Utile applicazione della radioattività. Il fenomeno della radioattività. La natura fisica del fenomeno della radioattività

Nel 1896, il fisico francese A. Becquerel verificò se il sale di uranio (potassio uranilsolfato) emette raggi sotto l'azione della luce solare (non molto tempo prima furono scoperti i raggi X, i fisici cercavano analoghi). Ma in seguito A. Becquerel scoprì che il sale di uranio emette radiazioni sconosciute anche senza una precedente illuminazione. Becquerel ha stabilito che l'intensità della radiazione è determinata solo dalla quantità di uranio nella preparazione e non dipende affatto dai composti in cui è inclusa. Pertanto, questa proprietà non era inerente ai composti, ma all'elemento chimico: l'uranio. Questo fenomeno è stato successivamente nominato radioattività.

Il fenomeno della radioattività (lat. emetto raggi efficaci) è la trasformazione spontanea di nuclei atomici instabili nei nuclei di altri elementi, accompagnata dall'emissione di particelle o gamma quanti.

Sono noti 4 tipi di radioattività: decadimento alfa, decadimento beta, fissione spontanea dei nuclei atomici, radioattività del protone. La radioattività è caratterizzata da una diminuzione esponenziale del numero di nuclei nel tempo. La radioattività fu scoperta per la prima volta dal fisico francese A. Becquerel (1852-1908) nel 1896.

Ci sono radioattività naturale e artificiale. La radioattività naturale è osservata negli isotopi naturali e artificiale - negli isotopi ottenuti a seguito di reazioni nucleari. I nuclei che subiscono trasformazioni radioattive sono detti genitori e quelli che si formano nel processo di decadimento radioattivo sono detti figlie. Assegna isotopi stabili (stabili) e radioattivi. Gli elementi chimici conosciuti hanno 274 isotopi stabili e oltre 700 radioattivi. La maggior parte degli elementi chimici presenti in natura sono miscele di isotopi.

A seconda della loro origine, tutti gli elementi naturalmente radioattivi della Terra possono essere suddivisi in tre gruppi.

Il primo gruppo comprende elementi riuniti in tre famiglie radioattive. Oltre agli antenati di lunga vita di queste famiglie - uranio, torio e actinouranio - questo include anche i loro prodotti di decadimento, compresi quelli di vita relativamente breve - radio, radon, mesotorio, ecc. Il numero di elementi radioattivi in ​​​​questo gruppo diminuisce gradualmente secondo la legge del decadimento radioattivo. Gli elementi più diffusi di questo gruppo sono l'uranio, più abbondante nella crosta terrestre dell'argento o del mercurio, e il torio. L'uranio naturale è una miscela di tre isotopi: uranio - 238 (99,28%), uranio - 235 (0,71%) e uranio - 234 (0,006%). L'uranio - 238 e l'uranio - 235 (actino-uranio) sono gli antenati di due famiglie radioattive.

Uno dei prodotti di decadimento dell'uranio - 238 - è il radio, che è già stato menzionato sopra. Nonostante l'emivita relativamente breve, il contenuto di radio nella crosta terrestre è relativamente stabile, poiché la diminuzione della sua quantità a seguito del decadimento è compensata dalla continua formazione di nuovo radio dovuta al decadimento dell'uranio.

Il radio ha trovato ampia applicazione in medicina non solo come fonte di raggi gamma per irradiare i pazienti (in questo settore viene sostituito da sostanze radioattive artificiali molto più economiche), ma anche come fonte di radon per bagni di radon, spesso utilizzati dai fisioterapisti.

Il secondo gruppo di elementi radioattivi della Terra sono isotopi radioattivi di elementi che non fanno parte delle famiglie radioattive. Sono sorti anche durante la formazione della Terra e il loro numero sta gradualmente diminuendo a causa del decadimento radioattivo.

Tra gli elementi di questo gruppo, il più importante è il potassio, la cui radioattività è stata scoperta nel 1906. Il potassio è uno degli elementi più comuni. La sua quota è dell'1,1% del numero totale di atomi che formano la crosta terrestre. Il potassio è necessario per il normale sviluppo delle piante ed è anche parte integrante di qualsiasi organismo vivente, compresi gli esseri umani. Il potassio naturale è una miscela di tre isotopi K 39, K 40 e K 41, di cui solo uno è radioattivo - K 40. La quantità di questo isotopo nella miscela naturale è piccola - solo lo 0,0119%; circa 30 disintegrazioni al secondo si verificano in 1 g di potassio naturale. Nonostante questa attività apparentemente insignificante rispetto al radio e all'uranio, il potassio, per la sua abbondanza, svolge un ruolo importante in natura.

Tra gli altri elementi radioattivi del secondo gruppo merita attenzione il rubidio Rb, che ha la proprietà di accumularsi in alcune piante (1 litro di succo d'uva contiene 1 mg di rubidio). Tuttavia, l'attività causata da esso è molto inferiore a K 40 .

Il terzo gruppo di sostanze naturalmente radioattive che compongono la biosfera è formato da isotopi radioattivi che si formano nell'atmosfera a seguito dell'azione dei raggi cosmici. Questi isotopi includono carbonio radioattivo (C 14), fosforo (P 32) e alcuni altri. Il numero di questi isotopi in natura è relativamente piccolo.

Dopo la scoperta di elementi radioattivi, è iniziato uno studio attivo sulla natura fisica della loro radiazione. Rutherford riuscì a scoprire la complessa composizione delle radiazioni radioattive.

L'esperienza è stata la seguente. Il preparato radioattivo è stato posto sul fondo di uno stretto canale di un cilindro di piombo e una lastra fotografica è stata posta di fronte. Il campo magnetico ha agito sulla radiazione emergente dal canale. In questo caso, l'intera installazione era nel vuoto.

In un campo magnetico, il raggio si è diviso in tre parti. Le due componenti della radiazione primaria deviavano in direzioni opposte, il che indicava che avevano cariche di segno opposto. Il terzo componente ha mantenuto la propagazione diritta. Le radiazioni con una carica positiva sono chiamate raggi alfa, negativi - raggi beta, neutri - raggi gamma.

Studiando la natura della radiazione alfa, Rutherford ha condotto il seguente esperimento. Nel percorso delle particelle alfa, ha posizionato un contatore Geiger, che misurava il numero di particelle emesse in un certo tempo. Successivamente, utilizzando un elettrometro, ha misurato la carica delle particelle emesse nello stesso tempo. Conoscendo la carica totale delle particelle alfa e il loro numero, Rutherford calcolò la carica di una di queste particelle. Si è rivelato uguale a due elementari.

Mediante la deflessione delle particelle in un campo magnetico, determinò il rapporto tra la sua carica e la massa. Si è scoperto che ci sono due unità di massa atomica per carica elementare.

Pertanto, si è scoperto che con una carica pari a due elementari, la particella alfa ha quattro unità di massa atomica. Ne consegue che la radiazione alfa è un flusso di nuclei di elio.

Nel 1920, Rutherford suggerì che dovesse esserci una particella con una massa uguale alla massa di un protone, ma senza carica elettrica: un neutrone. Tuttavia, non è riuscito a rilevare una tale particella. La sua esistenza fu provata sperimentalmente da James Chadwick nel 1932.

Inoltre, Rutherford ha specificato del 30% il rapporto tra la carica dell'elettrone e la sua massa.

Radiazione, radioattività ed emissione radio sono concetti che suonano persino piuttosto pericolosi. In questo articolo imparerai perché alcune sostanze sono radioattive e cosa significa. Perché tutti hanno così paura delle radiazioni e quanto sono pericolose? Dove possiamo trovare sostanze radioattive e cosa ci minaccia?

Il concetto di radioattività

Chiamo radioattività la "capacità" degli atomi di alcuni isotopi di dividersi e creare radiazioni con questo. Il termine "radioattività" non è apparso immediatamente. Inizialmente, tale radiazione era chiamata raggi Becquerel, in onore dello scienziato che l'ha scoperta nel suo lavoro con l'isotopo dell'uranio. Già ora chiamiamo questo processo il termine "radiazione radioattiva".

In questo processo piuttosto complicato, l'atomo originario si trasforma in un atomo di un elemento chimico completamente diverso. A causa dell'espulsione di particelle alfa o beta, il numero di massa dell'atomo cambia e, di conseguenza, questo lo sposta lungo il tavolo di D. I. Mendeleev. Vale la pena notare che il numero di massa cambia, ma la massa stessa rimane quasi la stessa.

Sulla base di queste informazioni, possiamo riformulare leggermente la definizione del concetto. Quindi, la radioattività è anche la capacità dei nuclei instabili di atomi di trasformarsi autonomamente in altri nuclei più stabili e stabili.

Sostanze - che cos'è?

Prima di parlare di cosa sono le sostanze radioattive, definiamo in generale cosa si chiama sostanza. Quindi, prima di tutto, è una specie di questione. È anche logico che questa materia sia costituita da particelle, e nel nostro caso si tratta molto spesso di elettroni, protoni e neutroni. Qui possiamo già parlare di atomi, che sono costituiti da protoni e neutroni. Ebbene, dagli atomi si ottengono molecole, ioni, cristalli e così via.

Il concetto di sostanza chimica si basa sugli stessi principi. Se è impossibile isolare un nucleo nella materia, allora non può essere classificato come sostanza chimica.

A proposito di sostanze radioattive

Come accennato in precedenza, per esibire radioattività, un atomo deve decadere spontaneamente e trasformarsi in un atomo di un elemento chimico completamente diverso. Se tutti gli atomi di una sostanza sono instabili a tal punto da decadere in questo modo, allora hai una sostanza radioattiva. In un linguaggio più tecnico, la definizione suonerebbe così: le sostanze sono radioattive se contengono radionuclidi, e in alta concentrazione.

Dove sono le sostanze radioattive nella tavola periodica di D. I. Mendeleev?

Un modo abbastanza semplice e facile per scoprire se una sostanza è radioattiva è guardare la tabella di D. I. Mendeleev. Tutto dopo l'elemento piombo sono elementi radioattivi, così come il promezio e il tecnezio. È importante ricordare quali sostanze sono radioattive, perché possono salvarti la vita.

Ci sono anche un certo numero di elementi che hanno almeno un isotopo radioattivo nelle loro miscele naturali. Ecco un elenco parziale di alcuni degli elementi più comuni:

• Potassio.
• Calcio.
• Vanadio.
• Germanio.
• Selenio.
• Rubidio.
• Zirconio.
• Molibdeno.
• Cadmio.
• Indio.

Le sostanze radioattive sono quelle che contengono isotopi radioattivi.

Tipi di radiazioni radioattive

Esistono diversi tipi di radiazioni radioattive, che verranno discusse ora. Le radiazioni alfa e beta sono già state menzionate, ma questa non è l'intera lista.

La radiazione alfa è la radiazione più debole, che è pericolosa se le particelle entrano direttamente nel corpo umano. Tale radiazione è realizzata da particelle pesanti, ed è per questo che viene facilmente fermata anche da un foglio di carta. Per lo stesso motivo i raggi alfa non viaggiano più di 5 cm.

La radiazione beta è più forte della precedente. Questa è la radiazione degli elettroni, che sono molto più leggeri delle particelle alfa, quindi possono penetrare per alcuni centimetri nella pelle umana.

La radiazione gamma è realizzata dai fotoni, che penetrano abbastanza facilmente anche oltre gli organi interni di una persona.

La radiazione penetrante più potente è il neutrone. È abbastanza difficile nascondersi da esso, ma in natura, infatti, non esiste, tranne forse in prossimità dei reattori nucleari.

L'impatto delle radiazioni sull'uomo

Le sostanze radioattive possono spesso essere fatali per l'uomo. Inoltre, l'esposizione alle radiazioni ha un effetto irreversibile. Se sei stato esposto alle radiazioni, allora sei condannato. A seconda dell'entità del danno, una persona muore nel giro di poche ore o nell'arco di molti mesi.

Insieme a questo, va detto che le persone sono continuamente esposte a radiazioni radioattive. Grazie a Dio è abbastanza debole da essere fatale. Ad esempio, guardare una partita di calcio in TV ti dà 1 microrad di radiazioni. Fino a 0,2 rad all'anno: questo è generalmente lo sfondo di radiazione naturale del nostro pianeta. 3 regalo: la tua porzione di radiazioni durante le radiografie dei denti. Bene, l'esposizione oltre i 100 rad è già potenzialmente pericolosa.

Sostanze radioattive nocive, esempi e avvertenze

La sostanza radioattiva più pericolosa è il polonio-210. A causa della radiazione che lo circonda, puoi persino vedere una sorta di "aura" luminosa di colore blu. Vale la pena ricordare che esiste uno stereotipo secondo cui tutte le sostanze radioattive brillano. Non è affatto così, sebbene ci siano opzioni come il polonio-210. La maggior parte delle sostanze radioattive non sono affatto sospette esteriormente.

Il Livermorium è attualmente considerato il metallo più radioattivo. Il suo isotopo Livermorium-293 impiega 61 millisecondi per decadere. Questo è stato scoperto nel 2000. Ununpentium è leggermente inferiore a lui. Il tempo di decadimento dell'Ununpentium-289 è di 87 millisecondi.

Un altro fatto interessante è che la stessa sostanza può essere sia innocua (se il suo isotopo è stabile) sia radioattiva (se i nuclei del suo isotopo stanno per collassare).

Scienziati che hanno studiato la radioattività

Le sostanze radioattive non sono state considerate pericolose per molto tempo e quindi sono state studiate liberamente. Sfortunatamente, le tristi morti ci hanno insegnato la necessità di cautela e maggiore sicurezza con tali sostanze.

Uno dei primi, come già accennato, fu Antoine Becquerel. Questo è un grande fisico francese, che possiede la gloria dello scopritore della radioattività. Per i suoi servizi, è stato premiato come membro della Royal Society of London. A causa del suo contributo in quest'area, morì piuttosto giovane, all'età di 55 anni. Ma il suo lavoro è ricordato fino ad oggi. L'unità di radioattività stessa, così come i crateri sulla Luna e su Marte, furono nominati in suo onore.

Una persona altrettanto eccezionale era Marie Sklodowska-Curie, che ha lavorato con sostanze radioattive con suo marito Pierre Curie. Anche Maria era francese, anche se con radici polacche. Oltre alla fisica, era impegnata nell'insegnamento e persino in attività sociali attive. Marie Curie è la prima donna a vincere il premio Nobel in due discipline contemporaneamente: fisica e chimica. La scoperta di elementi radioattivi come il radio e il polonio è merito di Marie e Pierre Curie.

Conclusione

Come possiamo vedere, la radioattività è un processo piuttosto complesso che non rimane sempre sotto il controllo di una persona. Questo è uno di quei casi in cui le persone possono essere assolutamente impotenti di fronte al pericolo. Ecco perché è importante ricordare che le cose veramente pericolose possono essere molto ingannevoli all'esterno.

Per scoprire se una sostanza è radioattiva o meno, molto spesso puoi già essere sotto la sua influenza. Pertanto, sii attento e attento. Le reazioni radioattive ci aiutano in molti modi, ma non dobbiamo nemmeno dimenticare che questa è una forza che è praticamente al di fuori del nostro controllo.

Inoltre, vale la pena ricordare il contributo di grandi scienziati allo studio della radioattività. Ci hanno dato un'incredibile quantità di conoscenza utile che ora sta salvando vite, fornendo energia a interi paesi e aiutando a curare terribili malattie. I prodotti chimici radioattivi sono un pericolo e una benedizione per l'umanità.

Un atomo è costituito da un nucleo circondato da nuvole di particelle chiamate elettroni(vedi fig.). I nuclei degli atomi - le particelle più piccole che compongono tutte le sostanze - contengono una riserva significativa. È questa energia che viene rilasciata sotto forma di radiazione durante il decadimento degli elementi radioattivi. Le radiazioni sono pericolose per la vita, ma le reazioni nucleari possono essere utilizzate per produrre . Le radiazioni sono utilizzate anche in medicina.

Radioattività

La radioattività è la proprietà dei nuclei degli atomi instabili di irradiare energia. La maggior parte degli atomi pesanti sono instabili e gli atomi più leggeri hanno radioisotopi, cioè isotopi radioattivi. La ragione della radioattività è che gli atomi tendono a diventare stabili (vedi l'articolo ""). Esistono tre tipi di radiazioni radioattive: raggi alfa, raggi beta E raggi gamma. Prendono il nome dalle prime tre lettere dell'alfabeto greco. Inizialmente il nucleo emette raggi alfa o beta e, se è ancora instabile, emette anche raggi gamma. Nella foto vedete tre nuclei atomici. Sono instabili e ciascuno di essi emette uno dei tre tipi di raggi. Le particelle beta sono elettroni con energia molto elevata. Derivano dal decadimento di un neutrone. Le particelle alfa sono costituite da due protoni e due neutroni. Il nucleo dell'atomo di elio ha esattamente la stessa composizione. I raggi gamma sono radiazioni elettromagnetiche ad alta energia che viaggiano alla velocità della luce.

Le particelle alfa si muovono lentamente e uno strato di materia più spesso di un pezzo di carta le intrappola. Non sono diversi dai nuclei degli atomi di elio. Gli scienziati ritengono che l'elio sulla Terra sia un prodotto della radioattività naturale. Una particella alfa vola a meno di 10 cm e un foglio di carta spessa la fermerà. Una particella beta vola a circa 1 metro di altezza. Una lastra di rame spessa 1 mm può contenerlo. L'intensità dei raggi gamma si dimezza quando attraversa uno strato di piombo di 13 millimetri o uno strato di 120 metri.

I materiali radioattivi vengono trasportati in contenitori di piombo con pareti spesse per impedire la fuoriuscita delle radiazioni. L'esposizione alle radiazioni provoca ustioni, cataratta e cancro negli esseri umani. Il livello di radiazione viene misurato utilizzando contatore Geiger. Questo dispositivo emette clic quando viene rilevata una radiazione radioattiva. Avendo emesso particelle, il nucleo acquisisce un nuovo numero atomico e si trasforma nel nucleo di un altro elemento. Questo processo è chiamato decadimento radioattivo. Se anche il nuovo elemento è instabile, il processo di decadimento continua finché non si forma un nucleo stabile. Ad esempio, quando un atomo di plutonio-2 (la sua massa è 242) emette una particella alfa la cui massa atomica relativa è 4 (2 protoni e 2 neutroni), si trasforma in un atomo di uranio - 238 (massa atomica 238). Metà vitaè il tempo che impiega la metà di tutti gli atomi in un campione di una data sostanza a decadere. Diversi hanno emivite diverse. L'emivita del radio-221 è di 30 secondi, mentre quella dell'uranio è di 4,5 miliardi di anni.

Reazioni nucleari

Esistono due tipi di reazioni nucleari: fusione nucleare E fissione (scissione) del nucleo. "Sintesi" significa "connessione"; nella fusione nucleare, due nuclei sono combinati e uno grande. La fusione nucleare può avvenire solo a temperature molto elevate. Durante la fusione, viene rilasciata un'enorme quantità di energia. Nella fusione nucleare, due nuclei sono combinati in uno grande. Nel 1992, il satellite KOBE ha rilevato un tipo speciale di radiazione nello spazio, che conferma la teoria secondo cui si è formato a seguito del cosiddetto Big Bang. Dal termine "fissione" è chiaro che i nuclei si dividono liberando energia nucleare. Ciò è possibile quando si bombardano nuclei con neutroni e si verifica in sostanze radioattive o in un dispositivo speciale chiamato acceleratore di particelle. Il nucleo si divide, emettendo neutroni e rilasciando un'enorme energia.

Energia nucleare

L'energia rilasciata dalle reazioni nucleari può essere utilizzata per generare elettricità e come fonte di energia per sottomarini nucleari e portaerei. Il funzionamento di una centrale nucleare si basa sulla fissione nucleare nei reattori nucleari. Una bacchetta fatta di una sostanza radioattiva, come l'uranio, viene bombardata con neutroni. I nuclei di uranio si dividono, irradiando energia. Questo rilascia nuovi neutroni. Tale processo è chiamato reazione a catena. Da una massa unitaria di combustibile, le centrali elettriche producono più energia di qualsiasi altra centrale elettrica, ma le misure di sicurezza e lo smaltimento dei rifiuti radioattivi sono estremamente costose.

Arma nucleare

Il funzionamento delle armi nucleari si basa sul fatto che il rilascio incontrollato di un'enorme quantità di energia nucleare porta a una terribile esplosione. Alla fine della seconda guerra mondiale, gli Stati Uniti lanciarono bombe atomiche sulle città giapponesi di Hiroshima e Nagasaki. Centinaia di migliaia di persone sono morte. Le bombe atomiche sono basate su reazioni di fissione, idrogeno acceso reazioni di sintesi. L'immagine mostra la bomba atomica sganciata su Hiroshima.

metodo al radiocarbonio

Il metodo del radiocarbonio determina il tempo trascorso dalla morte di un organismo. Gli esseri viventi contengono piccole quantità di carbonio-14, un isotopo radioattivo del carbonio. La sua emivita è di 5700 anni. Quando un organismo muore, le riserve tissutali di carbonio-14 si esauriscono, l'isotopo decade e la quantità rimanente può essere utilizzata per determinare quanto tempo fa è morto l'organismo. Grazie al metodo del radiocarbonio, puoi scoprire quanto tempo fa è avvenuta l'eruzione. Per fare questo, usa gli insetti congelati nella lava e nel polline.

In quale altro modo viene utilizzata la radioattività?

Nell'industria, utilizzando la radiazione, viene determinato lo spessore di un foglio di carta o plastica (vedi l'articolo ""). Dall'intensità dei raggi beta che attraversano il foglio si può rilevare anche una leggera disomogeneità del suo spessore. Il cibo - frutta, carne - viene irradiato con raggi gamma per mantenerli freschi. Usando la radioattività, i medici tracciano il percorso di una sostanza nel corpo. Ad esempio, per determinare come lo zucchero è distribuito nel corpo di un paziente, un medico può iniettare un po' di carbonio-14 nelle molecole di zucchero e monitorare l'emissione di quella sostanza mentre entra nel corpo. La radioterapia, cioè l'irradiazione del paziente con porzioni di radiazioni rigorosamente dosate, uccide le cellule tumorali - cellule del corpo troppo cresciute.

Saggio

nella disciplina "Ecologia"

sul tema: "Il fenomeno radioattività in natura"

Eseguita:

Studente del gruppo M-081d

Kosotukhina Nadezhda

Il fenomeno della radioattività in natura

La radioattività è la capacità dei nuclei atomici di trasformarsi spontaneamente in altri nuclei con l'emissione di vari tipi di radiazioni radioattive e particelle elementari.

La radioattività può essere suddivisa in due tipi: naturale e artificiale. Naturale, può essere osservato in isotopi instabili esistenti in natura. La radioattività artificiale si osserva negli isotopi ottenuti a seguito di reazioni nucleari.

Esistono tre tipi di radiazioni radioattive:

radiazione a - le deviazioni dei campi elettrici e magnetici sono inerenti a questa radiazione. Ha un'elevata capacità ionizzante. Caratterizzato anche da basso potere penetrante. Al suo centro, questo è un flusso di nuclei di elio.

Radiazione b - così come la radiazione a, questa radiazione viene deviata da campi elettrici e magnetici. Se continuiamo il confronto, la sua capacità ionizzante è molto inferiore (di circa due ordini di grandezza) e il potere di penetrazione è molto maggiore di quello delle particelle α. La radiazione b è un flusso di elettroni veloci.

radiazione g - a differenza delle due precedenti, non viene deviata dai campi elettrici e magnetici. Il potere ionizzante è basso. Ma il potere penetrante è semplicemente colossale. La radiazione g è una radiazione elettromagnetica a onde corte, in cui la lunghezza d'onda non è grande. Ciò si traduce in proprietà corpuscolari pronunciate.

Malattia da radiazioni acuta e cronica. Ustioni da radiazioni.

Se viene utilizzata un'arma nucleare di distruzione di massa, sorge un focus di distruzione nucleare. Questa zona diventa completamente inabitabile. Tutto sarà distrutto a causa del fatto che fattori come un'onda d'urto d'aria, radiazioni luminose, radiazioni penetranti e contaminazione radioattiva dell'area agiscono.

Il fattore dannoso più importante è l'onda d'urto dell'aria. Si forma a causa del rapido aumento del volume dei prodotti di un'esplosione nucleare sotto l'influenza di un'enorme quantità di calore e compressione, e quindi della rarefazione degli strati d'aria circostanti. L'area interessata dall'onda d'urto è molto significativa! Tutto ciò che è vivente e non vivente che incontra sulla sua strada viene distrutto.

Le radiazioni penetranti sono raggi gamma e flusso di neutroni. Provengono dalla zona di esplosione nucleare. Hanno la capacità di diffondersi su molte migliaia di metri, non vengono fermati da alcun mezzo e provocano anche la ionizzazione di atomi e molecole. Durante l'irradiazione, i processi biologici, le funzioni di organi e tessuti sono disturbati nel corpo. Il risultato è la malattia da radiazioni.

Le ustioni su quasi l'intera superficie del corpo si verificano a causa dell'esposizione al corpo delle radiazioni luminose. Per la protezione in aree aperte vengono utilizzati indumenti e occhiali speciali, ma in generale è preferibile ripararsi in un rifugio antiaereo.

Gli atomi radioattivi creano adsorbimento del suolo e causano la contaminazione radioattiva dell'area.

Il pericolo principale per le persone nelle aree contaminate è rappresentato dalle radiazioni beta-gamma esterne e dall'ingresso di prodotti dell'esplosione nucleare nel corpo e sulla pelle.

La malattia da radiazioni (o malattia da radiazioni acuta) è una lesione a tutti gli organi e sistemi del corpo che si verifica istantaneamente. I cambiamenti più significativi si verificano nelle strutture ereditarie delle cellule in divisione, principalmente cellule ematopoietiche del midollo osseo, sistema linfatico, epitelio del tratto gastrointestinale e della pelle, cellule del fegato, polmoni e altri organi. Ciò è dovuto all'esposizione a radiazioni ionizzanti.

Non ultimo ruolo è svolto dall'intensità di dose della radiazione radioattiva: a parità di energia di radiazione assorbita dalla cellula, maggiore è il danno alle strutture biologiche, minore è il periodo di esposizione. Se l'esposizione è prolungata nel tempo, allora provoca danni significativamente inferiori rispetto alle stesse dosi assorbite in breve tempo.

Le differenze sono legate alla possibilità di ripristinare un organismo danneggiato dalle radiazioni. All'aumentare della velocità di dose, diminuisce l'importanza dei processi di recupero.

La dose di radiazione assorbita è misurata dall'energia della radiazione ionizzante trasferita alla massa della sostanza irradiata. L'unità di dose assorbita è il grigio (Gy), pari a 1 joule assorbito da 1 kg di sostanza (1 Gy \u003d 1J / kg \u003d 100 rad).

Danno d'organo e dipendenza delle manifestazioni dalla dose al tessuto:

Sindrome clinica	Dose minima, contento
Ematologico: primi segni di citopenia (trombocitopenia fino a 10 * 10 4 in 1 µl il 29° - 30° giorno).	200 o più
agranulocitosi (una diminuzione dei leucociti al di sotto di 1 * 10 3 in 1 μl), grave trombocitopenia.	oltre 250 - 300
Epilazione: iniziale, permanente.	500, più spesso 800 - 1000
Intestinale: un quadro di enterite, alterazioni ulcerative-necrotiche delle mucose del cavo orale, orofaringe, rinofaringe.
Lesioni cutanee: eritema (iniziale e tardivo), radioepidermatite secca, radioepidermatite essudativa, dermatite necrotica ulcerosa	2500 e oltre

Per valutare il danno alla salute umana durante l'irradiazione irregolare, viene introdotto il concetto di dose efficace equivalente, che viene utilizzata per valutare possibili effetti stocastici - neoplasie maligne.

Per valutare il danno derivante dagli effetti stocastici dell'esposizione a radiazioni ionizzanti sul personale o sul pubblico, viene utilizzata una dose equivalente collettiva, pari al prodotto delle dosi equivalenti individuali per il numero di persone esposte alle radiazioni. L'unità di dose equivalente collettiva è man-sievert (man-Sv).

Immediatamente dopo l'irradiazione di una persona, il quadro clinico è scarso, a volte non ci sono sintomi. Ecco perché la conoscenza della dose di esposizione umana gioca un ruolo decisivo nella diagnosi e nella previsione precoce del decorso della malattia acuta da radiazioni, nel determinare le tattiche terapeutiche prima dello sviluppo dei principali sintomi della malattia.

In accordo con la dose di esposizione alle radiazioni, la malattia acuta da radiazioni è solitamente suddivisa in quattro gradi di gravità:

gravità dell'ARS,		Linfociti 48 - 72 ore dopo l'irradiazione (in 1 µl)	Leucociti al 7° - 9° giorno dopo l'irradiazione (in 1 µl)	Piastrine il 20° giorno dopo l'irradiazione (in 1 µl)	Termini ospedalieri
Estremamente pesante	10 – 30 min. Molteplici			Meno di 80000
	dopo 30 min. – 3 ore, 2 volte o più
	entro o non oltre 3 ore, singolo			Oltre 80000	Non necessario

Differenziazione della malattia acuta da radiazioni in base alla gravità a seconda delle manifestazioni della reazione primaria:

Gravità e dose (rad)	Segni indiretti
	debolezza	Mal di testa stato mentale	Temperatura	Iperemia cutanea e iniezione di sclera
Leggero (100 - 200)		Breve mal di testa, chiara coscienza	Normale	Iniezione di sclera leggera
Medio (200 - 400)	Moderare	Mal di testa, coscienza chiara	Subfebbrile	Iperemia distinta della pelle e iniezione della sclera
Pesante (400 - 600)	Espresso	A volte forte mal di testa, la coscienza è chiara	Subfebbrile	Grave iperemia della pelle e iniezione della sclera
Estremamente pesante (più di 600)	Il più tagliente	Forte mal di testa persistente, la coscienza può essere confusa	Forse	Iperemia acuta della pelle e iniezione della sclera

La malattia acuta da radiazioni è una malattia indipendente che si sviluppa a seguito della morte di cellule del corpo prevalentemente in divisione sotto l'influenza di un'esposizione a breve termine (fino a diversi giorni) ad aree significative del corpo di radiazioni ionizzanti. La causa della malattia acuta da radiazioni può essere sia un incidente che l'irradiazione totale del corpo a scopo terapeutico - durante il trapianto di midollo osseo, nel trattamento di più tumori.

Il quadro clinico della malattia acuta da radiazioni è molto vario; dipende dalla dose di radiazione e dal tempo trascorso dall'esposizione. Nel suo sviluppo, la malattia attraversa diverse fasi. Nelle prime ore dopo l'irradiazione compare una reazione primaria (vomito, febbre, mal di testa subito dopo l'irradiazione). Pochi giorni dopo (prima, maggiore è la dose di radiazioni), si sviluppa la devastazione del midollo osseo, nel sangue - agranulocitosi, trombocitopenia. Compaiono vari processi infettivi, stomatiti, emorragie. Tra la reazione primaria e l'altezza della malattia a dosi di radiazioni inferiori a 500-600 rad, c'è un periodo di benessere esterno - un periodo latente. La divisione della malattia acuta da radiazioni in periodi di reazione primaria, latente, picco e recupero è imprecisa: le manifestazioni puramente esterne della malattia non determinano la vera situazione.

La malattia cronica da radiazioni è una malattia causata dall'irradiazione ripetuta del corpo a piccole dosi, in totale superiore a 100 rad. Lo sviluppo della malattia è determinato non solo dalla dose totale, ma anche dalla sua potenza, cioè dalla durata dell'esposizione, durante la quale la dose di radiazioni è stata assorbita dall'organismo. Nelle condizioni di un servizio radiologico ben organizzato nel paese, non si osservano casi di malattia cronica da radiazioni. Lo scarso controllo sulle sorgenti di radiazioni, la violazione delle procedure di sicurezza da parte del personale che lavora con le unità di radioterapia porta alla comparsa di casi di malattia cronica da radiazioni.

Il quadro clinico della malattia cronica da radiazioni è determinato principalmente dalla sindrome astenica e da moderati cambiamenti citopenici nel sangue. Di per sé, i cambiamenti nel sangue non sono fonti di pericolo per i pazienti, sebbene riducano la capacità lavorativa.

Nella malattia cronica da radiazioni, spesso si verificano tumori - emoblastosi e cancro. Con una visita medica consolidata, un esame oncologico approfondito una volta all'anno e un esame del sangue 2 volte l'anno, è possibile prevenire lo sviluppo di forme avanzate di cancro e l'aspettativa di vita di tali pazienti si avvicina alla normalità.

Insieme alle malattie da radiazioni acute e croniche, si può distinguere una forma subacuta, risultante da ripetute esposizioni ripetute a dosi medie per diversi mesi, quando la dose totale raggiunge 500-600 rad in un periodo di tempo relativamente breve. Secondo il quadro clinico, questa malattia ricorda la malattia acuta da radiazioni.

Radioprotezione della popolazione. Prevenzione medica e primo soccorso per le lesioni da radiazioni.

Secondo l'allerta della Protezione Civile “Radiation Hazard”, la popolazione dovrebbe mettersi al riparo in strutture protettive. Come è noto, indeboliscono significativamente (più volte) l'effetto della radiazione penetrante.

A causa del pericolo di subire danni da radiazioni, è impossibile iniziare a fornire i primi soccorsi alla popolazione in presenza di alti livelli di radiazioni nell'area. In queste condizioni, è di grande importanza fornire auto e mutua assistenza alla popolazione colpita, rigorosa osservanza delle regole di condotta nel territorio contaminato.

Sul territorio contaminato da sostanze radioattive non è possibile mangiare, bere acqua da fonti idriche contaminate, sdraiarsi a terra. La procedura per cucinare e nutrire la popolazione è determinata dalle autorità della Protezione Civile, tenendo conto dei livelli di contaminazione radioattiva dell'area.

Quando si presta il primo soccorso nel territorio con contaminazione radioattiva nei centri di danno nucleare, prima di tutto è necessario attuare quelle misure da cui dipende la conservazione della vita della vittima. Quindi è necessario eliminare o ridurre le radiazioni gamma esterne, per le quali vengono utilizzate strutture protettive: rifugi, locali interrati, mattoni, cemento e altri edifici. Per prevenire l'ulteriore esposizione della pelle e delle mucose a sostanze radioattive, vengono effettuate la sanificazione parziale e la decontaminazione parziale di indumenti e calzature. La sanificazione parziale viene effettuata lavando con acqua pulita o asciugando la pelle esposta con tamponi bagnati. La persona colpita viene lavata con gli occhi, gli viene permesso di sciacquarsi la bocca. Quindi, indossando un respiratore, una benda di cotone e garza o coprendosi la bocca e il naso con un asciugamano, un fazzoletto, una sciarpa, viene eseguita la decontaminazione parziale dei suoi vestiti. Allo stesso tempo, viene presa in considerazione la direzione del vento in modo che la polvere spazzata via dai vestiti non cada sugli altri.

Quando le sostanze radioattive entrano nel corpo, lo stomaco viene lavato e vengono somministrate sostanze adsorbenti (carbone attivo). Quando si verifica la nausea, prendi un antiemetico da un kit di pronto soccorso individuale. Al fine di prevenire le malattie infettive a cui la persona irradiata diventa suscettibile, si raccomanda di assumere agenti antibatterici.

Animali e piante sono caratterizzati da radiosensibilità diversa, le cui cause non sono state ancora del tutto chiarite. Di norma, le piante unicellulari, gli animali ei batteri sono i meno sensibili e i mammiferi e gli esseri umani sono i più sensibili. Differenze nella sensibilità alle radiazioni si verificano in individui della stessa specie. Dipende dallo stato fisiologico dell'organismo, dalle condizioni della sua esistenza e dalle caratteristiche individuali. I neonati e gli anziani sono più sensibili alle radiazioni. Vari tipi di malattie, l'impatto di altri fattori dannosi influenzano negativamente il decorso dei danni da radiazioni.

I cambiamenti che si sviluppano negli organi e nei tessuti di un organismo irradiato sono chiamati somatici. Ci sono effetti somatici precoci, caratterizzati da una chiara dipendenza dalla dose, e tardivi, che includono un aumento del rischio di sviluppare tumori (leucemia), un accorciamento dell'aspettativa di vita e vari tipi di disfunzione d'organo. Non ci sono neoplasie specifiche inerenti solo alle radiazioni ionizzanti. Esiste una stretta relazione tra dose, resa tumorale e periodo di latenza. Con la diminuzione della dose, l'incidenza dei tumori diminuisce e il periodo di latenza aumenta.

A lungo termine si possono osservare anche danni genetici (malformazioni congenite, malattie ereditarie) che, insieme agli effetti tumorali, sono stocastici. Gli effetti genetici dell'irradiazione si basano sul danno alle strutture cellulari responsabili dell'ereditarietà: le ovaie genitali ei testicoli.

L'effetto dell'irradiazione, come si è detto, dipende dall'entità della dose assorbita e dalla sua distribuzione spaziale e temporale nell'organismo. Le radiazioni possono causare danni che vanno da lievi, non clinici a fatali. Una singola irradiazione acuta, prolungata, frazionata, cronica a una dose diversa da zero, secondo i concetti moderni, può aumentare il rischio di effetti stocastici a lungo termine: cancro e malattie genetiche.

Numero di decessi per tumori e difetti ereditari a seguito di irradiazione:

Organo critico	Malattia	Rischio, 102 Sv	Numero di casi, 10 4 man-Sv.
Corpo intero, midollo osseo rosso	Leucemia
Tiroide	cancro alla tiroide
ghiandola mammaria	Cancro mammario
	Tumori ossei
	Tumori dei polmoni
Tutti gli altri organi e tessuti	Tumori di altri organi
Tutti gli organi e tessuti	Tutti i tumori maligni
gonadi	difetti ereditari

Ci si possono aspettare lesioni acute da radiazioni di 131 I di grado grave, moderato e lieve quando le seguenti quantità entrano nel corpo:

La tossicità del radionuclide durante l'inalazione è circa 2 volte superiore, che è associata a un'area più ampia di irradiazione b.

Al ricevimento di quantità minori di 131 I, vi è una violazione della funzione della ghiandola tiroidea, oltre a piccoli cambiamenti nel quadro del sangue e alcuni indicatori del metabolismo e dell'immunità. L'irradiazione della ghiandola tiroidea in dosi dell'ordine di decine di grigi provoca una diminuzione della sua attività funzionale con un parziale recupero nei prossimi mesi e una possibile successiva nuova diminuzione. Alla dose di diversi grigi, è stato rivelato un aumento dell'attività funzionale della ghiandola nel periodo successivo, che può essere sostituito da uno stato di ipofunzione. I disturbi funzionali si manifestano non solo con una diminuzione della secrezione di ormoni, ma anche con una diminuzione della loro attività biologica. Il danno alla ghiandola è associato non solo all'effetto diretto delle radiazioni sull'epitelio tiroideo, ma anche al danno ai vasi sanguigni e in particolare ai disturbi radioimmuni.

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Istituto scolastico municipale "Scuola secondaria Pobedinsky" Distretto di Shegarsky Regione di Tomsk

CERTIFICAZIONE STATALE (DEFINITIVA) DEI LAUREATI IX CLASSI

RIASSUNTO DI FISICA

FENOMENO DI RADIOATTIVITÀ. IL SUO SIGNIFICATO NELLA SCIENZA, TECNOLOGIA, MEDICINA

Completato: Dadaev Aslan, studente della nona elementare

Supervisore: Gagarina Lyubov Alekseevna, insegnante di fisica

Pobeda 2010

1. Introduzione………………………………………………………………...pagina 1

2. Il fenomeno della radioattività………..………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

2.1 Scoperta della radioattività……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

2.2. Sorgenti di radiazioni…………………………………………….. pag. 6

3. Produzione e utilizzo di isotopi radioattivi……………..pag. 8

3.1 L'uso degli isotopi in medicina……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

3.2. Isotopi radioattivi in ​​agricoltura………………pag. 10

3.3.Cronometria delle radiazioni……………………………………p.11

3.4. L'uso di isotopi radioattivi nell'industria ... P. 12

3.5. L'uso degli isotopi nella scienza………………………………...pagina 12

4. Conclusione…………………………………………………………...pagina 13

5. Letteratura …………………………………………………………..pag. 14

INTRODUZIONE

L'idea degli atomi come particelle immutabili più piccole della materia è stata distrutta dalla scoperta dell'elettrone, così come dal fenomeno del decadimento radioattivo naturale, scoperto dal fisico francese A. Becquerel. Un contributo significativo allo studio di questo fenomeno è stato dato dagli eccezionali fisici francesi Maria Sklodowska-Curie e Pierre Curie.

La radioattività naturale esiste da miliardi di anni, è presente letteralmente ovunque. Le radiazioni ionizzanti esistevano sulla Terra molto prima dell'origine della vita su di essa ed erano presenti nello spazio prima della comparsa della Terra stessa. I materiali radioattivi fanno parte della Terra sin dalla sua nascita. Qualsiasi persona è leggermente radioattiva: nei tessuti del corpo umano, una delle principali fonti di radiazioni naturali è il potassio - 40 e il rubidio - 87, e non c'è modo di liberarsene.

Eseguendo reazioni nucleari durante il bombardamento dei nuclei di atomi di alluminio con particelle a -, i famosi fisici francesi Frederic e Irene Curie - Joliot nel 1934 riuscirono a creare artificialmente nuclei radioattivi. La radioattività artificiale non è fondamentalmente diversa da quella naturale e obbedisce alle stesse leggi.

Attualmente, gli isotopi radioattivi artificiali vengono prodotti in vari modi. Il più comune è l'irradiazione di un bersaglio (futuro farmaco radioattivo) in un reattore nucleare. È possibile irradiare il bersaglio con particelle cariche in installazioni speciali, dove le particelle vengono accelerate ad alte energie.

Bersaglio: scoprire in quali aree della vita viene utilizzato il fenomeno della radioattività.

Compiti:

Studia la storia della scoperta della radioattività.

Scopri cosa succede a una sostanza quando viene esposta alle radiazioni.

· Scopri come ottenere isotopi radioattivi e dove verranno utilizzati.

Sviluppa l'abilità di lavorare con letteratura aggiuntiva.

· Eseguire una presentazione al computer del materiale.

PARTE PRINCIPALE

2. Il fenomeno della radioattività

2.1 Scoperta della radioattività

Storia radioattività iniziò con il fatto che nel 1896 il fisico francese Henri Becquerel era impegnato nella luminescenza e nello studio dei raggi X.

La scoperta della radioattività, la prova più evidente della complessa struttura dell'atomo .

Commentando la scoperta di Roentgen, gli scienziati hanno avanzato l'ipotesi che i raggi X vengano emessi durante la fosforescenza, indipendentemente dalla presenza di raggi catodici. A. Becquerel ha deciso di verificare questa ipotesi. Avvolgendo la lastra fotografica in carta nera, vi pose sopra una lastra di metallo dalla forma strana ricoperta da uno strato di sale di uranio. Dopo un'esposizione di quattro ore alla luce solare, Becquerel sviluppò una lastra fotografica e vide su di essa la sagoma esatta di una figura di metallo. Ha ripetuto gli esperimenti con grandi variazioni, ottenendo impronte della moneta, la chiave. Tutti gli esperimenti hanno confermato l'ipotesi testata, che Becquerel ha riferito il 24 febbraio in una riunione dell'Accademia delle scienze. Tuttavia, Becquerel non interrompe gli esperimenti, preparando sempre più nuove opzioni.

Henri Becquerel Welhelm Conrad Roentgen

Il 26 febbraio 1896, il tempo su Parigi peggiorò e le lastre fotografiche preparate con pezzi di sale di uranio dovettero essere riposte in un cassetto scuro della scrivania fino al sorgere del sole. È apparso su Parigi il 1 marzo e gli esperimenti potrebbero essere continuati. Prendendo le lastre, Becquerel ha deciso di svilupparle. Dopo aver sviluppato le lastre, lo scienziato ha visto su di esse sagome di campioni di uranio. Non capendo nulla, Becquerel decise di ripetere l'esperimento casuale.

Mise due lastre in una scatola opaca, vi versò sopra del sale di uranio, mettendo prima il vetro su una di esse e una lastra di alluminio sull'altra. Cinque ore tutto questo è stato in una stanza buia, dopo di che Becquerel ha sviluppato lastre fotografiche. E cosa - le sagome dei campioni sono di nuovo chiaramente visibili. Ciò significa che alcuni raggi si formano nei sali di uranio. Sembrano raggi X, ma da dove vengono? Una cosa è chiara: non esiste alcuna connessione tra i raggi X e la fosforescenza.

Lo riferì in una riunione dell'Accademia delle scienze il 2 marzo 1896, confondendo completamente tutti i suoi membri.

Becquerel stabilì anche che l'intensità della radiazione dello stesso campione non cambia nel tempo e che nuove radiazioni sono in grado di scaricare corpi elettrizzati.

La maggior parte dei membri dell'Accademia di Parigi, dopo il successivo rapporto di Becquerel in una riunione del 26 marzo, credeva che avesse ragione.

Si chiama il fenomeno scoperto da Becquerel radioattività, su suggerimento di Maria Sklodowska-Curie.

Maria Skłodowska - Curie

Radioattività - la capacità degli atomi di alcuni elementi chimici alla radiazione spontanea.

Nel 1897, mentre svolgeva la sua tesi di dottorato, Maria, avendo scelto un argomento di ricerca: la scoperta di Becquerel (Pierre Curie consigliò alla moglie di scegliere questo argomento), decise di trovare la risposta alla domanda: qual è la vera fonte della radiazione di uranio? A tal fine, decide di esaminare un gran numero di campioni di minerali e sali e scoprire se solo l'uranio ha la proprietà di irradiare. Lavorando con campioni di torio, scopre che, come l'uranio, emette gli stessi raggi e circa la stessa intensità. Ciò significa che questo fenomeno risulta essere una proprietà non solo dell'uranio, e dovrebbe avere un nome speciale. L'uranio e il torio erano chiamati elementi radioattivi. Il lavoro è continuato con nuovi minerali.

Pierre, come fisico, sente l'importanza del lavoro e, abbandonando per un po' lo studio dei cristalli, inizia a lavorare con la moglie. Come risultato di questo lavoro congiunto, sono stati scoperti nuovi elementi radioattivi: polonio, radio, ecc.

Nel novembre 1903, la Royal Society assegnò a Pierre e Marie Curie uno dei più alti riconoscimenti scientifici inglesi, la Davy Medal.

Il 13 novembre, i Curie e Becquerel ricevono un telegramma da Stoccolma sull'assegnazione del Premio Nobel per la Fisica a loro tre per le loro eccezionali scoperte nel campo della radioattività.

Il caso avviato dai Curie fu ripreso dai loro studenti, tra cui la figlia Irene e il genero Frederic Joliot, che nel 1935 vinse il Premio Nobel per la scoperta radioattività artificiale .

Irene e Frédéric Curie - Joliot

fisici inglesi E. Rutherford E F. Soddyè stato dimostrato che in tutti i processi radioattivi avvengono trasformazioni reciproche di nuclei atomici di elementi chimici. Uno studio delle proprietà della radiazione che accompagna questi processi nei campi magnetici ed elettrici ha dimostrato che essa è suddivisa in particelle a, particelle b e raggi g (radiazione elettromagnetica con una lunghezza d'onda molto corta).

E. Rutherford F. Soddy

Qualche tempo dopo, a seguito dello studio delle varie caratteristiche fisiche e proprietà di queste particelle (carica elettrica, massa, ecc.), è stato possibile stabilire che la particella b è un elettrone e la particella a è un atomo completamente ionizzato dell'elemento chimico elio (cioè un atomo di elio che ha perso entrambi gli elettroni).

Inoltre, si è scoperto che radioattività- questa è la capacità di alcuni nuclei atomici di trasformarsi spontaneamente in altri nuclei con l'emissione di particelle.

Così, ad esempio, sono state trovate diverse varietà di atomi di uranio: con masse di nuclei approssimativamente pari a 234 a.m.u., 235 a.m.m., 238 a.m.u. e 239 um Inoltre, tutti questi atomi avevano le stesse proprietà chimiche. Entrarono in reazioni chimiche allo stesso modo, formando gli stessi composti.

In alcune reazioni nucleari viene prodotta una radiazione fortemente penetrante. Questi raggi penetrano attraverso uno strato di piombo spesso diversi metri. Questa radiazione è un flusso di particelle con carica neutra. Queste particelle sono nominate neutroni.

In alcune reazioni nucleari viene prodotta una radiazione fortemente penetrante. Questi raggi sono di diversi tipi e hanno diversi poteri di penetrazione. Per esempio, flusso di neutroni penetra attraverso uno strato di piombo spesso diversi metri.

2.2. Fonti di radiazioni

Le radiazioni sono molto numerose e diverse, ma circa Sette sue fonti principali.

La prima fonteè la nostra Terra. Questa radiazione è spiegata dalla presenza di elementi radioattivi nella Terra, la cui concentrazione varia ampiamente in luoghi diversi.

La seconda fonte radiazione - spazio, da dove un flusso di particelle ad alta energia cade costantemente sulla Terra. Le fonti di radiazione cosmica sono esplosioni stellari nella Galassia e brillamenti solari.

Terza fonte le radiazioni sono materiali naturali radioattivi utilizzati dall'uomo per la costruzione di locali residenziali e industriali. In media, il tasso di dose all'interno degli edifici è superiore del 18% - 50% rispetto all'esterno. Una persona trascorre tre quarti della sua vita al chiuso. Una persona che è costantemente in una stanza costruita in granito può ricevere - 400 mrem / anno, dal mattone rosso - 189 mrem / anno, dal cemento - 100 mrem / anno, dal legno - 30 mrem / anno.

Il quarto la fonte della radioattività è poco nota alla popolazione, ma non per questo meno pericolosa. Questi sono materiali radioattivi che una persona utilizza nelle attività quotidiane.

La composizione degli inchiostri per la stampa di assegni bancari include carbone radioattivo, che consente una facile identificazione di documenti contraffatti.

L'uranio è usato per produrre vernice o smalto su ceramica o gioielli.

L'uranio e il torio sono usati nella fabbricazione del vetro.

I denti artificiali in porcellana sono rinforzati con uranio e cerio. Allo stesso tempo, la radiazione alle mucose adiacenti ai denti può raggiungere i 66 rem / anno, mentre la norma annuale per l'intero organismo non deve superare 0,5 rem (ovvero 33 volte di più)

Lo schermo televisivo emette 2-3 mrem/anno per persona.

Quinto fonte - imprese per il trasporto e la lavorazione di materiali radioattivi.

sesto le centrali nucleari sono la fonte delle radiazioni. Alla centrale nucleare

Oltre ai rifiuti solidi, vi sono anche rifiuti liquidi (acque contaminate dai circuiti di raffreddamento dei reattori) e gassosi contenuti nell'anidride carbonica utilizzata per il raffreddamento.

Settimo la fonte di radiazioni radioattive sono le installazioni mediche. Nonostante il loro uso comune nella pratica quotidiana, il rischio di esposizione da essi è molto maggiore rispetto a tutte le fonti discusse sopra e talvolta raggiunge decine di rem. Uno dei metodi diagnostici più comuni è una macchina a raggi X. Quindi, con radiografia dei denti - 3 rem, con fluoroscopia dello stomaco - la stessa quantità, con fluorografia - 370 mrem.

Cosa succede alla materia se esposto alle radiazioni?

In primo luogo, la sorprendente costanza con cui gli elementi radioattivi emettono radiazioni. Durante il giorno, i mesi, gli anni, l'intensità della radiazione non cambia sensibilmente. Non è influenzato dal riscaldamento o dall'aumento della pressione, anche le reazioni chimiche in cui è entrato l'elemento radioattivo non hanno influenzato l'intensità della radiazione.

In secondo luogo, la radioattività è accompagnata dal rilascio di energia e viene rilasciata continuamente per un certo numero di anni. Da dove viene questa energia? Con la radioattività, una sostanza subisce alcuni profondi cambiamenti. È stato suggerito che gli atomi stessi subiscano trasformazioni.

La presenza delle stesse proprietà chimiche significa che tutti questi atomi hanno lo stesso numero di elettroni nel guscio elettronico, e quindi le stesse cariche nucleari.

Se le cariche dei nuclei degli atomi sono le stesse, allora questi atomi appartengono allo stesso elemento chimico (nonostante le differenze nelle loro masse) e hanno lo stesso numero di serie nella tabella di D.I. Mendeleev. Vengono chiamate varietà dello stesso elemento chimico che differiscono nella massa dei nuclei atomici isotopi .

3. Ottenere e utilizzare isotopi radioattivi

Vengono chiamati isotopi radioattivi trovati in natura naturale. Ma molti elementi chimici si trovano in natura solo in uno stato stabile (cioè radioattivo).

Nel 1934, gli scienziati francesi Irene e Frédéric Joliot-Curie scoprirono che gli isotopi radioattivi potevano essere creati artificialmente come risultato di reazioni nucleari. Questi isotopi sono chiamati artificiale .

Per ottenere isotopi radioattivi artificiali vengono solitamente utilizzati reattori nucleari e acceleratori di particelle. Esiste un ramo dell'industria specializzato nella produzione di tali elementi.

Successivamente sono stati ottenuti isotopi artificiali di tutti gli elementi chimici. In totale, attualmente sono noti circa 2000 isotopi radioattivi e 300 di essi sono naturali.

Attualmente, gli isotopi radioattivi sono ampiamente utilizzati in vari campi dell'attività scientifica e pratica: tecnologia, medicina, agricoltura, comunicazioni, campo militare e alcuni altri. In questo caso, il cosiddetto Metodo dell'atomo marcato.

3.1 Uso degli isotopi in medicina

Applicazione degli isotopi, uno degli studi più importanti condotti con l'aiuto di "atomi marcati" è stato lo studio del metabolismo negli organismi.

Con l'aiuto degli isotopi sono stati rivelati i meccanismi di sviluppo (patogenesi) di una serie di malattie; sono anche usati per studiare il metabolismo e diagnosticare molte malattie.

Gli isotopi vengono introdotti nel corpo umano in quantità estremamente ridotte (sicure per la salute), non in grado di provocare alterazioni patologiche. Sono distribuiti in modo non uniforme in tutto il corpo dal sangue. La radiazione derivante dal decadimento di un isotopo viene registrata da dispositivi (contatori di particelle speciali, fotografia) situati vicino al corpo umano. Di conseguenza, puoi ottenere un'immagine di qualsiasi organo interno. Da questa immagine si può giudicare la dimensione e la forma di questo organo, una maggiore o minore concentrazione dell'isotopo in

sue varie parti. È anche possibile valutare lo stato funzionale (cioè il lavoro) degli organi interni in base al tasso di accumulo ed escrezione del radioisotopo da parte loro.

Quindi, lo stato della circolazione cardiaca, la velocità del flusso sanguigno, l'immagine delle cavità del cuore viene determinata utilizzando composti, inclusi isotopi di sodio, iodio, tecnezio; per studiare la ventilazione polmonare e le malattie del midollo spinale vengono utilizzati isotopi di tecnezio e xeno; i macroaggregati di albumina sierica umana con un isotopo di iodio vengono utilizzati per diagnosticare vari processi infiammatori nei polmoni, i loro tumori e in varie malattie della ghiandola tiroidea.

Uso degli isotopi in medicina

La concentrazione e le funzioni escretorie del fegato sono studiate usando vernice rosa bengala con un isotopo di iodio, oro. Un'immagine dell'intestino, dello stomaco è ottenuta utilizzando l'isotopo del tecnezio, della milza utilizzando gli eritrociti con l'isotopo del tecnezio o del cromo; con l'aiuto di un isotopo di selenio vengono diagnosticate malattie del pancreas. Tutti questi dati ci permettono di fare la diagnosi corretta della malattia.

Con l'aiuto del metodo degli "atomi etichettati", vengono esaminate anche varie deviazioni nel lavoro del sistema circolatorio, vengono rilevati tumori (poiché è in essi che si accumulano alcuni radioisotopi). Grazie a questo metodo si è constatato che in un tempo relativamente breve il corpo umano si rinnova quasi completamente. L'unica eccezione è il ferro, che fa parte del sangue: inizia ad essere assorbito dall'organismo dal cibo solo quando le sue riserve si esauriscono.

Quando si sceglie un isotopo, la questione della sensibilità del metodo di analisi isotopica, nonché del tipo di decadimento radioattivo e dell'energia della radiazione, è di grande importanza.

In medicina, gli isotopi radioattivi sono utilizzati non solo per la diagnosi, ma anche per il trattamento di alcune malattie, come il cancro, il morbo di Graves, ecc.

In connessione con l'uso di dosi molto piccole di radioisotopi, l'esposizione alle radiazioni del corpo durante la diagnostica e il trattamento delle radiazioni non rappresenta un pericolo per i pazienti.

3.2. Isotopi radioattivi in ​​agricoltura

Sempre più spesso vengono utilizzati isotopi radioattivi agricoltura. L'irradiazione di semi di piante (cotone, cavolo, ravanello, ecc.) Con piccole dosi di raggi gamma da preparati radioattivi porta ad un notevole aumento della resa. Grandi dosi di radiazioni causano mutazioni in piante e microrganismi, che in alcuni casi portano alla comparsa di mutanti con nuove preziose proprietà ( radioselezione). Pertanto, sono state allevate preziose varietà di grano, fagioli e altre colture e sono stati ottenuti microrganismi altamente produttivi utilizzati nella produzione di antibiotici.

La radiazione gamma degli isotopi radioattivi viene utilizzata anche per controllare gli insetti dannosi e per conservare il cibo. Gli "atomi etichettati" sono ampiamente utilizzati nella tecnologia agricola. Ad esempio, per scoprire quale dei fertilizzanti al fosforo viene assorbito meglio dalla pianta, vari fertilizzanti vengono etichettati con fosforo radioattivo. Esaminando le piante per la radioattività, si può determinare la quantità di fosforo da esse assorbita da diverse varietà di fertilizzante.

Un'interessante applicazione per determinare l'età di oggetti antichi di origine organica (legno, carbone, tessuti, ecc.) è stata ottenuta con il metodo del carbone radioattivo. Nelle piante c'è sempre un beta - isotopo radioattivo del carbonio con un'emivita di T = 5700 anni. Si forma nell'atmosfera terrestre in una piccola quantità di azoto sotto l'azione dei neutroni. Questi ultimi sorgono a causa di reazioni nucleari causate da particelle veloci che entrano nell'atmosfera dallo spazio (raggi cosmici). Combinandosi con l'ossigeno, questo carbonio forma anidride carbonica, che viene assorbita dalle piante e, attraverso di esse, dagli animali.

Gli isotopi sono ampiamente utilizzati per determinare le proprietà fisiche del suolo

e riserve di elementi nutritivi vegetali in esso contenuti, per studiare l'interazione tra suolo e fertilizzanti, i processi di assimilazione dei nutrienti da parte delle piante, l'ingresso di alimenti minerali nelle piante attraverso le foglie. Gli isotopi vengono utilizzati per identificare l'effetto dei pesticidi sull'organismo vegetale, il che consente di stabilire la concentrazione e i tempi del loro trattamento delle colture. Utilizzando il metodo degli isotopi, vengono studiate le proprietà biologiche più importanti delle colture agricole (durante la valutazione e la selezione del materiale di riproduzione): produttività, maturità precoce e resistenza al freddo.

IN allevamento di animali studiare i processi fisiologici che si verificano nel corpo degli animali, analizzare i mangimi per il contenuto di sostanze tossiche (le cui piccole dosi sono difficili da determinare con metodi chimici) e oligoelementi. Con l'aiuto degli isotopi, si stanno sviluppando tecniche per automatizzare i processi di produzione, ad esempio la separazione delle radici da pietre e zolle di terreno durante la raccolta con una mietitrebbia su terreni sassosi e pesanti.

3.3 Cronometria delle radiazioni

Alcuni isotopi radioattivi possono essere utilizzati con successo per determinare l'età di vari fossili ( cronometria delle radiazioni). Il metodo più comune ed efficace di cronometria delle radiazioni si basa sulla misurazione della radioattività delle sostanze organiche, che è dovuta al carbonio radioattivo (14C).

Gli studi hanno dimostrato che in ogni grammo di carbonio in qualsiasi organismo si verificano 16 decadimenti beta radioattivi al minuto (più precisamente, 15,3 ± 0,1). Dopo 5730 anni, in ogni grammo di carbonio, solo 8 atomi al minuto decadranno, dopo 11.460 anni - 4 atomi.

Un grammo di carbonio proveniente da giovani campioni di foresta emette circa quindici particelle beta al secondo. Dopo la morte dell'organismo, il suo rifornimento di carbonio radioattivo si interrompe. La quantità disponibile di questo isotopo diminuisce a causa della radioattività. Determinando la percentuale di carbonio radioattivo nei resti organici, si può determinare la loro età, se compresa tra 1000 e 50.000 e anche fino a 100.000 anni.

Il numero di decadimenti radioattivi, cioè la radioattività dei campioni in studio, viene misurato da rivelatori di radiazioni radioattive.

Pertanto, misurando il numero di decadimenti radioattivi al minuto in un certo peso del materiale del campione in esame e ricalcolando questo numero per grammo di carbonio, possiamo determinare l'età dell'oggetto da cui è stato prelevato il campione. Questo metodo viene utilizzato per scoprire l'età delle mummie egizie, i resti di incendi preistorici, ecc.

3.4. L'uso di radioattivo isotopi nell'industria

Un esempio è il seguente metodo per monitorare l'usura delle fasce elastiche nei motori a combustione interna. Irradiando l'anello del pistone con neutroni, provocano reazioni nucleari in esso e lo rendono radioattivo. Quando il motore è in funzione, le particelle del materiale dell'anello entrano nell'olio lubrificante. Esaminando il livello di radioattività dell'olio dopo un certo tempo di funzionamento del motore, si determina l'usura dell'anello. Gli isotopi radioattivi consentono di giudicare la diffusione di metalli, processi in altiforni, ecc. La potente radiazione gamma da preparati radioattivi viene utilizzata per studiare la struttura interna delle fusioni metalliche al fine di rilevare i difetti in esse.

Gli isotopi sono utilizzati anche nelle apparecchiature di fisica nucleare per la produzione di contatori di neutroni, il che consente di aumentare l'efficienza di conteggio di oltre 5 volte, nell'energia nucleare come moderatori e assorbitori di neutroni.

3.5. Uso degli isotopi nella scienza

L'uso degli isotopi in biologia ha portato a una revisione delle idee precedenti sulla natura della fotosintesi, nonché sui meccanismi che assicurano l'assimilazione di sostanze inorganiche da parte delle piante di carbonati, nitrati, fosfati, ecc. Con l'aiuto degli isotopi, sono stati studiati il ​​​​movimento delle popolazioni nella biosfera e dei singoli individui all'interno di una data popolazione, la migrazione dei microbi, nonché i singoli composti all'interno del corpo. Introducendo un'etichetta negli organismi con il cibo o per iniezione, è stato possibile studiare la velocità e le rotte migratorie di molti insetti (zanzare, mosche, locuste), uccelli, roditori e altri piccoli animali e ottenere dati sulla dimensione delle loro popolazioni.

In zona fisiologia e biochimica delle piante Con l'aiuto degli isotopi sono stati risolti numerosi problemi teorici e applicativi: sono state chiarite le vie di ingresso di sostanze minerali, liquidi e gas nelle piante, nonché il ruolo di vari elementi chimici, compresi i microelementi, nella vita vegetale. È stato dimostrato, in particolare, che il carbonio entra nelle piante non solo attraverso le foglie, ma anche attraverso l'apparato radicale, e sono state stabilite le modalità e le velocità di movimento di un certo numero di sostanze dall'apparato radicale al fusto e alle foglie e da questi organi alle radici.

In zona fisiologia e biochimica degli animali e dell'uomo sono stati studiati i tassi di ingresso di varie sostanze nei loro tessuti (incluso il tasso di incorporazione del ferro nell'emoglobina, del fosforo nei tessuti nervosi e muscolari e del calcio nelle ossa). L'uso di alimenti "etichettati" ha portato a una nuova comprensione dei tassi di assorbimento e distribuzione dei nutrienti, del loro "destino" nel corpo e ha contribuito a tracciare l'influenza di fattori interni ed esterni (fame, asfissia, superlavoro, ecc.) sul metabolismo.

CONCLUSIONE

Eccezionali fisici francesi Maria Sklodowska - Curie e Pierre Curie, la loro figlia Irene e il genero Frederic Joliot e molti altri scienziati non solo hanno dato un grande contributo allo sviluppo della fisica nucleare, ma sono stati appassionati combattenti per la pace. Hanno svolto un lavoro significativo sull'uso pacifico dell'energia atomica.

In Unione Sovietica, i lavori sull'energia atomica iniziarono nel 1943 sotto la guida dell'eccezionale scienziato sovietico I. V. Kurchatov. Nelle difficili condizioni di una guerra senza precedenti, gli scienziati sovietici hanno risolto i problemi scientifici e tecnici più complessi associati alla padronanza dell'energia atomica. Il 25 dicembre 1946, sotto la guida di IV Kurchatov, si svolse per la prima volta una reazione a catena nel continente europeo e asiatico. Nell'Unione Sovietica iniziò era dell'atomo pacifico.

Nel corso del mio lavoro ho scoperto che gli isotopi radioattivi ottenuti artificialmente hanno trovato ampia applicazione nella scienza, nella tecnologia, nell'agricoltura, nell'industria, nella medicina, nell'archeologia e in altri campi. Ciò è dovuto alle seguenti proprietà degli isotopi radioattivi:

una sostanza radioattiva emette continuamente un certo tipo di particelle e l'intensità non cambia nel tempo;

la radiazione ha un certo potere penetrante;

La radioattività è accompagnata dal rilascio di energia;

sotto l'influenza delle radiazioni, possono verificarsi cambiamenti nella sostanza irradiata;

· Le radiazioni possono essere rilevate in diversi modi: con appositi contaparticelle, fotografie, ecc.

LETTERATURA

1. FM Diaghilev "Dalla storia della fisica e dalla vita dei suoi creatori" - M .: Illuminismo, 1986.

2. AS Enokhin, O.F. Kabardin e altri "Lettore in fisica" - M .: Illuminismo, 1982.

3. P.S. Kudryavtsev. "Storia della fisica" - M.: Istruzione, 1971.

4. G. Ya. Myakishev, B.B. Bukhovtsev "Fisica grado 11" - M.: Illuminismo, 2004.

5. AV Perishkin, E.V. Gutnik "Fisica grado 9" - M.: Otarda, 2005.

6. Internet - risorse.

Revisione

per l'estratto d'esame di fisica “Il fenomeno della radioattività. Il suo significato nella scienza, nella tecnologia, nella medicina.

L'autore vede la rilevanza dell'argomento scelto nella possibilità di utilizzare l'energia nucleare per scopi pacifici. Gli isotopi radioattivi ottenuti artificialmente hanno trovato ampia applicazione in vari campi dell'attività scientifica e pratica: scienza, tecnologia, agricoltura, industria, medicina, archeologia, ecc.

Tuttavia, la sezione "Introduzione" non indica la rilevanza e l'interesse dell'autore per l'argomento scelto dell'abstract.

Accessibile, logicamente enunciato la scoperta della radioattività; studi effettuati con l'ausilio di "atomi etichettati".

Il design dell'abstract non soddisfa in tutti i casi i requisiti:

· Pagine non numerate;

· Ogni sezione non viene stampata da una nuova pagina;

Non ci sono riferimenti alle illustrazioni nel testo;

· Nella sezione "Letteratura" i siti di risorse Internet non sono indicati.

In generale, nonostante piccoli difetti nella compilazione e nel design, possiamo dire che l'abstract “Il fenomeno della radioattività. La sua importanza nella scienza, nella tecnologia, nella medicina” merita una valutazione “buona”.

Insegnante di fisica, scuola secondaria Pobedinskaya: ___________ / L.A. Gagarina/