Pengenalan…………………………………………………………………………3
Penggunaan sumber radioaktif dalam pelbagai
bidang aktiviti manusia………………………………………………………….3
Industri kimia
Ekonomi bandar
Industri perubatan
Pensterilan sinaran produk dan bahan
Pengeluaran perentak jantung radioisotop
Prasemai penyinaran benih dan ubi
Diagnostik radioisotop (pengenalan ubat radioaktif ke dalam badan)
Sisa radioaktif, masalah pembuangannya…………………..8
Kaedah yang belum dibangunkan…………………………………………………………………….12
Tekanan keadaan luaran………………………………………………………………….13
Membuat keputusan dan kerumitan teknologi masalah tersebut………………………………13
Ketidakpastian konsep…………………………………………………………………………14
pengenalan
Pada masa ini, sukar untuk mencari cabang sains, teknologi, industri, pertanian dan perubatan di mana sumber radioaktif (isotop radioaktif) tidak digunakan. Isotop radioaktif tiruan dan semula jadi ialah alat yang berkuasa dan halus untuk mencipta kaedah analisis dan kawalan yang sensitif dalam industri, ubat yang unik untuk diagnosis perubatan dan rawatan penyakit neoplastik malignan, cara yang berkesan untuk mempengaruhi pelbagai bahan, termasuk bahan organik. Keputusan yang paling penting diperolehi menggunakan isotop sebagai sumber sinaran. Penciptaan pemasangan dengan sumber sinaran radioaktif yang berkuasa memungkinkan untuk menggunakannya untuk memantau dan mengawal proses teknologi; diagnostik teknikal; terapi penyakit manusia; mendapatkan sifat baru bahan; menukarkan tenaga pereputan bahan radioaktif kepada tenaga haba dan elektrik, dsb. Isotop yang paling biasa digunakan untuk tujuan ini ialah ⁶⁰CO, ⁹⁰Sr, ¹³⁷Cs dan isotop plutonium. Untuk mengelakkan penyahtekanan sumber, ia tertakluk kepada keperluan ketat untuk rintangan mekanikal, haba dan kakisan. Ini memberikan jaminan ketat sepanjang tempoh operasi sumber.
Penggunaan sumber radioaktif dalam pelbagai bidang aktiviti manusia.
Industri kimia
Pengubahsuaian sinaran-kimia bagi fabrik poliamida untuk memberikannya sifat hidrofilik dan antistatik.
Pengubahsuaian bahan tekstil untuk mendapatkan sifat seperti bulu.
Mendapatkan fabrik kapas dengan sifat antimikrob.
Pengubahsuaian sinaran kristal untuk mendapatkan produk kristal pelbagai warna.
Pemvulkanan sinaran bahan getah-fabrik.
Pengubahsuaian sinaran paip polietilena untuk meningkatkan rintangan haba dan rintangan kepada persekitaran yang agresif.
Pengerasan penutup cat dan varnis pada pelbagai permukaan.
Hasil daripada penyinaran, kayu lembut memperoleh keupayaan yang jauh lebih rendah untuk menyerap air, kestabilan dimensi geometri yang tinggi dan kekerasan yang lebih tinggi (pengeluaran parket mozek).
Ekonomi bandar
Pemurnian sinaran dan pembasmian kuman air sisa.
Industri perubatan
Pensterilan sinaran produk dan bahan
Rangkaian produk yang disterilkan sinaran termasuk lebih seribu item, termasuk picagari pakai buang, sistem perkhidmatan darah, instrumen perubatan, jahitan dan pembalut, pelbagai prostesis yang digunakan dalam pembedahan kardiovaskular, traumatologi dan ortopedik. Kelebihan utama pensterilan sinaran ialah ia boleh dijalankan secara berterusan pada daya pemprosesan yang tinggi. Ia sesuai untuk pensterilan produk siap yang dibungkus dalam bekas pengangkutan atau pembungkusan sekunder, dan juga digunakan untuk pensterilan produk dan bahan tahan haba.
Pengeluaran perentak jantung radioisotop dengan bekalan kuasa berdasarkan ²³⁸Pu. Ditanam di dalam tubuh manusia, ia digunakan untuk merawat pelbagai gangguan irama jantung yang tidak sesuai dengan pendedahan dadah. Penggunaan sumber kuasa radioisotop meningkatkan kebolehpercayaan mereka, meningkatkan hayat perkhidmatan mereka sehingga 20 tahun, mengembalikan pesakit kepada kehidupan normal dengan mengurangkan bilangan operasi berulang untuk implan perentak jantung.
Pertanian dan industri makanan
Pertanian adalah bidang aplikasi sinaran mengion yang penting. Sehingga kini, dalam amalan pertanian dan kajian saintifik profil pertanian, bidang utama penggunaan radioisotop berikut boleh dibezakan:
Penyinaran objek pertanian (terutamanya tumbuhan) dengan dos yang rendah untuk merangsang pertumbuhan dan perkembangannya;
Penggunaan sinaran mengion untuk mutagenesis sinaran dan pembiakan tumbuhan;
Menggunakan kaedah pensterilan sinaran untuk memerangi perosak serangga tumbuhan pertanian.
Prasemai penyinaran benih dan ubi(gandum, barli, jagung, kentang, bit, lobak merah) meningkatkan kualiti penyemaian benih dan ubi, mempercepatkan perkembangan tumbuhan (kematangan awal), meningkatkan ketahanan tumbuhan terhadap faktor yang tidak menguntungkan persekitaran.
Dalam bidang pembiakan, penyelidikan mutagenesis dijalankan. Matlamatnya adalah untuk memilih makromutasi untuk membiak varieti yang menghasilkan tinggi. Mutan sinaran yang diminati telah diperolehi untuk lebih daripada 50 tanaman.
Penggunaan sinaran mengion untuk mensterilkan perosak dalam lif dan jelapang boleh mengurangkan kerugian tanaman sehingga 20%.
Diketahui bahawa sinaran γ mengion menghalang percambahan kentang dan bawang, digunakan untuk pembasmian kuman buah-buahan kering, pekat makanan, melambatkan kerosakan mikrobiologi dan memanjangkan jangka hayat buah-buahan, sayur-sayuran, daging, ikan. Kemungkinan mempercepatkan proses penuaan wain dan cognac, mengubah kadar pematangan buah, menghilangkan bau yang tidak menyenangkan dari air perubatan telah didedahkan. Dalam industri pengetinan (ikan, daging dan tenusu, sayur-sayuran dan buah-buahan), pensterilan makanan dalam tin digunakan secara meluas. Perlu diingatkan bahawa kajian bahan makanan yang disinari menunjukkan bahawa bahan makanan yang disinari γ tidak berbahaya.
Kami telah mempertimbangkan penggunaan radioisotop khusus untuk industri individu. Di samping itu, radioisotop digunakan secara meluas dalam industri untuk tujuan berikut:
Pengukuran tahap cecair cair;
Pengukuran ketumpatan cecair dan pulpa;
Bilangan item pada bekas;
Mengukur ketebalan bahan;
Pengukuran ketebalan ais pada pesawat dan kenderaan lain;
Pengukuran ketumpatan dan kandungan lembapan tanah;
γ-defectoscopy yang tidak merosakkan bahan produk.
Secara langsung dalam amalan perubatan, peranti terapeutik radioisotop telah menemui aplikasi klinikal, serta diagnostik radioisotop klinikal.
Peranti γ-terapeutik untuk penyinaran γ luaran telah dikuasai. Peranti ini telah memperluaskan dengan ketara kemungkinan terapi γ jauh tumor melalui penggunaan pilihan penyinaran statik dan mudah alih.
Pelbagai pilihan dan kaedah rawatan sinaran digunakan untuk penyetempatan individu tumor. Penyembuhan berterusan selama lima tahun pada peringkat 1, 2 dan 3 diperolehi, masing-masing, dalam
90-95, 75-85 dan 55-60% pesakit. Peranan positif terapi sinaran dalam rawatan kanser payudara, paru-paru, esofagus, rongga mulut, laring, pundi kencing dan organ lain juga terkenal.
Diagnostik radioisotop (pengenalan ubat radioaktif ke dalam badan) telah menjadi sebahagian daripada proses diagnostik pada semua peringkat perkembangan penyakit atau penilaian keadaan berfungsi organisma yang sihat. Kajian diagnostik radioisotop boleh diringkaskan dalam bahagian utama berikut:
Penentuan radioaktiviti seluruh badan, bahagiannya, organ individu untuk mengenal pasti keadaan patologi organ;
Penentuan kelajuan pergerakan penyediaan radioaktif dalam bahagian individu sistem kardio-vaskular;
Kajian tentang pengedaran spatial ubat radioaktif dalam tubuh manusia untuk visualisasi organ, pembentukan patologi, dsb.
Antara aspek diagnostik yang paling penting ialah perubahan patologi dalam sistem kardiovaskular, pengesanan neoplasma malignan tepat pada masanya, penilaian keadaan tulang, sistem hematopoietik dan limfa badan, yang merupakan objek yang sukar dicapai untuk penyelidikan oleh klinikal tradisional. dan kaedah instrumental.
Nay yang dilabelkan dengan ¹³y telah diperkenalkan ke dalam amalan klinikal untuk diagnosis penyakit tiroid; NaCe dilabelkan dengan ²⁴Na untuk mengkaji aliran darah tempatan dan umum;
Na₃PO₄ dilabelkan dengan ³³P untuk mengkaji proses pengumpulannya dalam pembentukan pigmen kulit dan pembentukan tumor lain.
Kaedah diagnostik dalam neurologi dan pembedahan saraf menggunakan isotop ⁴⁴Tc, ¹³³Xe dan ¹⁶⁹Y telah mendapat kepentingan utama. Ia adalah perlu untuk diagnosis penyakit otak yang lebih tepat, serta penyakit sistem kardiovaskular. Dalam nefrologi dan urologi, sediaan radioaktif yang mengandungi ¹³¹Y, ¹⁹⁷Hg,
¹⁶⁹Yb, ⁵¹Cr dan ¹¹³Yn. Terima kasih kepada pengenalan kaedah pemeriksaan radioisotop, morbiditi awal buah pinggang dan organ lain telah bertambah baik.
Aplikasi saintifik gunaan p/isotop adalah sangat luas. Mari kita lihat beberapa:
Menarik praktikal ialah penggunaan loji kuasa radioisotop (REP) dengan kuasa elektrik daripada beberapa unit kepada ratusan watt. Penjana termoelektrik radioisotop telah menemui aplikasi praktikal yang paling hebat, di mana penukaran r / a tenaga pereputan kepada tenaga elektrik dijalankan menggunakan penukar termoelektrik, loji kuasa tersebut dibezakan oleh autonomi lengkap, keupayaan untuk bekerja dalam mana-mana keadaan iklim, panjang hayat perkhidmatan dan kebolehpercayaan dalam operasi.
Sumber kuasa radioisotop memastikan operasi dalam sistem stesen meteorologi automatik; dalam sistem peralatan navigasi di kawasan terpencil dan tidak berpenghuni (bekalan kuasa elektrik untuk suar, papan tanda utama, lampu navigasi).
Terima kasih kepada pengalaman positif menggunakannya dalam keadaan suhu rendah, ia menjadi mungkin untuk menggunakannya di Antartika.
Ia juga diketahui bahawa loji kuasa isotop dengan ²¹ºPo digunakan pada kenderaan yang bergerak di permukaan Bulan (lunar rover).
Penggunaan isotop r/a dalam penyelidikan saintifik tidak boleh dianggarkan terlalu tinggi, kerana semua amalan berpunca daripada keputusan positif dalam penyelidikan.
Di samping itu, kita juga harus menyebut pengkhususan yang sangat sempit seperti kawalan perosak dalam objek seni purba, serta penggunaan isotop radioaktif semula jadi dalam mandi radon dan lumpur dalam rawatan spa.
Pada akhir hayat operasi R / A, sumber mesti dihantar mengikut cara yang ditetapkan ke loji khas untuk pemprosesan (pendingin) dengan pelupusan seterusnya sebagai sisa radioaktif.
Sisa radioaktif, masalah pelupusan mereka
Masalah sisa radioaktif adalah kes tertentu masalah umum pencemaran alam sekitar oleh sisa manusia. Tetapi pada masa yang sama, kekhususan RW yang jelas memerlukan penggunaan kaedah khusus untuk memastikan keselamatan untuk manusia dan biosfera.
Pengalaman sejarah mengendalikan sisa industri dan isi rumah dibentuk dalam keadaan di mana kesedaran tentang bahaya sisa dan program untuk peneutralannya adalah berdasarkan sensasi langsung. Kemungkinan yang terakhir memastikan kecukupan kesedaran tentang hubungan pengaruh yang dirasakan secara langsung oleh deria dengan akibat yang akan datang. Tahap pengetahuan memungkinkan untuk membentangkan logik mekanisme kesan sisa pada manusia dan biosfera, yang agak tepat sepadan dengan proses sebenar. Idea tradisional yang dibangunkan secara praktikal tentang kaedah pelupusan sisa secara historis disertai dengan pendekatan berbeza secara kualitatif yang dibangunkan dengan penemuan mikroorganisma, membentuk bukan sahaja secara empirik, tetapi juga metodologi berasaskan saintifik yang memastikan keselamatan manusia dan persekitaran mereka. Dalam perubatan dan sistem pengurusan sosial, subsektor yang sepadan telah dibentuk, contohnya, hal ehwal kebersihan dan epidemiologi, kebersihan komunal, dsb.
Dengan perkembangan pesat kimia dan pengeluaran kimia, unsur-unsur baru dan sebatian kimia, termasuk yang tidak wujud dalam alam semula jadi, muncul dalam kuantiti besar-besaran dalam sisa industri dan isi rumah. Dari segi skala, fenomena ini telah menjadi setanding dengan proses geokimia semula jadi. Manusia telah menghadapi keperluan untuk mencapai tahap penilaian masalah yang berbeza, yang harus mengambil kira, sebagai contoh, kesan kumulatif dan tertunda, kaedah untuk mengenal pasti dos kesan, keperluan untuk menggunakan kaedah baharu dan peralatan khas yang sangat sensitif untuk mengesan bahaya, dan lain-lain.
Bahaya yang berbeza secara kualitatif, walaupun serupa dengan bahan kimia dalam beberapa tanda, dibawa kepada manusia "radioaktiviti" , sebagai fenomena yang tidak langsung dirasakan oleh pancaindera manusia, tidak dimusnahkan oleh kaedah yang diketahui manusia, dan secara amnya masih kurang dikaji: adalah mustahil untuk mengecualikan penemuan sifat baru, kesan dan akibat fenomena ini. Oleh itu, dalam pembentukan tugas saintifik dan praktikal umum dan khusus "untuk menghapuskan bahaya RW" dan, khususnya, dalam menyelesaikan masalah ini, kesukaran berterusan timbul, menunjukkan bahawa rumusan tradisional tidak mencerminkan dengan tepat sifat sebenar, objektif "masalah RW". Walau bagaimanapun, ideologi kenyataan sedemikian tersebar luas dalam dokumen undang-undang dan bukan undang-undang yang bersifat kebangsaan dan antara negeri, yang, seperti yang mungkin diandaikan, meliputi pelbagai pandangan saintifik moden, arahan, penyelidikan dan aktiviti praktikal; mengambil kira perkembangan semua organisasi dalam dan luar negara yang terkenal menangani "masalah sisa radiasi".
Keputusan Kerajaan Persekutuan Rusia pada 23 Oktober 1995 No. 1030 meluluskan Program Sasaran Persekutuan "Pengurusan sisa radioaktif dan dibelanjakan bahan nuklear, penggunaan dan pelupusannya untuk 1996-2005”.
Sisa radioaktif dianggap di dalamnya "sebagai bahan yang tidak tertakluk kepada penggunaan selanjutnya (dalam mana-mana keadaan pengagregatan), bahan, produk, peralatan, objek asal biologi, di mana kandungan radionuklid melebihi tahap yang ditetapkan oleh enakmen kawal selia. Program ini mempunyai bahagian khas "Keadaan masalah", yang mengandungi penerangan tentang kemudahan khusus dan kawasan awam di mana "pengurusan sisa radioaktif" berlaku, serta ciri kuantitatif umum "masalah sisa radiologi" di Rusia.
“Sejumlah besar sisa radioaktif tanpa syarat terkumpul, tidak mencukupi cara teknikal untuk memastikan pengendalian bahan buangan dan bahan api nuklear yang selamat ini, kekurangan kemudahan penyimpanan yang boleh dipercayai untuk penyimpanan jangka panjangnya dan (atau) pelupusan meningkatkan risiko kemalangan sinaran dan mewujudkan ancaman sebenar pencemaran radioaktif terhadap alam sekitar, pendedahan berlebihan penduduk dan kakitangan organisasi dan perusahaan yang aktivitinya berkaitan dengan penggunaan tenaga atom dan bahan radioaktif”.
Sumber utama sisa radioaktif (RW) peringkat tinggi ialah tenaga nuklear (bahan api nuklear yang dibelanjakan) dan program ketenteraan (plutonium daripada kepala peledak nuklear, bahan api terpakai daripada reaktor pengangkutan kapal selam nuklear, sisa cecair daripada loji radiokimia, dll.).
Timbul persoalan: adakah RW perlu dianggap hanya sebagai sisa atau sebagai sumber tenaga yang berpotensi? Jawapan kepada soalan ini menentukan sama ada kita mahu menyimpannya (dalam bentuk yang boleh diakses) atau mengebumikannya (iaitu, menjadikannya tidak boleh diakses). Jawapan yang diterima umum pada masa ini ialah RW sememangnya sisa, dengan kemungkinan pengecualian plutonium. Plutonium secara teori boleh berfungsi sebagai sumber tenaga, walaupun teknologi untuk mendapatkan tenaga daripadanya adalah kompleks dan agak berbahaya. Banyak negara, termasuk Rusia dan Amerika Syarikat, kini berada di persimpangan: untuk melancarkan teknologi plutonium menggunakan melucutkan senjata plutonium, atau kuburkan plutonium ini? Baru-baru ini, kerajaan Rusia dan Minatom mengumumkan bahawa mereka mahu memproses plutonium gred senjata dengan AS; ini bermakna kemungkinan untuk membangunkan tenaga plutonium.
Selama 40 tahun, saintis telah membandingkan pilihan untuk menyingkirkan sisa radioaktif. Idea utama ialah mereka harus diletakkan di tempat yang tidak boleh mereka masuki persekitaran dan membahayakan seseorang. Keupayaan untuk merosakkan sisa radioaktif ini dikekalkan selama berpuluh-puluh dan ratusan ribu tahun. Bahan api nuklear yang disinari yang kami ekstrak daripada reaktor mengandungi radioisotop dengan separuh hayat dari beberapa jam hingga sejuta tahun (separuh hayat ialah masa di mana jumlah bahan radioaktif berkurangan separuh, dan dalam beberapa kes bahan radioaktif baru muncul). Tetapi jumlah radioaktiviti sisa berkurangan dengan ketara dari semasa ke semasa. Untuk radium, separuh hayat ialah 1620 tahun, dan mudah untuk mengira bahawa selepas 10 ribu tahun, kira-kira 1/50 daripada jumlah asal radium akan kekal. Peraturan kebanyakan negara menyediakan keselamatan sisa untuk tempoh 10 ribu tahun. Sudah tentu, ini tidak bermakna selepas masa ini RW tidak lagi berbahaya: kita hanya mengalihkan tanggungjawab selanjutnya untuk RW kepada anak yang jauh. Untuk ini, adalah perlu bahawa tempat dan bentuk pengebumian sisa ini diketahui oleh anak cucu. Perhatikan bahawa keseluruhan sejarah bertulis umat manusia adalah kurang daripada 10 ribu tahun. Tugas-tugas yang timbul semasa pelupusan sisa radioaktif tidak pernah berlaku sebelum ini dalam sejarah teknologi: orang tidak pernah menetapkan matlamat jangka panjang seperti itu.
Aspek yang menarik dalam masalah ini ialah perlu bukan sahaja untuk melindungi seseorang daripada sisa, tetapi pada masa yang sama melindungi sisa daripada seseorang. Dalam tempoh yang diperuntukkan untuk pengebumian mereka, banyak formasi sosio-ekonomi akan berubah. Tidak boleh diketepikan bahawa dalam keadaan tertentu sisa radioaktif boleh menjadi sasaran yang wajar untuk pengganas, sasaran untuk mogok semasa konflik tentera dan lain-lain. Adalah jelas bahawa, bercakap tentang beribu tahun, kita tidak boleh bergantung pada, katakan, kawalan dan perlindungan kerajaan - adalah mustahil untuk meramalkan perubahan yang boleh berlaku. Mungkin lebih baik untuk menjadikan bahan buangan tidak dapat diakses oleh manusia secara fizikal, walaupun, sebaliknya, ini akan menyukarkan keturunan kita untuk mengambil langkah keselamatan selanjutnya.
Adalah jelas bahawa tiada penyelesaian teknikal, tiada bahan tiruan boleh "berfungsi" selama beribu-ribu tahun. Kesimpulan yang jelas ialah persekitaran semula jadi itu sendiri harus mengasingkan sisa. Pilihan telah dipertimbangkan: untuk menanam sisa radioaktif dalam lekukan lautan, di bahagian bawah sedimen lautan, di tudung kutub; hantar mereka ke angkasa lepas; masukkan mereka lapisan dalam kerak bumi. Pada masa ini diterima umum bahawa Cara terbaik– pelupusan sisa dalam pembentukan geologi.
Jelas bahawa RW dalam bentuk pepejal kurang terdedah kepada penembusan ke dalam persekitaran (migrasi) berbanding RW cecair. Oleh itu, diandaikan bahawa sisa radioaktif cecair mula-mula akan ditukar menjadi bentuk pepejal (vitrified, bertukar menjadi seramik, dll.). Walau bagaimanapun, suntikan sisa radioaktif tahap tinggi cecair ke ufuk bawah tanah yang dalam (Krasnoyarsk, Tomsk, Dimitrovgrad) masih diamalkan di Rusia.
Pada masa ini, yang dipanggil "pelbagai halangan" atau konsep pengebumian "deep echeloned". Sisa mula-mula terkandung oleh matriks (kaca, seramik, pelet bahan api), kemudian oleh bekas pelbagai guna (digunakan untuk pengangkutan dan untuk pelupusan), kemudian oleh penjerap (penyerap) mengisi di sekeliling bekas, dan akhirnya oleh geologi. persekitaran.
Oleh itu, kami akan cuba menanam sisa radioaktif dalam pecahan geologi dalam. Pada masa yang sama, kami diberi syarat: untuk menunjukkan bahawa pengebumian kami akan berfungsi, seperti yang kami rancang, selama 10 ribu tahun. Mari kita lihat sekarang apakah masalah yang akan kita hadapi sepanjang perjalanan.
Masalah pertama dihadapi pada peringkat pemilihan tapak untuk kajian.
Di AS, sebagai contoh, tidak ada satu negeri pun yang mahu. Supaya tempat perkuburan negara terletak di wilayahnya. Ini membawa kepada fakta bahawa, melalui usaha ahli politik, banyak kawasan yang berpotensi sesuai telah dipadamkan daripada senarai, dan bukan berdasarkan pendekatan saintifik, tetapi akibat permainan politik.
Bagaimanakah rupanya di Rusia? Pada masa ini, di Rusia, masih mungkin untuk mengkaji kawasan tanpa merasakan tekanan yang ketara daripada pihak berkuasa tempatan (jika seseorang tidak menganggap pengebumian berhampiran bandar!). Saya percaya bahawa apabila kemerdekaan sebenar wilayah dan subjek Persekutuan semakin kukuh, keadaan akan beralih ke arah situasi AS. Sudah, terdapat kecenderungan Minatom untuk mengalihkan aktivitinya ke kemudahan ketenteraan yang hampir tidak ada kawalan: contohnya, kepulauan Novaya Zemlya (tapak ujian Rusia No. 1) sepatutnya membuat tapak pengebumian, walaupun ini jauh. daripada parameter geologi. tempat terbaik, yang akan dibincangkan lebih lanjut.
Tetapi anggap bahawa peringkat pertama telah berakhir dan tapak dipilih. Ia adalah perlu untuk mengkajinya dan memberikan ramalan fungsi tapak perkuburan selama 10 ribu tahun. Di sini datang masalah baru.
Kurang pembangunan kaedah.
Geologi ialah sains deskriptif. Bahagian geologi yang berasingan terlibat dalam ramalan (contohnya, geologi kejuruteraan meramalkan kelakuan tanah semasa pembinaan, dll.), tetapi tidak pernah sebelum ini geologi ditugaskan untuk meramalkan kelakuan sistem geologi selama berpuluh-puluh ribu tahun. Daripada penyelidikan bertahun-tahun di negara yang berbeza, keraguan timbul sama ada ramalan yang lebih atau kurang boleh dipercayai untuk tempoh sedemikian adalah mungkin.
Bayangkan, bagaimanapun, bahawa kami berjaya membangunkan rancangan yang munasabah untuk meneroka tapak. Jelas sekali bahawa pelaksanaan rancangan ini akan mengambil masa bertahun-tahun: sebagai contoh, Gunung Yaka di Nevada telah dikaji selama lebih dari 15 tahun, tetapi kesimpulan tentang kesesuaian atau ketidaksesuaian gunung ini akan dibuat tidak lebih awal daripada dalam 5 tahun. . Pada masa yang sama, program pelupusan akan berada di bawah tekanan yang semakin meningkat.
Tekanan keadaan luaran.
Sisa diabaikan semasa Perang Dingin; mereka terkumpul, disimpan dalam bekas sementara, hilang, dsb. Contohnya ialah kemudahan ketenteraan Hanford (bersamaan dengan "Mayak") kami, di mana terdapat beberapa ratus tangki gergasi dengan sisa cecair, dan bagi kebanyakannya ia tidak diketahui apa yang ada di dalamnya. Satu sampel berharga 1 juta dolar! Di tempat yang sama, di Hanford, tong atau kotak sampah yang tertimbus dan "dilupakan" ditemui kira-kira sekali sebulan.
Secara umum, selama bertahun-tahun pembangunan teknologi nuklear, banyak sisa telah terkumpul. Kemudahan penyimpanan sementara di banyak loji janakuasa nuklear hampir penuh, dan di pemasangan ketenteraan mereka sering berada di ambang kegagalan "usia tua" atau bahkan lebih.
Jadi masalah pengebumian memerlukan mendesak penyelesaian. Kesedaran tentang keadaan mendesak ini semakin meruncing, terutamanya sejak 430 reaktor kuasa, ratusan reaktor penyelidikan, ratusan reaktor pengangkutan kapal selam nuklear, kapal penjelajah dan pemecah ais terus terus mengumpul sisa radioaktif. Tetapi orang yang disandarkan ke dinding tidak semestinya menghasilkan penyelesaian teknikal yang terbaik, dan kemungkinan ralat meningkat. Sementara itu, dalam keputusan yang berkaitan dengan teknologi nuklear, kesilapan boleh menjadi sangat mahal.
Akhir sekali, mari kita anggap bahawa kita menghabiskan 10-20 bilion dolar dan 15-20 tahun untuk mengkaji tapak yang berpotensi. Sudah tiba masanya untuk membuat keputusan. Jelas sekali, tidak ada tempat yang ideal di Bumi, dan mana-mana tempat akan mempunyai sifat positif dan negatif dari segi pengebumian. Jelas sekali, seseorang perlu memutuskan sama ada sifat positif melebihi sifat negatif, dan sama ada sifat positif ini memberikan keselamatan yang mencukupi.
Membuat keputusan dan kerumitan teknologi masalah
Masalah pengebumian secara teknikalnya sangat kompleks. Oleh itu, adalah sangat penting untuk mempunyai, pertama, sains berkualiti tinggi, dan kedua, interaksi yang berkesan (seperti yang mereka katakan di Amerika - "antara muka") antara sains dan pembuat keputusan.
Konsep Rusia pengasingan bawah tanah sisa radioaktif dan bahan api nuklear yang dibelanjakan dalam permafrost telah dibangunkan di Institut Teknologi Perindustrian Kementerian Tenaga Atom Rusia (VNIPIP). Ia telah diluluskan oleh Kepakaran Ekologi Negeri Kementerian Ekologi dan Sumber Asli Persekutuan Rusia, Kementerian Kesihatan Persekutuan Rusia dan Gosatomnadzor Persekutuan Rusia. Sokongan saintifik untuk konsep ini disediakan oleh Jabatan Sains Permafrost di Moscow State University. Perlu diingatkan bahawa konsep ini adalah unik. Setahu saya, tidak ada negara di dunia yang menganggap isu pelupusan RW dalam permafrost.
Idea utama ialah ini. Kami meletakkan sisa penjana haba dalam permafrost dan memisahkannya daripada batu dengan penghalang kejuruteraan yang tidak boleh ditembusi. Oleh kerana pelepasan haba, permafrost di sekitar tapak pengebumian mula mencair, tetapi selepas beberapa lama, apabila pelepasan haba berkurangan (disebabkan oleh pereputan isotop jangka pendek), batu-batu akan membeku semula. Oleh itu, adalah mencukupi untuk memastikan ketidakbolehtembusan halangan kejuruteraan untuk masa apabila permafrost akan cair; selepas pembekuan, penghijrahan radionuklid menjadi mustahil.
Ketidakpastian konsep
Terdapat sekurang-kurangnya dua masalah serius yang berkaitan dengan konsep ini.
Pertama, konsep mengandaikan bahawa batu beku tidak tahan terhadap radionuklid. Pada pandangan pertama, ini kelihatan munasabah: semua air beku, ais biasanya tidak bergerak dan tidak melarutkan radionuklid. Tetapi jika anda berhati-hati bekerja dengan kesusasteraan, ternyata banyak unsur kimia berhijrah dengan agak aktif dalam batu beku. Walaupun pada suhu -10-12ºC, air filem yang tidak membekukan terdapat di dalam batuan. Apa yang paling penting, sifat unsur radioaktif yang membentuk RW, dari sudut pandangan kemungkinan penghijrahannya dalam permafrost, tidak dikaji sama sekali. Oleh itu, andaian tentang ketaktelapan batuan beku untuk radionuklid adalah tanpa sebarang asas.
Kedua, walaupun ternyata permafrost sememangnya penebat RW yang baik, adalah mustahil untuk membuktikan bahawa permafrost itu sendiri akan bertahan cukup lama: kami ingat bahawa piawaian menyediakan pengebumian untuk tempoh 10 ribu tahun. Adalah diketahui bahawa keadaan permafrost ditentukan oleh iklim, dan dua parameter yang paling penting ialah suhu udara dan jumlah hujan. Seperti yang anda tahu, suhu udara semakin meningkat disebabkan oleh perubahan iklim global. Kadar pemanasan tertinggi berlaku tepat di latitud tengah dan tinggi hemisfera utara. Adalah jelas bahawa pemanasan sedemikian harus membawa kepada pencairan ais dan pengurangan permafrost.
Pengiraan menunjukkan bahawa pencairan aktif boleh bermula seawal 80-100 tahun, dan kadar pencairan boleh mencapai 50 meter setiap abad. Oleh itu, batu beku Novaya Zemlya boleh hilang sepenuhnya dalam 600-700 tahun, iaitu hanya 6-7% daripada masa yang diperlukan untuk pengasingan sisa. Tanpa permafrost Batuan karbonat Novaya Zemlya mempunyai sifat penebat yang sangat rendah berkenaan dengan radionuklid.
Masalah penyimpanan dan pelupusan sisa radioaktif (RW) merupakan masalah tenaga nuklear yang paling penting dan tidak dapat diselesaikan.
Tiada sesiapa di dunia yang tahu di mana dan cara menyimpan sisa radioaktif peringkat tinggi, walaupun kerja ke arah ini sedang dijalankan. Setakat ini, kita bercakap tentang teknologi perindustrian yang menjanjikan, dan tidak semestinya untuk mengurung sisa radioaktif yang sangat aktif ke dalam kaca refraktori atau sebatian seramik. Walau bagaimanapun, tidak jelas bagaimana bahan-bahan ini akan bertindak di bawah pengaruh sisa radioaktif yang terkandung di dalamnya selama berjuta-juta tahun. Jangka hayat yang begitu panjang adalah disebabkan oleh separuh hayat yang besar bagi beberapa unsur radioaktif. Adalah jelas bahawa pelepasan mereka ke luar tidak dapat dielakkan, kerana bahan bekas di mana mereka akan disertakan tidak "hidup" begitu banyak.
Semua teknologi pemprosesan dan penyimpanan RW adalah bersyarat dan diragui. Dan jika saintis nuklear, seperti biasa, mempertikaikan fakta ini, maka adalah wajar untuk bertanya kepada mereka: "Di manakah jaminan bahawa semua kemudahan penyimpanan dan tanah perkuburan yang sedia ada bukan pembawa pencemaran radioaktif sekarang, kerana semua pemerhatian terhadapnya tersembunyi. daripada orang ramai?”
Terdapat beberapa kawasan perkuburan di negara kita, walaupun mereka cuba mendiamkan diri tentang kewujudan mereka. Yang terbesar terletak di wilayah Krasnoyarsk berhampiran Yenisei, di mana sisa dari kebanyakan loji kuasa nuklear Rusia dan sisa nuklear dari beberapa negara Eropah dikebumikan. Semasa kerja penyelidikan di repositori ini, hasilnya ternyata positif, tetapi baru-baru ini pemerhatian menunjukkan pelanggaran ekosistem Sungai Yenisei, bahawa ikan mutan telah muncul, struktur air telah berubah di kawasan tertentu, walaupun data peperiksaan saintifik disembunyikan dengan teliti.
Di dunia, sisa radioaktif peringkat tinggi belum tertimbus, hanya ada pengalaman penyimpanan sementara mereka.
1. Vershinin N. V. Keperluan kebersihan dan teknikal untuk sumber sinaran tertutup.
Dalam buku. "Prosiding Simposium". M., Atomizdat, 1976
2. Frumkin M. L. et al. Asas teknologi rawatan sinaran produk makanan. M., Industri makanan, 1973
3. Breger A. Kh. Isotop radioaktif sebagai sumber sinaran dalam teknologi sinaran-kimia. Isotop di USSR, 1975, No 44 ms 23-29.
4. Pertsovsky E. S., Sakharov E. V. Peranti radioisotop dalam industri makanan, ringan dan pulpa dan kertas. M., Atomizdat, 1972
5. Vorobyov E. I., Pobedinsky M. N. Esei mengenai pembangunan perubatan sinaran domestik. M., Perubatan, 1972
6. Pemilihan tapak untuk pembinaan kemudahan penyimpanan sisa radioaktif. E. I. M., TsNIIatominform, 1985, No. 20.
7. Keadaan sekarang masalah pelupusan sisa radioaktif di Amerika Syarikat. Teknologi nuklear Luar Negara, 1988, No. 9.
8. Heinonen Dis, Disera F. Pembuangan Sisa Nuklear: Proses Penyimpanan Bawah Tanah: Buletin IAEA, Vienna, 1985, Jld 27, No. 2.
9. Kajian geologi tapak untuk pelupusan akhir sisa radioaktif: E. I. M.: TsNIIatominform, 1987, No. 38.
10. R. V. Bryzgalova, Yu. M. Rogozin, G. S. Sinitsyna, et al., "Penilaian beberapa faktor radiokimia dan geokimia yang menentukan penyetempatan radionuklid semasa pelupusan sisa radioaktif dalam pembentukan geologi," At. Bahan-bahan Simposium CMEA ke-6, jilid 2, 1985
slaid 2
Radioaktiviti - perubahan nukleus atom kepada nukleus lain, disertai dengan pelepasan pelbagai zarah dan sinaran elektromagnet. Oleh itu nama fenomena itu: dalam radio Latin - saya memancar, activus - berkesan. Perkataan ini diperkenalkan oleh Marie Curie. Semasa pereputan nukleus yang tidak stabil - radionuklid, satu atau lebih zarah tenaga tinggi terbang keluar daripadanya dengan kelajuan tinggi. Aliran zarah ini dipanggil sinaran radioaktif atau secara ringkasnya sinaran.
slaid 3
Apabila sumber radiasi yang berkuasa muncul di tangan penyelidik, berjuta-juta kali lebih kuat daripada uranium (ini adalah persediaan radium, polonium, aktinium), adalah mungkin untuk menjadi lebih akrab dengan sifat sinaran radioaktif. Ernest Rutherford, pasangan Maria dan Pierre Curie, A. Becquerel, dan ramai lagi mengambil bahagian aktif dalam kajian pertama mengenai topik ini. Pertama sekali, kuasa penembusan sinaran dikaji, serta kesan pada sinaran medan magnet. Ternyata sinaran itu tidak homogen, tetapi merupakan campuran "sinar". Pierre Curie mendapati bahawa apabila medan magnet bertindak pada sinaran radium, beberapa sinar terpesong manakala yang lain tidak. Telah diketahui bahawa medan magnet membelokkan hanya zarah terbang bercas, kedua-dua positif dan negatif dalam arah yang berbeza. Dengan arah pesongan, kami memastikan bahawa sinaran terpesong bercas negatif. Eksperimen lanjut menunjukkan bahawa tidak ada perbezaan asas antara katod dan? sinar, dari mana ia diikuti bahawa ia mewakili aliran elektron. Sinaran pesongan mempunyai keupayaan yang lebih kuat untuk menembusi pelbagai bahan, manakala yang tidak terpesong mudah diserap walaupun oleh kerajang aluminium nipis - ini adalah bagaimana, sebagai contoh, sinaran unsur baru polonium bertindak - sinarannya tidak menembusi walaupun melalui dinding kadbod kotak di mana ubat itu disimpan. Apabila magnet yang lebih kuat digunakan, ternyata ?-ray juga terpesong, hanya jauh lebih lemah daripada ?-ray, dan ke arah yang lain. Daripada ini, ia diikuti bahawa ia bercas positif dan mempunyai jisim yang lebih besar (seperti yang kemudiannya diketahui, jisim zarah adalah 7740 kali lebih besar daripada jisim elektron). Fenomena ini pertama kali ditemui pada tahun 1899 oleh A. Becquerel dan F. Gisel. Kemudian ternyata bahawa?-zarah ialah nukleus atom helium (nuklida 4He) dengan cas +2 dan jisim 4 cu.-sinar, dia menemui dalam sinaran radium jenis sinar ketiga yang tidak menyimpang dalam medan magnet terkuat, penemuan ini tidak lama lagi disahkan oleh Becquerel. Jenis sinaran ini, dengan analogi dengan sinar alfa dan beta, dipanggil sinar gamma, penunjukan sinaran yang berbeza oleh huruf pertama abjad Yunani telah dicadangkan oleh Rutherford. Sinar gamma ternyata serupa dengan sinar-X, i.e. mereka mewakili radiasi elektromagnetik, tetapi dengan panjang gelombang yang lebih pendek dan tenaga yang lebih tinggi. Kesemua jenis sinaran ini telah diterangkan oleh M. Curie dalam monografnya "Radium dan Radioaktiviti". Daripada medan magnet, medan elektrik boleh digunakan untuk "memecahkan" sinaran, hanya zarah bercas di dalamnya akan menyimpang tidak berserenjang garis kekuatan, dan di sepanjang mereka - ke arah plat pesong. Untuk masa yang lama tidak jelas dari mana datangnya semua sinar ini. Sepanjang beberapa dekad, sifat sinaran radioaktif dan sifatnya telah dijelaskan oleh kerja ramai ahli fizik, dan jenis radioaktiviti baharu ditemui. Sinar alfa memancarkan terutamanya nukleus atom yang paling berat dan oleh itu kurang stabil (dalam jadual berkala ia terletak selepas plumbum). Ini adalah zarah tenaga tinggi. Adakah biasanya terdapat beberapa kumpulan? -zarah, setiap satunya mempunyai tenaga yang ditentukan dengan ketat. Jadi, hampir semuanya? -zarah yang dipancarkan daripada nukleus 226Ra mempunyai tenaga 4.78 MeV (MeV) dan pecahan kecil? -zarah dengan tenaga 4.60 MeV. Satu lagi isotop radium - 221Ra mengeluarkan empat kumpulan? -zarah dengan tenaga 6.76, 6.67, 6.61 dan 6.59 MeV. Ini menunjukkan kehadiran dalam nukleus beberapa tahap tenaga, perbezaannya sepadan dengan tenaga yang dipancarkan oleh nukleus? -kuanta. Pemancar alfa "tulen" juga dikenali.
slaid 4
Sinaran radioaktif semua jenis (alfa, beta, gamma, neutron), serta sinaran elektromagnet (sinar X-ray) mempunyai kesan biologi yang sangat kuat pada organisma hidup, yang terdiri daripada proses pengujaan dan pengionan atom dan molekul yang membentuk sel hidup. Di bawah tindakan sinaran mengion, molekul kompleks dan struktur selular dimusnahkan, yang membawa kepada kerosakan sinaran kepada badan. Oleh itu, apabila bekerja dengan mana-mana sumber sinaran, adalah perlu untuk mengambil semua langkah untuk perlindungan sinaran orang yang boleh jatuh ke dalam zon sinaran. Walau bagaimanapun, seseorang boleh terdedah kepada sinaran mengion dalam keadaan domestik. Radon, gas radioaktif lengai, tidak berwarna, boleh mendatangkan bahaya yang serius kepada kesihatan manusia. Seperti yang dapat dilihat daripada rajah yang ditunjukkan dalam Rajah 5, radon ialah hasil daripada pereputan α radium dan mempunyai separuh hayat T = 3.82 hari. Radium ditemui dalam jumlah kecil dalam tanah, dalam batu, dan dalam pelbagai struktur bangunan. Walaupun hayatnya agak singkat, kepekatan radon terus diisi semula disebabkan oleh pereputan baru nukleus radium, jadi radon boleh terkumpul dalam ruang tertutup. Masuk ke dalam paru-paru, radon mengeluarkan? -zarah dan bertukar menjadi polonium, yang bukan bahan lengai secara kimia. Ini diikuti dengan rantaian transformasi radioaktif siri uranium (Rajah 5). Menurut Suruhanjaya Keselamatan dan Kawalan Radiasi Amerika, rata-rata orang menerima 55% sinaran mengion daripada radon dan hanya 11% daripada rawatan perubatan. Sumbangan sinar kosmik adalah lebih kurang 8%. Jumlah dos sinaran yang diterima oleh seseorang sepanjang hayat adalah berkali ganda kurang daripada dos maksimum yang dibenarkan (SDA), yang ditetapkan untuk orang dalam profesion tertentu yang terdedah kepada pendedahan tambahan kepada sinaran mengion.
slaid 5
Salah satu kajian yang paling cemerlang yang dijalankan dengan bantuan "atom bertanda" ialah kajian metabolisme dalam organisma. Telah terbukti bahawa dalam masa yang agak singkat badan mengalami pembaharuan yang hampir lengkap. Atom konstituennya digantikan dengan yang baru. Hanya besi, seperti yang ditunjukkan oleh eksperimen mengenai kajian isotop darah, adalah pengecualian kepada peraturan ini. Besi adalah sebahagian daripada hemoglobin dalam sel darah merah. Apabila atom besi radioaktif dimasukkan ke dalam makanan, didapati bahawa oksigen bebas yang dibebaskan semasa fotosintesis pada asalnya adalah sebahagian daripada air, dan bukan karbon dioksida. Isotop radioaktif digunakan dalam perubatan untuk tujuan diagnosis dan terapeutik. Natrium radioaktif, dimasukkan dalam jumlah kecil ke dalam darah, digunakan untuk mengkaji peredaran darah, iodin secara intensif disimpan dalam kelenjar tiroid terutamanya dalam penyakit Graves. Dengan memantau pemendapan iodin radioaktif dengan kaunter, diagnosis boleh dibuat dengan cepat. Dos iodin radioaktif yang besar menyebabkan kemusnahan sebahagian daripada tisu yang berkembang secara tidak normal, dan oleh itu iodin radioaktif digunakan untuk merawat penyakit Graves. Sinaran gamma kobalt sengit digunakan dalam rawatan kanser (pistol kobalt). Tidak kurang meluas ialah aplikasi isotop radioaktif dalam industri. Salah satu contoh ini ialah kaedah berikut untuk memantau kehausan gelang omboh dalam enjin pembakaran dalaman. Dengan menyinari gelang omboh dengan neutron, ia menyebabkan tindak balas nuklear di dalamnya dan menjadikannya radioaktif. Apabila enjin hidup, zarah bahan cincin memasuki minyak pelincir. Dengan memeriksa tahap radioaktiviti minyak selepas masa tertentu operasi enjin, kehausan cincin ditentukan. Isotop radioaktif memungkinkan untuk menilai resapan logam, proses dalam relau letupan, dll. Sinaran gamma yang kuat daripada persediaan radioaktif digunakan untuk penyelidikan struktur dalaman tuangan logam untuk mengesan kecacatan padanya. Isotop radioaktif semakin banyak digunakan dalam bidang pertanian. Penyinaran benih tumbuhan (kapas, kubis, lobak, dll.) dengan dos kecil sinaran gamma daripada persediaan radioaktif membawa kepada peningkatan hasil yang ketara. Dos yang besar "radiasi menyebabkan mutasi pada tumbuhan dan mikroorganisma, yang dalam kes individu membawa kepada kemunculan mutan dengan sifat berharga baharu (pemilihan radio). Oleh itu, jenis gandum, kacang dan tanaman lain yang berharga telah dibiakkan, dan mikroorganisma yang sangat produktif yang digunakan dalam pengeluaran antibiotik telah diperolehi. Sinaran gamma daripada isotop radioaktif juga digunakan untuk mengawal serangga berbahaya dan untuk mengawet makanan. "Atom bertanda" digunakan secara meluas dalam teknologi pertanian. Sebagai contoh, untuk mengetahui baja fosfat yang mana lebih baik diserap oleh tumbuhan, pelbagai baja dilabelkan dengan fosforus radioaktif 15 32P. Dengan memeriksa tumbuhan untuk keradioaktifan, seseorang boleh menentukan jumlah fosforus yang diserap oleh mereka daripada pelbagai jenis baja. Aplikasi radioaktiviti yang menarik ialah kaedah pentarikhan penemuan arkeologi dan geologi dengan kepekatan isotop radioaktif. Kaedah yang paling biasa digunakan ialah pentarikhan radiokarbon. Isotop karbon yang tidak stabil berlaku di atmosfera akibat tindak balas nuklear yang disebabkan oleh sinar kosmik. Peratusan kecil isotop ini ditemui di udara bersama-sama dengan isotop stabil biasa. Tumbuhan dan organisma lain menggunakan karbon daripada udara dan mengumpul kedua-dua isotop dalam perkadaran yang sama seperti yang berlaku di udara. Selepas kematian tumbuhan, mereka berhenti menggunakan karbon dan isotop yang tidak stabil, akibat pereputan α, secara beransur-ansur bertukar menjadi nitrogen dengan separuh hayat 5730 tahun. Dengan mengukur dengan tepat kepekatan relatif karbon radioaktif dalam sisa organisma purba, adalah mungkin untuk menentukan masa kematian mereka.
slaid 6
1. Tindakan biologi. Sinaran radioaktif mempunyai kesan buruk terhadap sel hidup. Mekanisme tindakan ini dikaitkan dengan pengionan atom dan penguraian molekul di dalam sel semasa laluan zarah bercas pantas. Sel-sel yang berada dalam keadaan pertumbuhan dan pembiakan pesat amat sensitif terhadap kesan sinaran. Keadaan ini digunakan untuk rawatan tumor kanser. Untuk tujuan terapi, ubat radioaktif yang memancarkan g-radiasi digunakan, kerana yang kedua menembusi badan tanpa kelemahan yang ketara. Pada dos radiasi yang tidak terlalu tinggi, sel-sel kanser mati, manakala badan pesakit tidak mengalami kerosakan yang ketara. Perlu diingatkan bahawa radioterapi kanser, seperti terapi sinar-X, bukanlah ubat universal yang sentiasa membawa kepada penawar. Dos sinaran radioaktif yang berlebihan menyebabkan penyakit yang teruk pada haiwan dan manusia (yang dipanggil penyakit radiasi) dan boleh membawa kepada kematian. Dalam dos yang sangat kecil, sinaran radioaktif, terutamanya sinaran-a, sebaliknya, mempunyai kesan merangsang pada badan. Berkaitan dengan ini adalah kesan penyembuhan radioaktif air mineral mengandungi sejumlah kecil radium atau radon.2. Sebatian bercahaya Bahan bercahaya bercahaya di bawah tindakan sinaran radioaktif (rujuk § 213). Dengan menambahkan jumlah garam radium yang sangat kecil kepada bahan bercahaya (contohnya, zink sulfida), cat bercahaya kekal disediakan. Cat ini, apabila digunakan pada muka jam dan tangan, pemandangan, dsb., menjadikannya kelihatan dalam gelap.3. Menentukan umur Bumi. Jisim atom plumbum biasa, yang dilombong daripada bijih yang tidak mengandungi unsur radioaktif, ialah 207.2. Seperti yang dapat dilihat dari rajah. 389, jisim atom plumbum yang terbentuk akibat pereputan uranium ialah 206. Jisim atom plumbum yang terkandung dalam beberapa mineral uranium ternyata sangat hampir dengan 206. Ini berikutan bahawa mineral ini pada masa pembentukan (penghabluran). daripada cair atau larutan) tidak mengandungi plumbum ; semua plumbum yang terdapat dalam mineral tersebut telah terkumpul akibat daripada pereputan uranium. Dengan menggunakan undang-undang pereputan radioaktif, adalah mungkin untuk menentukan umurnya daripada nisbah jumlah plumbum dan uranium dalam mineral (lihat latihan 32 di penghujung bab). Umur mineral pelbagai asal usul yang mengandungi uranium ditentukan oleh kaedah ini diukur dalam ratusan juta tahun. Umur mineral tertua melebihi 1.5 bilion tahun. Umur Bumi dianggap sebagai masa berlalu sejak pembentukan kerak bumi pepejal. Menurut banyak ukuran berdasarkan keradioaktifan uranium, serta torium dan kalium, umur Bumi melebihi 4 bilion tahun.
Slaid 7
Lihat semua slaid
Pengenalan 3
1 Radioaktiviti 5
1.1 Jenis-jenis pereputan dan sinaran radioaktif 5
1.2 Undang-undang pereputan radioaktif 7
1.3 Interaksi sinaran radioaktif dengan jirim dan pembilang
sinaran 8
1.4 Pengelasan sumber sinaran dan isotop radioaktif 10
2 Kaedah analisis berdasarkan ukuran keradioaktifan 12
2.1 Penggunaan radioaktiviti semula jadi dalam analisis 12
2.2 Analisis pengaktifan 12
2.3 Kaedah pencairan isotop 14
2.4 Pentitratan radiometrik 14
3 Penggunaan radioaktiviti 18
3.1 Penggunaan pengesan radioaktif dalam kimia analitik 18
3.2 Penggunaan isotop radioaktif 22
Kesimpulan 25
Senarai sumber yang digunakan 26
Selaras dengan undang-undang anjakan radioaktif, semasa?-pereputan, atom diperoleh, nombor sirinya ialah dua unit, dan jisim atom adalah empat unit kurang daripada atom asal.
2) ?-Perpecahan. Terdapat beberapa jenis ?-reput: elektronik?-reput; positron?-reput; K-capture. Dalam pereputan elektronik, contohnya,
Sn > Y + ? - ;
P > S + ? - .
Neutron di dalam nukleus bertukar menjadi proton. Apabila zarah bercas negatif dipancarkan, nombor atom unsur bertambah satu, dan jisim atom secara praktikalnya tidak berubah.
Semasa positron?-pereputan, positron (? + -zarah) dibebaskan daripada nukleus atom, dan kemudian di dalam nukleus ia bertukar menjadi neutron. Sebagai contoh:
Jangka hayat positron adalah pendek, kerana apabila ia berlanggar dengan elektron, penghapusan berlaku, disertai dengan pelepasan ?-quanta.
Dalam tangkapan K, nukleus atom menangkap elektron daripada kulit elektron berdekatan (dari kulit K) dan salah satu proton nukleus bertukar menjadi neutron.
Sebagai contoh,
Cu>Ni+n
K + e - = Ar + hv
Salah satu elektron kulit luar melewati ke tempat bebas di kulit K, yang disertai dengan pancaran sinar-X keras.
3) Pembahagian secara spontan. Ia adalah tipikal untuk unsur-unsur sistem berkala D. I. Mendeleev dengan Z> 90. Semasa pembelahan spontan, atom berat dibahagikan kepada serpihan, yang biasanya unsur-unsur tengah jadual L. I. Mendeleev. Pembelahan dan pereputan spontan menghadkan penghasilan unsur transuranium baharu.
Aliran? dan?-zarah dinamakan masing-masing? dan? sinaran. Di samping itu, dikenali?-radiasi. Ini adalah gelombang elektromagnet dengan panjang gelombang yang sangat pendek. Pada dasarnya, sinaran α adalah hampir dengan sinar-X keras dan berbeza daripadanya dalam asal intranuklearnya. Sinaran sinar-X semasa peralihan dalam petala elektron atom, sinaran a? memancarkan atom teruja terhasil daripada pereputan radioaktif (? dan?).
Hasil daripada pereputan radioaktif, unsur-unsur diperolehi yang, mengikut caj nuklear (nombor siri), mesti diletakkan dalam sel yang sudah diduduki sistem berkala dengan unsur-unsur dengan nombor siri yang sama, tetapi jisim atom yang berbeza. Ini adalah apa yang dipanggil isotop. Oleh sifat kimia mereka secara amnya dianggap tidak dapat dibezakan, jadi campuran isotop biasanya dianggap sebagai unsur tunggal. Invarian komposisi isotop dalam sebahagian besar tindak balas kimia kadangkala dipanggil undang-undang ketekalan komposisi isotop. Contohnya, kalium dalam sebatian semula jadi ialah campuran isotop, 93.259% daripada 39 K, 6.729% daripada 41 K, dan 0.0119% daripada 40 K (K-capture and?-decay). Kalsium mempunyai enam isotop stabil dengan nombor jisim 40, 42, 43, 44, 46, dan 48. Dalam kimia-analitik dan banyak tindak balas lain, nisbah ini kekal praktikal tidak berubah, oleh itu, tindak balas kimia biasanya tidak digunakan untuk pemisahan isotop. Selalunya, pelbagai proses fizikal digunakan untuk tujuan ini - resapan, penyulingan atau elektrolisis.
Unit aktiviti isotop ialah becquerel (Bq), yang sama dengan aktiviti nuklida dalam sumber radioaktif di mana satu peristiwa pereputan berlaku dalam masa 1 saat.
Jika t = 0, maka dan, oleh itu, const = -lg N 0 . Akhirnya
Di mana A ialah aktiviti pada masa t; Dan 0 - aktiviti pada t = 0.
Persamaan (1.3) dan (1.4) mencirikan undang-undang pereputan radioaktif. Dalam kinetik, ia dikenali sebagai persamaan tindak balas tertib pertama. Sebagai ciri kadar pereputan radioaktif, separuh hayat T 1/2 biasanya ditunjukkan, yang, seperti ?, adalah ciri asas proses yang tidak bergantung pada jumlah bahan.
Separuh hayat ialah tempoh masa di mana jumlah tertentu bahan radioaktif dikurangkan separuh.
Separuh hayat isotop berbeza berbeza dengan ketara. Ia adalah dari kira-kira 10 10 tahun kepada pecahan kecil saat. Sudah tentu, bahan dengan separuh hayat 10 - 15 minit. dan lebih kecil, sukar digunakan di makmal. Isotop dengan separuh hayat yang sangat panjang juga tidak diingini di makmal, kerana sekiranya berlaku pencemaran objek di sekeliling secara tidak sengaja dengan bahan-bahan ini, kerja khas akan diperlukan untuk menyahcemar bilik dan instrumen.
Neutron memasuki tindak balas nuklear dengan komponen sampel yang dianalisis, sebagai contoh:
55 Mn + n = 56 Mn atau Mn (n,?) 56 Mn
Radioaktif 56 Mn mereput dengan separuh hayat 2.6 jam:
56 Mn > 56 Fe +
Untuk mendapatkan maklumat tentang komposisi sampel, keradioaktifannya diukur untuk beberapa waktu dan lengkung yang terhasil dianalisis (Rajah 2.1). Apabila menjalankan analisis sedemikian, adalah perlu untuk mempunyai data yang boleh dipercayai tentang separuh hayat pelbagai isotop untuk menguraikan lengkung ringkasan.
Rajah 2.1 - Penurunan keradioaktifan dari semasa ke semasa
Satu lagi varian analisis pengaktifan ialah kaedah?-spektroskopi, berdasarkan pengukuran spektrum?-radiasi sampel. Tenaga?-radiasi adalah kualitatif, dan kadar pengiraan adalah ciri kuantitatif isotop. Pengukuran dibuat menggunakan spektrometer berbilang saluran dengan pembilang kilauan atau semikonduktor. Ini adalah kaedah analisis yang lebih pantas dan lebih spesifik, walaupun agak kurang sensitif berbanding radiokimia.
Kelebihan penting analisis pengaktifan ialah had pengesanannya yang rendah. Dengan bantuannya, dalam keadaan yang menggalakkan, sehingga 10 -13 - 10 -15 g bahan dapat dikesan. Dalam sesetengah kes khas, had pengesanan yang lebih rendah telah dicapai. Sebagai contoh, ia digunakan untuk mengawal ketulenan silikon dan germanium dalam industri semikonduktor, mengesan kandungan kekotoran sehingga 10 -8 - 10 -9%. Kandungan sedemikian tidak boleh ditentukan dengan kaedah lain selain daripada analisis pengaktifan. Apabila memperoleh unsur berat sistem berkala, seperti mendelevium dan kurchatovium, penyelidik dapat mengira hampir setiap atom unsur yang terhasil.
Kelemahan utama analisis pengaktifan adalah kebesaran sumber neutron, serta selalunya tempoh proses mendapatkan hasil.
Perubahan aktiviti semasa pentitratan ini boleh dilihat dalam Rajah 2.2, a. Takrif grafik bagi titik kesetaraan juga ditunjukkan di sini. Sebelum titik kesetaraan, aktiviti larutan akan berkurangan dengan mendadak, kerana radioaktif daripada larutan akan masuk ke dalam mendakan. Selepas titik kesetaraan, aktiviti larutan akan kekal hampir malar dan sangat kecil.
Seperti yang dapat dilihat daripada Rajah 2.2, b, penambahan hidrogen fosfat kepada larutan sehingga titik kesetaraan secara praktikalnya tidak akan menyebabkan peningkatan dalam aktiviti larutan, kerana isotop radioaktif akan memendakan. Selepas titik kesetaraan, aktiviti larutan mula meningkat mengikut kadar kepekatan hidrogen fosfat.
A) - perubahan dalam aktiviti larutan fosfat yang mengandungi larutan semasa pentitratan; b) - perubahan dalam aktiviti larutan semasa pentitratan dengan fosfat yang mengandungi.
Rajah 2.2 - Jenis lengkung pentitratan radiometrik
Tindak balas pentitratan radiometrik mesti memenuhi keperluan yang biasanya dikenakan pada tindak balas analisis titrimetri (kelajuan dan kesempurnaan tindak balas, ketekalan komposisi produk tindak balas, dsb.). Syarat yang jelas untuk kebolehgunaan tindak balas dalam kaedah ini juga adalah peralihan hasil tindak balas daripada larutan yang dianalisis ke fasa lain untuk menghapuskan gangguan dalam menentukan aktiviti larutan. Fasa kedua ini selalunya merupakan mendakan yang terhasil. Kaedah diketahui di mana produk tindak balas diekstrak dengan pelarut organik. Sebagai contoh, dalam pentitratan banyak kation dengan dithizon, kloroform atau karbon tetraklorida digunakan sebagai pengekstrak. Penggunaan pengekstrak memungkinkan untuk mewujudkan titik kesetaraan dengan lebih tepat, kerana dalam kes ini penentuannya boleh mengukur aktiviti kedua-dua fasa.
2.5 Kesan Mössbauer
Kesannya ditemui pada tahun 1958 oleh R.P. Mössbauer. Di bawah nama ini, fenomena pelepasan, penyerapan dan penyerakan?-quanta oleh nukleus atom sering digabungkan tanpa perbelanjaan tenaga untuk pemulangan nukleus. Penyerapan sinaran β biasanya dikaji, oleh itu kesan Mössbauer sering juga dipanggil spektroskopi resonans α (GRS).
Apabila memancarkan?-quanta, nukleus atom kembali kepada keadaan normalnya. Walau bagaimanapun, tenaga sinaran yang dipancarkan akan ditentukan bukan sahaja oleh perbezaan antara keadaan tenaga nukleus dalam keadaan teruja dan normal. Disebabkan oleh undang-undang pemuliharaan momentum, nukleus mengalami apa yang dipanggil mundur. Ini membawa kepada fakta bahawa dalam kes atom gas, tenaga sinaran yang dipancarkan akan kurang daripada dalam kes apabila pemancar berada dalam badan pepejal. Dalam kes kedua, kehilangan tenaga akibat berundur dikurangkan kepada nilai yang boleh diabaikan. Oleh itu, ?-kuanta sinaran yang dipancarkan tanpa gegelung boleh diserap oleh atom-atom yang tidak diuja bagi unsur yang sama. Walau bagaimanapun, perbezaan dalam persekitaran kimia nukleus pemancar dan penyerap menyebabkan perbezaan tertentu dalam keadaan tenaga nukleus, yang mencukupi untuk menghalang penyerapan resonan α-quanta. Perbezaan dalam keadaan tenaga nukleus diberi pampasan secara kuantitatif menggunakan kesan Doppler, mengikut mana kekerapan sinaran (dalam kes ini, tenaga?-quanta) bergantung pada kelajuan pergerakan. Pada kelajuan pergerakan tertentu pemancar (atau penyerap, kerana hanya kelajuan relatif pergerakannya yang penting), penyerapan resonans berlaku. Kebergantungan keamatan penyerapan?-quanta pada kelajuan pergerakan dipanggil spektrum Mössbauer. Spektrum Mössbauer tipikal ditunjukkan dalam Rajah 2.3, di mana kadar kiraan berkadar songsang diplot sebagai ukuran keamatan penyerapan.
Rajah 2.3 - Spektrum serapan Mössbauer
Kelajuan pergerakan sampel atau pemancar biasanya tidak melebihi beberapa sentimeter sesaat. Spektrum Mössbauer ialah ciri jirim yang sangat penting. Ia membolehkan seseorang menilai sifat ikatan kimia dalam sebatian yang dikaji, struktur elektroniknya, dan ciri dan sifat lain.
Di manakah keradioaktifan sampel, dinyatakan dalam becquerel, dan ialah jisim sampel analit, di mana radionuklid diagihkan secara seragam, kekal malar untuk keseluruhan sampel dan untuk mana-mana bahagiannya.
Mari kita pertimbangkan satu eksperimen dalam menentukan tekanan wap logam yang sangat sukar untuk diterbangkan dan tahan api seperti tungsten. Tungsten-185 yang dihasilkan secara buatan?-radioaktif boleh digunakan sebagai label. Mari kita sediakan tungsten logam yang mengandungi label ini dan tentukan aktiviti khususnya. Seterusnya, mari kita kumpulkan wap logam yang tersejat dari permukaan tungsten pada suhu yang dipilih dan terkandung dalam isipadu wap tertentu. Dalam keadaan yang sama di mana ia ditentukan, kita dapati aktiviti wap ini. Jelas sekali, jisim wap
Selanjutnya, mengetahui isipadu wap, seseorang boleh mencari ketumpatannya pada suhu eksperimen, dan kemudian, menggunakan maklumat tentang komposisi wap, dan tekanannya.
Begitu juga, menggunakan label radioaktif, anda boleh mencari kepekatan bahan dalam larutan dan menentukan, sebagai contoh, kepekatannya dalam larutan tepu. Begitu juga, seseorang boleh mencari jisim bahan sebagai baki selepas pengekstrakan ke dalam persekitaran akuatik, dan dihantar ke fasa organik. Selanjutnya, adalah mungkin untuk mengira pekali taburan antara fasa bahan yang boleh diekstrak (di sini, penggunaan pengesan radioaktif adalah penting apabila pekali pengedaran adalah sangat tinggi dan tiada kaedah analisis lain untuk menentukan jumlah yang sangat rendah bagi bahan yang boleh diekstrak. bahan yang tinggal dalam fasa akueus).
Penggunaan pengesan radioaktif dalam kaedah pencairan isotop adalah asli. Biarkan ia perlu untuk menentukan kandungan mana-mana asid amino dalam campuran asid amino yang serupa dalam sifat, dan adalah mustahil untuk melakukan pemisahan lengkap (kuantitatif) asid amino dengan kaedah kimia, tetapi terdapat kaedah yang membolehkan anda untuk asingkan daripada campuran ke dalam bentuk tulen sebahagian kecil asid amino ini (contohnya, menggunakan kromatografi). Masalah yang sama timbul dalam menentukan kandungan mana-mana lantanida dalam campuran lantanida dan dalam menentukan dalam bentuk kimia apa unsur ini atau itu terdapat dalam alam semula jadi, contohnya, dalam air sungai atau laut.
Kami akan gunakan untuk menentukan jumlah kandungan iodin dalam air laut bahagian ion iodida mengikut jisim dan aktiviti. Marilah kita memperkenalkan ion iodida berlabel ini ke dalam sampel yang dianalisis dan memanaskannya supaya label radioaktif diedarkan sama rata ke atas semua bentuk kimia yang mengandungi iodin dalam air laut (dalam kes ini, bentuk tersebut ialah ion iodida, iodat, dan periodat). Seterusnya, menggunakan perak nitrat, kita mengasingkan sebahagian kecil ion iodida dalam bentuk mendakan AgI dan menentukan jisim dan radioaktivitinya. Jika jumlah kandungan iodin dalam sampel adalah sama, maka ternyata begitu
Menggunakan teknik yang sedikit berbeza, kandungan iodin air laut boleh didapati dalam bentuk ion iodida. Untuk melakukan ini, selepas memasukkan label radioaktif ke dalam sampel, keadaan harus diwujudkan di mana pertukaran isotop (pertukaran atom iodin) antara ion iodida dan bentuk lain yang mengandungi iodin (ion iodat dan periodat) tidak berlaku (untuk ini, a larutan sejuk dengan persekitaran neutral). Selanjutnya mengasingkan sebahagian kecil ion iodida dari air laut dengan bantuan pemendakan - perak nitrat dalam bentuk AgI (berat bahagian) dan mengukur keradioaktifannya, menggunakan formula (3.5), seseorang boleh mencari kandungan ion iodida dalam sampel.
Kaedah kimia analitik yang sangat sensitif sejagat seperti analisis pengaktifan juga berdasarkan penggunaan atom radioaktif. Apabila melakukan analisis pengaktifan, perlu menggunakan yang sesuai tindak balas nuklear mengaktifkan atom unsur yang ditentukan dalam sampel, iaitu, menjadikannya radioaktif. Selalunya, analisis pengaktifan dilakukan menggunakan sumber neutron. Jika, sebagai contoh, adalah perlu untuk mencari kandungan unsur nadir bumi dysprosium Dy dalam batu pepejal, kemudian teruskan seperti berikut.
Pertama, satu siri sampel disediakan yang mengandungi pelbagai jumlah Dy yang diketahui (diambil, sebagai contoh, dalam bentuk DyF 3 atau Dy 2 O 3 - atom oksigen dan fluorin tidak diaktifkan oleh neutron). Sampel ini disinari di bawah keadaan yang sama dengan fluks neutron yang sama. Sumber neutron yang diperlukan untuk eksperimen ini ialah ampul kecil (bersaiz pen) yang mengandungi bahan yang mengeluarkan neutron (contohnya, campuran americium-241 dan berilium). Sumber neutron sedemikian boleh disimpan dengan selamat dengan meletakkannya di dalam lubang yang dibuat di tengah blok parafin sebesar baldi air.
Untuk penyinaran, sampel dengan kandungan disprosium yang diketahui diletakkan di dalam telaga yang terdapat dalam blok parafin dan terletak pada jarak yang sama dari sumber (Rajah 3.1).
1 – blok parafin, 2 – sumber neutron ampul,
3 – sampel yang disinari.
Rajah 3.1 - Skim analisis pengaktifan neutron
Sampel batuan yang dianalisis diletakkan di dalam telaga yang sama. Di bawah pengaruh neutron, tindak balas nuklear 164 Dy(n, g) 165 Dy berterusan dalam sampel. Selepas masa tertentu (contohnya, selepas 6 jam), semua sampel dikeluarkan dari telaga dan aktivitinya diukur di bawah keadaan yang sama. Mengikut ukuran aktiviti dadah, graf penentukuran dibina dalam koordinat "kandungan disprosium dalam sampel - aktiviti dadah", dan kandungan disprosium dalam bahan yang dianalisis didapati daripadanya (Rajah 3.2). ).
Rajah 3.2 - Graf pergantungan aktiviti direkodkan / sampel diaktifkan neutron pada jisim m disprosium dalam sampel. Dalam sampel yang dianalisis, kira-kira 3 μg dysprosium
Kaedah analisis pengaktifan adalah baik bukan sahaja untuk sensitiviti yang tinggi. Oleh kerana sinaran yang dihasilkan semasa pengaktifan radionuklid berbeza dalam jenis dan tenaga, apabila menggunakan peralatan radiometrik spektrometri, adalah mungkin untuk menentukan secara serentak sehingga 10-15 unsur dalam sampel selepas pengaktifannya.
Dan satu lagi kelebihan penting analisis pengaktifan: radionuklid sering terbentuk akibat pengaktifan oleh neutron dengan cepat mereput, supaya selepas beberapa lama objek yang dianalisis ternyata tidak radioaktif. Oleh itu, dalam banyak kes, analisis pengaktifan ialah analisis yang tidak dikaitkan dengan pemusnahan objek yang dianalisis. Ini amat penting apabila kita bercakap untuk menentukan komposisi penemuan arkeologi, meteorit dan sampel unik lain.
Pengenalan 3
1 Radioaktiviti 5
1.1 Jenis-jenis pereputan dan sinaran radioaktif 5
1.2 Undang-undang pereputan radioaktif 7
sinaran 8
1.4 Pengelasan sumber sinaran dan isotop radioaktif 10
2 Kaedah analisis berdasarkan ukuran keradioaktifan 12
2.1 Penggunaan radioaktiviti semula jadi dalam analisis 12
2.2 Analisis pengaktifan 12
2.3 Kaedah pencairan isotop 14
2.4 Pentitratan radiometrik 14
3 Penggunaan radioaktiviti 18
3.1 Penggunaan pengesan radioaktif dalam kimia analitik 18
3.2 Penggunaan isotop radioaktif 22
Kesimpulan 25
Senarai sumber yang digunakan 26
Kaedah analisis berdasarkan radioaktiviti timbul dalam era perkembangan fizik nuklear, radiokimia, dan teknologi nuklear dan kini berjaya digunakan dalam pelbagai analisis, termasuk dalam industri dan perkhidmatan geologi.
Kelebihan utama kaedah analisis berdasarkan pengukuran sinaran radioaktif adalah ambang pengesanan rendah unsur yang dianalisis dan serba boleh yang luas. Analisis radioaktivasi mempunyai ambang pengesanan yang paling rendah di antara semua kaedah analisis lain (10 -15 g). Kelebihan beberapa teknik radiometrik adalah analisis tanpa memusnahkan sampel, dan kaedah berdasarkan pengukuran radioaktiviti semula jadi - kelajuan analisis. Ciri berharga kaedah radiometrik pencairan isotop terletak pada kemungkinan menganalisis campuran unsur dengan sifat kimia dan analitik yang serupa, seperti zirkonium - hafnium, niobium - tantalum, dsb.
Komplikasi tambahan dalam bekerja dengan persediaan radioaktif adalah disebabkan oleh sifat toksik sinaran radioaktif, yang tidak menyebabkan tindak balas segera badan dan dengan itu merumitkan penggunaan tepat pada masanya langkah-langkah yang diperlukan. Ini mengukuhkan keperluan untuk mematuhi langkah berjaga-jaga keselamatan yang ketat apabila bekerja dengan persediaan radioaktif. Dalam kes yang diperlukan, kerja dengan bahan radioaktif dijalankan dengan bantuan manipulator yang dipanggil di dalam bilik khas, sementara penganalisis itu sendiri kekal di bilik lain, dilindungi dengan pasti daripada tindakan sinaran radioaktif.
Isotop radioaktif digunakan dalam kaedah analisis berikut:
Dalam amalan makmal, pentitratan radiometrik digunakan agak jarang. Penggunaan analisis pengaktifan dikaitkan dengan penggunaan sumber neutron haba yang berkuasa, dan oleh itu kaedah ini masih digunakan secara terhad.
Kerja kursus ini membincangkan asas teori kaedah analisis yang menggunakan fenomena radioaktiviti, dan aplikasi praktikalnya.
Radioaktiviti ialah perubahan spontan (pereputan) nukleus atom unsur kimia, yang membawa kepada perubahan dalam nombor atomnya atau perubahan dalam nombor jisim. Semasa transformasi nukleus ini, sinaran radioaktif dipancarkan.
Penemuan radioaktiviti bermula pada tahun 1896, apabila A. Becquerel mendapati bahawa uranium secara spontan mengeluarkan radiasi, yang dipanggilnya radioaktif (dari radio - I emit dan activas - berkesan).
Sinaran radioaktif berlaku semasa pereputan spontan nukleus atom. Beberapa jenis pereputan radioaktif dan radioaktif
sinaran.
Ra → Rn + Dia;
U → Th + α (Dia).
Selaras dengan undang-undang anjakan radioaktif, dalam pereputan α, atom diperoleh, nombor sirinya ialah dua unit, dan jisim atom adalah empat unit kurang daripada atom asal.
2) pereputan β. Terdapat beberapa jenis pereputan β: pereputan β elektronik; pereputan positron β; K-capture. Dalam pereputan β elektronik, sebagai contoh,
Sn → Y + β - ;
P → S + β - .
Neutron di dalam nukleus bertukar menjadi proton. Apabila zarah β bercas negatif dipancarkan, nombor atom unsur itu bertambah satu, manakala jisim atom secara praktikalnya tidak berubah.
Dalam pereputan positron β, positron (β + -zarah) dibebaskan daripada nukleus atom, dan kemudian di dalam nukleus ia bertukar menjadi neutron. Sebagai contoh:
Na → Ne + β +
Jangka hayat positron adalah pendek, kerana apabila ia berlanggar dengan elektron, penghapusan berlaku, disertai dengan pelepasan γ-quanta.
Dalam tangkapan K, nukleus atom menangkap elektron daripada kulit elektron berdekatan (dari kulit K) dan salah satu proton nukleus bertukar menjadi neutron.
Sebagai contoh,
K + e - = Ar + hv
Salah satu elektron kulit luar melewati ke tempat bebas di kulit K, yang disertai dengan pancaran sinar-X keras.
3) Pembahagian secara spontan. Ia adalah tipikal untuk unsur-unsur sistem berkala D. I. Mendeleev dengan Z> 90. Semasa pembelahan spontan, atom berat dibahagikan kepada serpihan, yang biasanya unsur-unsur tengah jadual L. I. Mendeleev. Pembelahan spontan dan pereputan α mengehadkan penghasilan unsur transuranium baharu.
Aliran zarah α dan β dipanggil sinaran α dan β masing-masing. Di samping itu, sinaran γ diketahui. Ini adalah gelombang elektromagnet dengan panjang gelombang yang sangat pendek. Pada prinsipnya, sinaran γ adalah hampir dengan sinar-X keras dan berbeza daripadanya dalam asal intranuklearnya. Sinaran sinar-X semasa peralihan dalam petala elektron atom, dan sinaran γ memancarkan atom teruja terhasil daripada pereputan radioaktif (α dan β).
Hasil daripada pereputan radioaktif, unsur-unsur diperolehi yang, mengikut caj nuklear (nombor siri), mesti diletakkan dalam sel yang sudah diduduki sistem berkala dengan unsur-unsur dengan nombor siri yang sama, tetapi jisim atom yang berbeza. Ini adalah apa yang dipanggil isotop. Mengikut sifat kimianya, ia dianggap tidak dapat dibezakan; oleh itu, campuran isotop biasanya dianggap sebagai satu unsur. Invarian komposisi isotop dalam sebahagian besar tindak balas kimia kadangkala dipanggil undang-undang ketekalan komposisi isotop. Sebagai contoh, kalium dalam sebatian semula jadi ialah campuran isotop, 93.259% daripada 39 K, 6.729% daripada 41 K, dan 0.0119% daripada 40 K (penangkapan K dan pereputan β). Kalsium mempunyai enam isotop stabil dengan nombor jisim 40, 42, 43, 44, 46, dan 48. Dalam kimia-analitik dan banyak tindak balas lain, nisbah ini kekal praktikal tidak berubah, oleh itu, tindak balas kimia biasanya tidak digunakan untuk pemisahan isotop. Selalunya, pelbagai proses fizikal digunakan untuk tujuan ini - resapan, penyulingan atau elektrolisis.
Unit aktiviti isotop ialah becquerel (Bq), yang sama dengan aktiviti nuklida dalam sumber radioaktif di mana satu peristiwa pereputan berlaku dalam masa 1 saat.
Keradioaktifan yang diperhatikan dalam nukleus yang wujud dalam keadaan semula jadi dipanggil semula jadi, keradioaktifan nukleus yang diperoleh melalui tindak balas nuklear dipanggil buatan.
Tiada perbezaan asas antara radioaktiviti buatan dan semula jadi. Proses transformasi radioaktif dalam kedua-dua kes mematuhi undang-undang yang sama - undang-undang transformasi radioaktif:
Jika t = 0, maka dan, oleh itu, const = -lg N 0 . Akhirnya
di mana A ialah aktiviti pada masa t; Dan 0 - aktiviti pada t = 0.
Persamaan (1.3) dan (1.4) mencirikan undang-undang pereputan radioaktif. Dalam kinetik, ia dikenali sebagai persamaan tindak balas tertib pertama. Sebagai ciri kadar pereputan radioaktif, separuh hayat T 1/2 biasanya ditunjukkan, yang, seperti λ, adalah ciri asas proses yang tidak bergantung pada jumlah bahan.
Separuh hayat ialah tempoh masa di mana jumlah tertentu bahan radioaktif dikurangkan separuh.
Separuh hayat isotop berbeza berbeza dengan ketara. Ia adalah dari kira-kira 10 10 tahun kepada pecahan kecil saat. Sudah tentu, bahan dengan separuh hayat 10 - 15 minit. dan lebih kecil, sukar digunakan di makmal. Isotop dengan separuh hayat yang sangat panjang juga tidak diingini di makmal, kerana sekiranya berlaku pencemaran objek di sekeliling secara tidak sengaja dengan bahan-bahan ini, kerja khas akan diperlukan untuk menyahcemar bilik dan instrumen.
Hasil daripada interaksi sinaran radioaktif dengan jirim, pengionan dan pengujaan atom dan molekul bahan yang melaluinya berlaku. Sinaran juga menghasilkan kesan cahaya, fotografi, kimia dan biologi. Sinaran radioaktif menyebabkan sejumlah besar tindak balas kimia dalam gas, larutan, pepejal. Mereka biasanya digabungkan menjadi sekumpulan tindak balas radiasi-kimia. Ini termasuk, sebagai contoh, penguraian (radiolisis) air dengan pembentukan hidrogen, hidrogen peroksida dan pelbagai radikal yang memasuki tindak balas redoks dengan bahan terlarut.
Sinaran radioaktif menyebabkan pelbagai perubahan radiokimia pelbagai sebatian organik - asid amino, asid, alkohol, ester, dll. Sinaran radioaktif yang sengit menyebabkan cahaya tiub kaca dan beberapa kesan lain dalam pepejal. Pelbagai kaedah untuk mengesan dan mengukur radioaktiviti adalah berdasarkan kajian interaksi sinaran radioaktif dengan jirim.
Bergantung pada prinsip operasi, kaunter sinaran dibahagikan kepada beberapa kumpulan.
Pembilang pengionan. Tindakan mereka adalah berdasarkan berlakunya pengionan atau pelepasan gas yang disebabkan oleh pengionan apabila zarah radioaktif atau γ-quanta memasuki kaunter. Di antara berpuluh-puluh peranti yang menggunakan pengionan, kebuk pengionan dan kaunter Geiger-Muller, yang paling banyak digunakan dalam makmal analisis kimia dan radiokimia, adalah tipikal.
Untuk makmal radiokimia dan lain-lain, industri menghasilkan unit pengiraan khas.
pembilang kilauan. Tindakan pembilang ini adalah berdasarkan pengujaan atom scintillator oleh γ-quanta atau zarah radioaktif yang melalui pembilang. Atom yang teruja, melepasi keadaan normal, memberikan kilat cahaya.
Dalam tempoh awal kajian proses nuklear, kiraan kilauan visual memainkan peranan penting, tetapi kemudiannya ia digantikan oleh kaunter Geiger-Muller yang lebih maju. Pada masa ini, kaedah kilauan telah digunakan secara meluas dengan menggunakan fotomultiplier.
kaunter Cherenkov. Operasi pembilang ini adalah berdasarkan penggunaan kesan Cherenkov, yang terdiri daripada pelepasan cahaya apabila zarah bercas bergerak dalam bahan lutsinar, jika kelajuan zarah melebihi kelajuan cahaya dalam medium ini. Fakta kelajuan superluminal zarah dalam medium tertentu, sudah tentu, tidak bercanggah dengan teori relativiti, kerana kelajuan cahaya dalam mana-mana medium sentiasa kurang daripada dalam vakum. Kelajuan zarah dalam bahan boleh lebih besar daripada kelajuan cahaya dalam bahan ini, sementara kekal kurang daripada kelajuan cahaya dalam vakum, mengikut sepenuhnya dengan teori relativiti. Pembilang Cherenkov digunakan untuk kerja penyelidikan dengan zarah yang sangat laju, untuk penyelidikan di angkasa, dsb., kerana ia boleh digunakan untuk menentukan beberapa ciri penting lain bagi zarah (tenaganya, arah gerakan, dsb.).
Sumber sinaran radioaktif terbahagi kepada tertutup dan terbuka. Tertutup - mesti dimeteraikan. Terbuka - sebarang sumber sinaran bocor yang boleh mencipta pencemaran radioaktif udara, peralatan, permukaan meja, dinding, dsb.
Apabila bekerja dengan sumber tertutup, langkah berjaga-jaga yang diperlukan adalah terhad kepada perlindungan daripada sinaran luaran.
Sumber sinaran tertutup dengan aktiviti melebihi 0.2 g-eq. radium hendaklah diletakkan dalam peranti pelindung dengan alat kawalan jauh dan dipasang di dalam bilik yang dilengkapi khas.
Penerangan Ringkas
Komplikasi tambahan dalam bekerja dengan persediaan radioaktif adalah disebabkan oleh sifat toksik sinaran radioaktif, yang tidak menyebabkan tindak balas segera badan dan dengan itu merumitkan penggunaan tepat pada masanya langkah-langkah yang diperlukan. Ini mengukuhkan keperluan untuk mematuhi langkah berjaga-jaga keselamatan yang ketat apabila bekerja dengan persediaan radioaktif. Dalam kes yang diperlukan, kerja dengan bahan radioaktif dijalankan dengan bantuan manipulator yang dipanggil di dalam bilik khas, sementara penganalisis itu sendiri kekal di bilik lain, dilindungi dengan pasti daripada tindakan sinaran radioaktif.
Kandungan
Pengenalan 3
1 Radioaktiviti 5
1.1 Jenis-jenis pereputan dan sinaran radioaktif 5
1.2 Undang-undang pereputan radioaktif 7
1.3 Interaksi sinaran radioaktif dengan jirim dan pembilang
sinaran 8
1.4 Pengelasan sumber sinaran dan isotop radioaktif 10
2 Kaedah analisis berdasarkan ukuran keradioaktifan 12
2.1 Penggunaan radioaktiviti semula jadi dalam analisis 12
2.2 Analisis pengaktifan 12
2.3 Kaedah pencairan isotop 14
2.4 Pentitratan radiometrik 14
3 Penggunaan radioaktiviti 18
3.1 Penggunaan pengesan radioaktif dalam kimia analitik 18
3.2 Penggunaan isotop radioaktif 22
Kesimpulan 25
Senarai sumber yang digunakan 26
Radiasi, radioaktiviti dan pelepasan radio adalah konsep yang kedengaran agak berbahaya. Dalam artikel ini, anda akan mengetahui mengapa sesetengah bahan bersifat radioaktif dan maksudnya. Mengapa semua orang sangat takut dengan radiasi dan betapa berbahayanya? Di manakah kita boleh mencari bahan radioaktif dan apa yang mengancam kita?
Saya memanggil radioaktiviti sebagai "keupayaan" atom beberapa isotop untuk membelah dan mencipta radiasi dengan ini. Istilah "radioaktiviti" tidak muncul serta-merta. Pada mulanya, sinaran sedemikian dipanggil sinar Becquerel, sebagai penghormatan kepada saintis yang menemuinya dalam kerjanya dengan isotop uranium. Sekarang kita memanggil proses ini sebagai "sinar radioaktif".
Dalam proses yang agak rumit ini, atom asal bertukar menjadi atom yang berbeza sama sekali unsur kimia. Disebabkan oleh pelepasan zarah alfa atau beta, nombor jisim atom berubah dan, dengan itu, ini menggerakkannya di sepanjang jadual D. I. Mendeleev. Perlu diingat bahawa nombor jisim berubah, tetapi jisim itu sendiri tetap hampir sama.
Berdasarkan maklumat ini, kita boleh menyusun semula sedikit definisi konsep. Jadi, radioaktiviti juga adalah keupayaan nukleus atom yang tidak stabil untuk berubah secara bebas kepada nukleus lain yang lebih stabil dan stabil.
Sebelum bercakap tentang apa itu bahan radioaktif, mari kita tentukan secara umum apa yang dipanggil bahan. Jadi, pertama sekali, ia adalah sejenis perkara. Ia juga logik bahawa perkara ini terdiri daripada zarah, dan dalam kes kami ini paling kerap adalah elektron, proton dan neutron. Di sini kita sudah boleh bercakap tentang atom, yang terdiri daripada proton dan neutron. Nah, molekul, ion, kristal, dan sebagainya diperoleh daripada atom.
Konsep bahan kimia adalah berdasarkan prinsip yang sama. Jika mustahil untuk mengasingkan nukleus dalam jirim, maka ia tidak boleh dikelaskan sebagai bahan kimia.
Seperti yang dinyatakan di atas, untuk mempamerkan radioaktiviti, atom mesti secara spontan mereput dan bertukar menjadi atom unsur kimia yang berbeza sama sekali. Jika semua atom sesuatu bahan tidak stabil sehingga mereput dengan cara ini, maka anda mempunyai bahan radioaktif. Dalam bahasa yang lebih teknikal, definisi akan berbunyi seperti ini: bahan adalah radioaktif jika ia mengandungi radionuklid, dan dalam kepekatan tinggi.
Cara yang agak mudah dan mudah untuk mengetahui sama ada sesuatu bahan adalah radioaktif adalah dengan melihat jadual D. I. Mendeleev. Segala-galanya selepas unsur plumbum adalah unsur radioaktif, serta prometium dan teknetium. Adalah penting untuk mengingati bahan yang radioaktif, kerana ia boleh menyelamatkan nyawa anda.
Terdapat juga beberapa unsur yang mempunyai sekurang-kurangnya satu isotop radioaktif dalam campuran semula jadinya. Berikut ialah senarai separa beberapa elemen yang paling biasa:
Bahan radioaktif ialah bahan yang mengandungi sebarang isotop radioaktif.
Terdapat beberapa jenis sinaran radioaktif, yang akan dibincangkan sekarang. Sinaran alfa dan beta telah pun disebut, tetapi ini bukan senarai keseluruhannya.
Sinaran alfa adalah sinaran yang paling lemah, yang berbahaya jika zarah masuk terus ke dalam tubuh manusia. Sinaran sedemikian direalisasikan oleh zarah berat, dan itulah sebabnya ia mudah dihentikan walaupun dengan sehelai kertas. Atas sebab yang sama, sinar alfa tidak bergerak lebih daripada 5 cm.
Sinaran beta lebih kuat daripada yang sebelumnya. Ini adalah sinaran oleh elektron, yang jauh lebih ringan daripada zarah alfa, jadi ia boleh menembusi beberapa sentimeter ke dalam kulit manusia.
Sinaran gamma direalisasikan oleh foton, yang agak mudah menembusi lebih jauh ke organ dalaman orang.
Sinaran penembusan yang paling kuat ialah neutron. Ia agak sukar untuk disembunyikan daripadanya, tetapi secara semula jadi ia, sebenarnya, tidak wujud, kecuali mungkin berdekatan dengan reaktor nuklear.
Bahan radioaktif selalunya boleh membawa maut kepada manusia. Di samping itu, pendedahan radiasi mempunyai kesan yang tidak dapat dipulihkan. Jika anda telah terdedah kepada radiasi, maka anda ditakdirkan. Bergantung pada tahap kerosakan, seseorang mati dalam beberapa jam atau dalam beberapa bulan.
Seiring dengan ini, mesti dikatakan bahawa orang sentiasa terdedah kepada sinaran radioaktif. Alhamdulilah dah cukup lemah hingga boleh membawa maut. Contohnya, menonton perlawanan bola sepak di TV memberi anda 1 mikrorad sinaran. Sehingga 0.2 rad setahun - ini biasanya latar belakang sinaran semula jadi planet kita. 3 hadiah - bahagian sinaran anda semasa x-ray gigi. Nah, pendedahan lebih 100 rad sudah berpotensi berbahaya.
Bahan radioaktif yang paling berbahaya ialah Polonium-210. Kerana sinaran di sekelilingnya, anda juga boleh melihat sejenis "aura" bercahaya berwarna biru. Perlu dinyatakan bahawa terdapat stereotaip bahawa semua bahan radioaktif bersinar. Ini tidak sama sekali, walaupun terdapat pilihan seperti Polonium-210. Kebanyakan bahan radioaktif tidak mencurigakan secara luaran sama sekali.
Livermorium kini dianggap sebagai logam yang paling radioaktif. Isotop Livermorium-293nya mengambil masa 61 milisaat untuk mereput. Ini telah ditemui pada tahun 2000. Ununpentium lebih rendah sedikit daripadanya. Masa pereputan Ununpentium-289 ialah 87 milisaat.
Juga fakta yang menarik ialah bahan yang sama boleh menjadi tidak berbahaya (jika isotopnya stabil) dan radioaktif (jika nukleus isotopnya hampir runtuh).
Bahan radioaktif tidak dianggap berbahaya untuk masa yang lama, dan oleh itu ia dikaji secara bebas. Malangnya, kematian yang menyedihkan telah mengajar kita keperluan untuk berhati-hati dan meningkatkan keselamatan dengan bahan tersebut.
Salah satu yang pertama, seperti yang telah disebutkan, ialah Antoine Becquerel. Ini adalah ahli fizik Perancis yang hebat, yang memiliki kemuliaan penemu radioaktiviti. Atas jasanya, beliau telah dianugerahkan keahlian dalam Royal Society of London. Kerana sumbangannya kepada kawasan ini, dia meninggal dunia agak muda, pada usia 55 tahun. Tetapi karyanya masih diingati hingga ke hari ini. Unit radioaktiviti itu sendiri, serta kawah di Bulan dan Marikh, dinamakan sebagai penghormatan kepadanya.
Orang yang sama hebat ialah Marie Sklodowska-Curie, yang bekerja dengan bahan radioaktif dengan suaminya Pierre Curie. Maria juga berasal dari Perancis, walaupun mempunyai akar Poland. Sebagai tambahan kepada fizik, dia terlibat dalam pengajaran dan juga aktiviti sosial yang aktif. Marie Curie adalah wanita pertama yang memenangi Hadiah Nobel dalam dua disiplin sekaligus: fizik dan kimia. Penemuan unsur radioaktif seperti Radium dan Polonium adalah merit Marie dan Pierre Curie.
Seperti yang kita dapat lihat, radioaktiviti adalah proses yang agak kompleks yang tidak selalu berada di bawah kawalan seseorang. Ini adalah salah satu kes di mana orang boleh menjadi tidak berdaya sama sekali dalam menghadapi bahaya. Itulah sebabnya penting untuk diingat bahawa perkara yang benar-benar berbahaya boleh menjadi sangat menipu di luar.
Untuk mengetahui sama ada sesuatu bahan itu radioaktif atau tidak, selalunya anda sudah boleh di bawah pengaruhnya. Oleh itu, berhati-hati dan penuh perhatian. Reaksi radioaktif membantu kita dalam banyak cara, tetapi kita juga tidak harus lupa bahawa ini adalah kuasa yang boleh dikatakan di luar kawalan kita.
Di samping itu, perlu diingati sumbangan saintis yang hebat untuk mengkaji radioaktiviti. Mereka memberi kami sejumlah besar pengetahuan berguna yang kini menyelamatkan nyawa, menyediakan tenaga kepada seluruh negara dan membantu menyembuhkan penyakit yang dahsyat. radioaktif bahan kimia adalah bahaya dan rahmat kepada manusia.
