Ядерная энергетика. Радиоактивные излучения и их воздействие на живые организмы/

Атом – наименьшая частица химического элемента, каждому химическому элементу соответствует определенный род атомов, обозначаемый специальным символом. Долгое время атом считался неделимым. К началу 20 века накопился ряд фактов, указывающих на сложную структуру атома: открытие электрона, рентгеновских лучей, явления радиоактивности.

Естественной радиоактивностью называют самопроизвольное превращение одних ядер одних

химических элементов в другие, сопровождающееся испусканием различных частиц.

Открыто в 1896 году французским физиком Беккерелем. Он заметил, что уран излучает неизвестные

в то время невидимые лучи. Французские ученые Пьер Кюри и Мария – Склодовская Кюри

обнаружили еще ряд химических элементов, обладающих радиоактивностью: торий, радий, полоний.

В настоящее время известно, что все химические элементы с порядковым номером более 83 являются радиоактивными.

В 1908 году Резерфорд установил, что невидимое излучение, при прохождении через магнитное или

электрическое поле разделяется на три составляющие: α-, β-,γ- лучи.

Было установлено, что α- лучи – это альфа частицы (поток ядер гелия);

β- лучи – бета частицы

(поток быстрых электронов);

γ- лучи – это электромагнитные волны с частотой 10²¹Гц.

Проникающая способность лучей:

1.α- лучи –обладают наименьшей проникающей способностью, их задерживает даже слой бумаги толщиной 0,1 мм.

2.β- лучи имеют большую проникающую способность, они задерживаются слоем металла толщиной в несколько мм.

3.γ- лучи обладают огромной проникающей способностью, их задерживает только слой синца в 5 - 10 см.

4.Свинец хорошо задерживает все виды излучения.

Радиоактивные излучения имеют следующие основные свойства:

1. Вызывают почернение фотопленки, т. е. производят химическое действие.

2. Вызывают ионизацию газов.

3. Вызывают люминесценцию, т. е. свечение некоторых веществ.

4. Радиоактивность не зависит от внешних условий: температуры, давления.

Тяжёлые ядра перегружены нейтронами, имеют небольшую удельную энергию связи и поэтому

являются неусточивыми. Например, ядро урана, захватив первичный нейтрон, деформируется,

ядерные силы ослабевают и за счёт сил Кулона ядро делится на два новых, более стабильных ядра

(осколка). При этом выделяется огромное количество энергии. Основная масса энергии выделяется

в виде кинетической энергии осколков. Осколки отдают эту кинетическую энергию другим атомам

урана, что приводит к разогреву куска урана. При делении ядра урана выделяются 2-3 вторичных

нейтрона, которые могут вызвать развал следующих атомов, т.е. число делящихся атомов может

нарастать лавинообразно. Ядерная реакция, при которой число делящихся ядер нарастает

лавинообразно, называется цепной ядерной реакцией. При ней выделяется огромное количество

энергии. Чтобы в ядерном горючем началась цепная ядерная реакция коэффициент размножения

нейтронов должен быть большим или равным единице.

к – коффициент размножения нейтронов – это отношение числа вторичных нейтронов в данном

поколении к числу нейтронов в предыдущем поколении.

При к >1 – реакция неуправляема (взрыв) – используется в атомной бомбе. В 1945 г. американцы

сбросили первую атомную бомбу на японский город Хиросиму. В СССР первая бомба была

создана в 1949 году под руководством академика Курчатова.

При к = 1 – реакция управляема. Её используют в ядерном реакторе – устройстве для осуществления управляемой ядерной реакции. Центральная часть реактора заполнена графитом, в котором сделаны отверстия. В них вставляют стержни из ядерного горючего. Как только реакция начинает нарастать, в центральную зону опускают стержни из бора или кадмия, которые поглощают вторичные нейтроны. Реакция затухают, поглощающие стержни поднимают, реакция снова нарастает. Выделяющаяся при цепной реакции нагревает теплоноситель (жидкий натрий). Теплоноситель в теплообменнике нагревает воду, превращая её в пар. Пар вращает турбину, которая вращает генератор переменного тока.

Радиоактивные излучения оказывают сильное воздействие на живые ткани: вызывают мутацию

клеток, изменяют наследственность, вызывают лучевую болезнь, раковые опухоли, поражают костный мозг, нарушают процесс образования крови. Эти излучения называют часто ионизирующими излучениями. Опасность их в том, что наш организм не чувствует это излучение.