Radyoaktivite Nedir ? | Zararları Nelerdir ?

Bu yayınımızda Radyoaktivite Nedir ? Radyoaktivite Özellikleri Nelerdir ? gibi sorularınıza cevap bulabilirsiniz.

Radyoaktivite, kararsız atom çekirdeklerinin enerjik atom altı parçacıkları veya elektromanyetik radyasyonu (EMR) serbest bıraktığı süreçtir. Bu fenomen, bir elementin diğerine dönüşmesine neden olabilir ve kısmen Dünya'nın çekirdeğinin ısısından sorumludur. Radyoaktivite, tıpta ve organik ve jeolojik numunelerin tarihlendirilmesinde nükleer enerji dahil olmak üzere geniş bir kullanım alanına sahiptir. Ayrıca, yüksek enerjili parçacıklar ve radyasyon hücrelere zarar verip öldürdüğünden ve DNA'yı değiştirerek kansere neden olabileceğinden potansiyel olarak tehlikelidir .

Radyoaktif Bozunma

Kararsız atom çekirdeklerinin bozundukları söylenir, yani daha kararlı, daha düşük enerji durumuna ulaşmak için kütlelerinin veya enerjilerinin bir kısmını kaybederler. Bu süreç en çok uranyum gibi daha ağır elementlerde görülür . Kurşundan daha ağır elementlerin hiçbiri kararlı izotoplara sahip değildir , ancak daha hafif elementler, karbon- 14 gibi kararsız, radyoaktif formlarda da mevcut olabilir . Radyoaktif elementlerin çürümesinden kaynaklanan ısının, Dünya'nın çekirdeğinin çok yüksek sıcaklığını koruduğu ve onu sıvı halde tuttuğu ve gezegeni zararlı radyasyondan koruyan manyetik alanın korunması için gerekli olduğu düşünülmektedir.

Radyoaktif bozunma rastgele bir süreçtir, yani belirli bir atom çekirdeğinin herhangi bir anda çürüyüp radyasyon yayıp atmayacağını tahmin etmenin fiziksel olarak imkansız olduğu anlamına gelir . Bunun yerine, belirli bir çekirdek numunesinin yarısının çürümesi için geçen süre olan yarı ömür ile ölçülür. Yarı ömür, mikroskobik bir miktardan evrendeki bu türden tüm atomlara kadar her büyüklükteki bir örnek için geçerlidir. Farklı radyoaktif izotoplar, yarı ömürlerinde, astatin-218 durumunda birkaç saniyeden, uranyum-238 için milyarlarca yıla kadar geniş bir aralıkta değişiklik gösterir.

Çürüme Türleri

Kararlı olmak için bir çekirdek çok ağır olamaz ve doğru proton ve nötron dengesine sahip olması gerekir. Çok sayıda proton ve nötron içeren ağır bir çekirdek, birbirine bağlanmış iki proton ve iki nötrondan oluşan bir alfa parçacığı yayarak er ya da geç bir miktar ağırlık veya kütle kaybedecektir. Bu parçacıklar pozitif bir elektrik yüküne sahiptir ve yayılabilen diğer parçacıklarla karşılaştırıldığında ağırdır ve yavaş hareket eder. Bir elementteki alfa bozunması, onun daha hafif bir elemente dönüşmesine neden olur.

Beta bozunması, bir çekirdekte proton sayısına göre çok fazla nötron olduğunda meydana gelir. Bu süreçte elektriksel olarak nötr olan bir nötron , negatif yüklü bir elektron yayarak kendiliğinden pozitif yüklü bir protona dönüşür . Bu yüksek enerjili elektronlar, beta ışınları veya beta parçacıkları olarak bilinir. Bu çekirdekteki proton sayısını artırdığı için atomun daha fazla protonla farklı elementlere dönüşmesi anlamına gelir.

Tersine süreç, nötronlarla karşılaştırıldığında çok fazla protonun olduğu yerde gerçekleşebilir. Başka bir deyişle, bir proton , elektronun pozitif yüklü antiparçacığı olan bir pozitron yayarak bir nötron haline gelir . Buna bazen pozitif beta bozunması denir ve atomun daha az protonlu bir elemente dönüşmesiyle sonuçlanır. Her iki tür beta bozunması da çok hafif ve hızlı olan elektrik yüklü parçacıklar üretir.

Bu dönüşümler enerjiyi kütle şeklinde serbest bıraksa da, kalan çekirdeği, minimum enerji miktarından daha fazlasına sahip olduğu "uyarılmış" bir durumda da bırakabilirler. Bu nedenle, bir gama ışını yayarak bu ekstra enerjiyi kaybedecektir - çok yüksek frekanslı bir elektromanyetik radyasyon biçimi. Gama ışınlarının ağırlığı yoktur ve ışık hızında hareket ederler.

Radyoaktivite Nedir ? | Zararları Nelerdir ?

Bazı ağır çekirdekler, alfa parçacıkları yaymak yerine aslında bölünerek çok fazla enerji açığa çıkarabilir, bu işlem nükleer fisyon olarak bilinir. Uranyum-235 gibi ağır elementlerin bazı izotoplarında kendiliğinden ortaya çıkabilir. Süreç ayrıca nötronları da serbest bırakır. Kendiliğinden gerçekleşmesinin yanı sıra, bir nötron emen ağır bir çekirdek tarafından fisyon tetiklenebilir. Yeterli bölünebilir malzeme bir araya getirilirse, fisyon tarafından üretilen nötronların diğer çekirdeklerin bölünmesine, daha fazla nötron salgılamasına vb. Neden olduğu bir zincirleme reaksiyon gerçekleşebilir.

Kullanımlar

Radyoaktivitenin en iyi bilinen kullanımları belki de nükleer santrallerde ve nükleer silahlardadır. İlk atom silahları, yoğun ısı, ışık ve iyonlaştırıcı radyasyon şeklinde büyük miktarda enerji açığa çıkarmak için bir zincirleme reaksiyondan yararlandı. Modern nükleer silahlar öncelikle enerjiyi serbest bırakmak için füzyon kullansa da, bu hala bir fisyon reaksiyonu ile başlatılır. Nükleer enerji istasyonları, elektrik üreten buhar türbinlerini çalıştırmak için ısıyı üretmek için dikkatlice kontrol edilen fisyon kullanır.

Tıpta radyoaktivite, kanserli büyümeleri yok etmek için hedefli bir şekilde kullanılabilir. Kolayca tespit edilebildiği için, ilaçların ilerleyişini ve organlara göre alımını izlemek veya doğru çalışıp çalışmadığını kontrol etmek için de kullanılır. Radyoaktif izotoplar genellikle malzeme örneklerini tarihlendirmek için kullanılır. Organik maddeler, içerdikleri karbon-14 miktarı ölçülerek tarihlendirilebilirken, bir kaya örneğinin yaşı, mevcut çeşitli radyoaktif izotopların miktarları karşılaştırılarak belirlenebilir. Bu teknik, bilim adamlarının Dünya'nın yaşını ölçmesine izin verdi.

Sağlık Etkileri

Sağlık bağlamında, atom çekirdeklerinin çürümesinden kaynaklanan tüm emisyonlar, ister parçacıklar ister EMR olsun, radyasyon olarak tanımlanma eğilimindedir ve bunların tümü potansiyel olarak tehlikelidir. Bu emisyonlar ya kendi içlerinde iyonlaşır ya da vücuttaki maddeyle iyonlaştırıcı radyasyon üretecek şekilde etkileşime girer. Bu, elektronları atomlardan çıkararak onları pozitif yüklü iyonlara dönüştürebilecekleri anlamına gelir. Bunlar daha sonra bir moleküldeki veya komşu moleküllerdeki diğer atomlarla reaksiyona girerek hücreleri öldürebilen veya kansere neden olabilecek kimyasal değişikliklere neden olabilir, özellikle de radyasyon DNA ile etkileşime girdiyse.

İnsanlar için en tehlikeli radyasyon türü, karşılaşıldığı koşullara bağlıdır. Alfa parçacıkları havada yalnızca kısa bir mesafe gidebilir ve cildin dış katmanından geçemez. Ancak canlı dokuyla temas ederlerse, radyasyonun en tehlikeli şeklidirler. Bu, alfa radyasyonu yayan bir şeyin yutulması veya solunması durumunda gerçekleşebilir.

Beta radyasyonu cilde nüfuz edebilir, ancak alüminyum folyo gibi ince bir metal tabaka tarafından durdurulur. Nötronlar ve gama radyasyonu çok daha nüfuz edicidir ve sağlığı korumak için kalın koruma gereklidir. Çoğu gama radyasyonu vücuttan geçtiği için, tipik olarak düşük seviyelerde hastalığa neden olma olasılığı daha düşüktür, ancak yine de çok ciddi bir tehlikedir. Canlı dokular da dahil olmak üzere materyaller nötronları emerse, kendileri de radyoaktif hale gelebilir.

Zararlı radyasyona maruz kalma genellikle, insan sağlığı bağlamında en yaygın olarak kullanılmasına rağmen, her tür radyasyona ve tüm malzemelere uygulanabilen bir ölçü olan, maruz kalan malzeme tarafından emilen enerji miktarı ile ölçülür. Pozlama için SI birimi gridir ve bir gri, kilogram madde başına emilen bir joule enerjiye eşdeğerdir.

Farklı radyoaktivite türleri farklı şekillerde davrandığından, belirli bir dozun olası sağlık etkileri hakkında daha iyi bir fikir vermek için başka bir ölçüm olan sievert kullanılır. Grilerdeki dozun, belirli radyasyon türüne özgü bir kalite faktörü ile çarpılmasıyla hesaplanır. Örneğin, gama radyasyonu için kalite faktörü 1'dir, ancak alfa parçacıkları için değer 20'dir. Bu nedenle, canlı dokunun 0.1 gr alfa parçacıklarına maruz kalması, 2.0 sievert'lik bir dozla sonuçlanacaktır ve yirmi kat olması beklenir. bir gri gama radyasyonu olarak biyolojik etki. Kısa bir süre içinde alınan dört ila beş sievertlik bir doz, 30 gün içinde% 50 ölüm riski taşır.

Radyoaktivite Nedir ? | Zararları Nelerdir ?