ά-osakesed) Avastatud nähtuse sisuks oli iseeneslik muutus aatomituuma koostises, mis on põhiseisundis või ergastatud pikas - elatud olek.

Teised prantsuse teadlased Maria Sklodowska-Curie ja Pierre Curie eraldasid 1898. aastal uraani mineraalist kaks uut ainet, mis on palju suuremal määral radioaktiivsed kui uraan ja toorium.Nii avastati kaks senitundmatut radioaktiivset elementi – poloonium ja raadium ning Maria lisaks avastab (olenemata saksa füüsikust G. Schmidtist) tooriumi radioaktiivsuse fenomeni. Muide, ta oli esimene, kes selle termini välja pakkus radioaktiivsus . Teadlased jõudsid järeldusele, et radioaktiivsus on spontaanne protsess, mis toimub radioaktiivsete elementide aatomites. Nüüd määratletakse seda nähtust kui ühe keemilise elemendi ebastabiilse isotoobi iseeneslikku muundumist teise elemendi isotoobiks ja sel juhul eralduvad elektronid, prootonid, neutronid või heeliumi tuumade α-osakesed. Siinkohal olgu märgitud, et maapõues sisalduvate elementide hulgas on kõik üle 83 järjekorranumbritega radioaktiivsed, s.t. asub perioodilisuse tabelis vismuti järel. 10 aastat kestnud ühistööga on nad radioaktiivsuse fenomeni uurimisel palju ära teinud. See oli ennastsalgav töö teaduse nimel – halvasti varustatud laboris ja vajalike vahendite puudumisel. Pierre tegi kindlaks soojuse spontaanse vabanemise raadiumisoolade poolt. Teadlased said seda raadiumipreparaati 1902. aastal koguses 0,1 g. Selleks kulus neil seal 45 kuud rasket tööd ning enam kui 10 000 keemilise vabastamise ja kristallisatsiooni operatsiooni. 1903. aastal pälvisid Nobeli füüsikaauhinna Curie'd ja A. Beckerey avastuse eest radioaktiivsuse vallas. Kokku anti rohkem kui 10 Nobeli füüsika- ja keemiaauhinda radioaktiivsuse uurimise ja kasutamisega seotud tööde eest (A. Beckerey, P. ja M. Curie, E. Fermi, E. Rutherford, F. ja I. Joliot -Curie, D.Havishi, O.Ganu, E.McMillan ja G.Seaborg, W.Libby jt). Curie abikaasade auks sai oma nime kunstlikult saadud transuraanielement seerianumbriga 96, kuurium.

1898. aastal asus radioaktiivsuse fenomeni uurima inglise teadlane E. Rutherford. 1903. aastal tõestab E. Rutherford inglise füüsiku D. Thompsoni oletuse viga tema aatomi ehituse teooria kohta ja 1908.-1911. viib läbi katseid α-osakeste (heeliumi tuumade) hajutamiseks metallfooliumiga. α-osake läbis õhukese fooliumi (paksus 1 µm) ja tabas tsinksulfiidi ekraani, tekitas välgu, mis oli mikroskoobi all hästi jälgitav. α-osakeste hajumise katsed näitasid veenvalt, et peaaegu kogu aatomi mass on koondunud väga väikesesse ruumalasse – aatomituuma, mille läbimõõt on ligikaudu 100 000 korda väiksem aatomi läbimõõdust. Enamik α-osakesi lendab massiivsest tuumast mööda ilma seda puudutamata, kuid aeg-ajalt toimub α-osakeste kokkupõrge tuumaga ja siis võib see tagasi põrgata. Seega oli tema esimene fundamentaalne avastus selles valdkonnas uraani kiirgava kiirguse ebahomogeensuse avastamine. Nii jõudis α- ja β-kiirte mõiste esmakordselt radioaktiivsuse teadusesse. Ta pakkus välja ka nimed: α – lagunemine ja α – osake. Veidi hiljem avastati veel üks kiirguse komponent, mida tähistati kreeka tähestiku kolmanda tähega: γ-kiired. See juhtus vahetult pärast radioaktiivsuse avastamist. Aastaid on α-osakesed muutunud E. Rutherfordi jaoks asendamatuks vahendiks aatomituumade uurimisel. 1903. aastal avastab ta uue radioaktiivse elemendi – tooriumi emanatsiooni. Aastatel 1901-1903 viis ta koos inglise teadlase F. Soddyga läbi uurimistööd, mille tulemusel avastati elementide loomulik muundumine (näiteks raadium radooniks) ja töötati välja aatomite radioaktiivse lagunemise teooria.

1903. aastal sõnastasid saksa füüsik K. Fajans ja F. Soddy iseseisvalt nihkereegli, mis iseloomustab isotoobi liikumist elementide perioodilises süsteemis erinevate radioaktiivsete transformatsioonide käigus.

1934. aasta kevadel ilmus Pariisi Teaduste Akadeemia aruannetes artikkel pealkirjaga "Uus radioaktiivsuse tüüp". Selle autorid Irene Joliot-Curie ja tema abikaasa Frédéric Joliot-Curie avastasid, et α-osakestega kiiritatud boor, magneesium ja alumiinium muutuvad ise radioaktiivseks ja eraldavad lagunemise käigus positroneid. Nii avastati kunstlik radioaktiivsus. Tuumareaktsioonide tulemusena (näiteks kui erinevaid elemente kiiritatakse α - osakeste või neutronitega) tekivad elementide radioaktiivsed isotoobid, mida looduses ei eksisteeri. Just need kunstlikud radioaktiivsed tooted moodustavad valdava enamuse kõigist tänapäeval tuntud isotoopidest. Paljudel juhtudel osutuvad radioaktiivse lagunemise saadused ise radioaktiivseteks ja siis eelneb stabiilse isotoobi tekkele mitmest radioaktiivse lagunemise ahel. Selliste ahelate näideteks on raskete elementide perioodiliste isotoopide seeriad, mis algavad 238 U, 235 U, 232 nukleiidiga ja lõpevad stabiilsete plii isotoopidega 206 Pb, 207 Pb, 208 Pb. Seega on praegu teadaolevast umbes 2000 radioaktiivsest isotoobist umbes 300 looduslikud ja ülejäänud saadakse kunstlikult, tuumareaktsioonide tulemusena. Kunstliku ja loodusliku kiirguse vahel pole põhimõttelist erinevust. 1934. aastal avastasid I. ja F. Joliot-Curie tehiskiirguse uurimise tulemusena uued β-lagunemise variandid – positronite emissioon, mida algselt ennustasid Jaapani teadlased H. Yukkawa ja S. Sakata. I. ja F. Joliot-Curie viisid läbi tuumareaktsiooni, mille saadus oli fosfori radioaktiivne isotoop massiarvuga 30. Selgus, et ta kiirgas positron . Seda tüüpi radioaktiivset transformatsiooni nimetatakse β + lagunemiseks (tähendab β - lagunemine on elektroni emissioon).

Üks meie aja silmapaistvamaid teadlasi E. Fermi pühendas oma põhitööd tehisliku radioaktiivsusega seotud uurimistööle. Tema 1934. aastal loodud beetalagunemise teooriat kasutavad füüsikud elementaarosakeste maailma mõistmiseks siiani.

Teoreetikud on juba ammu ennustanud kahekordse β - muundumise 2 β - lagunemise võimalust, mille käigus kiirgub samaaegselt kaks elektroni või kaks positroni, kuid praktikas pole radioaktiivse tuuma sellist "surma" viisi veel avastatud. Kuid suhteliselt hiljuti oli võimalik jälgida väga haruldast prootoni radioaktiivsuse nähtust - prootoni eraldumist tuumast ja teadlase V. I. Goldansky ennustatud kahe prootoni radioaktiivsuse olemasolu tõestati. Kõiki seda tüüpi radioaktiivseid muundumisi kinnitavad ainult kunstlikud radioisotoobid ja looduses neid ei esine.

Seejärel avastasid mitmed teadlased erinevatest riikidest (J.Duning, V.A.Karnaukhov, G.N.Flerov, I.V.Kurchatov jt) keerukaid transformatsioone, sealhulgas β-lagunemist, sealhulgas hilinenud neutronite emissiooni.

Üks esimesi endise NSV Liidu teadlasi, kes hakkas uurima aatomituumade füüsikat üldiselt ja eriti radioaktiivsust, oli akadeemik IV Kurtšatov. 1934. aastal avastas ta neutronpommitusest põhjustatud tuumareaktsioonide hargnemise fenomeni ja uuris kunstlikku radioaktiivsust. hulk keemilisi elemente. 1935. aastal, kui broomi kiiritati neutronivoogudega, märkasid Kurchatov ja tema kaastöötajad, et selles protsessis tekkivad radioaktiivsed broomi aatomid lagunevad kahe erineva kiirusega. Selliseid aatomeid nimetati isomeerideks ja teadlaste avastatud nähtust isomeeriks.

Teadus on kindlaks teinud, et kiired neutronid on võimelised hävitama uraani tuumasid. Sel juhul vabaneb palju energiat ja moodustuvad uued neutronid, mis on võimelised jätkama uraani tuumade lõhustumise protsessi. Hiljem avastati, et uraani aatomituumi saab jagada ilma neutronite abita. Nii loodi uraani spontaanne (iseeneslik) lõhustumine. Tuumafüüsika ja radioaktiivsuse valdkonna silmapaistva teadlase auks nimetatakse Mendelejevi perioodilise süsteemi 104. elementi. kurchatov.

Radioaktiivsuse avastamisel oli tohutu mõju teaduse ja tehnika arengule ning sellega algas ainete omaduste ja struktuuri intensiivse uurimise ajastu. Uued väljavaated, mis tekkisid energeetikas, tööstuses, meditsiini militaarvaldkonnas ja teistes inimtegevuse valdkondades tänu tuumaenergeetika valdamisele, tõi ellu keemiliste elementide võime avastamine spontaanseteks transformatsioonideks. Kuid radioaktiivsuse omaduste inimkonna huvides kasutamise positiivsete tegurite kõrval võib tuua ka näiteid nende negatiivsest sekkumisest meie ellu. Nende hulka kuuluvad tuumarelvad kõigis selle vormides, uppunud laevad ja allveelaevad tuumamootorite ja tuumarelvadega, radioaktiivsete jäätmete kõrvaldamine meres ja maismaal, õnnetused tuumaelektrijaamades jne ning otse Ukraina jaoks, radioaktiivsuse kasutamine tuumaenergias energia on viinud Tšernobõli tragöödiani.

ESSEE

teemal: AVAMINE

Sihtmärk:

• Õpetus: Tutvustada loodusliku radioaktiivsuse mõistet; tutvustada radioaktiivsuse fenomeni, teaduslike teadmiste meetodeid radioaktiivsuse avastamise näitel koos silmapaistvate teadlastega; rääkida radioaktiivsuse uurimise raskustest ja selle nähtuse avastamise tähtsusest kvantfüüsika arengule.
• Arendamine: arendada õpilaste maailmapilti; oskused analüüsida, võrrelda ja järeldusi teha; aatomi struktuuri mudeli moodustamine.
• Moraalse eneseteadvuse aluste õpetus: Marie ja Pierre Curie elu ja loomingu näitel, et näidata teadlaste rolli teaduse arengus; näidata juhuslike avastuste mittejuhuslikkust; (mõte: teadlase, avastaja vastutus oma avastuste viljade eest).

Varustus: multimeedia projektor. Tunni eesmärkide saavutamiseks on vaja luua kõik tingimused emotsionaalseks tajumiseks: muusikaline saade, mis võimaldab õpilasi "intrigeerida" ja ette valmistada; õpetaja emotsionaalsus; klassi laste valmisolekut info tajumiseks; samuti: kompleksse ja ohtliku nähtuse – radioaktiivsuse – visualiseerimine; sündmuste visualiseerimine silmapaistvate inimeste elust, inimmeelele kättesaamatute füüsiliste nähtuste modelleerimine; tunni tempo (saavutatud järk-järgult).

Tunni tüüp: loeng vestluselementidega

Tunni vorm: traditsiooniline

Tunni koht õppekavas: sisenemine teemasse “Aatom ja aatomituum”.

Taotlus, rakendus 1(videofilmid)

Tunniplaan

Teadus tungib meie silme all kõikidesse eluvaldkondadesse, muutub "täielikult ja reaalselt" igapäevaelu elemendiks, muutub otseseks tootlikuks jõuks.

Uue sajandi algus oli põhiliste avastuste aeg loodusteadustes, eelkõige füüsika ja matemaatika vallas.

Maailm on keeruline
See on täis sündmusi, kahtlusi
Ja lõputud saladused
Ja julged oletused.
Nagu looduse ime
On geenius
Ja selles kaoses
Leiab korra.

röntgenikiirgus. Radioaktiivsuse avastamine oli otseselt seotud Röntgeni avastamisega. Pealegi arvati mõnda aega, et see on üks ja sama kiirgusliik. 19. sajandi lõpp üldiselt oli ta rikas mitmesuguste senitundmatute “kiirguste” avastamise poolest. 1880. aastatel hakkas inglise füüsik Joseph John Thomson uurima elementaarseid negatiivse laengukandjaid, 1891. aastal nimetas Iiri füüsik George Johnston Stoney (1826–1911) neid osakesi elektronideks. Lõpuks teatas Wilhelm Konrad Roentgen detsembris uut tüüpi kiirte avastamisest, mida ta nimetas röntgenkiirteks. Kui seni on enamikus riikides nimetatud nii, siis Saksamaal ja Venemaal aktsepteeritakse saksa bioloogi Rudolf Albert von Köllikeri (1817–1905) ettepanekut nimetada röntgenikiirgust. Need kiired tekivad siis, kui vaakumis kiiresti liikuvad elektronid (katoodkiired) põrkuvad kokku takistusega. Oli teada, et kui katoodkiired tabavad klaasi, kiirgab see nähtavat valgust – rohelist luminestsentsi. Roentgen avastas, et samal ajal eralduvad klaasi rohelisest laigust veel mõned nähtamatud kiired. See juhtus juhuslikult: pimedas ruumis hõõgus lähedal asuv ekraan, mis oli kaetud baariumtetratsüanoplatinaat Ba-ga (varem nimetati seda baariumplaatinatsüaniidiks). See aine annab ultraviolettkiirguse ja katoodkiirte toimel ereda kollakasrohelise luminestsentsi. Kuid katoodkiired ei tabanud ekraani ja pealegi, kui seade oli kaetud musta paberiga, jätkas ekraan helendamist. Roentgen avastas peagi, et kiirgus läbib paljusid läbipaistmatuid aineid, põhjustades musta paberisse pakitud või isegi metallkorpusesse pandud fotoplaadi mustaks muutumist. Kiired läbisid väga paksu raamatu, 3 cm paksuse kuuselaua, 1,5 cm paksuse alumiiniumplaadi ... Röntgen mõistis tema avastamise võimalusi: „Kui hoiate oma kätt väljalasketoru ja ekraani vahel ”, kirjutas ta, „siis on tumedad varjud käe heledamate kontuuride taustal nähtavad luud”. See oli ajaloo esimene röntgenuuring.

Röntgeni avastus levis hetkega üle kogu maailma ja hämmastas mitte ainult spetsialiste. 1896. aasta eelõhtul eksponeeriti ühes Saksamaa linna raamatupoes fotot käest. Sellel olid näha elava inimese luud ja ühel sõrmel abielusõrmus. See oli röntgenfoto Roentgeni naise käest. Roentgeni esimene postitus Uut tüüpi kiirtest ilmus 28. detsembril ajakirjas “Reports of the Würzburg Physico-Medical Society”, see tõlgiti ja avaldati kohe erinevates riikides, Londonis ilmunud tuntuimas teadusajakirjas “Nature” ilmus 23. jaanuaril 1896 Roentgeni artikkel.

Becquereli kiired. Röntgeni avastus viis peagi sama tähelepanuväärse avastuseni. Selle valmistas 1896. aastal prantsuse füüsik Antoine Henri Becquerel. Ta viibis 20. jaanuaril 1896 Akadeemia koosolekul, kus füüsik ja filosoof Henri Poincaré rääkis Röntgeni avastamisest ning demonstreeris juba Prantsusmaal valmistatud inimkäe röntgenikiirgust. Poincaré ei piirdunud jutuga uutest kiirtest. Ta tegi ettepaneku, et need kiired on seotud luminestsentsiga ja võivad tekkida alati samaaegselt seda tüüpi luminestsentsiga, nii et katoodkiirtest saab tõenäoliselt loobuda. Ainete sära ultraviolettkiirguse - fluorestsentsi või fosforestsentsi mõjul (19. sajandil ei olnud neil mõistetel ranget vahet) oli Becquerel tuttav: tema isa Alexander Edmond Becquerel (1820–1891) ja vanaisa Antoine Cesar Becquerel (1788– 1878) tegelesid sellega - mõlemad füüsikud; Antoine Henri Becquereli poeg Jacques sai samuti füüsikuks ja “pärimise teel” võttis ta vastu Pariisi loodusloomuuseumi füüsika õppetooli, seda õppetooli juhtis Becquerels 110 aastat, 1838–1948.

Becquerel otsustas kontrollida, kas röntgenikiirgus on seotud fluorestsentsiga. Mõned uraanisoolad, näiteks uranüülnitraat UO2(NO3)2, fluorestsentsvad erkkollakasroheliselt. Sellised ained olid Becquereli laboris, kus ta töötas. Tema isa töötas ka uraanipreparaatidega, kes näitas, et pärast päikesevalguse lakkamist kaob nende sära väga kiiresti – vähem kui sajandiksekundi jooksul. Keegi pole aga kontrollinud, kas selle helendusega kaasneb ka mõne muu kiirte emissioon, mis on võimelised läbima läbipaistmatuid materjale, nagu juhtus Roentgeni puhul. Just seda otsustas Becquerel pärast Poincaré raportit testida.

Radioaktiivsuse avastamine, nähtus, mis tõestab aatomituuma keerulist koostist, juhtus õnneliku õnnetuse tõttu. Becquerel mässis fotoplaadi paksu musta paberisse, pani selle peale uraanisoola terad ja pani selle ereda päikesevalguse kätte. Pärast väljatöötamist muutus plaat mustaks nendes kohtades, kus sool lebas. Järelikult tekitas uraan mingisuguse kiirguse, mis sarnaselt röntgenikiirgusega läbistab läbipaistmatuid kehasid ja toimib fotoplaadil. Becquerel arvas, et see kiirgus tekib päikesevalguse mõjul.

Kuid ühel päeval, veebruaris 1896, ei õnnestunud tal pilvise ilma tõttu teist katset läbi viia. Becquerel pani plaadi tagasi sahtlisse, asetades selle peale uraanisoolaga kaetud vasest risti. Pärast plaadi väljatöötamist avastas ta igaks juhuks kaks päeva hiljem sellelt mustuse selge risti varju kujul. See tähendas, et uraanisoolad tekitavad spontaanselt, ilma välistegurite mõjuta mingisuguse kiirguse.

Becquerel soovis kindlaks teha, kas fosforestseeruvad ained (kaaliumuranüülsulfaat) kiirgavad röntgenikiirgust. Aga ma nägin midagi muud. Ja sarnaselt Roentgeniga uuris ta avastatud nähtust üksi rohkem kui poolteist aastat. Eelkõige tegi ta kindlaks, et uut tüüpi kiirte allikaks on element uraan – perioodilises süsteemis viimane.

Becquereli sõber Pierre Curie ja tema naine Maria Sklodowska jätkasid tema alustatud uurimistööd. 1898. aastal avastasid nad uued radioaktiivsed elemendid – polooniumi ja raadiumi.

Neli aastat hiljem eraldasid teadlased pärast kurnavat tööd mitmest tonnist uraanimaagist 0,1 grammi raadiumisoola. Maria pakkus välja termini "radioaktiivsus" ja tõestas, et sellel on aatomi iseloom. Nii loodi põhieeldused radioaktiivsuse igakülgseks uuringuks.

Becquerel ja Curies lõid esimese teadusliku koolkonna radioaktiivsuse uurimiseks. Selle seinte vahel tehti palju silmapaistvaid avastusi. Saatus oli kooli asutajatele ebasoodne. Pierre Curie suri traagiliselt 17. aprillil 1906; Henri Becquerel suri enneaegselt 25. augustil 1908.

Maria Skłodowska-Curie jätkas oma uurimistööd. Ta sai riigilt toetust. Radioaktiivsuse labor loodi spetsiaalselt tema jaoks Sorbonne'is.

1914. aastal lõpetati Raadiumi Instituudi ehitus ja temast sai selle direktor. Kuni viimaste päevadeni järgis ta Pierre'i motot: "Mis ka ei juhtuks, sa pead tööd tegema."

Maria pidi lõpetama raadiumi "epopee": hankima metallist raadiumi. Teda aitas tema pikaajaline töötaja Andre Debjorn (muide, just tema avastas uue radioaktiivse elemendi - aktiiniumi).

Pariisi Teaduste Akadeemia 1910. aasta aruannete märtsinumbris ilmus nende lühike artikkel, milles nad teatasid umbes 0,1 g metalli vabanemisest. Hiljem arvati see sündmus 20. sajandi esimese veerandi seitsme silmapaistvama teadussaavutuse hulka.

1911. aastal sai Marie Curie oma teise Nobeli keemiaauhinna.

Kuid siin on see, mis on sümboolne. Sel aastal sai kirjandusauhinna laureaadiks Belgia kirjanik ja näitekirjanik Maurice Maeterlinck.

Skłodowska-Curie jaoks oli "sinine lind" radioaktiivsus, mille uurimisele ta andis kogu oma jõu ja võimed. Sümboolne tundub veel see, et Maarja surma-aastal kunstliku radioaktiivsuse avastamise eest pälvisid Mary tütar Irene ja tema abikaasa Frederick Nobeli preemia. See oli esimene "ahel" reaktsioon inimese jõudluses. Ja ta oli peatamatu. Kogu maailm oli hõivatud aatomi probleemiga. Ja see ahelreaktsioon viis esimese aatomireaktori ja esimese aatomipommi avastamiseni.

Ernest Rutherford on suurepärane inglise füüsik, Uus-Meremaa põliselanik. Oma eksperimentaalsete avastustega pani Rutherford aluse kaasaegsele aatomi ehituse ja radioaktiivsuse teooriale. Ta oli esimene, kes uuris radioaktiivsete ainete kiirguse koostist. Rutherford avastas aatomituuma olemasolu ja viis esimest korda läbi aatomituumade kunstliku muundamise. Kõik tema katsed olid fundamentaalse iseloomuga, mida eristasid erakordne lihtsus ja selgus.

Radioaktiivseid emissioone on kolme tüüpi. Sel juhul väljutab tuum oma koostisosad osakeste kujul, millele järgneb kiirgus.

Kui tuum kiirgab osakesi, vabaneb energia ja moodustub teine ​​tuum (aatom). Kui uus tuum on radioaktiivne, jätkub protsess seni, kuni moodustub stabiilne tuum. Seda lagunemise jada nimetatakse läheduses radioaktiivne .

Tuumades toimuvad muutused võib jagada kolme rühma:

1) tuuma ühe nukleoni muutumine;
2) tuuma sisestruktuuri ümberkorraldamine;
3) nukleonide ümberpaigutamine ühest tuumast teise.

Leiti, et on olemas kolme tüüpi radioaktiivset kiirgust, mida nimetatakse alfa-, beeta- ja gamma-radioaktiivsuseks.

Alfakiired koosnevad positiivselt laetud osakestest ja neil on kõige väiksem läbitungiv jõud (need neelab täielikult nende teele asetatud paberitükk)

Beetakiired kalduvad tugevalt alfakiirtele vastupidises suunas, s.t. nende laeng on negatiivne. Sel juhul beetakiirte kiir laieneb kõrvalekaldumisel, mis näitab osakeste erinevat kiirust kiires. Läbitungiv jõud on suurem kui alfakiirtel.

Kokkuvõtteid tehes

Kirjutage vihikusse OK.

Radioaktiivsus võib olla kunstlik, kui aatomituumade lagunemine saavutatakse teatud tuumareaktsioonide kaudu. Kuid enne kunstliku radioaktiivse lagunemise juurde jõudmist tutvus teadus loodusliku radioaktiivsusega - mõne looduses leiduva elemendi tuumade spontaanse lagunemisega.

Avastamise ajalugu

Iga teaduslik avastus on raske töö tulemus, kuid teadusajalugu teab, millal juhusel oli suur roll. See juhtus saksa füüsiku V.K. röntgen. See teadlane tegeles katoodkiirte uurimisega.

Kord K.V. Röntgen lülitas sisse musta paberiga kaetud katoodtoru. Torust mitte kaugel olid baariumplatinotsüaniidi kristallid, mis ei olnud seadmega ühendatud. Nad hakkasid roheliselt helendama. Nii avastati kiirgus, mis tekib katoodkiirte põrkumisel mis tahes takistusega. Teadlane nimetas seda röntgenikiirguseks ning Saksamaal ja Venemaal kasutatakse praegu mõistet "röntgenikiirgus".

Loodusliku radioaktiivsuse avastamine

1896. aasta jaanuaris rääkis prantsuse füüsik A. Poincare akadeemia koosolekul V.K. Roentgen ja esitas hüpoteesi selle kiirguse seose kohta fluorestsentsi nähtusega - ultraviolettkiirguse mõjul oleva aine mittetermilise luminestsentsiga.

Koosolekul osales füüsik A.A. Becquerel. Teda huvitas see hüpotees, kuna ta oli uranüülnitriti ja teiste uraanisoolade näitel fluorestsentsi nähtust pikka aega uurinud. Need ained helendavad päikesevalguse mõjul ereda kollakasrohelise valgusega, kuid niipea, kui päikesevalguse toime lakkab, lakkavad uraanisoolad hõõgumast vähem kui sajandiksekundi jooksul. Selle asutas isa A.A. Becquerel, kes oli ka füüsik.

Pärast A. Poincare'i kuulamist, A.A. Becquerel tegi ettepaneku, et uraanisoolad, mis on lakanud hõõgumast, võivad jätkata läbipaistmatut materjali läbiva kiirguse kiirgamist. Teadlase tehtud eksperiment näis seda tõestavat. Teadlane pani uraanisoola terad musta paberisse pakitud fotoplaadile ja pani selle päikesevalguse kätte. Pärast plaadi väljatöötamist avastas ta, et see oli muutunud mustaks, kus terad lebasid. A.A. Becquerel jõudis järeldusele, et uraanisoola kiirgavat kiirgust provotseerivad päikesekiired. Kuid uurimisprotsessi tungis taas õnnelik õnnetus.

Kord A.A. Becquerel pidi pilvise ilma tõttu järjekordse katse edasi lükkama. Ta pani ettevalmistatud fotoplaadi sahtlisse ja asetas selle peale uraanisoolaga kaetud vasest risti. Mõne aja pärast töötas ta sellegipoolest plaadi välja - ja sellele kuvati risti piirjooned. Kuna rist ja plaat asusid päikesevalgusele kättesaamatus kohas, jäi oletada, et perioodilisuse tabeli viimane element uraan kiirgab spontaanselt nähtamatut kiirgust.

Selle nähtuse uurimine koos A.A. Becquereli võtsid üles abikaasad Pierre ja Marie Curie. Nad leidsid, et see omadus on veel kahel nende avastatud elemendil. Üks neist sai nimeks poloonium - Marie Curie sünnikoha Poola auks ja teine ​​- raadium, ladinakeelsest sõnast radius - kiir. Marie Curie ettepanekul nimetati seda nähtust radioaktiivsuseks.

Looduslik ja kunstlik radioaktiivsus.

Radioaktiivsuse fenomeni avastas 1896. aastal prantsuse füüsik Henri Becquerel. Ta avastas, et uraani sisaldavad ained eraldavad nähtamatuid kiiri, mis muudavad fotoplaadid tumedamaks ja on võimelised läbistama paberit, puitu ja muid tihedaid materjale. Mõni aeg hiljem leidsid kuulsad prantsuse füüsikud Marie Sklodowska-Curie ja Pierre Curie, et lisaks uraanile on võime selliseid kiiri väljastada ka tooriumil ja polooniumil. Veidi hiljem (1898) avastasid nad raadiumi. Curies eraldasid puhta raadiumi, mis oli pehme hõbevalge metall, mis sarnanes baariumi omadustega. Uuringud on näidanud, et raadiumi poolt kiiratava kiirguse intensiivsus on miljoneid kordi suurem kui uraani oma. Becquerel ja Curies näitasid raadiumikiirguse tugevat mõju inimkehale.

Mõne elemendi võime kiirata Becquereli poolt avastatud kiiri, Curie abikaasad nimetasid radioaktiivsuseks ja selle võimega ained - radioaktiivsed ained.

Praegu nimetatakse radioaktiivsest lagunemisest tekkivat kiirgust ioniseerivaks ehk tuumakiirguseks. Esimene neist nimedest on seotud nende kiirguste ühe peamise omadusega – võimega tekitada keskkonnas ionisatsiooni. Seda võimet omavad aga ka röntgenikiirgus ja osaliselt ultraviolettkiirgus. Seetõttu on nimetus "tuumakiirgus" täpsem.

Looduslikud radioaktiivsed elemendid

Looduslikud ehk looduslikud kiirgajad on kõik looduses leiduvad radioaktiivsed isotoobid, mida inimene pole loonud. Loodusliku radioaktiivsuse nähtus, nagu varem mainitud, avastati päris 19. sajandi lõpus. Loodusliku radioaktiivsuse jälgi võib leida kõigis elus- ja eluta looduse ainetes.

Loodusliku radioaktiivsuse avastamine avaldas sügavat mõju paljudele teaduse põhikontseptsioonidele. Loodusliku radioaktiivsuse fenomeni abil loodi tõhusad meetodid ainete mikroskoopilise struktuuri ja nende omaduste uurimiseks. Looduslike kiirgajate radioaktiivsust hakati kasutama aatomituumade ehituse uurimisel, et hinnata maa vanust ja mõõta sademete kiirust ookeani põhjas.

Praegu on loodusest leitud umbes 340 isotoopi ja neist 70 on radioaktiivsed, need on peamiselt raskmetallide isotoobid.

Enamik looduslikult esinevaid radioaktiivseid isotoope on rasked elemendid. Kõikidel elementidel, mille aatomnumber on suurem kui 80, on radioaktiivsed isotoobid. Elementide isotoobid, mille aatomnumber on suurem kui 82 stabiilses olekus, on üldiselt teadmata, nad kõik on radioaktiivsed. Lisaks looduslikult esinevatele maapealse päritoluga radioaktiivsetele kiirgajatele on mõned isotoobid, mis tekivad kosmiliste kiirte koosmõjul maa atmosfääri gaaside ja maakoore üksikute elementidega. Neist olulisemad on süsinik (C 14) ja triitium (H 3).

Looduses leiduvad looduslikud radioaktiivsed isotoobid võib jagada kolme rühma. Esimesse rühma kuuluvad looduslikult esinevad radioaktiivsed elemendid, mille teadaolevad isotoobid on radioaktiivsed. Sellesse rühma kuuluvad kolm järjestikku transformeeruvate isotoopide perekonda: uraani seeria - raadium, toorium ja aktiinium. Nende radioaktiivsete perekondade lagunemisproduktid on nii tahked kui ka gaasilised isotoobid (emanatsioonid). Sellest rühmast on olulisemad uraan (U 235), toorium (Th 232), raadium (Rа 226) ja radoon (Rn 222, Rn 220). Teise rühma kuuluvad keemiliste elementide isotoobid, mis on geneetiliselt seotud, st ei moodusta perekondi. Sellesse rühma kuuluvad kaalium (K 40), kaltsium (Ca 48), rubiidium (Rb 87), tsirkoonium (Zg 96), lantaan (La 138), samarium (Sm 147), luteetium (Lu 176). Sellest rühmast on esmatähtis kaalium: see määrab suurima koguse looduslikku radioaktiivsust.

Kolmandasse rühma kuuluvad nn kosmogeensed isotoobid, mis tekivad stratosfääris kosmiliste kiirte toimel, püütakse kinni atmosfääri sademetega ja langevad oma koostiselt maapinnale. Sellesse rühma kuuluvad triitium (H 3), berüllium (Be 7, Be 10) ja süsinik (C 14).

Looduslikud emitterid on enamasti pikaealised isotoobid, mille poolestusaeg on 10 8 -10 16 aastat. Lagunemisprotsessis eraldavad nad α- ja β-osakesi, samuti γ-kiiri. Tavaliselt on need looduslikult esinevad radioaktiivsed isotoobid väga hajus olekus.

Kunstlikud radioaktiivsed isotoobid

Lisaks looduslikele radioaktiivsetele isotoopidele, mis eksisteerivad looduslikus elementide segus, on teada palju kunstlikke radioaktiivseid isotoope. Kunstlikud radioaktiivsed isotoobid saadakse erinevate tuumareaktsioonide tulemusena. Loodusliku radioaktiivsuse uurimine on näidanud, et ühe keemilise elemendi muundumine teiseks on tingitud aatomituumade sees toimuvatest muutustest, s.t. tuumasisesed protsessid. Sellega seoses püüti aatomituumade mõjutamise kaudu mõnda keemilist elementi kunstlikult teisteks muuta.

Mõnede keemiliste elementide muundumiseks teisteks oli vaja aatomituumasid allutada sellistele mõjudele, mis tooksid kaasa tuumade muutumise ja sellega seotud mõne elemendi muutumise teisteks. Järelikult oli vaja tuumasiseste sidemete energiaga samas suurusjärgus energiaallikaid. Nende pommitamine suure energiaga osakestega (mitu miljonit kuni kümnete miljardite elektronvoltideni) osutus tõhusaks vahendiks aatomituumade mõjutamisel.

Algul kasutati pommitavate osakestena radioaktiivse kiirguse α-osakesi.

1919. aastal lõhestas Rutherford esimesena kunstlikult lämmastiku tuumad, pommitades neid polooniumi alfaosakestega. Seejärel hakkasid nad kasutama muid laetud osakesi, andes neile spetsiaalsetes kiirendites väga suure kiiruse (kineetilise energia). Lisaks kasutatakse praegu tuumareaktorite tekitatud laetud ja neutraalsete osakeste vooge. Aatomituumade muundumise protsessi, mis on tingitud kiirete elementaarosakeste (või teiste aatomite tuumade) mõjust neile, nimetatakse tuumareaktsiooniks. Näiteks pärast α-kiirte läbilaskmist läbi lämmastikukihi tekivad hapniku isotoopide aatomid ja vesiniku aatomi tuumad, s.t. prootonid. See tuumareaktsioon kulgeb järgmiselt: α-osake siseneb lämmastiku tuuma ja neeldub selles. Moodustub fluori isotoobi 9 F 18 vahetuum, mis osutub ebastabiilseks, paiskab endast hetkega välja ühe prootoni ja muutub hapniku isotoobiks.

Praegu registreeritakse tuumareaktsioone rohkem lühendatult. Pommitava aatomituuma sümboli järel on sulgudes näidatud pommitav osake ja teised reaktsiooni tulemusena tekkivad osakesed; sulu taha pane aatomituuma sümbol – toode. See vaadeldava reaktsiooni kirjutamise viis võib välja näha järgmine. Esimene kunstlik tuumareaktsioon, mille viis läbi Rutherford, kinnitas kunstlike tuumareaktsioonide võimalikkust ja näitas otseselt, et prootonid on osa aatomituumadest ja neid saab neist tuumadest välja lüüa.

Kõikide tuumareaktsioonidega kaasneb teatud elementaarosakeste (sh γ-kvantide) emissioon. Paljude tuumareaktsioonide saadused on radioaktiivsed. Kunstliku radioaktiivsuse fenomeni avastasid kuulsad prantsuse füüsikud Irene ja Frederic Joliot-Curie aastal 1934. Nemad olid esimesed, kes said kunstlikult looduses esinevate elementide radioaktiivseid isotoope stabiilsete isotoopide kujul. Selliseid isotoope nimetati kunstlikult radioaktiivseteks isotoopideks.

Esimesed kunstlikult radioaktiivsed isotoobid saadi boori, magneesiumi ja alumiiniumi elementide pommitamisel alfaosakestega. Alumiiniumi pommitamisel lendavad neutronid välja ja saadakse fosfori isotoop, mis kiirgab positroneid. Fosfori isotoop osutus radioaktiivseks, selle aatomituumad kiirgasid positroneid ja muutusid ränituumadeks. Alumiiniumi pommitamise reaktsioon α-osakestega, mille avastasid Joliot-Curies, näitas uut tüüpi radioaktiivset lagunemist - positroni lagunemist, mida looduslikult bioaktiivsetes isotoopides ei täheldata.

Hiljem näidati, et kunstlikke radioaktiivseid isotoope saab saada stabiilsete isotoopide pommitamisel mitte ainult alfaosakestega, vaid ka neutronite ja muude tuumaosakestega.

Praegu on radioaktiivsed isotoobid tuntud peaaegu kõigi elementide kohta ja neid saab saada väga erinevate tuumareaktsioonide abil. Seega võib isegi sama isotoobi saada täiesti erinevate tuumareaktsioonide tulemusena. Pärast kunstliku radioaktiivsuse avastamist sai võimalikuks peaaegu iga keemilise elemendi aatomitele märgistada. Märgistatud aatomitena hakati kasutama kunstlikke radioaktiivseid isotoope. Märgistatud aatomi meetod on praegu väga oluline paljudes teadusvaldkondades ja praktikates.

Tuleb märkida, et märgistatud aatomite meetodit nimetatakse tööks nii stabiilsete kui ka radioaktiivsete isotoopidega, kui neid isotoope kasutatakse indikaatoritena. Radioaktiivseid isotoope kasutatakse märgistatud aatomitena sagedamini kui stabiilseid üleujutusi.

Praegu kasutatakse tööstuses kunstlike radioaktiivsete isotoopide saamiseks kolme põhimeetodit: 1) keemiliste ühendite ja elementide pommitamine tuumaosakestega; 2) isotoopide segu keemiline eraldamine; 3) looduslike radioaktiivsete isotoopide lagunemissaaduste eraldamine.

Bioloogiliste ja põllumajandustööde puhul on olulised peamiselt kahe esimese meetodiga saadud isotoobid. Tööstuslikus mastaabis saadakse kunstlikud radioaktiivsed isotoobid vastavate keemiliste elementide (peamiselt neutronite) kiiritamisel tuumareaktoris. Tüüpi (n, γ) tuumareaktsiooni tulemusena saadakse kiiritava elemendi isotoop. Reaktsioonides nagu (n, α) ja (n, p) moodustuvad teiste elementide isotoobid.

Biosfääri jaoks kõige ohtlikumate radioaktiivsete isotoopide toksikoloogilised omadused.

Radiotoksilisuse rühmad. Bioloogilise toime astme järgi jaotatakse radionukliidid kui potentsiaalsed sisekiirguse allikad viide rühma.

1. Rühm A - eriti kõrge radiotoksilisusega radionukliidid. Sellesse rühma kuuluvad radioaktiivsed isotoobid: plii-210, poloonium-210, raadium-226, toorium-230, uraan-232, plutoonium-238 jne. Nende keskmine lubatud aastane kontsentratsioon (Ci / l) vees on seatud X piiresse *(10ˉ° -10ˉ 10).

2. B-rühm - kõrge radiotoksilisusega radionukliidid, mille keskmine aastane lubatud kontsentratsioon vees on X-(10ˉ 7 -10ˉ 9) Ci / l. Siia kuuluvad isotoobid: ruteenium-106, jood-131, tseerium-144, vismut-210, toorium-234, uraan-235, plutoonium-241 jne. Strontsium-90 on määratud samasse rühma, mille puhul on näidatud kontsentratsioon 4 * 10 ˉ 10 .

3. B-rühm - keskmise radiotoksilisusega radionukliidid. Selle rühma puhul on keskmine aastane lubatud kontsentratsioon vees X * (10ˉ²10ˉ 8) Ci / l. Rühma kuuluvad isotoobid: naatrium-22, fosfor-32, väävel-35, kloor-36, kaltsium-45, raud-59, koobalt-60, strontsium-89, ütrium-90, molübdeen-99, antimon-125, tseesium -137, baarium-140, kuld-196 jne.

4. Madalaima radiotoksilisusega G-rühma radionukliidid. Nende keskmine aastane lubatud kontsentratsioon vees on X * (10ˉ 7 -10ˉ 6) Ci / l. Rühma kuuluvad järgmised isotoobid: berüllium-7, süsinik-14, fluor-18, kroom-51, raud-55, vask-64, telluur-129, plaatina-197, elavhõbe-197, tallium-200 jne.

5. Rühm D. See rühm koosneb triitiumist ja selle keemilistest ühenditest (triitiumoksiid ja üliraske vesi). Lubatud triitiumi kontsentratsioon vees on 3,2 * 10ˉ 6 Ci / l. Radioaktiivse isotoobi järgi töödele esitatakse radiotoksilisuse astmest lähtuvalt vastavad sanitaarnõuded.

Tehnoloogilised meetodid loomakasvatussaaduste radioaktiivse saastatuse taseme vähendamiseks.

Ioniseeriva kiirguse kasutamine põllumajanduses. Põllumajanduses kiirgus-bioloogilise tehnoloogia väljatöötamise ja rakendamise aluseks olid uuringud ioniseeriva kiirguse mõju kohta bioloogilistele objektidele sõltuvalt doosist, kiirgusvõimsusest ja kiiritatud objekti olekust. Kiirgusallikateks valiti koobalt-60 ja tseesium-137. Neil on pikk poolestusaeg; gammakiirguse suhteliselt kõrge läbitungimisvõime, mis ei anna kiiritatud objektides indutseeritud radioaktiivsust; füüsikalised ja mehaanilised omadused, mis võimaldavad kiirgus-bioloogiliste seadmete elementide pikaajalist töötamist. Neid allikaid saab osta vajalikus koguses ja kiirgus-bioloogilised rajatised võivad asuda tuumareaktorist mis tahes kaugusel. Lisaks võib nendel eesmärkidel kasutada kuni 10 MeV energiaga elektronkiirendeid, aga ka tuumareaktoriga "seotud" kiirgusallikaid (kiirgusahelad, osaliselt või täielikult kasutatud kütuseelemendid).

Venemaal on kiirgus-bioloogilise tehnoloogia valdkonna põllumajanduse ja teadusuuringute jaoks loodud terve hulk mobiilseid ja statsionaarseid seadmeid. Mobiilsed gammaseadmed, nagu "Spike", "Stem", "Steriliser" on paigaldatud sõidukitele või haagistele. Need on ette nähtud teravilja, kaunviljade, tööstuslike ja muude põllukultuuride seemnete külvieelseks kiiritamiseks kolhooside ja sovhooside tingimustes.

Röntgenikiirguse mõjul annuses 25 R täheldati stimuleerivat toimet mitte ainult kanade kasvule ja arengule pärast nende kiiritamist esimesel elupäeval, vaid ka nende varasemat küpsemist. Katserühma kanad alustasid munemist keskmiselt 7 päeva varem kui kontrollrühma linnud; neil oli veidi suurem keskmine kehakaal (Belov, Kirshin, Pak, 1984).

(A. M. Kuzin jt (1963) kui mune kiiritati inkubatsioonieelsel perioodil doosiga 1,4 R, täheldasid nad kanade koorumise protsendi suurenemist surnud embrüote arvu vähenemise tõttu. Need kanad olid kontrollrühmaga võrreldes elujõulisemad.Katserühma noorkanad hakkasid munema 10 päeva varem.

Ühekordne kiiritus doosidega 4–200 rad ebaküpsetele kanadele 112 päeva vanuselt suurendas munatoodangut 119% võrreldes kontrollrühmaga. V. I. Berkovich tuvastas ka kiirguse stimuleeriva toime suurele hulgale kanadele.

Mitmete autorite (Kiršin, Grigorjev, Nikolajev jt; 1983) uuringud näitasid, et munade koorumiseelne kiiritamine gammakiirgusega doosis 100: ± 15 R või kanade koorumise päeval doosiga 404 = 5 R põhjustab mitmeid positiivseid muutusi broilerite üldises seisundis nende kasvatamise perioodil - nad näitavad aktiivsemalt rühma- ja individuaalseid reflekse, söövad paremini kui kontrollrühmad.

Suurt valget tõugu põrsaste igapäevaste gammakiiritamine annustega 10-25 R avaldas neile tugevat stimuleerivat toimet. Esimesel 3 elukuul tõusis loomade kehakaal 10-15%, 6. elukuuks ületas kehakaal ja keskmine kehapikkus kontrolleakaaslaste kaalu 6-8%. Radiostimulatsioon ei avaldanud negatiivset mõju liha organoleptilistele ja biokeemilistele parameetritele (Kirshin, Grigoriev, Pastukhov, 1983).

On tõendeid, et kokkupuude kiirgusega annustes 10-30 R suurendab naaritsate ellujäämis- ja kasvukiirust, parandab karusnahkade kvaliteeti. Märgiti, et mõju oli meestel rohkem väljendunud.

On andmeid, mis näitavad, et toitainekeskkonna kiirgussteriliseerimine mitte ainult ei vähenda toiteomadusi, vaid isegi parandab teatud tüüpi mikroorganismide puhul nende kvaliteeti.

Hiljutised uuringud on näidanud loomse päritoluga tooraine – villa, karusnaha, naha ja muude nakkushaigustele ebasoodsate toorainete – desinfitseerimiseks ioniseeriva kiirguse kasutamise majanduslikku otstarbekust.

Välja on töötatud siberi katku, listerioosi, trihhofütoosi ja mikrospooria, koerte katku ning suu- ja sõrataudi tooraine kiirgusdesinfitseerimise viisid. Määrati gammapaigaldise parameetrid villa, naha ja karusnaha tooraine, karvade, udusulgede ja sulgede kiirgusdesinfitseerimiseks.

Läbiviidud uuringud toiduainete kiirgussteriliseerimise ja säilivusaja pikendamise kohta näitavad, et seda meetodit hakatakse kasutama, kuigi sellega kaasnevad mõned biokeemilised muutused toodetes, osaline vitamiinide kadu ja muutused organoleptilistes omadustes. Praegu soovitatakse ioniseerivat kiirgust kasutada liha, pooltoodete ja nendest valmistatud kulinaariatoodete, kala ja muude mereandide, söödavate kartulite, sibulate ja muude juurviljade säilitamiseks kevad- ja suvekuudel, kiiresti riknevate marjade ja puuviljade säilitamiseks. nende transportimine tootjalt tarbijale, puuviljamahlakontsentraadid jne. Toodete töötlemise ja ladustamise kiirgustehnoloogia põhineb mikroobse saastumise tõrjumisel (radiuriseerimine) või kiirgussteriliseerimisel (radappertiseerimine).

Üks keerulisemaid ja ebapiisavalt lahendatud probleeme loomakasvatuskompleksides on sõnniku ja sõnniku desinfitseerimine. Läbiviidud uuringud on kinnitanud lubadust nende desinfitseerimiseks gammakiirguse ja kiirendatud elektronide abil. Ioniseeriva kiirguse ja füüsikaliste (kuumus, rõhk) või keemiliste tegurite koosmõju osutus kõige tõhusamaks ja kulutõhusamaks, kuna sel juhul on võimalik helmintide munade ja mikroorganismide desinfitseerimisdoosi oluliselt vähendada. Sõnnikujäätmete desinfitseerimiseks on välja töötatud tehnoloogia, mis põhineb ioniseeriva kiirguse (gammakiirgus või elektronid), rõhu ja temperatuuri kasutamisel.

Teadaolevalt on põllumajandustaimede ja koristatud saagi kahjuritõrje erakordse tähtsusega, kuna see võimaldab säästa väga suures koguses tooteid (umbes 20% kogusaagist). Kahjurite vastu võitlemiseks tehakse ettepanek kasutada ioniseerivat kiirgust kolmes põhisuunas:

a) spetsiaalselt püütud või aretatud ja seejärel looduskeskkonda, kus seda tüüpi putukad on levinud, isaste putukate seksuaalne kiirsteriliseerimine; steriilsed isased paarituvad emastega, nad munevad steriilsed (viljastamata) munad; sellistest siduritest pärit vastsed ei kooru, mis viib populatsiooni hävimiseni;

b) patogeensete mikroorganismide, seente jms kiirgusselekteerimine putukakahjuritele; selliste preparaatidega töödeldud põldudel haigestusid ja surid paljud kahjurid;

c) kiirgusdesinsektsioon, i.е. põllumajandustoodete kahjurite hävitamine kiiritamise teel. Nendel eesmärkidel loodi mobiilne gammakiirguse installatsioon "Disinsector" ja tööstuslikud statsionaarsed seadmed töötavad liftide tingimustes.

Radioaktiivsuse fenomeni avastas 1896. aastal prantsuse teadlane Henri Becquerel. Praegu kasutatakse seda laialdaselt teaduses, tehnoloogias, meditsiinis ja tööstuses. Loodusliku päritoluga radioaktiivseid elemente leidub kõikjal inimkeskkonnas. Suures koguses kunstlikke radionukliide tekib peamiselt kõrvalsaadusena kaitsetööstuses ja tuumaelektrijaamades. Keskkonda sattudes avaldavad nad mõju elusorganismidele, mis on nende ohtlikkus. Selle ohu õigeks hindamiseks on vaja selget arusaamist keskkonnasaaste ulatusest, kasu, mida toovad tööstused, mille põhi- või kõrvalsaadus on radionukliidid, ja kahjud, mis on seotud nende tööstusharude mahajätmisega, tegelikud toimemehhanismid. kiirgus, selle tagajärjed ja olemasolevad kaitsemeetmed .

Radioaktiivsus - mõne aatomi tuumade ebastabiilsus, mis väljendub nende võimes spontaanseteks transformatsioonideks (lagunemiseks), millega kaasneb ioniseeriva kiirguse või kiirguse emissioon. Kiirgus ehk ioniseeriv kiirgus on osakesed ja gamma kvantid, mille energia on piisavalt suur, et ainega kokku puutudes tekiks erineva märgiga ioone. Kiirgust ei saa põhjustada keemilised reaktsioonid

Kiirgusalfaosakeste tüübid: suhteliselt rasked, positiivselt laetud osakesed, mis on heeliumi tuumad. Beetaosakesed on lihtsalt elektronid. Gammakiirgusel on samasugune elektromagnetiline olemus kui nähtaval valgusel, kuid sellel on palju suurem läbitungiv jõud. Neutronid - elektriliselt neutraalsed osakesed, esinevad peamiselt töötava tuumareaktori vahetus läheduses, kuhu juurdepääs on loomulikult reguleeritud. Röntgenikiirgus sarnaneb gammakiirgusega, kuid neil on väiksem energia. Muide, meie Päike on üks looduslikest röntgenikiirguse allikatest, kuid Maa atmosfäär pakub selle eest usaldusväärset kaitset. Laetud osakesed interakteeruvad ainega väga tugevalt, mistõttu ühest küljest võib isegi üks alfaosake elusorganismi sattudes hävitada või kahjustada palju rakke, teisalt aga ka piisav kaitse. alfa- ja beetakiirguse vastu on igasugune, isegi väga õhuke tahke või vedela aine kiht - näiteks tavalised riided (kui kiirgusallikas pole muidugi väljas). Eristada radioaktiivsust ja kiirgust. Kiirgusallikad – radioaktiivsed ained või tuumarajatised (reaktorid, kiirendid, röntgeniseadmed jne) – võivad eksisteerida märkimisväärselt kaua ja kiirgus eksisteerib vaid seni, kuni see mistahes aines neeldub.

Radioaktiivsuse tüübid. 1 Looduslik radioaktiivsus Looduslik kiirgus on alati eksisteerinud: enne inimese ja isegi meie planeedi tulekut. Kõik, mis meid ümbritseb, on radioaktiivne: pinnas, vesi, taimed ja loomad. Sõltuvalt planeedi piirkonnast võib loodusliku radioaktiivsuse tase varieeruda vahemikus 5 kuni 20 mikrorentgeeni tunnis. Levinud arvamuse kohaselt ei ole selline kiirgustase inimestele ega loomadele ohtlik, kuigi see seisukoht on mitmetähenduslik, kuna paljud teadlased väidavad, et kiirgus põhjustab isegi väikestes annustes vähki ja mutatsioone. Tõsi, kuna looduslikku kiirgustaset me praktiliselt mõjutada ei saa, peame püüdma end võimalikult palju kaitsta tegurite eest, mis põhjustavad lubatavate väärtuste märkimisväärset ületamist.

Loodusliku radioaktiivsuse allikad § Kosmiline kiirgus ja päikesekiirgus on kolossaalse jõu allikad, mis võivad ühe silmapilguga hävitada nii Maa kui ka kogu elu sellel. Õnneks on meil seda tüüpi kiirguse eest usaldusväärne kaitsja – atmosfäär. Intensiivne inimtegevus toob aga kaasa osooniaukude tekkimise ja loodusliku kesta õhenemise, seega tuleks igal juhul vältida kokkupuudet otsese päikesevalgusega. Kosmilise kiirguse mõju intensiivsus sõltub kõrgusest merepinnast ja laiuskraadist. Mida kõrgemal ollakse Maa kohal, seda intensiivsem on kosmiline kiirgus, iga 1000 meetriga löögijõud kahekordistub ning ekvaatoril on kiirgustase palju tugevam kui poolustel. § Teadlased märgivad, et just kosmilise kiirguse avaldumisega on seotud sagedased viljatusjuhtumid stjuardesside seas, kes veedavad suurema osa oma tööajast rohkem kui kümne tuhande meetri kõrgusel. Tavakodanikud, kes sagedastest lendudest ei armasta, ei peaks aga kosmilise kiirguse pärast muretsema.

kiirgus maakoorest. Lisaks kosmilisele kiirgusele on ka meie planeet ise radioaktiivne. Selle pind sisaldab palju mineraale, mis talletavad jälgi Maa radioaktiivsest minevikust: graniit, alumiiniumoksiid jne. Iseenesest on need ohtlikud ainult maardlate läheduses, kuid inimtegevus viib selleni, et radioaktiivsed osakesed satuvad meie kodudesse ehitusmaterjalide kujul. atmosfääri pärast söe põletamist, objektile fosfaatväetiste kujul ja seejärel toiduna meie lauale. Teatavasti võib tellis- või paneelmajas kiirgustase olla mitu korda kõrgem piirkonna looduslikust taustast. Seega, kuigi hoone võib meid suuresti kaitsta kosmilise kiirguse eest, ületab looduslikku fooni kergesti ohtlike materjalide kasutamine.

Radoon on radioaktiivne inertgaas, millel puudub värvus, maitse ega lõhn. See on õhust 7,5 korda raskem ja reeglina saab just temast ehitusmaterjalide radioaktiivsuse põhjus. Radoon kipub maa alla kogunema suurtes kogustes, kuid see tuleb maapinnale kaevandamise käigus või maakoore pragude kaudu. Radoon siseneb meie kodudesse aktiivselt majapidamisgaasi, kraaniveega (eriti kui seda ammutatakse väga sügavatest kaevudest) või imbub lihtsalt läbi pinnase mikropragude, kogunedes keldritesse ja alumistele korrustele. Radoonisisalduse vähendamine on erinevalt teistest kiirgusallikatest väga lihtne: piisab ruumi korrapärasest ventileerimisest ja ohtliku gaasi kontsentratsioon väheneb mitu korda.

Tehnogeenne radioaktiivsus tekib inimtegevuse tagajärjel. Teadlik majandustegevus, mille käigus toimub looduslike radionukliidide ümberjaotumine ja kontsentratsioon, toob kaasa märgatavad muutused looduslikus kiirgusfoonis. See hõlmab kivisöe, nafta, gaasi ja muude fossiilkütuste kaevandamist ja põletamist, fosfaatväetiste kasutamist, maakide kaevandamist ja töötlemist. Selline transpordiliik nagu tsiviillennundus ohustab reisijaid kosmilise kiirgusega. Ja loomulikult annavad oma panuse tuumarelvakatsetused, tuumaenergia ja tööstusettevõtted.

Kiirguskaitse meetodid. Aeg – tulenevalt sellest, et mida lühem on kiirgusallika läheduses viibitud aeg, seda väiksem on sealt saadud kiirgusdoos. Kaugus - tingitud asjaolust, et kiirgus väheneb kaugusega kompaktsest allikast (proportsionaalselt kauguse ruuduga). Kui kiirgusallikast 1 meetri kaugusel, registreerib dosimeeter 1000 mikronit. R / tund, siis juba 5 meetri kaugusel langevad näidud ligikaudu 40 mikronini. R / tund. Aine – on vaja püüda võimalikult palju ainet enda ja kiirgusallika vahel: mida rohkem seda on ja mida tihedam, seda rohkem kiirgust neelab. Mis puudutab peamist siseruumides kokkupuute allikat - radooni ja selle lagunemissaadusi, siis regulaarne ventilatsioon võib oluliselt vähendada nende panust doosikoormusesse. Lisaks tuleks oma kodu ehitamisel või kaunistamisel, mis kestab tõenäoliselt rohkem kui üks põlvkond, proovida osta kiirguskindlaid ehitusmaterjale.

Radioloogilise toime sõltuvus kiirgusega kokkupuute ajast Erinevates kiiritustingimustes on samal doosil erinev bioloogiline toime. - Ühekordse lühiajalise kokkupuute korral saab organism suhteliselt lühikese ajaga (sekundites, minutites) teatud kiirgusdoosi. - Fraktsioneeritud ehk katkendlik kiiritamine – kiiritamine mitme eraldi fraktsiooniga erinevate intervallidega. Kiirituste ja nendevaheliste pauside kestus võib olla erinev (kiiritus võib kesta sekundeid, tunde; vaheaeg - päevi, kuid). - Pikaajaline kokkupuude on pidev kokkupuude mitme tunni, päeva, kuu jooksul konstantse või muutuva doosikiirusega.

Kiirituse tagajärgede kategooriad § Deterministlikud mõjud (somaatilised) on suurte doosidega kiiritamisel tekkivad vältimatud, korrapärased patoloogilised seisundid, mille puhul eeldatakse läve olemasolu. Need jagunevad järgmisteks osadeks: § Vahetud tagajärjed (äge, alaäge ja krooniline kiiritushaigus, lokaalsed kiiritusvigastused: naha kiirituspõletused, kiirituskae ja steriliseerimine); § pikaajalised tagajärjed (radiosklerootilised protsessid, radiokartsinogenees, radiokataraktogenees ja teised). § Stohhastilised mõjud on kiirguse kahjulikud bioloogilised mõjud, millel puudub esinemislävi (peamiselt väikestes annustes). Need jagunevad: § somaatilis-stohhastilised (leukeemiad ja erineva lokalisatsiooniga kasvajad), § geneetilisteks (dominantsed ja retsessiivsed geenimutatsioonid ja kromosoomiaberratsioonid); § teratogeenne (vaimne alaareng, muud arenguhäired; võimalik vähirisk ja loote kokkupuute geneetilised mõjud).