Šiais laikais, kai mokslas ir technologijos nuolat tobulėja, radioaktyviosios medžiagos plačiai naudojamos įvairiose pramonės, medicinos ir gamybos srityse. Šiame straipsnyje apžvelgsime radioaktyvumo sampratą, radioaktyviųjų medžiagų taikymą technologijose, jų naudą ir keliamą riziką bei saugumo priemones, kurių būtina imtis.
Radioaktyvumas: pagrindinės sąvokos
Radioaktyvumas - tai tam tikrų nestabilių atomų branduolių savybė savaime skilti, išskiriant energiją spinduliuotės forma (alfa, beta dalelės ir gama spinduliuotė). Skilimo metu atomų branduoliai virsta kitų cheminių elementų branduoliais, o procesą lydi didelės energijos išsiskyrimas.
Šis reiškinys yra pagrindinė branduolinės fizikos dalis ir turi platų pritaikymą įvairiose srityse, kaip medicina, energetika, pramonė ir moksliniai tyrimai. Radioaktyvumas gali būti natūralus, kai medžiagos savaime skleidžia spinduliuotę (pvz., uranas, radis), arba dirbtinis, kai radioaktyviosios medžiagos sukuriamos laboratorijoje branduolinių reakcijų metu (Steinberg ir Rasmussen, 2024).
Ar radiacija pavojinga? - Matt Anticole
Radioaktyvumo istorija
- Radioaktyvumo reiškinį atrado prancūzų fizikas Henri Becquerel.
- Jis pastebėjo, kad urano druskos savaime išskiria nematomą spinduliuotę, kuri gali paveikti fotografinę plokštelę net ir be šviesos. Šis atradimas tapo pagrindu tolesniems tyrimams apie atomų branduolių savybes. (Becquerel, 1896).
- 1898 m. mokslininkų pora Marie ir Pierre Curie ištyrė urano spinduliuotę ir atrado du naujus cheminius elementus - radį ir polonį, kurie taip pat buvo radioaktyvūs.
- Marie Curie pirmoji pavartojo terminą „radioaktyvumas“. Šių tyrimų dėka buvo atskleista daugiau apie radioaktyviųjų medžiagų savybes ir jų poveikį. (Curie, 1903).
- 1902 m. Ernest Rutherford ir Frederick Soddy išsamiau ištyrė radioaktyvumo procesą ir įrodė, kad skilimo metu vienas elementas virsta kitu.
- Rutherfordas taip pat suklasifikavo radioaktyviąją spinduliuotę į tris tipus: alfa, beta ir gama spinduliuotę. (Rutherford ir Soddy, 1902).
- XX a. pirmoje pusėje buvo atlikti svarbūs tyrimai apie atomų sandarą ir branduolių energiją.
- 1934 m. Irenė Joliot Curie ir jos vyras Frédéric Joliot sukūrė dirbtinį radioaktyvumą, o 1938 m. Otto Hahn ir Lise Meitner atrado branduolinį skilimą, kuris vėliau tapo pagrindu branduolinei energetikai.
Izotopai ir jų savybės
Izotopai - tai to paties cheminio elemento atomai, turintys tą patį protonų skaičių (atitinkantį elemento atominį numerį), tačiau skirtingą neutronų skaičių, todėl skiriasi jų atominė masė. Ši savybė lemia, kad visi izotopai turi tas pačias chemines savybes, bet jų fizinės savybės, tokios kaip stabilumas ir radioaktyvumas, gali skirtis. (Daya, 2022)
Izotopų tipai:
- Stabilūs izotopai: Šie izotopai yra stabilūs ir nespinduliuoja radioaktyviosios spinduliuotės. Pavyzdys: anglis 12 (¹²C).
- Nestabilūs (radioaktyvūs) izotopai: Šie izotopai yra nestabilūs ir, siekdami tapti stabilesniais, skleidžia radioaktyvią spinduliuotę. Pavyzdys: anglis 14 (¹⁴C), naudojama radiometriniam datavimui. (Herzog 2024)
Radioaktyviųjų medžiagų panaudojimas
Šiuolaikinė visuomenė bei jos klestėjimas neįsivaizduojamas be tam tikrų radioaktyviųjų medžiagų, jų vaidmens prietaisuose, mechanizmuose, kurie ne tik palengvina kasdienį gyvenimą, greitindami bei gerindami įvairius gamybos ar kitus procesus, bet ir teigiamai įtakoja šių procesų tobulėjimo perspektyvą ir tolimesnį technologijų šakų vystymąsi.
Radioaktyviosios medžiagos naudojamos daugelyje sričių:
- Energetika (branduolinė energetika).
- Transportas (laivo branduolinis reaktorius, vežamų medžiagų nuotolinė patikra).
- Kosmonautika (kosminių aparatų radioizotopiniai šildytuvai).
- Pramonė (gaminių storio, tankio, cheminės sudėties matuokliai, statinio elektros krūvio neutralizatoriai, gama ir neutroninė radiografija, suvirinimo siūlių patikra, radioaktyvusis karotažas).
- Žemės ūkis (vabzdžių sterilizavimas).
- Buitis (švytintys ciferblatai, dūmų jutikliai).
- Medicina (diagnostika, spindulių terapija).
- Moksliniai tyrimai.
- Karyba (branduolinis ginklas).
Radioaktyviųjų medžiagų rizika ir sauga
Radiacinėje saugoje prie radioaktyviųjų medžiagų priskiriamos visos medžiagos, kuriose yra vienas arba daugiau radionuklidų ir kurių savitasis aktyvumas viršija nustatytą dydį. Tokios radioaktyviosios medžiagos dėl skleidžiamos jonizuojančiosios spinduliuotės yra pavojingos organizmui.
Radioaktyviosios medžiagos gaunamos iš radioaktyviųjų mineralų, t. p. vykdant dirbtines branduolines reakcijas dalelių greitintuvuose ir kituose įrenginiuose.