Ядрена енергия и радиоактивност

Атомът се състои от ядро, заобиколено от облаци от частици, наречени електрони (вижте фиг.). Ядрата на атомите - най-малките частици, които изграждат всички вещества - съдържат значително количество енергия. Именно тази енергия се освобождава под формата на радиация по време на разпадането на радиоактивните елементи. Радиацията е животозастрашаваща, но ядрените реакции могат да се използват за генериране на електричество. Радиацията се използва и в медицината.

Радиоактивност

Радиоактивността е свойство на ядрата не­стабилните атоми излъчват енергия. Повечето тежки атоми са нестабилни, докато по-леките атоми имат радиоизотопи, т.е. радиоактивни изотопи. Причината за радиоактивността е, че атомите са склонни да станат стабилни (виж статията "Атоми и молекули"). Има три вида радиоактивно излъчване: алфа лъчи, бета лъчи и гама лъчи. Те са кръстени на първите три букви от гръцката азбука. Първоначално ядрото излъчва алфа или бета лъчи и ако все още е нестабилно, ядрото излъчва и гама лъчи. На снимката виждате три атомни ядра. Те са нестабилни и всеки от тях излъчва един от трите вида лъчи. Бета частиците са електрони с много висока енергия. Те възникват от разпадането на неутрон. Алфа частиците са изградени от два протона и два неутрона. Ядрото на хелиевия атом има абсолютно същия състав. Гама лъчите са високоенергийно електромагнитно излъчване, което се движи със скоростта на светлината.

Алфа частиците се движат бавно и слоят на материята е повече­по-дебел от лист хартия, ги задържа. Те не се различават от ядрата на атомите на хелий. Учените вярват, че хелийът на Земята е продукт на естествената радиоактивност. Алфа частицата лети по-малко от 10 см и лист дебела хартия ще я забави. Бета частицата лети около 1 метър във въздуха. Може да го задържи лист мед с дебелина 1 милиметър. Интензивността на гама лъчите спада до половината при преминаване през слой олово от 13 милиметра или слой въздух от 120 метра.

Радиоактивните материали се транспортират в дебелостенни оловни контейнери, за да се предотврати изтичането на радиация. КОЙ­ефектът от радиацията причинява изгаряния, катаракта и рак при хората. Нивата на радиация се измерват с помощта на Брояч на Гайгер. Това устройство издава щракания, когато открива радиоактивно излъчване. Излъчващи части­tsy, ядрото придобива ново атомно число и се превръща в ядрото на друг елемент. Този процес се нарича радиоактивен разпад. Ако новият елемент също е нестабилен, процесът на разпадане продължава, докато се образува стабилно ядро. Например, когато атом на плутоний-2 (масата му е 242) излъчва алфа частица, чиято относителна атомна маса е 4 (2 протона и 2 неутрона), той се превръща в уран атом - 238 (атомна маса 238). Полуживот - това е времето, през което половината от всички атоми в проба от дадено вещество се разпадат. Различните елементи имат различен полуживот. Полуживотът на радий-221 е 30 секунди, докато този на уран е 4,5 милиарда години.