La Kodolstarojums, ko sauc arī par radioaktivitāti, ir spontāna daļiņu, starojuma vai abu veidu emisija. Šīs daļiņas rodas noteiktu radioaktīvo nuklīdu sabrukšanas rezultātā. Tas ir būtisks process elektriskās enerģijas ražošanā atomelektrostacijas, kur atomu kodoli sadalās kodola skaldīšanas rezultātā, atbrīvojot milzīgu enerģijas daudzumu.
Šajā rakstā mēs detalizēti aprakstīsim, kas īsti ir kodolstarojums, tā īpašības, veidi un nozīme gan zinātnes jomā, gan mūsu ikdienas dzīvē.
galvenās iezīmes
La radioaktivitāte Tas ir nestabilu atomu kodolu sabrukšanas rezultāts. Šiem kodoliem nav pietiekami daudz saistošas enerģijas, lai turētos kopā, un tāpēc tie spontāni sadalās. Šo fenomenu 19. gadsimtā atklāja franču fiziķis Antuāns Anrī Bekerels, nejauši uzdoties urāna sāļu īpašībai nomelnot fotoplates. Vēlāk Marija Kirī paplašināja zināšanas par radioaktivitāti, atklājot radioaktīvos elementus, piemēram, poloniju un rādiju.
Ir divu veidu radioaktivitāte: dabas y mākslīgs. Dabiskā radioaktivitāte rodas spontāni vidē, tādos elementos kā urāns vai radons. Tomēr cilvēka darbība var izraisīt arī mākslīgu radioaktivitāti, kā tas notiek atomelektrostacijās vai kodolmedicīnā. Lai gan abi rada vienādus fiziskos efektus, to izcelsme atšķiras.
Radioaktivitāte var palielināties dažādu faktoru dēļ, kas ir sadalīti dabiskos cēloņos vai netiešās cilvēka iejaukšanās dēļ. Piemēram, vulkāniskās aktivitātes rezultātā var izdalīties liels daudzums radioaktīvo materiālu, savukārt ieguves vai rakšanas darbi var arī atklāt materiālus, kas izstaro starojumu.
- Dabiski cēloņi. Radioaktīvo emisiju piemēri ir vulkānu izvirdumi, kas izdala radioaktīvos materiālus, kas atrodas zemes dzīlē.
- Netieši cilvēka cēloņi. Raktuves vai infrastruktūras būvniecība, kas ietver urbšanu dziļi zemē, var atbrīvot dabisko radioaktivitāti, kas uzkrāta pazemē.
kodolstarojuma veidi
Kopumā kodolstarojumu var iedalīt trīs veidos: alfa (α), beta (β) y gamma (γ). Šiem starojuma veidiem ir dažādas īpašības, enerģijas un iespiešanās spējas audos un materiālos.
alfa daļiņas
Alfa (α) daļiņas ir augstas enerģijas emisijas, kas sastāv no diviem protoniem un diviem neitroniem, kas padara šo starojumu par vienu no vismazāk caurlaidīgajiem. Neskatoties uz to īsāku darbības rādiusu, tie ir ārkārtīgi kaitīgi, ja alfa daļiņām izdodas nonākt saskarē ar iekšējām ķermeņa daļām, piemēram, plaušām, ieelpojot vai norijot. Šo daļiņu jonizācijas spēja ir augsta, tāpēc pat nelieli daudzumi var būt bīstami iekšējiem dzīviem audiem.
beta daļiņas
Pretēji alfa daļiņām, beta (β) daļiņas ir elektronu emisijas. Šīm daļiņām, lai arī tās ir mazākas un ātrākas, tām ir lielāka iespiešanās spēja. Daži milimetri alumīnija var tos bloķēt, bet, ja tie iekļūst ādā vai tiek norīti, to bojājumu iespējamība ir ievērojama. Tos izstaro daudzi radioaktīvie elementi, piemēram, tritijs vai ogleklis-14.
Gamma starojums
Gamma (γ) stari ir elektromagnētiskie viļņi kas, būdami bezmasas, var viegli iziet cauri materiāliem, kas apturētu alfa vai beta daļiņas. Svins ir viens no nedaudzajiem materiāliem, kas spēj absorbēt lielu daļu no šī starojuma. Gamma stari ir ārkārtīgi enerģiski un ļoti caurlaidīgi, padarot tos par vienu no visbīstamākajiem starojuma veidiem, ja netiek veikti atbilstoši aizsardzības pasākumi.
Kodolradiācija elektrostacijās
Atomelektrostacijas ir iekārtas, kurās elektroenerģiju ražo, izmantojot priekšrocības kodola skaldīšanas reakcijas. Šis process notiek, kad tāda materiāla kā urāna vai plutonija atoma kodols pēc sadursmes ar neitronu sadalās divos mazākos kodolos.
Šajā reakcijā radītais siltums tiek izmantots, lai ražotu tvaiku, kas savukārt iedarbina turbīnas, kas savienotas ar elektriskajiem ģeneratoriem. Šo iekārtu būtiska sastāvdaļa ir dzesēšanas sistēma, kas nodrošina reaktora aktīvās zonas drošu temperatūru.
Kad kodolspēkstaciju skaldīšanas reakcijas atbrīvo papildu neitronus, tās var izraisīt vairāk skaldīšanas citos blakus esošajos kodolos, radot ķēdes reakciju, kas ļauj turpināt enerģijas ražošanu. Tomēr šī pati reakcija ir rūpīgi jākontrolē, lai izvairītos no tādām katastrofām kā Černobiļas incidents 1986. gadā.
Ūdens cikls atomelektrostacijās ir salīdzinoši vienkāršs:
- Urāna skaldīšana atbrīvo pietiekami daudz enerģijas, lai uzsildītu ūdeni.
- Radītais tvaiks virza turbīnas.
- Turbīnas ražo elektroenerģiju.
- Tvaiks tiek atdzesēts kondensatoros un ūdens tiek izmantots atkārtoti.
Radioaktīvo atkritumu apsaimniekošana ir vēl viens no lielākajiem atomelektrostaciju izaicinājumiem. Radītie atkritumi, piemēram, skaldīšanas produkti, paliek radioaktīvi tūkstošiem gadu. Parasti tos uzglabā peldbaseinos vai specializētās tvertnēs, kas paredzētas, lai novērstu jebkādu noplūdi vidē.
Kodolradiācijas kontrole un noteikšana
Lai kontrolētu un atklātu kodolstarojumu, tiek izmantotas specializētas ierīces, piemēram, Ģēģera skaitītājs un jonizācijas kameras. Šie rīki ļauj izmērīt noteiktā vietā esošā starojuma daudzumu un adekvāti aizsargāt gan darbiniekus, gan iedzīvotājus.
Augsta riska vietās, piemēram, atomelektrostacijās, lai nodrošinātu drošību, vienmēr tiek piemērota radiācijas kontrole. Turklāt materiāli, kas izstaro starojumu, neatkarīgi no tā, vai tie ir atkritumi vai materiāli, ko izmanto kodolmedicīnā, tiek apstrādāti saskaņā ar stingriem drošības protokoliem.
Kodolradiācijas izmantošana
Lai gan, domājot par kodolradiāciju, tieša saistība var būt ar katastrofām un briesmām, patiesība ir tāda, ka tā ir daudzas noderīgas lietojumprogrammas dažādās jomās:
- En medicīna, izmanto slimību diagnostikai un ārstēšanai. Radioterapija, piemēram, izmanto starojumu, lai iznīcinātu vēža šūnas.
- En nozare, gamma starojumu izmanto pārtikas un medicīnas iekārtu sterilizācijai.
- En lauksaimniecība, var izmantot, lai uzlabotu ražu ar apstarošanu, kas palīdz iznīcināt kaitēkļus, nesabojājot produktu.
- Jo zinātnisko izpēti, starojums ir ļāvis panākt būtisku progresu molekulārajā bioloģijā un daļiņu fizikā.
Atbilstoša un kontrolēta starojuma izmantošana ir būtiska, lai izvairītos no tā iespējamās negatīvās ietekmes, taču tā ieguvumi turpinās mainīt galvenās nozares, piemēram, medicīnu, rūpniecību vai lauksaimniecību.
Radiācijas ietekme uz cilvēkiem
Kodolradiācijas radītā kaitējuma iespēja dzīvām būtnēm ir atkarīga no vairākiem faktoriem. Ekspozīcijas ilgums un starojuma veids ir divi no vissvarīgākajiem. Pie mazām devām starojums var neizraisīt tūlītējas sekas, bet lielākos daudzumos vai pēc ilgstošas iedarbības starojums var izraisīt ģenētiskas mutācijas, tādas slimības kā vēzis vai pat nāvi.
Radiācijas sekas ir sadalītas efektos deterministi y stohastika:
- Deterministiskie efekti: tie rodas pēc lielu starojuma devu iedarbības, izraisot tūlītējus bojājumus, piemēram, radiācijas apdegumus vai akūtu starojuma sindromu.
- Stohastiskie efekti: Tās ir ilgstošas nelielu devu iedarbības rezultāts, palielinot vēža attīstības risku skartajā populācijā.
Ir ļoti svarīgi, lai radiācija tiktu uzraudzīta un kontrolēta saskaņā ar stingriem noteikumiem, lai samazinātu riskus, kuriem iedzīvotāji ir pakļauti.
Individuālā aizsardzība ir būtiska arī darba zonās ar radioloģisko risku, tostarp speciāla apģērba, dozimetru izmantošana iedarbības mērīšanai un aizsargbarjeras.
Kodolstarojums, lai gan tas var būt kaitīgs, ja netiek pareizi apstrādāts, ir nenovērtējams instruments zinātnē, medicīnā, rūpniecībā un citās jomās. Līdz ar tehnoloģiju attīstību arvien vairāk tiek pilnveidotas metodes, kā ar to rīkoties droši un efektīvi.