A termeszétes radioaktivitás

A radioaktivitás felfedezéseAntoine Henri Becquerel•Az uránérc előzetes besugárzás nélkül is bocsátott ki bizonyos sugarakat, amelyek a fényhez hasonló nyomot hagytak a fényképezőlemezen.

Antoine Henri Becquerel

1852-1908

A radioaktivitás felfedezése

Marie Curie és Pierre Curie•Felfedezték a polóniumot és a rádiumot•Megfigyelték, hogy az új sugárzás független a sugárzó elem fizikai és kémiai állapotától•Radioaktív sugárzás:előzetes energiaközlés nélkül bekövetkező sugárzás

Marie Curie

1867-1934

Pierre Curie

1859-1906

A radioaktivitás felfedezése

Ernest Rutherford•A radioaktív anyagból kilépő sugarakat elektromos mezőbe vezette, a sugárzás három összetevőjét figyelte meg.

Ernest Rutherford

1871-1937

-

α sugárzásΒ sugárzásγ sugárzás

A sugárzás tulajdonságai

• külső hatás nélkül keletkezik• erőssége az elem mennyiségétől függ• fizikai és kémiai változások nem befolyásolják• kémiai hatása van, megfeketíti a filmet• ionizáló hatása van• élő sejteket károsítja• fluoreszkálást, foszforeszkálást okoz

A radioaktív sugárzás típusai

1. α-sugárzás: nagy sebességű He 2+- ionokból áll,ionizáló hatása legnagyobb, áthatoló képessége a legkisebb

2. β-sugárzás: közel fénysebességű elektronokból áll, ionizáló hatása kisebb, áthatoló képessége nagyobb

3. γ-sugárzás: nagy frekvenciájú elektromágneses hullám,ionizáló hatása legkisebb,áthatoló képessége legnagyobb

A radioaktív sugárzás típusai

A sugárzások áthatolóképessége:

α: levegőben néhány centiméter

β: levegőben néhány méter

γ: levegőben néhány száz méter

Radioaktív családokA radioaktivitás a sugárzó atomok belső átalakulásának következménye.

A radioaktív elemek családokba sorolhatók, melyben egymást követő bomlások sorozata játszódik le,míg egy stabil izotóp keletkezik.

•α-sugárzáskor a rendszám 2-vel, tömegszám 4-gyel csökken•β-sugárzáskor a rendszám 1-gyel nő, tömegszám nem változik

•γ-sugárzáskor a rendszám és a tömegszám nem változik

http://users.atw.hu/zmnenlaca/oktatas/11ora/film/BOMLAS.EXE

A bomlást leíró fizikai mennyiségek

Aktivitás: időegységre eső bomlások számajele: A mértékegysége: Bq

λ:bomlásállandóN:a t idő múlva jelenlévő bomlatlan atomok száma

t

NA

NA

Felezési idő: az az idő, amely alatt az atommagok fele elbomlik

jele: T1/2

2

0

2/1

NN

α bomlás β bomlás

A bomlást leíró fizikai mennyiségek

Bomlástörvény:N (t) :a t időpillanatban

jelenlévő bomlatlan atommagok száma

N (0) : kezdeti bomlatlan atommagok száma

1

t

T

t

t NN

2)0()(

Átlagos élettartam:A bomlásállandó reciproka.

A radiokarbonos kormeghatározás: olyan radiometrikus kormeghatározási módszer, amely a természetben előforduló szén-14 izotópot használja a széntartalmú anyagok korának meghatározására kb. 60 000 évre visszamenően.

A szénnek két stabil (nem radioaktív) izotópja van: a szén-12 (12C) és szén-13 (13C). Ráadásul, előfordul kis mennyiségű instabil szén-14 (14C) a Földön. A szén-14-nek a felezési ideje 5730 év és régen eltűnt volna a Földről, ha a Föld légkörében a kozmikus sugárzás nem hozná létre szüntelenül, ez a folyamat nitrogént alakít át szén-14-é. Mikor a kozmikus sugarak belépnek a légkörbe, különböző átalakulásokon mennek keresztül, beleértve a neutronok termelését

Fizinfó cikk a pontosságáról

Mikori az a bor, amiben ez az arány a harmadára csökkent ?

T1/2=5730 év

T

t

t NN

2)0()(

Radioaktivitás észlelése

Wilson-féle ködkamraA kamrában alkohol telített gőze van,a sugárforrásból kilépő részecskék ionokat hoznak létre, körülöttük a gőz lecsapódik.

Charles Thomson Wilson

1869-1959

Radioaktivitás észlelése

Geiger-Müller számláló – GM-csőanód: W-szálkatód:Cu-hengerAnód-katód közötti feszültség:500-2000VTöltőanyag: szerves oldószer gőze, nemesgázA belépő radioaktív részecskék ionokat hoznak létre a gázokban,ez áramlökést hoz létre.

Hans Geiger

1882-1945

Radioaktivitás észleléseSzcintillációs detektorNagy energiájú sugárzás, vagy részecskék hatására fényvillanás következik be.NaI-kristály Tl-mal szennyezve

Félvezető detektorSugárzás hatására a kristály vezetőképessége rövid időre megnő.

Szilárdtest-nyomdetektorSugárzás hatására a kristályszerkezet torzul.

Dozimetria

Fizikai dózisok1.Elnyelt dózisTömegegységre vonatkoztatott elnyeltenergiaJele:DMértékegysége: J/kg, Gy

2.Elnyelt dózisteljesítményAz elnyelt dózis és az idő hányadosa:Mértékegysége:

m

ED

t

D

h

Gy

Dozimetria

3. Besugárzási dózisJele: X Mértékegysége: 1Gy=29,4mC/kg

ΔQ: a Δm tömegű levegőben keltett ionok töltésösszege

4. Besugárzási dózisteljesítményA besugárzási dózis és az idő hányadosa:Mértékegysége: C/kgs

kg

C

m

QX

t

X

Dozimetria

Biológiai dózisok1.DózisegyenértékJele: HMértékegysége: Sv 1Sv=1J/kgH=DQN D: elnyelt dózisQ: sugárzás típusára jellemző faktorN: sugárzás körülményeire jellemző állandó2.Elnyelt dózis

K:dózisállandóA:aktivitásl:besugárzott anyag távolsága

2l

tAKD

Dozimetria

Sugárterhelés hatásai

D (mSv) Hatások

200 Küszöbdózis

orvosilag kimutatható, tünetmentes

750-1000 Kritikus dózis

rosszullét

1000-2000 Vérképző szervek zavarai

4000 Félhalálos dózis

Az 50%-a orvosi kezelés hiányában meghal

6000 Halálos dózis

A sugárdózis átlag értéke mSv/év-ben(Svédország)

Kérdések

•Ki fedezte fel az új sugárzást?•Mit nevezünk természetes radioaktív sugárzásnak?•Milyen összetevőkre bontható a radioaktív sugárzás?•Milyen tulajdonságú a felfedezett sugárzás?•Mit nevezünk radioaktív családoknak?•Mi az aktivitás?•Mi a felezési idő?•Mi a bomlástörvény?•Mi az átlagos élettartam?•Milyen eszközökkel lehet kimutatni a sugárzást?•Milyen dózisok használatosak?