Hvordan Nuklear Stråling Fungerer

{h1}

Kernestråling kan være yderst gavnlig eller ekstremt skadelig - det hele afhænger af, hvordan det bruges. Lær hvad nuklear stråling handler om.

Nuklear stråling kan både være yderst gavnlig og yderst farlig. Det afhænger bare af, hvordan du bruger det. Røntgenapparater, nogle typer steriliseringsudstyr og atomkraftværker bruger alle nuklear stråling - men det gør også atomvåben. Nukleare materialer (det vil sige s-ubstances, der udsender nuklear stråling) er ret almindelige og har fundet deres vej ind i vores normale vokabularer på mange forskellige måder. Du har sikkert hørt (og brugt) mange af følgende termer:

  • uran
  • plutonium
  • Alfa stråler
  • Beta stråler
  • Gamma stråler
  • Røntgenstråler
  • Kosmiske stråler
  • Stråling
  • Atomkraft
  • Kernebomber
  • Atomaffald
  • Nuklear nedfald
  • Nuklear fission
  • Neutronbomber
  • Halvt liv
  • Radon gas
  • Ioniseringsrøgdetektorer
  • Carbon-14 dating

-Alle af disse udtryk er relateret til, at de alle har noget at gøre med nukleare elementer, enten naturlige eller menneskeskabte. Men hvad er stråling? Hvorfor er det så farligt? I denne artikel vil vi se på nuklear stråling, så du kan forstå præcis, hvad det er, og hvordan det påvirker dit liv på daglig basis.

"Nuclear" i "Nuclear Radiation"

I denne figur er de gule partikler orbital-elektroner, de blå partikler er neutroner, og de røde partikler er protoner.

I denne figur er de gule partikler orbital-elektroner, de blå partikler er neutroner, og de røde partikler er protoner.

-L-e-t starter i begyndelsen og forstår, hvor ordet "atom" i "nuklear stråling" kommer fra. Her er noget, du burde allerede føle sig godt tilpas med: Alt er lavet af atomer. Atomer binder sammen i molekyler. Så et vandmolekyle er lavet af to hydrogenatomer og et oxygenatom bundet sammen i en enkelt enhed. Fordi vi lærer om atomer og molekyler i grundskolen, forstår og føler vi os godt sammen med dem. I naturen vil ethvert atom du finder være en af ​​92 typer af atomer, også kendt som elementer. Så alle stoffer på jorden - metal, plast, hår, tøj, blade, glas - består af kombinationer af de 92 atomer, der findes i naturen. Den periodiske tabel over elementer, du ser i kemi klasse, er en liste over de elementer, der findes i naturen samt en række menneskeskabte elementer.

Inde i hvert atom er tre subatomære partikler: protoner, neutroner og elektroner. Protoner og neutroner binder sammen for at danne kerne af atomet, mens elektronerne omgiver og kredser kernen. Protoner og elektroner har modsatte ladninger og tiltrækker derfor hinanden (elektroner er negative og protoner er positive, og modsatte ladninger tiltrækker), og i de fleste tilfælde er antallet af elektroner og protoner det samme for et atom. Neutronerne er neutrale. Deres formål i kernen er at binde protoner sammen. Fordi protonerne alle har samme ladning og naturligvis afviser hinanden, virker neutronerne som "lim" for at holde protonerne tæt sammen i kernen.

Antallet af protoner i kernen bestemmer et atoms adfærd. For eksempel, hvis du kombinerer 13 protoner med 14 neutroner for at oprette en kerne og derefter dreje 13 elektroner omkring den pågældende kerne, har du et aluminiumatom. Hvis du grupperer millioner af aluminiumatomer sammen, får du et stof, der er aluminium - du kan danne aluminium dåser, aluminiumsfolie og aluminiumsbelægning ud af det. Alt aluminium, du finder i naturen, hedder aluminium-27. "27" er den atommasse nummer - summen af ​​antallet af neutroner og protoner i kernen. Hvis du tager et aluminiumatom og sætter det i en flaske og kommer tilbage i flere millioner år, vil det stadig være et aluminiumatom. Aluminium-27 kaldes derfor a stabil atom. For op til omkring 100 år siden blev det antaget, at alle atomer var stabile som dette.

Mange atomer kommer i forskellige former. For eksempel har kobber to stabile former: kobber-63 (udgør ca. 70 procent af alt naturligt kobber) og kobber-65 (udgør ca. 30 procent). De to former kaldes isotoper. Atomer af begge isotoper af kobber har 29 protoner, men et kobber-63-atom har 34 neutroner, mens et kobber-65-atom har 36 neutroner. Begge isotoper virker og ser ens ud, og begge er stabile.

Den del, der ikke blev forstået indtil omkring 100 år siden, er, at visse elementer har isotoper, der er radioaktiv. I nogle elementer er alle isotoperne radioaktive. Hydrogen er et godt eksempel på et element med flere isotoper, hvoraf den ene er radioaktiv. Normal hydrogen eller hydrogen-1 har en proton og ingen neutroner (fordi der kun er én proton i kernen, er der ikke behov for bindende virkninger af neutroner). Der er en anden isotop, hydrogen-2 (også kendt som deuterium), som har en proton og en neutron. Deuterium er meget sjældent i naturen (udgør ca. 0,015 procent af alt hydrogen), og selv om det virker som hydrogen-1 (for eksempel kan du få vand ud af det) det viser sig, at det er forskelligt fra hydrogen-1 det er giftigt i høje koncentrationer. Deuteriumisotopen af ​​hydrogen er stabil. En tredje isotop, hydrogen-3 (også kendt som tritium), har en proton og to neutroner. Det viser sig, at denne isotop er ustabil. Det vil sige, hvis du har en beholder fyldt med tritium og kommer tilbage i en million år, vil du opdage, at det hele er blevet helium-3 (to protoner, en neutron), som er stabil. Processen som det bliver til helium kaldes Radioaktivt henfald.

Visse elementer er naturligt radioaktive i alle deres isotoper.Uran er det bedste eksempel på et sådant element og er det tungeste naturligt forekommende radioaktive element. Der er otte andre naturligt radioaktive elementer: polonium, astatin, radon, francium, radium, actinium, thorium og protactinium. Alle andre menneskeskabte elementer tungere end uran er også radioaktive.

Radioaktivt henfald

-Radioaktivt henfald er en naturlig proces. Et atom af en radioaktiv isotop vil fortabes i et andet element gennem en af ​​tre fælles processer:

  • Alfa henfald
  • Beta henfald
  • Spontan fission

I processen produceres fire forskellige slags radioaktive stråler:

  • Alfa stråler
  • Beta stråler
  • Gamma stråler
  • Neutronstråler

Americium-241, et radioaktivt element, der er mest kendt for dets anvendelse i røgdetektorer, er et godt eksempel på et element, der gennemgår alfa henfald. Et americium-241-atom vil spontant smide en alfa partikel. En alfapartikel består af to protoner og to neutroner bundet sammen, hvilket svarer til en helium-4-kerne. Under udgivelsen af ​​alfa-partikler bliver americium-241-atomet et neptunium-237-atom. Alfa-partiklen forlader scenen med høj hastighed - måske 10.000 miles per sekund (16.000 km / sek).

Hvis du kigger på et individuelt americium-241-atom, ville det være umuligt at forudsige, hvornår det ville smide en alfapartikel. Men hvis du har en stor samling af americium atomer, bliver decayraten ganske forudsigelig. For americium-241 er det kendt, at halvdelen af ​​atomerne henfalder i 458 år. Derfor er 458 år den halvt liv af americium-241. Hvert radioaktivt element har en anden halveringstid, der spænder fra fraktioner af et sekund til millioner af år afhængigt af den specifikke isotop. For eksempel har americium-243 en halveringstid på 7.370 år.

Tritium (hydrogen-3) er et godt eksempel på et element, der gennemgår beta forfald. I beta forfald ændres en neutron i kernen spontant til proton, en elektron og en tredje partikel kaldet en antineutrino. Kernen udleder elektronen og antineutrino, mens protonen forbliver i kernen. Den udstødte elektron benævnes a beta partikel. Kernen mister en neutron og vinder en proton. Derfor bliver et hydrogen-3-atom, der gennemgår beta henfald, et helium-3-atom. Hvis du klikker på "Gå" knappen i nedenstående figur, kan du se neutronændringen.

Dette indhold er ikke kompatibelt på denne enhed.

I spontan fission, et atom splitter faktisk i stedet for at smide en alpha- eller beta-partikel. Ordet "fission" betyder "splitting". En tung atom som fermium-256 undergår spontan fission omkring 97 procent af tiden, hvor den falder, og i processen bliver den to atomer. For eksempel kan et fermium-256-atom blive et xenon-140 og et palladium-112-atom, og i processen vil det udstøde fire neutroner (kendt som "hurtige neutroner", fordi de udkastes i øjeblikket af fission). Disse neutroner kan absorberes af andre atomer og forårsage nukleare reaktioner, såsom forfald eller fission, eller de kan kollidere med andre atomer, som billardkugler og forårsage gammastråler at udsendes.

Neutronstråling kan bruges til at gøre ikke-radioaktive atomer til at blive radioaktive; Dette har praktiske anvendelser inden for nuklearmedicin. Neutronstråling er også lavet af atomreaktorer i kraftværker og atomdrevne skibe og i partikelacceleratorer, der bruges til at studere subatomic fysik.

I mange tilfælde er en kerne, der har gennemgået alfaforfald, betabedfald eller spontan fission, meget energisk og derfor ustabil. Det vil fjerne sin ekstra energi som en elektromagnetisk puls kendt som a gammastråle. Gamma stråler er som røntgenstråler, fordi de trænger ind i materie, men de er mere energiske end røntgenstråler. Gamma stråler er lavet af energi, der ikke bevæger partikler som alfa- og beta-partikler.

Mens der er tale om forskellige stråler, er der også kosmiske stråler bombardere jorden hele tiden. Kosmiske stråler stammer fra solen og også fra ting som eksploderende stjerner. Størstedelen af ​​kosmiske stråler (måske 85 procent) er protoner, der bevæger sig nær lysets hastighed, mens måske 12 procent alfa-partikler rejser meget hurtigt. Det er partiklernes hastighed forresten, der giver dem deres evne til at trænge ind i materien. Når de rammer atmosfæren, kolliderer de med atomer i atmosfæren på forskellige måder til dannelse af sekundære kosmiske stråler, der har mindre energi. Disse sekundære kosmiske stråler kolliderer derefter med andre ting på jorden, herunder mennesker. Vi rammer hele tiden med sekundære kosmiske stråler, men vi er ikke skadede, fordi disse sekundære stråler har lavere energi end primære kosmiske stråler. Primære kosmiske stråler er en fare for astronauter i det ydre rum.

En "naturlig" fare

-Alth-ough de er "naturlige" i den forstand, at radioaktive atomer naturligt forfalder og radioaktive elementer er en del af naturen, alle radioaktive emissioner er farlige for levende ting. Alpha partikler, beta partikler, neutroner, gamma stråler og kosmiske stråler er alle kendt som ioniserende stråling, hvilket betyder at når disse stråler interagerer med et atom, kan de banke en orbitalelektron. Tabet af en elektron kan forårsage problemer, herunder alt fra celledød til genetiske mutationer (fører til kræft), i enhver levende ting.

Fordi alfa partikler er store, kan de ikke trænge meget langt ind i materien. De kan f.eks. Ikke trænge ind i et papirark, så når de er uden for kroppen, har de ingen effekt på mennesker. Hvis du spiser eller inhalerer atomer, der udsender alfa partikler, kan alfapartiklerne forårsage en hel del skade i din krop.

Betapartikler penetreres lidt dybere, men igen er det kun farligt, hvis de spises eller inhaleres; beta partikler kan stoppes af et folie af aluminiumsfolie eller plexiglas. Gamma stråler, som røntgenstråler, stoppes af bly.

Neutroner, fordi de mangler ladning, trænger meget dybt ind og stoppes bedst af ekstremt tykke lag af beton eller væsker som vand eller brændselsolie. Gamma stråler og neutroner, fordi de er så gennemtrængende, kan have alvorlige virkninger på cellerne hos mennesker og andre dyr. Du har måske hørt på et tidspunkt af en nuklear enhed kaldet a neutron bombe. Hele ideen med denne bombe er at optimere produktionen af ​​neutroner og gammastråler, så bomben har sin maksimale effekt på levende ting.

Som vi har set, er radioaktivitet "naturlig", og vi indeholder alle ting som radioaktivt carbon-14. Der er også en række menneskeskabte nukleare elementer i miljøet, der er skadelige. Nuklear stråling har kraftige fordele, såsom atomkraft til at generere elektricitet og nuklearmedicin til at opdage og behandle sygdom samt betydelige farer.

For mere information, se linkene på næste side.


Video Supplement: KURSK - Ep. 09 - Stealing Nuclear Missile Codes & Cold War Secrets | Kursk Gameplay.




DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com