-
1. Nucleului atomic
n urma experimentelor s-a stabilit c masa atomului i toat
sarcina pozitiv este
concentrat ntr-un volum mic in centrul atomului, zon numit
nucleu atomic. n jurul
nucleului graviteaz un numr de electroni care compenseaz sarcina
pozitiv a nucleului.
La sfritul secolului trecut a fost descoperit radioactivitatea.
Emisia din atomi a
unor particule ncrcate i neutre din punct de vedere electric,
cum ar fi radiaiile: alfa,
beta, gama, s-a constat c ar fi emise din nucleu. Acest lucru a
dus la concluzia c nucleul
ar avea i el o structur.
Dup descoperirea neutronului de ctre Chadwick n 1932, Heisenberg
i Ivanenko au
elaborat n 1933 modelul protono-neutronic al nucleului. Conform
acestui model, nucleul
este alctuit din protoni i neutroni. Un nucleu este format din Z
protoni i A-Z neutroni.
Acest model este n concordan cu rezultatele experimentale
referitoare la sarcina,
masa i spinul nuclear.
n funcie de numrul de protoni i neutroni nucleele au fost mprite
n:
Izobari au aceeai greutate, acelai A: ONCHHe 14141433 ,,;,
Izotopi au acelai numr de ordine, acelai Z: C,C,C,C 14131211
Izotoni acelai numr de neutroni, acelai A-Z: N,O,C 157168146
Izomeri acelai Z, acelai A, dar au timpul de via diferit, ceea
ce nseamn c
izomerii constituie acelai mediu n diverse stri de excitare.
Trecerea dintr-o stare n alta
se face prin emisia unui foton de la unul la altul.
Nuclee oglind perechi de izobari n care numrul de protoni
dintr-un nucleu este egal
cu numrul de neutroni din cellalt nucleu: HeHOC 3231
148
146 ,;, .
Sarcina nucleului atomic reprezint numrul de protoni din nucleu:
ZeQ = .
Determinarea sarcinii nucleului nseamn determinarea numrului de
ordine Z.
1
-
Constituientii nucleului atomic In compozitia nucleului intra Z
protoni.
-masa protonului: mp=(1,0072764700,00000011)u deci masa
protonului este aproape
egala cu 1u
-masa neutronului: mn=(1,0086650,000003)u aproximativ 1u
nucleul este format din Z protoni si (A-Z) neutroni
-numarul de masa A este egal cu numarul de protoni si de
neutroni din nucleu si
indica aproximativ masa sa
-nucleonii sunt constituentii nucleului.
Masa nucleului Masa nucleului se poate scrie ca suma maselor
nucleonilor componeni
( ) np mZAZmM += i se exprim n uniti de mas.1u=m(12C)/12.
Unitatea de mas are valoarea u=1,66 10-27Kg.
Comparnd valorile experimentale ale maselor cu cele rezultate
din formula
( ) np mZAZmM += s-a constatat c masa determinat experimental
este mai mic dect cea determinat teoretic.
( ) mmZAZmM np += unde m este numit defect de mas.
erimentalexpteoretic MMm =m s-a interpretat ca fiind
corespunztor unui defect de energie pe baza relaiei lui
Einstein:2cmE =
Un nucleu constituie un sistem legat de particule i pentru a
scoate o particul din
acest sistem este necesar s furnizm nucleului o anumit cantitate
de energie egal cu
energia cu energia de legtur a particulei n nucleu. Acest defect
de energie s-a interpretat
ca fiind energia pe care o elibereaz nucleele la formarea lui
din nucleoni liberi i care este
2
-
strict egal cu energia pe care trebuie s o furnizm nucleului
pentru al desface n nucleonii
componeni, aceast energie este energia de legtur a
nucleului.
2leg
leg
cE
m
EE
=
( ) 2legnp cE
mZAZmM +=
Dac energia de legtur este mare, nucleul este mai stabil,
diferena dintre suma
maselor nucleonilor componeni i masa nucleului este mai mic.
Stabilitatea nucleelor reprezint energia de legtur raportat la
numrul de nucleoni
din nucleu A
E leg . Cum nu toi nucleonii au aceeai energie de legtur se
vorbete despre
valoarea medie a energiei de legtur pronuclear AE leg
Fig. 1. Variaia stabilitii nucleului n funcie de numrul de
mas
Maximul se realizeaz n jurul lui A=60 cu AE leg =8.6 MeV.
Nucleele de la mijlocul
sistemului periodic se caracterizeaz prin stabilitate mare, iar
cele uoare i mai grele au
stabilitatea mai mic.
Raportul dintre numrul de protoni i numrul de neutroni din
nucleu este o msur
a stabilitii nucleului.
3
A
8.6MeV
7.6MeV
4He 16O 40Co 60Ni
-
Dac reprezentm grafic poziia nucleelor ntr-un sistem de
coordonate Z i N=(A-Z)
se constat urmtoarele:
Fig.2.DiagramaSegr. a) surplus de protoni, b) surplus de
neutroni c)curba de
stabilitate, Z=N.
Pentru nucleele uoare stabilitatea se realizeaz la Z/N = 1. Pe
msur ce numrul de
mas crete stabilitatea se deplaseaz spre nuclee cu numr de
neutroni mai mare dect
numrul de protoni.
Deasupra acestei curbe de stabilitate se gsesc nuclee cu surplus
de protoni faa de
nucleele stabile. Sub aceast curb se gsesc nucleele cu surplus
de neutroni. Cum n natur
orice sistem tinde de la sine s treac spre o stare ct mai stabil
,nucleele de deasupra
curbei de stabilitate i va transforma un proton n neutron, ceea
ce nseamn c ele sunt
nuclee + active(emisie de pozitroni), iar cele de sub curba de
stabilitate i vor transforma un neutron n proton fiind nuclee
active(emisie de electroni).
~++
++
+
pn
np
Raza nucleului atomic reprezint distana pn la care se fac simite
forele nucleare
specifice, acele fore care asigur stabilitatea unui nucleu
format dintr-un numr mare de
protoni intre care se exercit fore de repulsie coulombian.
Momente cinetice i momente magnetice ale nucleului.
Existenta acestor momente a rezultat din despicarea liniilor de
structura fina a
spectrelor, numita structura hiperfina. Astfel spinul nuclear
este:
4
Z
N
a
b
c
-
( )( )
TJ
meh
undeIIg
III
pn
nII
27104
1
1
=
+=
+=
pi
I reprezint momentul magnetic nuclear i n magnetonul
nuclear.
Energia de lagatura pe nucleon
Energia de legatura pe nucleoni:
O valoare mare a energiei de legatura pe nucleon inseamna o
stabilitate
mare a nucleului. Nucleele de masa intermediare, cu A cuprins
intre 40 si 140 au energia de
legatura pe nucleon maxima
2. For e nucleare si modele nucleare
Bariera de potential. Nucleul format din protoni si neutroni
este o formatie stabila,
ceea ce da de nota ca intre nucleoni se exercita forte atractive
foarte puternice, care, cel
putin la distante mici, compenseaza si intrec fortele de
repulsie electrostatice dintre protoni.
Experientele de difuzie a particulelor au aratat ca distente
inferioare lui 10 cm nu se mai
aplica riguros legea lui Colomb, intrucat peste fortele de
repulsie se suprapun fortele de
atractie. Cu acelesi rezultate s-au soldat si experientele de
difuzie a protonilor si neutronilor
rapizi. La distante mici apar forte atractive chiar si intre
protoni. Fortele atractive dintre
nucleoni care asigura coeziunea nucleului se numesc forte
nucleare. Ele sunt forte de bataie
scurta, se anuleaza foarte repede cu distanta, spre deosebire de
fortele coulombiene care se
resimt inca la distante considerabile (forte de bataie lunga).
In consecinta fortele de atractie
nucleare vor actiona numai intre nucleonii vecini, iar fortele
de repulsie electrostatice intre
5
-
toti protonii din nucleu. In campul electrostatic al nucleului
protonul poseda energia
potentiala.
Reprezentand in functie de distanta r, se capata o hiperbola
echilaterala. Daca se tine
cont si de fortele atractive, in apropierea nucleului energia
potentiala totala nu va creste la
infinit, ci numai pana la maxim, atins atunci cand fortele
atractive echilibreaza pe cele
repulsive. Fie R distanta la care acest lucru se realizeaza. La
distantele r
-
Ca si in cazul atomului, vom cauta acum sa vedem cum este
construit nucleul,
cunoscand componentii si fortele ce sunt in joc. In interiorul
nucleului, fortele nucleare sunt
cele predominante si deci ele vor determina in prima aproximatie
nodul de aranjare a
nucleonilor in nucleu. Fiind forte de distanta scurta de
actiune, fortele nucleare vor actiona
practic numai asupra primilor vecini, pe cand fortele
electrostatice vor actiona asupra
totalitatii protonilor din nucleu. Aceste deosebiri vor conduce
la o crestere mai rapida a
numarului de neutroni decat de protoni pentru nucleele
stabilite. Cu alte cuvinte neutronii
joaca un rol de ciment in edificiul nuclear. Din cauza fortelor
nucleare puternice, de
atractie, particulele din nucleu sunt strans unite, astfel incat
formeaza un sistem compact.
Se poate spune de asemenea ca nucleonii de la periferia
nucleului vor fi sub actiunea unor
forte indreptate spre centrul nucleului asemanatoare fortelor de
tensiune superficiala.
Toate aceste observatii ne permit sa aproximam nucleul cu o
picatura de lichid, in care
fiecare particula la volumul total nuclear cu volumul sau
propriu, care este aproximativ
constant (vo). In acest caz putem scrie:
voA = 4R/3, de unde:
R = ro(A) , cu ro = 1.510 cm,
unde A este numarul de masa, R- raza medie a nucleului sferic,
ro- o constanta care
este determinata experimental. Aceasta formula semi-empirica, se
verifica bine
experimental si dovedeste astfel corectitudinea acestei imagini
simple asupra nucleului.
Folosindu-ne de aceasta relatie, putem calcula densitatea
materiei nucleare care este:
1.67210 A
= M/V =---------------- 10 kg/m.
4/3 ro A
Rezulta de aici o valoare enorm de mare pentru densitatea
materiei nucleare, cat
si faptul ca densitatea nu depinde de tipul nucleului. Toate
aceste concluzii, concordante cu
experienta, ca si altele pe care nu le vom discuta, fac din
modelul picaturii un ajutor pretios
in intelegerea fenomenelor nucleare.
Modelul paturilor nucleare
7
-
Asemanator cu periodicitatea proprietatilor fizico-chimice ale
elementelor, si in
cazul nucleelor au fost descoperite unele proprietati de
periodicitate. Se constata astfel, ca
nucleele cu un numar de 2,8,20,50,82,126,..... protoni, au o
energie de legatura mai mare ca
celelalte nuclee si deci sunt mai stabile. Aceasta observatie,
ca si multe altele, nu pot fi
explicate prin modelul picaturii.
Periodicitatea unor proprietati nucleare, functie de numarul de
protoni sau de
neuroni, indica existenta in interiorul nucleului a unor paturi
nucleare. Din cauza
impachetarii stranse a nucleonilor, existenta acestor paturi nu
mai este legata si de o
grupare spatiala corespunzatoare a nucleonilor. Pe baza acestui
model de paturi, se pot
determina starile de energie ale nucleonilor din nucleu, care se
dovedesc a fi cuantificate.
Modelul paturilor nucleare pune in evidenta astfel caracterul
individual al miscarii
particulelor in nucleu, spre deosebire de modelul picaturii care
scoate in evidenta
comportarea colectiva a nucleonilor in nucleu.
Pe langa aceste doua modele nucleare, au mai fost dezvoltate si
alte modele mai mult
sau mai putin complete. Dintre toate, cel care in momentul de
fata pare a descrie cel mai
bine comportarea nucleonilor in nucleu, ca si proprietatile
nucleelor, este modelul
generalizat, care reuneste atat caracterul colectiv al miscarii
nucleonilor, dat de modelul
picaturii, cat si aspectele individuale ale miscarii lor,
descrise in cadrul modelului paturilor
nucleare.
3. Reactii nucleare
Reactia nucleara este procesul prin care doua particule sau
sisteme de particule
interactioneaza prin forte nucleare si ansamblul se desface in
mai multe
particule sau sisteme de particule
- produsii de reactie sunt particulele sau nucleele din starea
finala
- reactia nucleara: a+X->Y+b unde
a: particula sau nucleul proiectil care este de obicei accelerat
pentru a
produce reactia
X:nucleul tinta
Y:nucleul rezidual
8
-
b:particula sau nucleul mai usor rezultat din reactie
Notatia prescurtata: X(a,b)Y
- o reactie nucleara se poate produce numai daca sunt
indeplinite o serie de
conditii
Legi de conservare in interactiunile nucleare
Legea conservarii energiei
Energia sistemelor va fi energia totala relativista:
W=mc2=m0c2+Ec
Legea conservarii energiei totale relativiste: Wa+Wx=Wy+Wb
Deci:
Energia de reactie:
Legea conservarii impulsului
9
-
Legea conservarii sarcinii electrice
Suma sarcinilor electrice ale particulelor inainte de reactie
este egala cu
suma sarcinilor electrice ale particulelor dupa reactie
Legea conservarii numarului de nucleoni
Legea dezintegrarii radioactive
N(t) - numarul de sisteme in stare excitata la momentul t
N0 - numarul de sisteme in stare excitata la momentul initial
t=0
Viata medie a sistemului t = 1/P inversul probabilitatii de
tranzitie in
unitatea de timp
Timpul de injumatatire T1/2 - timpul dupa care se dezintegreaza
jumatate
din numarul N0 de nuclee in stare metastabila
Fuziune si fisiune nucleara
10
-
Fuziunea nuclear a fost realizat pentru prima dat prin anii 1930
prin
bombardarea unei inte continnd deuteriu, izotopul hidrogenului
cu masa 2, cu deuteroni
ntr-un ciclotron. Pentru a ccelera raza de deuteroni este
necesar folosirea unei imense
cantiti de energie, marea majoritate transformndu-se n cldur.
Din aceast cauz
fuziunea nu este o cale eficient de a produce energie. n anii
1950 prima demonstraie la
scar larg a eliberrii unei cantiti mari de energie n urma
fiziunii, necontrolat a fost
fcut cu ajutorul armelor termonucleare n SUA, URSS, Marea
Britanie i Frana.
Aceast experien a fost foarte scurt i nu aputut fi folosit la
producerea de energie
electric.
n cadrul fisiunii, neutronul, care nu are sarcin electric poate
interaciona uor cu
nucleul, n cazul fuziunii, nucleele au amndou sarcin pozitiv i n
mod natural nu pot
interaciona pentru c se resping conform legii lui Coulomb, lucru
care trebuie contacarat.
Acest lucru se poate face cnd temperatura gazului este suficient
de mare 50-100 milioane
C.
ntr-un gaz de hidrogen greu izotopii deuteriu i tritiu la aa
temperaturi are
loc fuziunea nuclear, eliberndu-se aproximativ 17,6 MeV pe
element de fuziune.
Energia apare la nceput ca energie cinetic a lui heliu 4, dar
este transformat
repede n cldur. Dac densitatea de gaz este sufucient, la aceste
temperaturi trebuie s
fie de 10-5 atm, aproape vid, energia nucleului de heliu 4 poate
fi transferat gazului de
hidrogen, meninndu-se temperatura nalt i realizndu-se o reacie n
lan.
Problema de baz n atingerea fuziunii nucleare este cldura
gazului i existena
unei cantiti suficiente de nuclee pentru un timp ndelungat
pentru a permite eliberarea
unei energii suficiente pentru a nclzi gazul.
O alt problem este captarea energiei i convertirea n energie
electric. La o
temperatur de 100.000 C toi atomii de hidrogen sunt ionizai,
gazul fiind compus din
nuclee ncrcate pozitiv i electroni liberi ncrcai negativ, stare
numit plasm.
11
-
Plasma cald pentru fuziune nu se poate obine din materiale
obinuite. Plasma s-ar
rci foarte repede, i pereii vasului ar fi distrui de cldur. Dar
plasma poate fi controlat
cu ajotorul magneiilor urmnd liniile de cmp magnetic stnd
departe de perei.
n 1980 a fost realizat un astfel de dispozitiv, n timpul
fuziunii temperatura fiind de
3 ori mai mare ca a soarelui.
O alt cale posibil de urmat este de a produce fiziune din
deuteriu i tritiu pus ntr-
o sfer mic de sticl care s fie bombardat din mai multe locuri cu
ul laser pulsnd sau cu
raze ionice grele. Acest procedeu produce o implozie a sferei de
sticl, producndu-se o
reacie termonuclear care aprinde carburantul.
Progresul n fuziunea nuclear este promitor dar nfptuirea de
sisteme practice
de creare stabile de reactie de fuziune care s produc mai mult
energie dect consum va
mai lua ceva decenii pentru realizare. Activitatea de
experimentare este scump. Totui
unele progrese sau obinut n 1991 cnd o cantitate important de
energie (1,7 milioane W)
a fost produs cu ajutorul reacie de fuziune controlat n
Laboratoarele JET din Finlanda.
n 1993 cercettorii de la Universitatea din Princeton au obinut
5.6 milioane W. n ambele
cazuri s-a consumat mai mult energie dect s-a creat.
Dac reacia de feziune devine practic ofer o serie de avantaje: o
surs de deuteriu
aproape infinit din oceane, imposibilitatea de a produce
accidente din cauza cantitii mici
de carburant, reziduriile nucleare sunt mai puin radioactive i
mai simplu de manipulat.
4.Dezintegrarea radioactiva
Radioactivitatea este o proprietate a nucleelor atomice de a se
dezintegra spontan prin
emisia unor radiaii alfa i gama.
Legea dezintegrarii radioactive
12
-
Probabilitatea de dezintegrare a unui nucleu n unitatea de timp
este si se numeste
constanta de dezintegrare. Unitatea de msur n S.I este s-1
Activitatea unui eantion radioactiv se noteaz cu i reprezint
probabilitatea de
dezintegrare a celor N nuclizi radioactivi din eantionul
respectiv. Studiind elementele
radioactive Rutherford i Sody au descoperit c procesele de
dezintegrare sunt procese ce
se supun unor legi statistice, nu se poate prevedea momentul cnd
un anumit nuclid
radioactiv din surs se va dezintegra . au stabilit i c
dezintegrarea unui nuclid nu este
influenat de ceilali nuclizi existeni n eantionul radioactiv. A
este direct proporional cu
numrul de nuclizi radioactivi din surs. Legea integral a
dezintegrrii radioactive
stabilit experimental pe baza rezultatelor lui Rutherford i Sody
este: ( ) t0 eNtN = , N 0 este numrul de nuclizi radioactivi din
eantion la momentul t = 0, N(t) este numrul de
nuclizi radioactivi care au rmas nedezintegrai dup timpul t.
Prin difereniere se obine dteNdNt
0
= N
dtdN =
. Ultima relaie reprezint legea
diferenial a dezintegrrii radioactive, dtdN
fiind numrul de nuclizi care se dezintegreaz
n unitatea de timp.
=dtdN
N= reprezint probabilitatea ca ce cele n nuclee s se
dezintegreze n unitatea de timp.
Legea de dezintegrare radioactiv este: t
0 e
=
n laborator o surs S de radioactivitate i cu ajutorul unui
detector de radiaii care
nregistreaz numrul de radiaii ce intr n detector n unitatea de
timp, exprimnd viteza
de numrare R.
Legtura dintre R i activitatea sursei. Orice surs radioactiv
nepolarizat emite izotop, cu
aceeai probabilitate n toate direciile, n detector ajunge numai
radiaiile emise sub un
13
-
unghi solid . Pe detector ajung numai pi4 , pi
4 factor geometric, nu toate radiaiile
ajunse pe detector dau un impuls de aceea se definete
eficacitatea sursei , reprezint
raportul dintre numrul de radiaii nregistrate (numrul
impulsurilor la ieire) i numrul
de radiaii ajunse pe detector. Deci vor fi nregistrate.
pi
4
Exemplu: fie sursa de cobalt 60.
NiCo 60286027
Nichelul nu trece direct n starea fundamental datorit regulilor
de selecie, trece ntr-o
stare mai puin excitat dup care n starea fundamental prin
dezintegrri gama.
Fig. 5. Schema dezintegrrii sursei de cobalt
ntre R i numrul de nuclee din surs dezintegrate n unitatea de
timp exist relaia:
R=(G s) , s factor de schem, G factor geometric. Putem scrie
legea de dezintegrare i
pentru viteza de numrare:t
0 eRR
=
Metodele de msurare a activitii unei surse radioactive sunt de
dou feluri: absolute i
relative.
Metodele absolute prezint metoda geometric i metoda
coincidenelor.
Metoda geometric presupune o surs cu o activitate pe care
trebuie s o msurm situat
la o distan fa de detector i determinm viteza de numrare a
detectorului. Trebuie s
cunoatem tipul de radionuclid i modul de dezintegrare pentru a
ti factorul de schem s.
Cunoscnd tipul de radiaie emis i tipul de detector se poate lua
din tabele valoarea lui .
14
Co
Ni
-
G = pi
4d
, 2dsd =
sGR
=
(Bq)
Unitatea de msur a activitii sursei n S.I. este Becquerel (1Bq =
descrcare /secund).
1 Curie = 3,71010 Bq reprezint activitatea unui gram de
radiu.
Metoda se numete geometric deoarece trebuie evaluat d.
Metoda relativ presupune existena unei surse etalon a crui
activitate este cunoscut i
vrem s exprimm activitatea unei surse x n funcie de activitatea
sursei etalon e. Se
face o msurtoare cu sursa etalon i una cu cea cu activitate
necunoscut n aceleai
condiii geometrice i cu acelai detector.
( )( ) xxxxx
eeeee
sGRsGR
==
=
eee
xxx
e
x
e
x
sGsG
RR
Dar: xexexe ,ss,GG === deoarece avem aceleai condiii geometrice,
acelai tip de
surs i acelai detector. n aceste condiii avem
e
xex R
R=.
Mrimi caracteristice:
1. Constanta de dezintegrare . O determinm plecnd de la t
0 eRR
= .
Fig. 6. Graficul dezintegrrii radioactive
15
RR
0
t
-
Logaritmm i obinem: ln R = ln R0 -t
Fig. 7.
Panta dreptei din figura 7. Reprezint valoarea constantei de
dezintegrare.
2. Timpul de njumtire T reprezint intervalul de timp dup care
numrul de nuclee
rmase nedezintegrate n surs se reduce la jumtate.
N(T) =T
00 eN
2N
=
T2ln = =
2lnT
Dac cunoatem putem determina timpul de njumtire. Pentru nuclizii
care au timpul
de njumtire relativ mic (de ordinul orelor, zilelor) acesta
poate fi determinat direct prin
variaia vitezei de numrare n timp.
3. Timpul mediu de via viaa medie a nuclizilor din sursa
radioactiv. Se definete ca o
medie statistic:
dteNtN1dNt
N1
dn
dNtt
0000
0
0
==
=
Dup integrare rezulta =
1
4. Activitatea specific s reprezint activitatea unitii de mas de
preparat radioactiv.
Ms
=.
Dac preparatul este lichid se definete sub forma: Vs
=
Activitatea specific este util pentru a prepara surse de
activitate dat dintr-o surs mai
mare de substan radioactiv.
16
lnR
lnR0
t
-
Radiatia alfa Cercetrile experimentale au artat c radiaiile alfa
sunt constituite din particule
ncrcate pozitiv care s-au dovedit a fi nuclee de 42 He n micare
rapid, avnd o vitez
aproximativ 20 skm103
. Majoritatea nuclizilor radioactivi naturali emit radiaii alfa.
n
urma unei dezintegrrii alfa, nuclidul derivat este situat n
tabelul lui Mendeleev cu dou
csue la stnga nuclidului generator:
HeYX 424A2Z
AZ +
Radiatia gama Aceste radiaii nu sunt influenate de cmpul
electric sau magnetic. Ele sunt de natur
electromagnetic i pot suferi fenomene de reflexie refracie,
difracie i interferen.
Radiaiile gama nsoesc dezintegrrile alfa atunci cand nucleul
derivat, aflat ntr-o stare
excitat, revine la starea fundamental prin emisie de fotoni
gama.
Prin emitere de radiaii nucleul i schimb alctuirea. Avem de a
face cu transformarea
spontan a unei specii nucleare n alta, o transmutaie
nucleara.
Influenta radiatiilor asupra omuluiVreme de decenii, radiaiile
ionizate au constituit doar o curiozitate de laborator, cunoscut
numai ctorva iniiai. Descoperirea radioactivitii artificiale i apoi
aceea a fisiunii uraniuli, n deceniul al patrulea al acestui secol,
au dat un puternic imbold cercetrilor de fizic nuclear. Pentru
marele public, energia nuclear a ieit ns din anonimat abia dup
aruncarea celor dou bombe atomice n 1945 asupra Japoniei.
Constuirea reactorilor nucleari i posibilitatea de a utiliza
aceste instalaii pentru a produce energie electric n cantitate
mare, au transferat apoi problema cercetrii radiaiilor, i odat cu
aceasta i problema protecie contra radiaiilor, n plin domeniu
industria i economic.
Creterea necontenit a numrului de reactori nucleari i a puterii
acestora necesit aplicarea unor msuri de securitate pentru a evita
eventualele accidente i consecinele lor ca de exemplu cel de la
Windscale, Anglia n octombrie 1957 cnd au fost eliminate n mod
accidental n atmosfer importante substane radioactive care au
produs contaminarea solului, a produciei agricole i a apei potabile
din ntreaga regiune.
17
-
Prin poluare, sau contaminare, radioactiva, se nelege prezena
nedorit sau accidental, a materialelor radioactive, n interiorul
sau la suprafaa unor factori de mediu (cum sunt apa, aerul,
alimentele) sau n organisme vii situaie n care se depete coninutul
radioactiv natural propriu al produsului respectiv.
Una din principalele surse de poluare radioactiv a globului
pmntesc i avea proveniena n exploziile nucleare din atmosfer.
Dac la 16 iulie 1945 n deertul Alamogordo, statul New Mexico a
avut loc prima explozie experimental a unei bombe atomice lucrurile
nu s-au oprit aici i la 6 august 1945 ora 8:15 la Hiroshima n
Japonia explodeaz prima bomb aruncat asupra populaiei, ca msur
militar de distrugere, pentru ca n 9 august 1945 s explodeze cea
de-a doua bomb atomic la Nagasaki. n urma acestor dou explozii
bilanul a fost:
Hiroshima Nagasaki
Mori 78.150 23.753
Disprui 13.983 2.924
Rnii 37.425 23.345
Atini de arsuri 235.650 89.025
n 1956 existau n evidena spitalelor 6000 de bolnavi la Hiroshima
i 3000 de bolnavi la Nagasaki cu sechele dup iradiere, care
necesitau diferite tratamente, la momentul actual n lume existnd
aproximativ 300000 de persoane ca victime ale exploziilor
nucleare.
La 22 ianuarie 1954 marinarii vasului Fukuriumarii no.5 au
sesizat un fenomen neobinuit, globul de foc al exploziei
termonucleare de pe atolul Bikini. Drept urmare toi membrii
echipajului i petele prins au fost afectai de cenua radioactiv att
la suprafa ct i n interiorul organismului.
Alt urmare a acestei explozii a fost cderea ploilor radiactive n
luna mai a aceluiai an, radioactivitatea meninndu-se la un nivel
msurabil pn n septembrie1954.
Imediat dup 1954 L. Pauling a demonstrat c izotopul C14 apare n
mod artificial cu o frecven crescnd, depunndu-se pe sol. Tot el a
atras atenia asupra prezenei izotopului Sr90 n depunerile
atmosferice de pe teritoriul S.U.A.
Poluarea radioactiv a atras atenia pentru prima oar n mod
deosebit n anul 1965 la Salt Lake City n Statele Unite ale
Americii, cnd nou adolesceni au fost internai n spital datorit unor
noduli anormali ai glandei tiroide. Anchetarea cazurilor a condus
la constatarea c aceti copii, cu 15 ani n urm (1950), au suferit
consecinele unor depuneri atmosferice radioactive provenite de la
poligonul din Nevada, aceste depuneri coninnd izotopul I-131.
Studii recente au artat c datorit tuturor cauzelor de poluare
radioactiv, doza de radiaii pe cap de locuitor a crescut n ultimii
20 de ani de 5 pn la 10 ori.
18
-
Iradierea ndelungat, chiar cu doze mici, poate produce
leucopenii, la malformaii congenitale, pe cnd iradierea cu doze
mari duce la accentuarea leucopeniei, la eriteme, la hemoragii
interne, cderea prului, sterilitatea complet iar n cazurile extreme
produce moartea.
Printre principalele surse de poluare radioactiv se numr:
a) Utilizarea practic n industrie, medicin, cercetare a
diferitelor surse de radiaii nucleare, care, ca materiale
radioactive, se pot rspndi necontrolate n mediu
b) Exploatri miniere radioactive, la extragere, prelucrare
primar, transport i depozitare, pot contamina aerul, prin gaze i
aerosoli, precum i apa prin procesul de splare
c) Metalurgia uraniului sau a altor metale radioactive i
fabricarea combustibilului nuclear, care prin prelucrri mecanice,
fizice, chimice, poate cuprinde n cadrul procesului tehnologic i
produi reziduali gazoi, lichizi sau solizi stocarea, transportul
eventual evacuarea lor pot determina contaminarea mediului
d) Instalaiile de rafinare i de retratare a combustibilului
nucleare) Reactorii nucleari experimentali sau de cercetare, n care
se pot produce industrial
noi materiale radioactive f) Centralele nuclearoelectrice care
polueaz mai puin n cursul exploatrii lor
corecte, dar mult mai accentuat n cazul unui accident nuclearg)
Exploziile nucleare experimentale, efectuate ndeosebi n aer sau n
ap i subteran,
pot contamina vecintatea poligonului ct i ntregul glob, prin
depunerea prafului i aerosolilor radioactivi, generai de ctre
ciuperca exploziei
h) Accidentele n transportul aerian, maritim, feroviar sau
rutier a celor mai felurite materiale radioactive.
Principalele elemente ce contribuie la poluarea radioactiv sunt
clasificate i dup gradul de radioactivitate dup cum urmeaz:
a) Grupa de radiotoxicitate foarte mare: 90Sr, 226Ra, 210Po,
239Pub) Grupa de radiotoxicitate mare: 45Ca, 89Sr, 140Ba, 131I, U
naturalc) Grupa de radiotoxicitate medie: 24Na, 32P, 60Co, 82Br,
204 Tl, 22Na, 42K, 55Fed) Grupa de radiotoxicitate mic: 3H, 14C,
51Cr, 201Tl
Clasificarea efectelor biologice
Efectele somatice bine conturate
Precoce Eritem, leucopenie, epilaie
ntrziat Cancer de piele, osteosarcom
Precoce Tulburri neuro-vegetative
19
-
Efectele somatice stochastice
ntrziat Leucemie, cancer tiroidian
Efecte genetice
Prima generaie
Malformaii ereditare i congenitale; reducerea natalitii
Generaiile urmtoare
Malformaii recesive, diminuarea capacitii imunobiologice
Dublarea necesitilor de energie electric, la fiecare 12-13 ani,
a fcut s creasc brusc interesul pentru reactorii nucleari, impunnd
dezvoltarea centralelor nuclearoelectrice, cretere competitivitii
energiei electrice de origine nuclear i ridicarea continu a
performanelor atinse de reactorii acestor centrale, ca temperatura
i presiunea agentului transportor de cldur, a puterii instalate pe
unitatea de mas a zonei active a reactorului. ns fr msuri de
radioprotecie corespunztoare, reactorii nucleari pot produce i
a) contaminarea parial a mediului ambiant i anume- a atmosferei,
prin produsele de fisiune volatile ca 131I, 133Xe- a apei folosit
ca agent de rcire- a solului din vecintatea care se contamineaz cu
produse de fisiune
b)o mare cantitate de deeuri radioactive, a cror evacuare pune
probleme grele
pentru a evita contaminarea mediului n care se face
evacuarea.
Aceast surs de energie - energia nuclear a fost adus la cunotin
omenirii prin fora distructiv i va fi mult vreme privit cu team i
suspiciune, ntmpinnd destule obstacole n drumul dezvoltrii ei n
scopuri panice. De aceea se impune familiarizarea maselor largi cu
probleme nucleare, ntruct aplicaiile panice ale energiei nucleare
se dovedesc eseniale pentru progresele i evoluia societii
umane.
Powered by
20
1. Nucleului atomic
