Ραδιενέργεια - σωματίδια/ακτίνες άλφα, βήτα και γάμμα

Η πυρηνική δύναμη και η ηλεκτρική δύναμη απώθησης, οι δύο πιο ισχυρές δυνάμεις στη φύση, ανταγωνίζονται μέσα στον πυρήνα. Αυτός ο ανταγωνισμός προκαλεί πυρηνική αστάθεια, δημιουργώντας ισότοπα και απελευθερώνοντας ακτινοβολία.

Οι ασταθείς ατομικοί πυρήνες θα διασπαστούν αυθόρμητα για να σχηματίσουν πιο σταθερούς πυρήνες. Η διαδικασία της αποσύνθεσης είναι γνωστή ως ραδιενέργεια . Η ακτινοβολία αναφέρεται στην ενέργεια και τα σωματίδια που εκπέμπονται κατά τη διαδικασία διάσπασης. Με άλλα λόγια, είναι τα σωματίδια που εκπέμπονται από τους πυρήνες λόγω της πυρηνικής αστάθειας.

Φυσική ραδιενέργεια είναι η διαδικασία μέσω της οποίας διασπώνται στη φύση ασταθείς πυρήνες. Τεχνητή ραδιενέργεια είναι όταν επάγουμε την αποσύνθεση ασταθών πυρήνων στο εργαστήριο. Αρκετά φυσικά στοιχεία και τεχνητά κατασκευασμένα ισότοπα έχουν ως χαρακτηριστικό τη ραδιενεργή διάσπαση.

Ο χρόνος ημιζωής ενός ραδιενεργού στοιχείου είναι ο χρόνος που χρειάζεται για να διασπαστεί το μισό οποιασδήποτε δεδομένης ποσότητας του ισοτόπου. Μερικοί πυρήνες έχουν χρόνο ημιζωής άνω των 1024 ετών, ενώ άλλοι έχουν χρόνο ημιζωής μικρότερο από 10-23 δευτερόλεπτα.

Η κόρη του μητρικού ισοτόπου, δηλαδή το αποτέλεσμα της ραδιενεργής διάσπασης, μπορεί να είναι ασταθές, οπότε θα διασπαστεί. Η διαδικασία επαναλαμβάνεται μέχρι τη δημιουργία ενός σταθερού νουκλιδίου.

Τύποι Ραδιενέργειας/Ακτινοβολίας

Υπάρχουν τρεις κύριοι τύποι ραδιενέργειας με βάση τα σωματίδια που εκπέμπονται ως ακτινοβολία.

1. Ακτινοβολία Άλφα:

Η ακτινοβολία άλφα των ακτίνων άλφα είναι ένα βαρύ σωματίδιο μικρής εμβέλειας που δημιουργείται όταν αποβάλλεται ένας πυρήνας ηλίου. Το ράδιο, το θόριο, το ουράνιο και το ραδόνιο είναι μερικοί εκπομποί άλφα.

Αν και η ακτινοβολία άλφα διανύει μόνο μια μικρή απόσταση (λίγες ίντσες) στον αέρα, δεν αποτελεί εξωτερική απειλή. Η πλειονότητα της ακτινοβολίας άλφα δεν διαπερνά το ανθρώπινο δέρμα. Επιπλέον, τα ρούχα δεν επιτρέπουν τη διέλευση της ακτινοβολίας άλφα. Ωστόσο, τα υλικά που εκπέμπουν άλφα μπορεί να είναι επικίνδυνα για τους ανθρώπους εάν απορροφηθούν από ανοιχτές πληγές.

Επειδή η ακτινοβολία άλφα δεν είναι διεισδυτική, τα όργανα δεν μπορούν να την ανιχνεύσουν ακόμη και μέσω μιας μικροσκοπικής επικάλυψης νερού, σκόνης, χαρτιού ή άλλου υλικού. Οι ερευνητές έχουν αναπτύξει διάφορα όργανα για την παρακολούθηση της ακτινοβολίας άλφα. Μεταξύ αυτών των συσκευών, ο καθετήρας Geiger-Mueller (GM) με λεπτό παράθυρο είναι δημοφιλής. Για αξιόπιστες μετρήσεις, απαιτείται ειδική εκπαίδευση για τη λειτουργία αυτών των οργάνων.

2.Ακτινοβολία Beta: 

Ακτινοβολία βήτα ή ακτίνες βήτα είναι ελαφρά σωματίδια μικρής εμβέλειας που δημιουργούνται με την αποβολή ενός ηλεκτρονίου. Το στρόντιο-90, το τρίτιο, ο άνθρακας-14 και το θείο-35 είναι ορισμένοι εκπομποί βήτα.

Η ακτινοβολία βήτα είναι μέτρια διεισδυτική και μπορεί να ταξιδέψει πολλά πόδια στον αέρα. Αυτή η ακτινοβολία μπορεί να διεισδύσει στο «βλαστικό στρώμα» όπου σχηματίζονται νέα κύτταρα του δέρματος. Μπορεί να προκληθεί βλάβη στο δέρμα εάν μεγάλες ποσότητες ρύπων που εκπέμπουν βήτα παραμείνουν στο δέρμα για μεγάλο χρονικό διάστημα. Τα ρούχα μπορούν να σας προστατεύσουν από την ακτινοβολία βήτα. Εάν οι ρύποι που εκπέμπουν βήτα συσσωρεύονται εσωτερικά, μπορεί να είναι επικίνδυνοι.

Ένα κομμάτι εξοπλισμού έρευνας και ένας ανιχνευτής GM με λεπτό παράθυρο μπορούν να ανακαλύψουν τους περισσότερους εκπομπούς βήτα (π.χ. τύπου "τηγανίτα"). Από την άλλη πλευρά, συγκεκριμένοι εκπομποί βήτα παράγουν χαμηλής ενέργειας, ασθενώς διεισδυτική ακτινοβολία που είναι δύσκολο να ανιχνευθεί. Το υδρογόνο-3 (τρίτιο), ο άνθρακας-14 και το θείο-35 είναι παραδείγματα αυτών των δύσκολα ανιχνεύσιμων εκπομπών βήτα.

3.Ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία:

Η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία αποτελείται από ορατό φως, ραδιοκύματα, υπεριώδες φως, γάμμα και ακτίνες Χ. Η μόνη διαφορά μεταξύ αυτών των ηλεκτρομαγνητικών ακτινοβολιών είναι η ποσότητα ενέργειας που περιέχουν. Τα πιο ενεργητικά από αυτά είναι οι ακτίνες γάμμα και οι ακτίνες Χ. Το ιώδιο-131, το ράδιο-226, το κοβάλτιο-60, το καίσιο-137 και το τεχνήτιο-99m είναι ορισμένοι εκπομποί γάμμα.

Τόσο οι ακτίνες Χ όσο και οι ακτίνες γάμμα είναι ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία υψηλής διείσδυσης. Συνήθως αναφέρονται ως «διεισδυτική» ακτινοβολία, καθώς μπορούν εύκολα να διαπεράσουν τα περισσότερα πράγματα. Οι άνθρωποι κινδυνεύουν κυρίως από σφραγισμένες ραδιενεργές πηγές και μηχανήματα που απελευθερώνουν ακτινοβολία γάμμα και ακτίνες Χ, αντίστοιχα.

Η ακτινοβολία γάμμα μπορεί να ταξιδέψει εκατοντάδες πόδια στον αέρα και αρκετές ίντσες στην ανθρώπινη σάρκα. Η θωράκιση από την ακτινοβολία γάμμα απαιτεί πυκνά υλικά. Τα ρούχα προσφέρουν ελάχιστη προστασία από τη διεισδυτική ακτινοβολία, αν και προστατεύουν το δέρμα από ραδιενεργά στοιχεία που εκπέμπουν γάμμα.

Η ακτινοβολία γάμμα μπορεί εύκολα να ανιχνευθεί χρησιμοποιώντας μετρητές έρευνας με ανιχνευτή ανίχνευσης ιωδιούχου νατρίου. Κατά τη διάρκεια της ραδιενεργής διάσπασης, οι ακτίνες γάμμα και οι χαρακτηριστικές ακτίνες Χ συνήθως συνοδεύουν την εκπομπή ακτινοβολίας άλφα και βήτα.

Μέτρηση ραδιενέργειας

Ραδιενέργεια είναι φυσικό φαινόμενο και όχι βιολογικό. Μπορούμε να αξιολογήσουμε τη ραδιενέργεια ενός δείγματος μετρώντας τον αριθμό των ατόμων που υφίστανται αυθόρμητη διάσπαση ανά δευτερόλεπτο. Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε αισθητήρες για να αναγνωρίσουμε τον συγκεκριμένο τύπο ακτινοβολίας που παράγεται από κάθε «αποσύνθεση» ή αποσύνθεση.

Ο αριθμός των αποσαθρώσεων ανά δευτερόλεπτο μπορεί να είναι αρκετά σημαντικός. Ως τύπος συντομογραφίας, οι επιστήμονες έχουν συμφωνήσει σε ένα σύνολο κοινών ενοτήτων. Ως αποτέλεσμα, ένα κιούρι είναι απλώς μια συντομογραφία για «37.000.000.000 αποσαθρώσεις ανά δευτερόλεπτο». Δείχνει το ρυθμό αποσύνθεσης σε 1 γραμμάριο ραδίου.

Το μπεκερέλ (συντομογραφία «Bq» και πήρε το όνομά του από τον Ανρί Μπεκερέλ, τον ανακάλυψε τη ραδιενέργεια ) είναι μια πιο πρόσφατη μονάδα Διεθνούς Συστήματος Μετρήσεων (SI) για τον ίδιο τύπο μέτρησης.

Ραδιενέργεια τεχνητής παραγωγής

Ραδιενέργεια μπορεί να συμβεί αυθόρμητα και επίσης ως αποτέλεσμα ανθρώπινης συμμετοχής. Η ενεργοποίηση νετρονίων είναι ένα παράδειγμα τεχνητά παραγόμενης ραδιενέργειας .

Η εκκένωση ενός νετρονίου από έναν πυρήνα (διάσπαση ατόμων) μπορεί να προκαλέσει πυρηνική σχάση. Αυτή η αρχή είναι η κεντρική ιδέα της ατομικής βόμβας.

Η ενεργοποίηση νετρονίων είναι η βασική ιδέα της θεραπείας δέσμευσης βορίου-νετρονίων για ορισμένους όγκους του εγκεφάλου. Ένα διάλυμα βορίου εγχέεται σε έναν ασθενή και τα καρκινικά κύτταρα το απορροφούν περισσότερο από τα κανονικά αντίστοιχα. Οι πυρήνες του βορίου απορροφούν γρήγορα (πιάνουν) τα νετρόνια που εκτοξεύονται στο σημείο του όγκου του εγκεφάλου. Ως αποτέλεσμα, αυτοί οι πυρήνες γίνονται ασταθείς και παράγουν ακτινοβολία, καταστρέφοντας τα καρκινικά κύτταρα.

Αν και είναι απλή στη θεωρία, η θεραπεία έχει αποδειχθεί πολύπλοκη και αμφιλεγόμενη στην πράξη. Οι ερευνητές εξακολουθούν να θεωρούν αυτή τη θεραπεία εξαιρετικά πειραματική ακόμα και μετά από μισό αιώνα από την εφεύρεσή της.

Συμπέρασμα

Τα σωματίδια που εκπέμπονται από τους πυρήνες λόγω της πυρηνικής αστάθειας είναι γνωστά ως ραδιενέργεια . Υπάρχουν τρεις τύποι ραδιενέργειας :ακτινοβολία άλφα, ακτινοβολία βήτα και ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. Η Μονάδα Ραδιενέργειας SI Bq ή μπεκερέλ.

Αυτό το άρθρο έχει συζητήσει όλα όσα πρέπει να γνωρίζετε για τη ραδιενέργεια. Συζητά τον ορισμό, τους τύπους και τη μέτρηση της ραδιενέργειας.