Looduslik radioaktiivsus
Looduslik radioaktiivsus on keemiliste elementide aatomituumade iseeneslik lõhustumine, mille käigus vabaneb radioaktiivne kiirgus ja tuumad võivad muutuda teiste elementide tuumadeks. Sõna "looduslik" tähendab seda, et kiirgav element on looduses olemas. Kiirata võivad ka inimese poolt tehislikult toodetud elemendid, mis asuvad perioodilisuse süsteemis uraani järel (transuraanid). Vastav kiirgus on siis tehislik kiirgus.
Looduslik ioniseeriv kiirgus levib kõikjal keskkonnas. Kosmilised kiired jõuavad Maale avakosmosest.
Maa on ise ka radioaktiivne. Looduslik radioaktiivsus on omane nii toidule, joogile kui
õhule. Me kõik puutume loodusliku kiirgusega suuremal või vähemal määral kokku ja enamiku
inimeste jaoks on see peamiseks kokkupuuteks radioaktiivse kiirgusega. Tänu ümbritsevale kiirgusele on ka inimene ise radioaktiivse kiirguse allikaks. Veel enam, inimeste,
loomade ja taimede evolutsioon on kulgenud loodusliku radioaktiivse kiirguse taustal ja üldiselt
ollakse seisukohal, et see ei kujuta märkimisväärset ohtu tervisele. Siiski leidub erandeid.
Radioaktiivse kiirguse avastas Bequerell, kes uurides erinevate ühendite kiirgusvõimet, avastas juhuslikult, et uraanimaak on võimeline iseeneslikult kiirgama.
Tuum on stabiilne ja ei kiirga siis, kui on täidetud tuuma stabiilsuse 3 reeglit:
1. Tuum ei tohi olla liiga suur (A väiksem kui 210)
2. Prootoneid ja neutrone peab olema tuumas ühepalju või neutroneid pisut rohkem - ei tohi olla suurt neutronite ülekaalu.
3. Tuumaosakeste energia tasemed peavad olema täitunud alt üles.
a kiirgus - Tekib tuuma stabiilsuse esimese reegli rikkumisel. Tuumast eraldub pluss laenguga alfa osake (heeliumi tuum, mis koosneb kahest neutronist ja 2 prootonist)
b kiirgus - Tekib teise reegli rikkumisel. ( eraldub elektron, mis tekib neutroni muundumisel prootoniks)
j kiirgus - Tekib kolmanda reegli rikkumisel. ( tuumast eraldub gamma kvant ehk üleliigne energia )
Mõisted
poolestusaeg - ajavahemik, mille jooksul lagunevad pooled radioaktiivse aine tuumad ja/või väheneb kiirguse tase poole võrra.
Erinevatel elementidel on poolestusajad erinevad, mõnest sekundist miljonite aastateni.
bioloogiline poolestusaeg - lühem eelmisest, toimib siis, kui radioaktiivne element satub elusorganismi.
doosikiirus - saadud kiirguse määr ajaühikus (mSv/H)
kiiritusdoos - suurus, mille abil väljendatakse kiirguse kahjulikku mõju inimesele. Ühikuks siivert (Sv) Keskmine kiiritusdoos aastas on 2,5 - 4 mSv
aktiivsus - kiirguse mõõduks valitud suurus, mõõdetakse bekerellides (Bq) ja näitab lagunemiste arvu ühes sekundis. Kui sekundis toimub 10 lagunemist, siis on aktiivsus 10 Bq.
Looduslik ioniseeriv kiirgus levib kõikjal keskkonnas. Kosmilised kiired jõuavad Maale avakosmosest.
Maa on ise ka radioaktiivne. Looduslik radioaktiivsus on omane nii toidule, joogile kui
õhule. Me kõik puutume loodusliku kiirgusega suuremal või vähemal määral kokku ja enamiku
inimeste jaoks on see peamiseks kokkupuuteks radioaktiivse kiirgusega. Tänu ümbritsevale kiirgusele on ka inimene ise radioaktiivse kiirguse allikaks. Veel enam, inimeste,
loomade ja taimede evolutsioon on kulgenud loodusliku radioaktiivse kiirguse taustal ja üldiselt
ollakse seisukohal, et see ei kujuta märkimisväärset ohtu tervisele. Siiski leidub erandeid.
Radioaktiivse kiirguse avastas Bequerell, kes uurides erinevate ühendite kiirgusvõimet, avastas juhuslikult, et uraanimaak on võimeline iseeneslikult kiirgama.
Tuum on stabiilne ja ei kiirga siis, kui on täidetud tuuma stabiilsuse 3 reeglit:
1. Tuum ei tohi olla liiga suur (A väiksem kui 210)
2. Prootoneid ja neutrone peab olema tuumas ühepalju või neutroneid pisut rohkem - ei tohi olla suurt neutronite ülekaalu.
3. Tuumaosakeste energia tasemed peavad olema täitunud alt üles.
a kiirgus - Tekib tuuma stabiilsuse esimese reegli rikkumisel. Tuumast eraldub pluss laenguga alfa osake (heeliumi tuum, mis koosneb kahest neutronist ja 2 prootonist)
b kiirgus - Tekib teise reegli rikkumisel. ( eraldub elektron, mis tekib neutroni muundumisel prootoniks)
j kiirgus - Tekib kolmanda reegli rikkumisel. ( tuumast eraldub gamma kvant ehk üleliigne energia )
Mõisted
poolestusaeg - ajavahemik, mille jooksul lagunevad pooled radioaktiivse aine tuumad ja/või väheneb kiirguse tase poole võrra.
Erinevatel elementidel on poolestusajad erinevad, mõnest sekundist miljonite aastateni.
bioloogiline poolestusaeg - lühem eelmisest, toimib siis, kui radioaktiivne element satub elusorganismi.
doosikiirus - saadud kiirguse määr ajaühikus (mSv/H)
kiiritusdoos - suurus, mille abil väljendatakse kiirguse kahjulikku mõju inimesele. Ühikuks siivert (Sv) Keskmine kiiritusdoos aastas on 2,5 - 4 mSv
aktiivsus - kiirguse mõõduks valitud suurus, mõõdetakse bekerellides (Bq) ja näitab lagunemiste arvu ühes sekundis. Kui sekundis toimub 10 lagunemist, siis on aktiivsus 10 Bq.
Kiirguse mõju ja kiirguskaitse.
Kiirguse (mõju ja olemus on nii loodulikul kui tehisradioaktiivsusel sama!) mõju määrab kiirguse liik. Ohutum neist on b-kiirgus, mille kiiresti liikuvad elektronid on väikesed ja nende vastasmõju ainega seetõttu minimaalne. a_kiirguse suhteliselt suured ja aeglased osakesed on väga nõrga läbitungimisvõimega, neid suudab peatada juba leht paberit ja ka nahast nad läbi ei tungi. Kui a-osakesed satuvad inimorganismi, siis võivad tekitada teatud kahjustusi, kuna vastasmõju ainega on tugevam kui labimisvõime.
Kõige ohtlikum on j-kiirgus, mis kujutab endast energia voogu. Selle labitungimisvõime ja vastasmõju ainega on suured, organismile tekitatavad kahjustused raku ja DNA-tasandil rasked.
Radioaktiivne kiirgus tekitab kiiritustõbe, mille tunnused meenutavad algavat grippi - peavalu, liigesvalu, paha enesetunne, kaasneda võib ka oksendamine ja peavalu. Suure doosi korral on näha ka nn kiirituspäevitus - nahk saab päevitunud jume, võib ka lausa põletusi esineda.
Hilisemad tagajärjed on erinevad kasvajad, väärarengud lastel ja kogu organismi enneaegne vananemine.
Igapäevases elus saadakse kiiritust nii õhu, toidu kui joogi kaudu. Samuti on kiirgusallikateks paljud kasutatavad ehitusmaterjalid. Kiirgavad tuhaplokid, graniit, tellised. Esmane kaitse oleks kasutada materjale, mille kiirgus on väiksem, näiteks puit. Kiirgust vähendab ka seinte tapeetimine ja katmine teiste kiirgust vähendavate materjalidega.
Ohtlik radioaktiivse kiirguse allikas on ka maapõues leiduv gaas - radoon. Radoon satub eluruumidesse maapõuest läbi keldri ja põrandate, samuti vabaneb külmast veest selle keetmisel ja segunemisel kuuma veega (köök ja vannituba erinevad kiirgustasemelt elutoast kuni 40 korda). Radooni eest kaitseb spetsiaalne kaitsekile, mis paigaldatakse maja ehitamisel, aga ka ruumide pidev tuulutamine ja korralik ventilatsioonisüsteem köögis-pesemisruumides.
Põhjalikum info tunnis loetud materjalidest on leitav ka aadressil:
http://www.ut.ee/BM/kiirgusest/kl4.htm
Ülesanded.
1. Kirjuta perioodilisuse tabeli 5 vabalt valitud elemendi radioaktiivse lagunemise võrrandid esimese kahe kiirguse korral.
2. hapniku isotoop O-19 on beeta-aktiivne poolestusajaga 27 sekundit. Kui suur kogus sellist hapnikku on alles algsest kogusest 135 sekundi pärast?
3. radioaktiivset ainet on jäänud vähemaks 8 korda võrreldes esialgsega. Mitu poolestusaega on möödas vaatluse alghetkest?
4. Kahe nädala jookusl on ainet jäänud 4 korda vähemaks. Kui suur on selle aine poolestusaeg?
5. Leia energia, mis vabaneb Li tuuma He tuuma moodustumisel või kulub selle tuuma lõhkumiseks (seosenergia)
2. hapniku isotoop O-19 on beeta-aktiivne poolestusajaga 27 sekundit. Kui suur kogus sellist hapnikku on alles algsest kogusest 135 sekundi pärast?
3. radioaktiivset ainet on jäänud vähemaks 8 korda võrreldes esialgsega. Mitu poolestusaega on möödas vaatluse alghetkest?
4. Kahe nädala jookusl on ainet jäänud 4 korda vähemaks. Kui suur on selle aine poolestusaeg?
5. Leia energia, mis vabaneb Li tuuma He tuuma moodustumisel või kulub selle tuuma lõhkumiseks (seosenergia)