W dziedzinie energetyki jądrowej Promieniowanie jądrowe. Znany jest również pod nazwą radioaktywność. Jest to spontaniczna emisja cząstek lub promieniowania lub obu jednocześnie. Te cząstki i promieniowanie pochodzą z rozpadu pewnych nuklidów, które je tworzą. Celem energetyki jądrowej jest dezintegracja wewnętrznych struktur atomów w celu wytworzenia energii w procesie rozszczepienia jądra atomowego.
W tym artykule opowiemy, czym jest promieniowanie jądrowe, jego charakterystyką i znaczeniem.
Główne cechy
Radioaktywność jest spontaniczna emisja cząstek lub promieniowania, lub jedno i drugie. Te cząstki i promieniowanie pochodzą z rozkładu pewnych nuklidów, które je tworzą. Rozpadają się z powodu ułożenia struktur wewnętrznych.
Rozpad radioaktywny zachodzi w jądrach niestabilnych. To znaczy te, które nie mają wystarczającej energii wiązania, aby utrzymać jądra razem. Antoine-Henri Becquerel przypadkowo odkrył promieniowanie. Później, dzięki eksperymentom Becquerela, Madame Curie odkryła inne materiały radioaktywne. Istnieją dwa rodzaje promieniowania jądrowego: radioaktywność sztuczna i naturalna.
Radioaktywność naturalna to radioaktywność występująca w przyrodzie dzięki łańcuchowi naturalnych pierwiastków promieniotwórczych i źródeł innych niż ludzkie. W środowisku istniała od zawsze. Promieniotwórczość naturalną można również zwiększyć w następujący sposób:
- Przyczyny naturalne. Na przykład erupcja wulkanu.
- Pośrednie przyczyny ludzkie. Na przykład kopanie pod ziemią, aby zbudować fundament budynku lub rozwój energii jądrowej.
Z drugiej strony, sztuczna radioaktywność to wszelkie promieniowanie radioaktywne lub jonizujące pochodzenia ludzkiego. Jedyną różnicą między promieniowaniem naturalnym a promieniowaniem wytworzonym przez człowieka jest jego źródło. Skutki obu rodzajów promieniowania są takie same. Przykładem sztucznej radioaktywności jest radioaktywność wytwarzana w medycynie nuklearnej lub reakcje rozszczepienia jądrowego w elektrowniach jądrowych w celu uzyskania energii elektrycznej.
W obu przypadkach bezpośrednie promieniowanie jonizujące to promieniowanie alfa i rozpad beta złożony z elektronów. Z drugiej strony pośrednie promieniowanie jonizujące to promieniowanie elektromagnetyczne, takie jak promienie gamma, które są fotonami. Gdy źródła promieniowania wytworzone przez człowieka, takie jak naturalne źródła promieniowania, są wykorzystywane lub usuwane, zwykle powstają odpady radioaktywne.
Rodzaje promieniowania jądrowego
Istnieją trzy rodzaje promieniowania jądrowego: promieniowanie alfa, beta i gamma. Cząstki alfa mają ładunek dodatni, cząstki beta są ujemne, a promienie gamma są neutralne.
Można to rozważyć promieniowanie elektromagnetyczne na promieniowanie gamma i promieniowanie rentgenowskie. Emitowane są również cząstki promieniowania alfa i beta. Każdy rodzaj emisji ma inny czas wnikania w materię i energię jonizacji. Wiemy, że ten rodzaj promieniowania jądrowego może na różne sposoby powodować poważne szkody w życiu. Przeanalizujemy każde istniejące promieniowanie jądrowe i jego konsekwencje:
Cząstki alfa
Cząstki alfa (α) lub promienie alfa są formą wysokoenergetycznego promieniowania cząstek jonizujących. Nie ma prawie żadnej zdolności penetracji tkanek, ponieważ są one duże. Składają się z dwóch protonów i dwóch neutronów, które są utrzymywane razem przez potężne siły.
Promienie alfa, ze względu na swój ładunek elektryczny, silnie oddziałują z materią. Są łatwo wchłaniane przez materiał. Mogą latać tylko kilka cali w powietrzu. Mogą zostać wchłonięte przez zewnętrzną warstwę ludzkiej skóry, więc nie zagrażają życiu, chyba że ich źródło jest wdychane lub spożywane. W tym przypadku jednak uszkodzenie będzie większe niż spowodowane przez jakiekolwiek inne promieniowanie jonizujące. Przy wysokich dawkach pojawią się wszystkie typowe objawy zatrucia popromiennego.
Cząstki beta
Promieniowanie beta jest formą promieniowania jonizującego emitowanego przez niektóre typy jąder promieniotwórczych. W porównaniu z interakcją cząstek alfa, interakcja między cząstkami beta a materią ma zwykle dziesięciokrotnie większy zakres, a zdolność jonizacji równą jednej dziesiątej. Są całkowicie zablokowane przez kilka milimetrów aluminium.
Cząstki gamma
Promienie gamma to promieniowanie elektromagnetyczne wytwarzane przez radioaktywność. Stabilizują jądro bez zmiany zawartości protonów. Wnikają głębiej niż promieniowanie β, ale mają niższy stopień jonizacji.
Gdy wzbudzone jądro atomowe emituje promieniowanie gamma, jego masa i liczba atomowa nie ulegną zmianie. Stracisz tylko pewną ilość energii. Promieniowanie gamma może powodować poważne uszkodzenia jąder komórkowych, dlatego stosuje się je do sterylizacji sprzętu medycznego i żywności.
Promieniowanie jądrowe w elektrowniach
Elektrownia jądrowa to obiekt przemysłowy, który wykorzystuje energię jądrową do wytwarzania energii elektrycznej. Należy do rodziny elektrociepłowni, co oznacza, że wykorzystuje ciepło do wytwarzania energii elektrycznej. To ciepło pochodzi z rozszczepienia materiałów takich jak uran i pluton. Działanie elektrowni jądrowych opiera się na: wykorzystanie ciepła do napędzania turbin poprzez działanie pary wodnej, które są podłączone do generatorów. Reaktor rozszczepienia jądrowego to obiekt, który może inicjować, utrzymywać i kontrolować reakcje łańcuchowe rozszczepienia i ma wystarczające środki do usuwania wytworzonego ciepła. Aby uzyskać parę wodną, jako paliwo stosuje się uran lub pluton. Proces można uprościć w pięciu etapach:
- Rozszczepienie uranu następuje w reaktorze jądrowym, uwalniając dużo energii do podgrzania wody, aż wyparuje.
- Para jest dostarczana do turbozespołu parowego poprzez pętlę parową.
- Raz tam, łopatki turbiny obracają się i poruszają generatorem pod wpływem pary, przekształcając w ten sposób energię mechaniczną w energię elektryczną.
- Gdy para wodna przechodzi przez turbinę, trafia do skraplacza, gdzie ochładza się i zamienia w ciecz.
- Następnie woda jest transportowana w celu ponownego uzyskania pary, zamykając w ten sposób obieg wody.
Pozostałości po rozszczepieniu uranu są przechowywane wewnątrz fabryki, w specjalnych betonowych basenach materiałów radioaktywnych.
Mam nadzieję, że dzięki tym informacjom możesz dowiedzieć się więcej o tym, czym jest promieniowanie jądrowe i jego właściwościach.