Radioactivitatea naturala si artificiala

Radioactivitatea naturala si artificiala

1. Introducere:

Pornind de la structura substantei si luând drept criteriu de clasificare partile ei componente, fizica se împarte în:

fizica moleculara, atomica, nucleara, electronica, fizica particulelor elementare.

            Materia se compune din elemente chimice. Pâna în prezent au fost identificate 111 elemente.

Dintre acestea, elementele care predomina sunt oxigenul (46,1%), siliciul (28,2%), aluminiul (8,23%), fierul (5,63%), calciul (4,15%), sodiul (2,36%), magneziul (2,33%), potasiul (2,09%). 

Elementele → atomi caracteristici (contin un nucleu constituit din protoni, cu sarcina pozitiva si neutroni care sunt fara sarcina electrica, si electroni cu sarcina negativa, care se misca în jurul nucleului, pe orbite discrete, care pot fi parcurse cu o anumita probabilitate)

      → Atomul contine un numar egal de protoni si electroni si în consecinta va fi neutru din punct de vedere electric.

→ Numarul atomic Z reprezinta numarul protonilor si totodata al electronilor din atom, iar numarul de masa A reprezinta totalitatea protonilor si neutronilor dintr-un atom.

→ Speciile unui element care au numar diferit de neutroni se numesc izotopi ai acestui element.

→ Atomii diferitelor elemente pot avea acelasi numar de masa. Nuclizii acestor elemente sunt nuclizi izobari. Nuclizii cu acelasi numar de neutroni, dar cu numar diferit de protoni se numesc izotoni.

Obs.

            Raportul dintre numarul de neutroni (N) si numarul de protoni (Z), N/Z, creste o data cu numarul de masa A. S-a dovedit ca nucleele sunt stabile numai în cazul în care raportul N/Z este apropiat de o valoare bine determinata, care este functie de numarul de masa A.

Obs.

            O dezmembrare a nucleului necesita învingerea fortelor nucleare si pentru aceasta trebuie sa fie cheltuita o energie, si invers, pentru alcatuirea nucleului din nucleoni liberi trebuie pusa în libertate aceeasi energie. Aceasta energie se numeste energie de legatura.

2. Tipuri de radiatii:

Def.

            Prin radiatie se întelege un proces în care o sursa emite energie si aceasta se propaga în mediul care înconjoara sursa, sau pur si simplu, radiatia defineste energia implicata în acest proces.

Dupa natura lor, radiatiile pot fi corpusculare sau electromagnetice.

Radiatiile corpusculare sunt formate din particule de substanta având o anumita energie cinetica.

Ele pot fi încarcate electric sau pot sa fie neutre:

→ Radiatiile corpusculare încarcate electric sunt de exemplu:

     particulele a (nuclee de heliu) rezulta din dezintegrarea radioactiva de tip alfa (contin doua sarcini elementare pozitive iar masa lor este egala cu patru unitati atomice de masa si datorita sarcinii lor electrice pozitive, ele sunt deviate în câmp electric si magnetic).

     particulele b (electroni) rezultând din dezintegrarea radioactiva de tip b minus (poarta o sarcina elementara negativa si numar de masa zero, masa lor fiind egala cu 1/1840 unitati atomice de masa si datorita sarcinii electrice negative sunt deviate în câmp electric si magnetic în sens opus directiei de deviere a radiatiei α).

     Particulele b (pozitroni) si rezulta din dezintegrarea radioactiva de tip beta plus sau prin generare de perechi.

     Protonii (nuclee de hidrogen)

→ Radiatii corpusculare neutre din punct de vedere electric:

     neutronii (particule elementare nucleare cu numar de masa 1). Neutronii pot fi eliberati spontan doar de un numar foarte mic de nuclizi. În majoritatea cazurilor provin din procesele de fisiune ale U-235, U-238, Pu-239 etc.

            Radiatiile electromagnetice sunt emise si absorbite în natura sub forma de cuante (fotoni).

Fotonii sunt particule fara masa de repaus, ce transporta, fiecare, o cantitate de energie E = h ν, unde h este constanta lui Planck, iar ν este frecventa radiatiei. Masa de miscare a fotonilor se leaga de energie prin formula lui Einstein E = m c², c fiind viteza luminii în vid.

 

  

Spectrul undelor electromagnetice:

            Radiatia γ este o radiatie electromagnetica de natura nucleara, caracterizata prin lungime de unda foarte scurta. Ea nu este deviata în câmp electric sau magnetic si apare de obicei împreuna cu radiatia α sau β.

Obs.

Radiatiile amintite prezinta unele proprietati comune: sunt invizibile, se deplaseaza cu viteza foarte mare si pot patrunde în materiale la adâncimi diferite, în functie de natura si energia radiatiei.