Radioaktivita

• Radioaktivní látky se rozpadají na jiné radioaktivní látky, které mohou být i stabilnější než původní.
• Radioaktivita je rozpad jader atomů, při kterém vzniká neviditelné radioaktivní záření
• Jádra se rozpadají samovolně, pokud mají nepoměr mezi počtem neutronů a protonů
• Stabilita jader:

  • Prvky se Z≤20 jsou stabilní, pokud je poměr N:Z=1:1
  • Prvky se Z větším jsou stabilní i při nadbytku neutronů, pokud je poměr N:Z až 1,5:1
• V jádře působí přitažlivá jaderná síla, která je až milionkrát větší než odpudivá elektrická síla mezi protony
• Radionuklidy jsou látky, které vysílají radioaktivní záření
• Nuklid je tvořen atomy se stejným Z a A
• Elementární náboj je 1,6.10^-19 C, u protonu je kladný a u elektronu záporný
• Hmotnost protonu či neutronu je 1,66.10^-27 kg
• Existuje přirozená a umělá radioaktivita
• Historie radioaktivity:

  • Koncem 19. století: badatelé se zabývali fluorescencí různých látek
  • V roce 1896: radioaktivitu objevil Antoine Henri Bequerell u solí uranu
  • Počátek 20. století: Pierre a Marie Curie objevili radioaktivitu radia
  • V roce 1911: Marie Curie dostala Nobelovu cenu za objev radia a polonia
  • V roce 1919: Ernest Rutherford uskutečnil 1. umělou přeměnu jádra
• Při radioaktivní přeměně dochází ke změně prvku, druhu atomu a počtu protonů a neutronů
• Základní typy záření:

  • Záření α: proud α-částic, nejslabší druh záření, zachytí je list papíru, vzniká u těžkých prvků
  • Záření β: proud částic β, více nebezpečné než α-záření, zachytí je hliníková folie, mění se počet protonů a neutronů
• Záchyt elektronu (záchyt K): zachycení a pohlcení elektronu jádrem, opak β-záření
• Při radioaktivním rozpadu dochází k uvolnění elektronu z jádra, které je následně zaplněno elektronem z vyšší slupky
• Při α záření dochází k posunu o 2 prvky vlevo od výchozího prvku
• Při β- záření dochází k posunu o 1 prvek vpravo nebo vlevo od výchozího prvku
• Záření γ je proudem γ-částic, nejtvrdším elektromagnetickým vlněním pohybujícím se rychlostí světla
• Záření γ je velmi pronikavé, proniká téměř všemi materiály a je více nebezpečné než α a β-záření
• Při přeměnách α a β mohou vznikat jádra v energeticky vzbuzeném stavu, které se stabilizují vyzářením γ-záření
• Neutronové záření je proud neutronů s vysokou pronikavostí, nezpůsobuje ionizaci a je nejnebezpečnější pro živé organismy
• Jaderné reaktory fungují srážkami neutronů s jádry atomů, které se dostanou do nestabilního stavu a následně se stabilizují vyzářením částic
• Jaderné elektrárny mají jadernou část s primárním okruhem a nejadernou část s sekundárním a chladícím okruhem
• K získání 1 kg jaderného paliva jsou třeba 2 až 4 tuny uranové rudy, které nahradí až 100 tun kvalitního černého uhlí
• Atomové katastrofy zahrnují události jako Hirošima a Nagasaki, Černobyl, Jaslovské Bohunice a Fukušima
• Pro detekci záření se používají Geiger-Mullerův čítač a dozimetry
• Dozimetry sledují dávky záření a musí je mít každý pracovník pracující se zářením
• Rentgenové záření se využívá v lékařství a má podobnou povahu jako γ-záření, ale s větší vlnovou délkou
• Rentgenové záření ionizuje vzduch, vyvolává světélkování některých látek, zčernání fotografického filmu a působí na živé organismy
• Rentgenové záření se využívá v diagnostice pro rozpoznávání a určování chorob, a také v radioterapii pro ozařování zhoubných nádorů
• V lidském těle je záření nejvíce pohlcováno kostmi, méně měkkými tkáněmi a nejméně tělními dutinami a vzduchem
• Počítačová tomografie (CT) je matematická rekonstrukce příčného řezu tělem pacienta, kde rentgenka se pohybuje po půlkruhové dráze kolem pacienta
• V jaderné chemii rozlišujeme jaderné štěpení a jaderné slučování (syntézu)
• Jaderné štěpení je reakce, kde těžší jádro je rozštěpeno na dvě lehčí, přičemž se uvolňuje obrovské množství energie
• Jaderné slučování (syntéza) je reakce, kde ze dvou lehčích jader vzniká jádro těžší, a probíhá v nitru hvězd za velmi vysokých teplot
• Využití jaderného záření zahrnuje radio karbonovou metodu, diagnostiku nemocí a léčbu, a defektoskopii pro zjišťování poruch materiálů
• Radioaktivita je počet radioaktivních přeměn za sekundu a je udávána v jednotkách Bq (bequerell)
• Poločas rozpadu udává, za jak dlouho se rozpadne právě polovina z původního počtu jader, a může být několik sekund až miliard let
• Základní rozpadové řady končí stabilním nuklidem, který se již dále nepřeměňuje, jako je například uranová, aktiniová, thoriová a neptuniová řada
• Vyzářením alfa záření se počet nukleonů mění o 4, zatímco vyzářením beta záření se počet nukleonů nemění