Phóng xạ là gì?

Xin chào các bạn, tôi muốn tạo một loạt bài cho các bạn, bắt đầu từ nguyên tử và hạt nhân, để thu được năng lượng hạt nhân. Chúng tôi đã đưa ra thông tin về các hạt hạ nguyên tử và các phép biến đổi hạt cơ bản trước đây. Trong thời gian tới, tôi sẽ chuẩn bị một bài báo về những chủ đề này. Chủ đề của chúng ta hôm nay sẽ là về phóng xạ và vật liệu phóng xạ .

Hiện tượng phóng xạ là gì?

 Từ phóng xạ bắt nguồn từ các từ Latin ” radio ” và “ activus “. Hiện tượng phóng xạ được phát hiện khi nào? Antoine Henri Becquerel , người sở hữu tố chất phóng xạ, một phần do tình cờ, một phần là sự cẩn thận và quyết tâm.Sự chiếu xạ của muối uran được phát hiện vào năm 1896 bởi Việc phát hiện ra tính phóng xạ của nó là một phát minh thực sự mang tính cách mạng. Thật vậy, ông đã chỉ ra rằng không phải tất cả các hạt nhân nguyên tử đều ổn định: chúng phóng ra các hạt nhỏ ra khỏi chúng dưới dạng một số tia xuyên qua (xuyên qua) được gọi là phóng xạ, sau khi phát xạ như vậy, các nguyên tử thay đổi cấu trúc của chúng (biến đổi phóng xạ). Từ đó suy ra rằng các nguyên tố trong hóa học không thực sự là nguyên tố cơ bản và nguyên tử được cấu tạo từ các nguyên tố nhỏ hơn.

Việc nghiên cứu các chất phóng xạ tự nhiên và nghiên cứu các đặc tính của chúng đã phát triển vào đầu thế kỷ 20. Điều quan trọng nhất trong những phát triển này là 2 nguyên tố mới do M. Sklodowska Curie và Pierre Curie phát hiện. Hai nguyên tố này là Po và Ra (Polonium và Radium, tương ứng).

Rõ ràng là có ba loại phóng xạ (alpha, beta, và gamma, α, β, và γ, tương ứng) và mỗi loại có một sự biến đổi khác nhau trong các hạt nhân nguyên tử tương ứng của nó. Việc nghiên cứu hiện tượng phóng xạ, cũng như nghiên cứu các tia mà nó được tạo ra, và cả việc sử dụng các tia mà nó được tạo ra, đã giúp ích rất nhiều cho việc tìm hiểu cấu trúc của hạt nhân nguyên tử. Hạt nhân nguyên tử không phải là chất đơn giản vì chúng được tạo thành từ proton và neutron.

Cách thức kết hợp của proton và neutron dẫn đến khái niệm đồng vị, nghiên cứu các điều kiện ổn định của hạt nhân, và sự thừa nhận hai loại lực tác động bên trong hạt nhân (tương tác mạnh và tương tác yếu).

Năm 1934, nhà vật lý đoạt giải Nobel Frédéric Joliot-Curie bắt đầu quá trình tổng hợp hạt nhân phóng xạ bằng cách bắn phá hạt nhân bằng tia alpha . Trong khoảng thời gian này, họ thu được 30Р [27А1 ((α, n) 30Р] bằng phương pháp nhân tạo. Do đó, có thể sản xuất một đồng vị phóng xạ rất yếu với nhiều ứng dụng khác nhau . Tương tự, ngày nay, gia tốc nặng năng lượng cao các ion (các ion năng lượng cao không chứa electron có khối lượng lớn) được tạo ra trên các nguyên tố khác. nguyên tử) có thể bị đẩy ra, do đó các hợp chất hạt nhân mới có thể được hình thành.nó có thể đạt được; chúng thường rất không ổn định và một số rất khác so với những chất có thể quan sát được trong các vật liệu phóng xạ tự nhiên hoặc những vật liệu thu được bằng cách bắn phá các hạt alpha. Đây là cách có thể quan sát được các dạng phóng xạ bất thường, chẳng hạn như sự phát xạ hạt nhân carbon.

Sau đó, vào năm 1938, Otto Hahn và Fritz Strassmann đã tìm ra nguyên tố 240U bằng cách bắn phá đồng vị 238U bằng neutron.

Hiện tượng phóng xạ có nhiều ứng dụng trong sinh học và công nghệ. Cũng như những nguy hiểm không thể không kể đến của nó: có thể phá hủy các phân tử sinh học; do đó, nó có thể tạo ra kết quả có hại (ung thư, thiếu máu, v.v.) đối với sinh vật sống và có lợi (điều trị ung thư, chẩn đoán, v.v.) Các tiêu chuẩn về xử lý chất phóng xạ rất nghiêm ngặt và hầu hết các quốc gia đều thực hiện các hệ thống giám sát và kiểm soát nghiêm ngặt không phụ thuộc vào các cơ sở công nghiệp.

Các loại phóng xạ

Alpha, beta và gamma: hiện tượng phóng xạ có thể được biểu hiện bằng hạt nhân heli, các electron đơn giản, hoặc phát bức xạ điện từ rất mạnh.

Các loại phóng xạ:

  1. rối loạn a,
  2. b-rối loạn,
  3. sự phân hạch tự phát,
  4. proton, neutron và hai proton-phóng xạ,
  5. hai giai đoạn phóng xạ.

Phóng xạ được chia thành các loại theo bản chất của bức xạ phát ra và những thay đổi mà nó tạo ra trong hạt nhân phát ra. Hạt nhân được đặc trưng bởi hai số nguyên: khối lượng nguyên tử A bằng số nucleon mà nó chứa, và số nguyên tử Z bằng số proton. Theo đó, sự khác biệt AZ cho chúng ta số lượng neutron. Ví dụ, plutonium 244 có 94 proton và 150 neutron. Bạn có thể tìm ký hiệu của nguyên tố ở đầu bài viết.

Tia anpha bao gồm các hạt cực nhỏ có khối lượng lớn gấp bốn lần khối lượng của proton và điện tích dương gấp hai lần khối lượng của proton: chúng là hạt nhân của nguyên tử heli. Tất cả các hạt alpha phóng ra từ cùng một loại hạt nhân phóng xạ đều phát ra năng lượng như nhau. Sự phát xạ này làm thay đổi cấu trúc hạt nhân: số hiệu nguyên tử giảm đi hai đơn vị và khối lượng nguyên tử giảm đi 4 đơn vị. Điều này đã được xác nhận trong quá trình phân rã alpha của plutonium 244, chuyển đổi thành uranium 240 với chu kỳ bán rã 80 triệu năm. Phản ứng thứ ba màu hồng từ bên trái.

Trong phóng xạ bêta , hạt nhân phát ra một êlectron mang điện tích âm. Điện tích electron và số hiệu nguyên tử của hạt nhân tăng thêm 1 đơn vị; nhưng vì khối lượng của một electron khá nhỏ nên khối lượng nguyên tử hầu như không đổi. Có một chất phóng xạ khác được gọi là cộng với beta; ở đó một positron (phản điện tử) được phát ra, ở đó số proton trong hạt nhân giảm đi một đơn vị. Không phải tất cả các electron được giải phóng cho một phân rã beta nhất định đều có năng lượng như nhau; năng lượng này được phân bố theo một quang phổ. bởi W. Pauli và E. FermiĐiều này khiến họ nghĩ rằng cùng lúc với electron, một hạt khác phải phát ra neutron (ν) (hay phản neutron). Giả thiết này cho phép xây dựng lý thuyết lực yếu (hoặc tương tác) chi phối quá trình phân rã beta. Theo điều này; hiện tượng phóng xạ beta là do sự phân rã của neutron của hạt nhân thành proton, electron và phản neutron. Ví dụ về sự phân rã của uranium 240 thành neptunium (Np) cho thấy rằng chỉ có số nguyên tử bị ảnh hưởng trong quá trình chuyển đổi.

Trong phóng xạ gamma , hạt nhân phát ra một photon năng lượng cao, hay còn gọi là hạt nhỏ. Cấu trúc hóa học của nguyên tử không thay đổi: hạt nhân chuyển từ trạng thái kích thích sang trạng thái gọi là <nền>. Thông thường, hạt nhân bị kích thích trước đó đã được tạo ra bởi sự phân rã alpha, phóng xạ , hoặc phân rã beta.