radioaktivnost

Maturski rad, Radiaktivnost JU SREDNJA ŠKOLA „JABLANICA“ MATURSKI RAD IZ HEMIJE TEMA: RADIOAKTIVNOST Adna Bojadžić IVb Jablanica, maj 2014.godina SADRŽAJ 1. UVOD...........................................................................................................3 2. HISTORIJA OTKRIĆA RADIOAKTIVNOSTI.....................................4 3. ATOMSKO JEZGRO.................................................................................5 4. RASPAD ATOMSKOG JEZGRA............................................................6 a. ALFA-RASPAD......................................................................................6 b. BETA-RASPAD......................................................................................7 c. GAMA-RASPAD.....................................................................................8 5. PERIOD POLURASPADA........................................................................9 6. JEDINICE RADIOAKTIVNOSTI............................................................9 7. RADIAOKTIVNI NIZOVI.......................................................................10 8. VJEŠTAČKA RADIAOKTIVNOST.......................................................11 9. NUKLEARNE REAKCIJE......................................................................12 a. FISIJA.....................................................................................................15 b. FUZIJA...................................................................................................16 10. NUKLEARNI REAKTORI.......................................................................17 11. NUKLEARNA ENERGIJA.......................................................................17 12. NUKLEARNA ORUŽJA..........................................................................18 a. ATOMSKA BOMBA..............................................................................19 b. TERMONUKLEARNA BOMBA..........................................................21 13. RADIOAKTIVNI OTPAD.........................................................................22 14. UTICAJ RADIAKTIVNOG ZRAČENJA................................................23 15. ZAKLJUČAK..............................................................................................24 16. LITERATURA............................................................................................25 1.UVOD Sama riječ radijacija potiče od latinske riječi „radiare“ što znači ispuštati zrake. Radioaktivnost je spontani proces u kojem se atomsko jezgro, emitujući jednu ili više čestica ili kvanta elektromagnetnog zračenja, preobražava u drugo jezgro. To je nuklearna pojava, odnosno svojstvo nekih hemijskih elemenata, tačnije njihovih izotopa, da emituju nevidljive čestice i zrake velike energije koju potiču iz atomskog jezgra, a svako atomsko jezgro ima karakteristično vrijeme poluraspada. Radioaktivni raspad se dešava u jezgrima koja imaju dinamičku nestabilnost, kao posljedicu nepovoljnog odnosa protona i neutrona u jezgru. Prvobitno nije bila poznata priroda zračenja već se zbirno govorilo o radijaciji te je ova pojava „raspada“ jezgra nazvana radioaktivnost, a jezgra koja emituju čestice ili zračenje radioaktivna jezgra. Nastaju raspadom početnog jezgra koje se često naziva i jezgro roditelj, pri tome nastaje novo jezgro, potomak, koje može imati redni broj Z koji je različit od početnog jezgra. Pri radioaktivnim procesima jezgra stvaraju neku vrstu zračenja. Najčešća zračenja nazivaju se alfa(α), beta(β) i gama(γ) zračenjima koje je 1899.godine otkrio Ernes Rutherford i nazvao ih prema prva tri slova grčkog alfabeta. Radioaktivnost koja se javlja kod izotopa koji se nalaze u prirodi naziva se prirodna radioaktivnost, a ona koja se javlja kod izotopa stovrenih pri nuklearnim reakcijama naziva se vještačka radioaktivnost. Naučnici su ustanovili da se do prirodnog zračenja dolazi spontano i stalno bez ikakvih spolkašnjih utjecaja i da brzina ovog zračenja ne zavisi od protiska temperature i slično. Prirodni izvori zračenja su: kosmička[footnoteRef:1], zračenja tla i zidova, te zračenje u ljudskom tijelu, dok su vještački izvori: nuklearni reaktori[footnoteRef:2] i radioaktivni izvori koji se koriste u medicini i industriji. [1:  Kozmičke zrake su električki nabijene čestice, koje dolaze iz vanjskog svemira i sudaraju se sa Zemljinom atmosferom.] [2: Nuklearni reaktor je naprava u kojoj se odvija postojanja kontrolirana nuklearna reakcija u kojoj reakcija nije eksplozivna.] Svi elementi iznad rednog broja 83 u Peridonom sisstemu elemenata su radiaktivni. Izuzetak su lakši elementi ako što su kalijum, ribidijum, lutecijum i drugi. Oni također ispoljavaju radioaktivno svojstvo ali u znatno manjoj mjeri. 2. HISTORIJA OTKRIĆA RADIOAKTIVNOSTI Prirodnu radioaktivnost otkrio je Henri Becquerel krajem 1896.godine kada je otkrio da uran i njegova jedinjenja spontano emitiraju radioaktivno zračenje. On je otkrio da zračenje koje izazivaju spojevi urana joniziraju zrak, prolaze kroz papir, pločice aluminija i bakra i izazivaju fluorescenciju[footnoteRef:3]. Ostavljaju određene tragove na fotografsku ploču čak kada su uvijene u crni papir (Slika 1). Becquerel je utvrdio da ti zraci imaju neka slična svojstva kao i rendgenske zrake (X-zrake) te su se u početku nazivale Becquerelove zrake. Uzrok Becquerelovim zrakama nije bio poznat te je hemičarka Maria Cuire počela istraživanje uranovih i još nekih drugih preparata koji ispuštaju ovajkvo zračenje. U saradnji sa svojim suprugom Pierre Cuire otkrili su da se uranit sastoji iz uranovog oksida i nekih jedinjena u kojima se nalazi i bizumit koji ima 60 puta jače zračenje nego čist uran. Otkrili su da bizmutovo zračenje nastaje usljed neznatne količine radija. Zbog toga su predložili da se elementi zbog kojih dolazi do Becequerelovih zraka nazivaju radioaktivni elementi. Ernest Rutherford je 1889.godine na osnovu ispitivanja ptolaznosti radioaktivnih zraka kroz tanke listove aluminija utvrdio da postoje dvije vrste zraka: alfa i beta. Alfa-česticama je nazvao onu vrstu zraka koje ne mogu da prođu kroz aluminijsku ploču debljine 0.02 milimetra, a beta-česticama je nazvao onu vrstu koja je prolazila kroz deblje slojeve. Te iste godine je Paul Villard, francuski naučnik, otkrio i treću vrstu radioaktivnog zračenja, nazvanu gama-česticama. Za to zračenje je utvrđeno da ne skreće u magnetnom polju i da ima veliku prodornu moć. [3: Fluorescencija je vrsta luminescencije, to je zračenje svijetlosti iz tvari za vrijeme ozračivanja jonizirajućim zračenjem (elektronskim, rendgenskim ili ultraljubičastim) ili svjetlošću.] Slika 1- H.Becquerlov eksperiment 3. ATOMSKO JEZGRO Atom je osnovni i najsitniji sastojak tvari koji sadrži svojsva elemenata. Atom se sastoji od veoma malog, pozitivno nalektrisanog jezgra okruženog negativno nalektrisanim elektronima. Iako je jezgro manje od deset-hiljaditog dijela atoma, jezgro sadrži više od 99.9% atomske mase. Jezgro je izgrađeno od dvije vrste elementarnih čestica:protona i neutrona, koji se jednim imenom nazivaju nukleoni. Proton i neutron predstavljaju dva stanja jedne iste čestice. Proton p je stabilna, pozitivno naelektrisana čestica. Naboj jezgra je određen brojem protona Z. Broj protona u jezgu jednak je broju elektrona u elektronskom omotaču neutralnog atoma. Taj broj naziva se atomski broj. Atomski broj određuje identitet atoma i predstavlja njegov redni broj u peridonom sistemu elemenata. Do promjene identiteta dolazi ako se promijni broj protona u jezgri. Ukupni broj nukleona u jezgri označava se sa A i naziva se maseni broj, jer određuje masu jezgre. Broj neutrona u jezgri označava se sa N. Atomska masa jezgra (A) je zbir atomskog broja i broja protona (Z+N). Identitet jezgra je određen rednim brojem i masenim brojem. Redni broj elemenata u periodnom sistemu elemenata predstavlja najosnovniju karakteristiku i najvažniju fizičku konstantu svakog elementa, a tek poslije njega po značaju dolazi atomska masa. Jezgra sa istim masenim brojem se nazivaju izobari, a jezgre sa istim rednim brojem se nazivaju izotopi. Do sada je poznato 112 elemenata koji variraju od najlakšeg, vodonika, do još bezimenog elementa 112. Svi elementi teži od uranijuma su vještački napravljeni. Od preko hiljadu poznatih izotopa, oko 300 ih je stabilnih. Svi ostali su nestabilni, tj. jezgra im se sama po sebi raspadaju i tako se transformišu u neke druge elemente. Svi elementi sa rednim brojem većim od 82 (Z>82) su nestabilni, tačnije rečeno radioaktivni. Spontana razgradnja nestabilnih jezgra odvija se po određenim zakonitostima. U svim ovim procesima nestabilna jezgra se stabiliziuju na tri načina: 1. način ostranjivanja suvišnih nukleona u jezgru; 2. način je pretvaranje jednih nukleona u druge; 3. način stabilizacije nestabilnog jezgra je prelaz iz višeg u niže energetsko stanje uz emisiju fotona. 4. RASPAD ATOMSKOG JEZGRA 4.a. ALFA-RASPAD Ispuštanje alfa-čestica, ili jezgra 4He tj.jezgro atoma helijuma je proces koji se naziva alfa-raspad. To ja način ostranjivanja suvišnih nukleona iz jezgre koji se gotovo uvijek dešava da se iz nestabilnog jezgra skupa izlijeće sistem od dva protona i dva neutrnoa. Jezgro koje nastaje pri raspadu ima drugačiju masu i naelektrisanje od orginalnog jezgra. Promjena naelektrisanja jezgra znači da je elemenat promijenjen u neki drugi element. Maseni broj A se smanjuje za četiri, a redni broj za dva tj, smiješten je za dva mijesta ulijevo u Periodnom sistemu. Struja jezgra 4He predstavlja alfa-zrake ili alfa-zračenje. Alfa-zraci su pravolinijska struja pozitivno naelektrisanih čestica, njihova brzina kretanja iznosi od 15000 do 30000 km/s. Njihov domet u zraku najviši je do 8 centimetara, a prodornost do 0.05 milimetara debo list aluminijuma. Pri kretanju kroz vazduh alfa-čestice ga jako joniziju jer pri sudarima sa molekulama gasova vazduha izbijaju iz njih elektrone. Pri tome se čestice gasova vazduha prelaze u pozitivne jone, tj. naelektrišu se pozitivno. primajući svaki po dva elektrona helijumovi joni prelaze u elementaran gas koji ostaje u vazduhu. Radijum je alfa-radioaktivni elemenat, što znači da emituje samo jednu vrstu radiaktivnih zraka, a to su alfa-zrake. Alfa-čestice se često nazivaju helioni. Slika 2 - Alfa-raspad Ako se nađu u ljudskom tijelu alfa čestice koje emituju radioaktivni izotopi predstavljaju jedan od najopasnijih oblika zračenja. S druge strane, spoljašnje ozračivanje alfa čestica nije toliko štetno jer čestice kompletno zaustavlja tanak sloj izumrlih ćelija kože kai o nekoliko centimetara vazduha. Međutim ako se ovo zračenje unese u organizam, udisanjem, gutanjem, prodiranjem kroz kožu ono postaje ozbiljna opasnost za ugroženi organizam. 4.b. BETA-RASPAD Beta-čestice su negativno naelektrisani elektroni koje emituje jezgro. Ova pojava dešava pretvaranjem jednih nukleona uj druge sve dok se ne uspostavi povoljan odnos broja protona i neutrona u jezgru. Najčešće se događa da se neutroni u jezgru transformišu u protone. Pri tome nastali elektroni bivaju izbačeni iz jezgra kao beta-čestice. Tada se radi o beta-raspadu ili beta-radiaktivnosti. Beta-zrake ili beta-zračenje predstavlja snop brzih elektrona. Brzina ovih zraka dostiže vrijednosti do 290 hiljada km/s tj.blizu brzini svjetlosti. Doment je veći od alfa-ćestica a prodornost iznosi oko 3mm debeo list aluminijuma. Masa jezgra koje prolazi kroz beta-raspad se samo malo promijeni, a maseni broj ostaje isti. U stvari, beta-raspad nastaje kada se neutro mijenja u proton u okviru jezgra. Svaki beta-raspad prati nevidljivi neutrino. Tada se broj protona a samim time i atomski broj mijenja za jedan. Slika 3 - Beta-raspad U stabilnom jezgru, neutron se ne raspada. Slobodni neutron se može raspasti emitovanjem alfa i beta-čestica. Dijeleći energiju sa beta-česticama nastaje neutrino[footnoteRef:4]. Neutrino je čestica koja postoji samo u kretanju i kreće se brzinom svijetlosti. Neutrino ima malu ili uopće nema masu, kao ni naelektrisanje, ali kao i proton nosi implus i energiju. Izvor energije koja se oslobodi u toku beta-rasšada se objašnjava činjenicom da je masa početnog izotopa veća od sabranih masa produkta raspada. Suština beta raspada je pretvaranje jednog neutrona u proton uz emisiju elektrona i anruneutrina: n→p +e-+ νe'.Taj beta-raspad naziva se Beta(minus) raspad ili elektronski beta-raspad.On nastaje zbog djelovanja slabe nuklearne slie i obično se javlja u nuklearnim reaktorima. Pozitronski beta-raspad ili beta(plus) raspad se dešava uz emisiju pozitrona i elektronskog neutrina, kao i elektronski zahvat. Pozitronski beta-raspad: [4: Neutrino- električki neutralna elementarna čestica koja je nosilac energije i implusa.] p → n + e+ + νe. On se može dogoditi samo unutar atomskog jezgra, kojem je energija izotopa veća od nuklearne energije vezivanja hemijskog elementa iz kojeg je radioaktivni raspad započeo. Elektronski zahvat nastaje zahvatom elektrona iz elektronskog omotača atoma u jezgro. Nastala šupljina u elektronskoj ljusci se popunjava elektronom iz više ljuske, pri čemu nastaje rendgensko zračenje. 4.c. GAMA-RASPAD Gama-raspad, odnosn gama-zračenje obično prati alfa- i beta-zračenje. Način stabilizacije nestabilnog jezgra je prelaz iz vušeg u niže energetsko stanje uz emiesiju fotona ili gama-zračenja. H+ gama zraci su vrsta elektromagnetnog zračenja koje rezultije iz preraspodjele naelektrisanja u samom jezgru. Gama-zrak je foton velike energije. Od vidljivog fotona gama-zrak se jedino razlikuje po talasnoj dužini: talasna dužina gama-zraka je mnogo kraća od talasne dužine vidljivog fotona. Ovaj raspad ne mijenja identitet jezgra, mijenja samo njegovo energetsko stanje. Rastojanje između energetskih nivoa jezgra su veličine od 1MeV[footnoteRef:5]. Zbog toga su energije gama-fotona preko 1000 puta veće od energije fotona nastalih pri prelazima elektrona u atomu. [5: eV-Elektronvolt, mjerna jedinica za energiju. 1MeV=1.000.000eV] Slika 4 - Gama-raspad Gama-zraci se mogu emitovati kada nukleus prolazi kroz promjenu iz jednog oblika u drugi. Na primjer, ovo se može desiti kada oblik jezgra pretrpi promjenu. Kada nukleus emitije gama-zrake ne mijenja se ni atomski ni maseni broj.Gama-zraci, za razliku od alfa- i beta-zraka su nematerijalne prirode i nisu naelektrisani. Slični rendgenovim zraka od kojih se jedno razlikuju znatno manjom talasnom dužinom i većom prodornošću. Šire se brzinom svijetlosti, 300 hiljada km/s, a njihova prodornost iznosi oko 30 cm debele ploče aluminijuma. Gama-zrake imaju najmanju jonizacionu moć, a prodornost kroz materijalnu sredinu je največa, čak desetine kilometara kroz zrak. 5. PERIOD POLURASPADA Period poluraspada nekog izotopa predstavlja vrijeme za koje je potrebno da se raspadne polovina datog atoma. Svaki pojedinačni izotop ima svoje vrijeme poluraspada. Na primjer, period raspada izotopa U238 je 4.5 milijardi godina, to znači da će se za 4.5 milijardi godina polovina ukupne količine izotopa U238 na Zemlji raspasti na druge elemente. Također, za sljedećih 4.5 milijardi godina nestati će i druga polovina izotopa U238. Samo jedna četvrtina orginalne materije ovog izotopa, poslije 9 milijardi godina će ostati na Zemlji.Ovaj raspad je slučajan prices u kojem vjerovatnoća da će se jedno jezgro raspasti ne zavisi od toga koliko se jezgara raspalo i koliko će ih se raspati. Period poluraspada se može prikazati formulom: N=No/2, pri čemu je N broj raspadnutih atoma, a No broj atoma u početnom trenutku, odnosno vrijeme teži 0. Kada vrijeme teži beskonačnosti, broj jezgara koja se još uvijek nisu raspala se približava nuli. To, recimo može biti i objašnjenje zašto na Zemlji nema prirodnih radioaktivnih izotopa sa vremenom poluraspada koje je kraće od 4.5 milijardi godina. Procjenjuje se da je to starost Zemlje i da sva jezgra koja su imala kraće vrijeme poluraspada su se već odavno raspala, tj. za njih je N=0, odnosno broj raspadnutih atoma je jednak 0. Vrijeme poluraspada za različite radioaktivne supstance nalazi se u širokom dijapazonu: od 10-7 do 1015 godina. Vrijeme poluraspada (za prosti raspad) se određuje direktno ili preko radiaktivne konstane. Takvo određivanje se zansiva na dva principa: 1. praćenje aktivnosti u toku vremena, ili 2. mjerenje aktivnosti u datom momentu uz poznavanje broja neraspadnutih atoma. 6. JEDINICE RADIAKTIVNOSTI Količina radiaktivnog materijala se rijetko izražava u jedinicama mase. Količine radiaoktivnih supstanci se najčešće upoređuju i mjere po brzini raspada. Apsolutna jedinica aktivnosi u sistemi SI je bekerel (Bq), koja je predložena 1975. godine i određena kao 1Bq = 1raspad s-1 . Pošto je ova jedinica vrlo mala, u praksi se većinom koristila veća jedinica, kiri (Ci), koja je definisana kao: 1Ci =3,7.1010 raspad s-1 = 3,7.1010 Bq. 1950.godine IUPAC usvojile su definiciju: 1Ci je ona količina bilo kojeg radio-nuklida u kojoj se desi 3.7.1010 raspada u seknudi, iz toga slijedi: 1Ci = 37 GBq. 7. RADIOAKTIVNI NIZOVI Svi elementi koji se mogu naci u prorodnim izvirima, čiji je atomski broj veći od 83 su radiaktivni. Ti elementi pripadaju lancima uzastopnih raspada i svi nuklidi u okviru jednog takvog lanca raspada ćine tzv. radioaktivne nizove. Postoje 3 takva niza u čiji sastav ulaze svi prirodni radioizotopi (Tabela 1). Rodonačelnik niza, odnosno roditeljski izotop je izotop koji stoji na vrhu niza i čijim raspadom nastaju, jedan iz drugog, svi članovi niza, odnosno njegovi potomci. Nizovi se nazivaju prema svome radonačelniku. Ti nizovi mogu biti: (a) uranijumov niz (238U,U), (b) torijumov niz (232Th, Th) ili (c) akrinijumov niz (235U, AcU). Radonačelni izotpi ova tri niza su dugoživući radionuklidi sa vremenima polurasoada koja su reda veličine starosti Zemlje. Svi drugi članovi niza su u sekularnoj ravnoteži sa rodonačelnikom. Uranijumov niz počinje sa 238U kao rodonačelnikom i nakon 14 transformacija, od kojih je 8 alfa-raspada i 6 beta-raspada, dolazi se do stabilnog krajnjeg proizvoda, a to je 206Pb. Pored olova kao krajni proizvod niza javlja se i 84He.Relativna atomska masa rodonačelnika ovog niza i svih njegovih članova može se izračunati pomoću formule 4n+2, gdje je n cijel broj. Niz (4n+3) ili aktinijumov niz je ustvari niz 235-uranijuma. Posljednji član je opet olova, ali ovaj put izotop 207Pb. Torijumov niz (4n) počinje sa 232Th. To je niz 4n jer se maseni brojevi njegovih članova mogu dobiti kao 4n. On završava stabilnim izotopom olova, u ovom slučaju 208Pb. Ova tri niza su slična po tome što im je radonačelnik dugoživući izotop teškog elementa, a kao krajnji produkt javlja se neki od stabilnih izotopa olova. IZOTOP 238U (niz urana) 235U(niz aktinourana) 232Th(niz torijuma) 237Np(niz neptunija) PRIRODNA OB. (at%) 99274 7202 100 - GODINE 4,468.109 0,704.109 1,405.1010 2,14.106 KRAJNJI PROIZVOD 206Pb 207Pb 208Pb 209Bi TIP NIZA 4n+2 4n+3 4n 4n+1 Tabela 1 - Rodonačelnici prirodni radioaktivni nizova Nizovi su potpuno nezavisni i nigdje se ne ukrštaju. Po jeden izotop elementa rednog broja 86, poznat kao rodon, se javlja u svakom od ovih nizova. Rodon je interni gas i nalazi se na dnu grupe internih gasova u Peridonom sistemu elemenata. Krajnji, stabilni nuklidi svih nizova sadrže magične brojeve protona,82, i magične brojeve neutrona, 126, ili oba što predstavlja njihovu karakteristiku. 8. VJEŠTAČKA RADIOAKTIVNOST Dokazano je da su proizvodi vještačkog raspada često jezgra koja se ipak raspadaju određenom brzinom. Otkriće takvih izotopa je jedno od najznačajnijih naučnih događaja posljednjih godina. Naučnik Žolio proučava jezgro i umjetnu radioaktivnost, identificira pozitron i neutron ali ne shvata značaj njihovog otkrića. 1934.godine uspijeva od bora dobiti izotop dušika, a kasnije fosfor iz aluminija i silicij iz magnezija. Talijasnki fizičar Fermi daje teoriju beta rspada, otkriva spore neutrone koji će kasnije biti veoma bitni za nuklearne reaktore, te bombardira atome neutronia i stvara Fermi-Diracovu statistiku, također sudjeluje u izradi atomske bombe kao stručni savjetnik. Možemo reći da se radioaktivne jezgre mogu dobiti bombardovanjem stabilnih jezgara protonima, alfa-česticama, neutronima itd. Glavni izvor vještačkih radioaktivnih elemenata su nuklearni reaktori[footnoteRef:6] i akceleratori čestica[footnoteRef:7]. Vještački način dobijanja radioaktivnih elemenata je kada se npr. Prirodni elemenat bombardira nuklearnim projektilima, protonima, alfa-ćesticama, neutronima itd., te se na taj način u njemu izazove nuklearna transmutacija, koju je otkrio Fermi, u novi elemenat ili novi izotop istog elemanta. Kao projektil za bombardovanje neutroni su jako pogodni jer nemaju naboja i zbog toga lako prodiru u jezgru atoma. [6: Nuklearni reaktor je naprava u kojoj se odvija postojana kontrolirana  nuklearna lančana reakcija (za razliku od nuklearne bombe u kojoj je reakcija eksplozivna i nekontrolisana).] [7: Akcelerator (ili akcelerator čestica) je uređaj za ubrzavanje električki nabijene čestice do visokih brzina.] Izvori radioaktivnih elemnata mogu biti: · primjena zračenja u medicini (radiologija, nuklearna medicina, radioterapija) · pokusne nuklearne eksplozije · industrija-nuklearne elektrane (zrače manje od televizijskog ekrana) · drugi izvori puput aparata za radiologiju s rendgenskim zrakama ili neutronima, akceleratori čestice 9. NUKLEARNE REAKCIJE Pod pojmom nuklearna rekcija podrazumijevamo proces pri kojem se atomsko jezgro nekog elementa djeluje sa drugim jezgrima, slobodnim neutronima ili fotonima dovoljne energije, i u toku 10-12 sekundi ili kraće se transformišu u drugo ili više jezgara, pri tome emitujući čestie ili elektromgnetno zračenje. Ako pri bombardovanju jezgra česticama ne dolazi ni do promjene jezgra, ni do promjene čestice, niti do stvaranja drugih jezgara ili emisije čestica, takav proces se naziva rasejavanje. Rasejavanje se u užem smislu ne smatra nuklearnom reakcijom, ali se obično izučava u okviru njih, i šire posmatrano spadaju u nuklearne interakcije. Nuklearne reakcije se predstavljaju jednačinama koje su analogne onima koje se koriste za hemijske reakcije: ZXA + z2aA2 z3bA3+ z4YA4 pri čemu je X- jezgro mere, Y- jezgro proizvoda, a- projektil kojim se bombarduje polazno jezgro, b- izbačena čestica ili foton koja se još naziva i ejektil. Z predstavlja redni broj, a A maseni broj atoma. Najčešće se nuklearna reakcija označava po skraćenoj notaciji koju je predložio Bete, i koja se po njemu zove Beteova notacija A1X(A,B)A2Y. U njoj su u zagradama date skraćene oznake projektila i ejektila razdvojene zarezom, dok se sa strane nalazi jezgro mete odnosno jezgro proizvoda. Prvu nuklearnu rekaciju izveo je Raderford 19129.godine. On je α-česticama, odnosno helijem bombardovao jezgra azota, pri čemu nastaje jezgro izotopa oksigena i proton, odnosno vodik. 7N14 + 2He4 1H1 + 8O17 ili po Beteovoj notaciji: 7N14(α,p)8O17. 1932.godine je ostvarena reakcija drrugog tipa sa protonom. Ta reakcija je djelo Kokrofta i Voltona. Oni su protonima gađali jezgro litija pri čemu nastaju dvije α-čestice, kao i fotonuklearna reakcija. 3Li7 + 1H1 22He4 ili 3Li7(p,α)2He4 Datumi koji su značajni za historijat nuklearnih reakcija treba izdovijiti sljedeće: (1) 1919.godina- već spomenuti Rderfordov eksperiment (2) 1929-1930.godina– kontrukcija prvog ciklotrona, gdje je dobiven proton E=80keV (3) 1932.godina- Anderson, otkriće pozitrona i kosmičkog zračenja (4) 1932.godina izgradnja prvog akceleratora i ostvarenje druge nuklearne reakcije (5) 1932.godina- Juri je otkrio deutrijum, stabilni i teški izotop vodika (6) 1932.godina- Čedvik je otkrio neutron, čije je otkriće dovelo do novih otkrića (7) 1939.godina- otkriće fisije koje nas je uvelo u eru intezivnog razvoja nuklearne tehnologije (8) U međuvremenu 1934.godine, otkriće vještačke radioaktivnosti- Žolio i Kiri Prvi vještački stovreni radionuklid je bi izotop fosfora P30 koji je stvoren bombardovanjem aluminijske folije visokoenergetskim α-česticama iz polonijuma. Al27(α,n)P30 Izvodeći ovu reakciju, naučnici Kiri i Žolio su zapazili da se dobivaju neutroni, ali da isto tako dolazi i do emisije pozitrone. Intezitet emisije pozitrona je eksponencijalno opadao s vremenom poluraspada od 3 minute, kao da je u pitanju prvi radioaktivni izvor. Hemijskom analizom je dokazano prisustvo fosfora u sakupljenom gasu jer je ovaj sublimovao u obliku PH3. Taj gas je pokazivao β+- radioaktivnost sa pomenutim vremenom poluraspada, koja je poticala od P30. To je bilo otkriće vještačke radioaktivnosti. TIPOVI NUKLEARNIH REAKCIJA Nuklearne reakcije se mogu klasifikovati po mnogim principima. Jedan od njih je prema česticama a i b, tj. projektila i ejektila. 1.Elastično rasejanje - projektil se sudara sa jezgrom mete i na njega prenosi dio svoje kinetičke energije. Nema promjene identiteta ni projektila niti jezgra-mete, nema ni prelaska kinetičke energije u potencijalnu. a + X a + X Gdje je a=b i X=Y. Na ovaj način se usporavaju brzi neutroni pomoću tzv. moderatora u nuklearnim reaktorima. 2. Neelastično rasejanje - dio kinetičke energije projektila se troši na povećanje potencijalne energije jezgra-mete i time na njegovo pobuđivanje. Posljedica je 'raspad' sa određenim vremenom poluraspada uz emitovanje gama ili X-zračenja. Proces je predstavljen jednačinom a + X a' + X' gdje je a' oznaka za česticu smanjene energije. 3. Radijativni zahvat - projektil biva apsorbovan u jezgru mete unoseći u njega višak energije. Time ovo postaje pobuđeno. Takvo jezgro deekscituje emisijom jednog ili više γ-fotono te je u ovom slučaju b=γ a + X Y + γ 4. Fotonuklearne reakcije - reakcije izazvane γ-fotonima dovoljno velike energije. U voim procesima a=γ, a za relativno niske energije ejektil b=n ili p. Kod vrlo visokih energija emitovana čestiva može biti deutron (d), triton (t), ili α-čestica[footnoteRef:8]. [8: Objašnenje skraćenih oznaka za pojedine naelektrisane čestice: α-čestica- 2He4, p ( proton)- 1H1, d (deutron)- 1H2, t (triton)- 1H3] γ + X Y + b Ovakve reakcije se često koriste kao izvor neutrona,a neutrnoi su vrlo dragocjene čestice u nuklearnoj hemiji. 5. Otparavanje - proces pri kojem nekoliko nukleona ili njihovih kobminacija, kao što su na primjer α-čestice, napuste jezgro a + X Y + b+ c 6. Spalacija - ovaj tip nuklearne reakcije je sličan otparavanju, ali pri spalaciji se iz jezgra izbacuje veći broj nukleona. Jezgro proizvoda je znatno lakše nego kod pretka a + X Y + b + c + d + ... 7. Fragmentacija - reakcija pri kojoj se realativno teška jezgra, jezgra čiji je redni broj veći od 70, raspadaju na jedan lakši i jedan teži fragment pod utjecajem projektila, najčešće protona, izuzetno visokih energija koje mogu biti veće i od 0.5 GeV. Produkti se različito raspadaju zbog toga što energija pobuđivanja obićno nije ravnomjerno raspoređena na njih. Lakši način podliježe β- raspadu, a teži isparavaju. Proces se predstavlja jednačinom a + X Y(teški) + R(lahki) + b + c +... 8. Fisija - ili cijepanje teških jezgara sa većim masenim brojem, obično pod uticajem neutrona, na dva fregmenta sličnih masa a + X F1 + F2 + (0 do 5)n. 9. Fuzija - reakcija u kojoj se dva jezgra stapaju dajući novo jezgro. Za fuziju je potrebna velika količina kinetičke energije da bi bila savladana kulonovska barijera koja postoji među njima. U ovom slučaju projektil nije neka mala čestica ili γ-foton već jezgro nekog izotopa, djelimično ili sasvim oslobođeno elektronskog omotača i ubrzano. Tipični primjeri fuzionih reakcija su mnoge reakcije koje se odvijaju u zvijezdama, ali i mnoge koje su ostvarene u labaratorijskim uslovima, npr. pri sintezama novih elemenata. Tako je npr. element sa rednim brojem 110 dobiven u slijedećoj fuzionoj reakciji 94Pb244 + 16S34 110273 + 5n. Poseban vid fuzionih reakcija su termonuklearne fuzije. 9.a. FISIJA Fisija je nuklearna reakcija pri kojoj se jezgro atoma cijepa na dva dijela sličnih masa uz emisiju jednog ili više neutrona. Tokom fisije dolazi do oslobađanja nergije jer je manje energije potrebno za formiranje dvije lakše jezgre nego jedne teže jezgre. Spontana fisija jezgra događa se sporije, ali kod nekih teških jezgara moguće je inicirati bržu reakciju fisije interakcijom sporih neutrona s tim jezgrom. Jezgra koja su podložna fisiji sporim neutronima se nazivaju fisibilna jezgra. Osim jezgra izotopa U233 i U235, te Pu239 fisibilno je i jezgro izotopa Pu241. U235 je jedini fisibilni izotop[footnoteRef:9] koji postoji u prirodi. Energija koja se odlobodi fisijom U235 iznosi približno 200MeV. Dva lakša jezgra koja nastaju fisijom su radioaktivna i zovu se fisijski produkti. Da bi se fisijska reakcija mogla koristiti kao energetski izvor prvo je potrebno stvoriti uslove u kojima će se ta reakcija događati kontuirano. Kontinuiranu fisijsku reakciju moguće je ostvariti jer se fisijom fisibilnih izotopa stvaraju dva do tri neutrona koji mogu izazvati fisiju u drugim jezgrama fisibilnih izotopa, te se takva reakcija označava kao lančana fisijska reakcija. [9: Izotop nekog elementa koji je podložan nuklearnoj reakciji fisije.] Kod nekih teških jezgara nuklearna fisija se odvija spontano, kao jedan oblik radioaktivnog raspada, tako da se teško jezgro cijepa na dva dijela: X A + B Vjerovatnoća događanja spontane fisije je mala. Dovođenjem jezgra u pobuđeno stanje vjerovatnoća fisije se znatno povećava. To stanje se najlakše postiže kod neparnih jezgara U235, U233 i Pb239 gdje apsorpcija i veoma sporog neutrona dovodi jezgro u pobuđenje dovoljno za fisiju. Slika 5 – fisioni proces Fisijski produkti su radioaktivni i glavni su izvor radioaktivnosti u istrošenom nuklearnom gorivu. Procesom fisije dolazi do oslobađanja energije zbog toga što je potrebno manje energije za formiranje dva lakša jezgra nego jednog težeg jezgra. Energija koja je oslobođena fisijom jezgra izotopa U235 prenosi se na okolinu u obliku toplotne energije. Energija koja je dobivena fisijom jednog kilograma izotopa U235 ekvivalentna je energiji koja bi se dobila izgaranjem 1 miliona kilograma nafte. 9.b. FUZIJA Nuklearna reakcija fuzije je reakcija u kojoj se dva laka jezgra atoma spajaju u teže jezgro. Tokom fuzije dolazi do oslobađanja energije jer jezgra koja nastaju reakcijom fuzije imaju manju masu od mase polaznih čestica. Da bi došlo do spajanja pozitivnih jezgara potrebno je prvo savladati odbojnu elektrostatičku silu. Za to je potrebno da jezgra imaju veliku energiju, odnosno brzinu. Do fuzisjke reakcije sa jezgrom vodika dolazi na Suncu, zvijezdama i u nuklearnim eksplozijama, ali tu fuzijski reakciju nije moguće ostvariti na kontrolirani način. Laka jezgra pogodna za kontroliranu fuzijsku reakciju su jezgra deuterija[footnoteRef:10], koji se sastoji od jednog protona i dva neutrona. Temperature koje je potrebno dostići za fuzijski rekaciju iznose oko 100miliona kelvina. Da bi se fuzijska reakcija mogla koristiti kao energetski izvor potrebno je stvoriti uslove u kojima će se ta reakcija događati kontuirano. Uređaj u kojem se fuzijska reakcija odvija kontrolirano i kontinuirano naziva se fuzijski nuklearni reaktor. Uprkos mnogim intezivnim istraživanjima do sada još nisu ostvareni uslovi za kontinuiranu fuzijsku reakciju. [10: Izotop vodika] U okviru međunarodnog projekta ITER[footnoteRef:11] 2008. godine započela je izgradnju prvog fuzijskog nuklearnog reaktora u Cadarache-u u Francuskoj. Početak pogona ITER reaktora planiran je za 2018. godinu. U fuzijskom ITER reaktoru fuzijom deuterija i tricija stvarati će se α-zrake energije 3,5MeV i neutroni energije 14, 1MeV. U prvoj fazi planiran je rad reaktora na snazi 500MW u trajanju od 1.000 sekudni. [11: Origanlo je skraćenica od International Thermonuclear Experimental Reactor. To je međunarodni istraživački i inžinjerski projekt iz oblasti nuklearne fuzije.] 10. NUKLEARNI REAKTORI Nuklearna rekcija prvo je korištena za dobijanje nuklearnog oružja. Tek 1955.godine u Ženevi je održana prva međunarodna konferencija za miroljubivo korištenje nuklearne energije. Stoga narednih godina uloženi su napori za razvoj nuklearni reaktora. Nuklearni reaktori su posebni uređaji u kojima se odvijaju kontrolisane nuklearne reakcoije. Osnovni dijelovi svakog reaktora su: nuklearno gorivo, moderator, upaljačke šipke, reflektor, sistem za hlađenje i zaštitni sistem. Kao gorivo u nuklearnim reaktorima koriste se izotopi urana, a poneka i torijuma. Dio energije oslobođene u reakciji oslobađa se u vidu toplote koja se može iskoristiti za pokretanje raznih toplih mašina. Prilikom fisije u nuklearnim reaktorima dolazi do oslobađanja γ-zračenja pa je potrebna zaštita. Kao zaštita obično se koristi specijalna vrsta betona ili zaštitni sloj vode. Debljina tih zaštitnih slojeva je takva da u okolnim reaktorima ne popušta zračenje koje bi moglo ugroziti ljude oko reaktora. Jedna od najefikasnijih mejra je automatizacija i robotizacija rada reaktora. Nuklearni reaktori mogu biti homogeni i heterogeni. U homogenim reaktorima nuklearno gorivo se nalazi u obliku rastvora ili praha, a u heterogenim u obliku posebnih poluga (šipki). Prvi nuklearni reaktor bio je heterogenog tipa i pušten je u rad krajem 1942.godine u Čikagu. Slika 6 – fuzioni proces 11. NUKLEARNA ENERGIJA U procesima nuklearne fisije i nuklearne fuzije oslobađa se količina nuklearne energije. To je energija česica pohranjena u jezgru atoma. Ovisno o vrsti nuklearne reakcije, može doći do oslobađanja nuklearne energije, koja se može iskoristiti za proizvodnju električne energije u nuklearnim elektranama. Ova energija se također oslobađa u procesima koji se odvijaju u zvijezdama, fuzija, i u procesima u nuklearnim elektranama, fisija, kao i u spontanim nuklearnim reakcijama. Nuklearna energija je prvi put bila primjenjena 1954.godine u SSSR-u. Tada je puštena u eksploataciju prva nuklearna elektrana čija je snaga iznosila oko 500 kW. Nuklearne elektrane danas proizvode oko 6% svjetske energije i oko 13-14% svjetske električne struje, a SAD, Francuska i Japan zajedno daju oko 50% nuklearno generirane električne energije. 12. NUKLEARNA ORUŽJA Odmah nakon saznavanja glavnih fizičkih parametara procesa fisije javlja se ideja da se energija fisije iskoristi kao oružje, tj. za izazivanje eksplozije. Kako su se ova otkrića poklopila sa početkom Drugog svjetskog rata nije nikakvo iznenađenje da je ovaj aspekt nuklearne energetike isforsina prije nego što bi se u normalnim prilikama odigrao. Teorijski proračuni su pokazivali da bi sistem koji se sastoji od čistog U235 ili Pu239 morao postati kritičan u količini od 10-40kg. Nakon dostizanja ove mase spontano bi se razvila lančana reakcija i u veoma kratkom vremenu osobodila bih se energija fisije. Eksplozija koja bi uslijedila morala bih biti desetinama hiljada puta razornija od onih koje koriste hemijske eksplozive. Uvjet da se postigne efikasna lančana reakcija je da se dvije potkritične mase, ili više njih, spoje u kritičnu u vrlo kratkom vremenu, reda 10-4s. 6.augusta 1945.godine američki avion Enola Gay ispustio je prvu atomsku bombu na Hirošimu u Japanu. 9.augusta 1945.godine SAD su ispustile drugu atomsku bombu na japanski grad Nagasaki. Od tada, nuklearna oružja bila su detonirana više od dvije hiljade puta zbog testiranja. Jedine poznate zemlje koje su detonirale takvo oružje su Ujedinjeno Kraljevstvo, SAD, Sovjestski Savez, Francuska, Kina, Indija i Pakistan, a od oktobra 2006.godine pridružila im se i Sjeverna Koreja. Nuklearno oružje je izgrađeno na principu korištenja nekontrolisane nuklearne reakcije pri kojoj se u malom vremenskom periodu oslobode velike količine energije i radioaktivnih produkata. Predstavnici ove vrste oružja su nuklearna (atomska) bomba i termonuklearna (hidrogenska) bomba. 12.a. NUKLEARNA (ATOMSKA) BOMBA Kod atomske bombe je ostvarena nekontrolisana lančana reakcija. Ta reakcija je ona reakcija kod koje se broj nastalih neutrona u svakoj generaciji povećava geometrijskom progresijom. Glavni dijelovi atomske bombe su: oklop, dva komada urana- 92U235 potkritične mase, izvor neutrona i klasični eksploziv. Nuklearna bomba je jedno od najrazornijih vrsta oružja. Prva nuklearna bomba je izgrađena tokom Drugog svjetskog rata kroz tajni projekt Manhattan američke vlade u kojem su učestvovali ponajbolji fizičari tadašnjeg svijeta. Atomska bomba ili A-bomba je oružje koje proizvodi svoju eksplozivnu energiju samo putem reakcija nuklearne fisije. Slike 7 - Slika atomske fusione bombe Kao eksploziv atomske bombe koristio se izotop urana 92U235, torijum 90Th232 i polonijum 94Pu239. Taj eskploziv najčešće čine dva ili više komada nuklearnog materijala, obično u obliku dvije polusfere koje su prije aktiviranja bombe međusobno razdvojene. Masa svake sfere je manja od kritične mase, oko 20kg, a zbirna masa sfera je veća od kritične mase. Na taj način sprečava se proces lančane reakcije sve dok se nuklearna bomba ne aktivira. U trenutku aktiviranja bombe dijelovi nuklearnog eksploziva dovode se u kompaktnu cjelinu pri čemi počinje proces nekontrolisane nuklearne reakcije, odnosno eksplozija bombe. Aktiviranje se vrši pomoću obične eksplozivne supstance, upaljača. Ova supstanca se nalazi u specijalnom sudu izgrađenom od metala velike gustine. Prilikom eksplozije ove bombe ispoljavaju se tri osnovna dejstva: mehaničko ili udarno, toplotno i radioaktivno. Udarno dejstvo proizvodi talas jako sabijenog vazduha i udarni talas se kreće ravnopravno u svim pravcima. Na rastojanjima manjim od jednog kilometra njegov udar ne mogu da izdrže ni armiranobetonske građevine. Pri udaru živa bića mogu zadobiti povrede, neposredno, posredno itd. Toplotno dejstvo je posljedica toplotnog zračenja užarene vatrene lopte u kojoj temperatura, u trenutku eksplozije, dostiže nekoliko desetina miliona kelvina. Brzi neutroni i γ-zraci koji se javljaju pri eksploziji, mogu da budu smrtonosni i do nekoliko kilometara od mjesta eksplozije. Ništa manje nisu opsna ni zračenja α-zraka ili β-zraka koja ostavljaju teške posljedice i na mjestima na kojima uopšte nema drugih dejstava. Glavni izazov u svim konstrukcijama je osiguravanje da se značajan dio goriva iskoristi prije nego što se oružje uništi samo od sebe. Količina energije koju oslobode fisijske bombe može imati opseg između ekvivalenata manjih od tone TNT-a[footnoteRef:12] prema gore, do oko 50 000 TNT-a. [12: Trinitrotoulen- je nitrospoj toluena, te najviše primjenjeni vojni eksploziv.] 12.b. HIDROGENSKA (TERMONUKLEARNA) BOMBA Hidrogenska bomba funskcioniše na principu fuzionog procesa, koji je moguć samo pri velikim temperaturama. Hidrogenska bomba može biti više od hiljadu puta jača od fisijske bombe. Poznata je još kao H-bomba, termonuklearna bomba i fuzijska bomba. Građa hidrogenske bombe je takva da se u centru nalazi atomska bomba, nju okružuje omotač koji je u stvari jedinjenje litijuma i deuterijuma. Oko ovog omotača nalazi se štit, debeli vajski omotač, najčešće napravljen od materijala koji je podložan procesu fisije, koji drži sve komponente na okupu da bi se dobila što bolja eksplozija. Hidrogenske bombe rade koristeći Taller-Ulamov[footnoteRef:13] dizajn u kojem se detonira[footnoteRef:14] fisijska bomba. Γ-zrake i X-zrake koje se oslobađaju za vrijeme fisijske eksplozije sažimaju u griju kapsulu u kojoj se nalaze tricij, deuterij ili litij deuterid, započinju fuzijsku reakciju. Neutroni oslobođeni tokom ove fuzijske reakcije započinju konačnu fisijsku fazu u omotaču koji je od osiromašenog uranija i koji okružuje fuzijsko gorivo, povećavajući značajno konačni učinak. Svaka od ovih komponenata je poznata ka faza, sa fisijskom bombom kao “primarnom“ i fuzijskom kapsulom kao “ sekundarnom“ [13: Dizajn termonuklearne bombe naučnika E.Teller-a i S.Ulam-a. To je danas praktički jedini dizajn koji se koristi u izgradnji telmonuklearne bombe.] [14: Detonacija je proces širenja hemijske reakcije unutar nuklearne tvari nadzvučnom brzinom] Kao i druge vrste nuklearnih eksplozija, eksplozija hidrogenske bombe stvara veoma visoke temperature u trenutku eksplozije. U ovoj zoni skoro sva materija koja je tu prisutna ispari i formira gas pod velikim pritiskom. Pri iznenadnom povećanju pritiska ovaj gas se širi od centra eksplozije. Ovaj talas, koji sadrži većinu oslobođene energije, je odgovoran za glavni dio destruktivnog mehaničkog efekta nuklearne eksplozije. Širenje udarnog talasa i njegovi efekti veoma zavise od toga da li se eksplozija desila u vazduhu, pod vodo ili pod zemljom. Do sada nijedana hidrogenska bomba nije iskorištena u ratne svrhe. Prva termonuklearna bomba eksplodirala je 1952.godine u mjestu Eenewetak u SAD-u. Druga 1953.godine u Rusiji. Velika Britanija, Francuska i Kina su vršile nuklearna testiranja, one spadaju u tzv. klub nuklearnih nacija, koje imaju mogućnost za proizvodnju ove bombe. Indija, Izrael i Pakistan također su vršile testiranja. Južnoafrički aparthejd je konstruisao šest nuklearnih bombi koje su kasnije demontirane. 13. RADIOAKTIVNI OTPAD Pojam radioaktivnog otpad je nastao odmah po otkriću radioaktivnosti, ali je privukao posebnu pažnju tek poslije otkrića fisije, pošto su praktično svi fisioni proizvodi radioaktivni. Pod njim se podrazumijeva radioaktivnost koja zaostaje iz procesa prerade ili korištenja nuklearnih materijala u bilo kojoj oblasi, a nema primjenu u praksi. S obzitom na broj i snagu nuklearnih reaktora koji su danas u pogonu, otpad iz nuklearnih elektrana po svojoj masi i radioaktivnosti premašuje sve druge izvore otpada. S druge strane radioaktivni otpad je jedno od najvažnijih pitanja nuklearne energetike. Osnovni izvori radioaktivnog otpada su: · nuklearni reaktori, · vađenje rude urana i njegova prerada, · nuklearno oružje, · postrojenja za preradu isluženog goriva, · nuklearni istraživački centri, medicinske ustanove, industrija i sl. Radioaktivni otpad se javlja u svim fazama proizvodnje nuklearne energije, počevši od kopanja i prerade rude urana pa nadalje. PODJELA OTPADA Imamo nekoliko načina podjele otpada: · Po agregatnom stanju radioaktivni otpad se dijeli na: gasoviti, tečni i čvrsti. · Po vremenu poluraspada: kratkoživući (t1/290 dana) - koji se odlaže, tj. „sahranjuje“ do poptunog raspada. · Po radioaktivnosti se dijeli na: · Niskoradioaktivni otpad - otpad kod koje je radioaktivnost manja od 1000 MDK. Ne traži zaštitni zid pri rukovanju. Obično je to kontaminirana odjeća, filtri, smole itd., · Srednjeradioaktivni otpad - ima nivo aktivnosti iznad nisokoradioaktivnog, ali ne razvija toplotu. Glavnina srednjeraioaktivnog otpada nastaje za vrijeme normalnog rada reaktora. · Visokoradioaktivni otpad- uglavnom potiče iz reaktora snage ili iz prerade goriva. Sa njim su postupci specifični. 14. UTICAJ RADIOAKTIVNOG ZRAČENJA NA LJUDSKI ORGANIZAM Efekti radijacije na ljudsko zdravlje od prirodnih izvora nisu izrazito negativni jer se on nikada ne skupla u tijelu. Prirodno zračenje je stalno i veoma slabo. Biološki mehanizam ljudi je prilagođen evolutivno na to zračenje. Radijacija je potencijalno štetna za čovjeka zbog toga što: ljudska čula ne mogu registrovati radijaciju, biološke posljedice nisu trenutrne več se uočavaju na potomstvu, radioaktivnost opada sa vremenom koje može biti od dijela sekunde pa do više milijardi godina. Radioaktivna materija može da prodre u organizam zračenjem da se u njemu akumulira i tako i on postaje izvor zračenja. Radioaktivne čestice u organizam dospijevaju putem vode i hrane. Ukoliko čovjek dostigne velike doze radioaktivnog zračenja može biti veoma štetno za zdravlje. Može se pojaviti akutna bolest kao posljedica trenutnog ozralenje organizma od velikih doza. Ljudski organizam može biti oštećen putem spoljne radijacije, kada je organizam direktno izložen izvoru radijacije, ili unutrašnjom kontaminacijom, kada se u organizam unesu radioaktivne materije preko vode ili hrane ili disanjem. Potencijalna opasnost od radijacije na tijelo čovjeka iskazana kroz rizik za pojedine dijelove tijela su: jajnici i testisi 25%, dojke 15%, koštana srž 12%, površina kostiju 3%, štitna žlijezda 3% , ostala tkiva 30%. Jedinica za mjerenje apsorbovane doze,koja predstavlja energiju,je grej ili rad (1Gy= 100rad). Raspon apsorbovanih doza od Gy je podijeljen u 5 podgrupa: 1) Doza (0,5 – 1) Gy - uzrokuju zanemarljiva akutna oštećenja, gađenje i povraćanje, posljedice se osjećaju samo prvog dana. Oboljeli će preživjeti ovakvo ozračivanje. 2) Doza (1 – 2) Gy - oštećenje hematopoetskog sistema kojeg čine organi u kojima se stvaraju krvne ćelije: koštana srž, timus, limfni čvorovi i slezina. Žrtve ovakvog izlaganja zračenju će vjerovatno preživjeti. 3) Doza (3,5 – 5,5) Gy - simptoni su sve teži, pa ako liječenje izostane u 50-99% sličajeva oboljeli mogu umrijeti, prvnestveno usljed oštećenog hematopoetskog sistema, pračenog opštom infekcijom i krvarenjem. 4) Doza (5,5 – 7) Gy - dolazi do kombinovanog oštećenja hematopoetskog sistema i sistema organa za varenje. Preživljavanje je skoro nemoguće, osim ako se ne sprovede brza transplatacija kompatibilne koštane srži ili ekstazivni medicinski tretman. 5) Doza iznad 7,5 Gy - nastupa smrt. SOMATSKA OŠTEĆENJA Skoro svi somatski efekti vezani su za način nastanka i razvoja karcinoma. Ova činjenica je poznata već dugo vremena. Prvi kožni karcinom izazvan je jonizirajućim zračenjem 1902.godine, a prva radioleukemija kod ljudi 1911.godine. Marija Kiri i njena kćerka Irena umrle su od leukemije. Organi koji su osjetljivi na radioaktivno zračenje su: koža, oči, hematopoetski sistem, cirkulatorni sistem, probavni sistem, jetra, urinarni sistem, koštani sistem i hrskavica, sistem žlijezda sa unutrašnjim lučenjem, nervni sistem, genetska oštečelna i fetus. Prilikom katastofe u Černobilu kontaminirano je 150.000km2 na području Ukrajine, Bjelorusike i Rusije. Zračenju je bilo izloženo oko 7 miliona ljudi od kojih je umrlo između 30.000 i 60.000. 70.000 ljudi je oboljelo od bolesti krvotoka, disajnih organa i nervnog sistema, a u kontaminiranim zonama broj oboljelih od karcinoma štitne žlijezde porastao je 10 puta od 1986.godine. Prema knjizi Miloša Rajkovića „Osiromašeni uranijum“ dobili smo podatke da su uranijum i njegove soli izuzetno otrovni. Izazvaju neke upale kože, oštećenje bubrega, akutne arterijske nekroze, fibrozu pluća, smanjenje broja crvenih i bijelih krvnih zrnca. Također, moguće je i oštećenje nervnog sistema, zapaljenje bubrega, zapaljenje jetre, gastritis pa čak i smrt. 15. ZAKLJUČAK Radioaktivnos je nuklearna pojava, odnosno spontani proces preobražavanja jednog atomskog jezgra u drugo. Radioaktivnost može biti prirodna i vještačka, u zavisnosti da li sa javlja u prirodi ili nastaje pri nuklearnim reakcijama. Za njeno otkriće zaslužan je Henri Becquerel, te bračni par Maria i Pierre Cuire. Radioaktivnim, odnosno nestabilnim elementima se smatraju svi oni čiji je redni broj veći od 82, tj. Z>82. Otkriće radioaktivnosti donijelo je sa sobom i neke dobre i neke loše strane. Naučnici znaju da je ostatka prirodnih resursa veoma malo i da neće još dugo moći opskrbljavati potrebnom energijom, te da treba tražiti nove izvore koji će jednako zadovoljiti potrebe za energijom. Jedan od takvih izvora jeste nuklearna energija. Nuklearna energija dosta je ubrzala privredni razvoj i velikim dijelom uticala na povećanje standarda u mnogim zemljama. Međutim krajnji rezultat njenog korištenja je nama preostalo opasno radioaktivno smeće. To smeće pohranjeno je u radioaktivnim kontenjerima i nažalost samo je pitanje vremena kad će hrđa učiniti svoje i izazvati milenijumsku katastrofu. Također, otkrićem radioaktivnosti došlo je i do otkrića nuklearnog oružja. Iako su tijekom historije nuklearna oružja korišena samo dva puta, 1945.godine, izazvale su ogromne katastrofe. Rezultirale su smrt oko 100 000 do 200 000 ljudi, čak i 70 godina poslije ovih napada ljudi i dalje umiru od posljedica radijacije, jer je kod preživjelih ustanovljen natprosječan broj oboljenih od raka i visokog krvnog pritiska. 1986. godine Černobilska katastrofa u Ukrajni je bila najveća nuklearna katastrofa koja je odnijela 4056 života. Velike količine radioaktivne prašine su se proširile Europom. 16. LITERATURA · Miljanić, Šćepan S. : Udžbenik nuklearne hemije, Beograd, 2008. · Dr. Ilija Rikovski: Neorganska hemija za studente poljoprivrednog fakulteta · Mehmedalija Lilić: Hemija za 1.razred gimnazije, Sarajevo, 2006. · Zubović Ivan: Nuklearna medicina, 1995. · http://www.wikipedia.com 2