Ce este radiația nucleară? Ce este radioactivitatea? De ce este radiația nucleara nocivă pentru oameni? Ce metode de protecție avem împotriva radiației nucleare? De câte feluri este radiația nucleară?
Despre radiația nucleară ne povestește Conf. Dr. Nicolae Crețu, de la Universitatea “Transilvania” Brașov, Laboratorul de Fizică Aplicată și Computațională.
După cum am scris și în articolul despre elementele radioactive care se decompun în fiecare om în fiecare moment, radioactivitatea este un proces important ce se petrece în natură.
Tocmai datorită descompunerii radioactive Pământul este capabil să genereze căldura pe care o trimite apoi spre scoarța terestră. Scoarța terestră ne protejează de radiațiile nocive ce vin din interiorul planetei iar atmosfera ne protezează de radiațiile nocive ce vin de la Soare.
Un lucru mai puțin știut este că descompunerea radioactivă este folosită și de rovere precum Curiosity, trimis pe planeta Marte de către NASA. Atunci când un element radioactiv se descompune el generează căldură. Acea căldură este folosită de rover pentru a genera energie electircă.
Radiația nucleară este radiația generată de nucleele atomilor implicati în procesul de radioactivitate altfel numit și descompunere radioactivă. Anumite elemente chimice precum uraniul sau plutoniul sunt radioactive natural, ceea ce înseamnă că emit în mod spontan radiatie nucleară în timp ce se descompun în elemente cu mase atomice mai mici.
Radioactivitatea naturală este împărțită în corpusculară și electromagnetică. Radioactivitatea corpusculară este procesul prin care sunt expulzate particule din interiorul nucleului atomilor: particule alfa, adică nuclee de heliu, și particule beta, adică electroni sau pozitroni.
Radiația beta este de două tipuri: beta minus și beta plus. Beta minus generează electroni și neutrini iar beta plus generează pozitroni (antimaterie) și antineutrini (antimaterie).
Beta minus (neutron devine proton cu eliminarea unui electron):
n → p + e− + -νe
Beta plus (protonul devine un neutron prin eliminarea unui pozitron):
p → n + e+ + νe
Radioactivitatea electromagnetică este procesul prin care unde electromagnetice gamma sunt generate de către nuclee atunci când nucleele atomice revin din starea excitată la energia fundamentală.
Deși electronii și pozitronii pot genera unde gamma la ciocnirea lor, undele gamma generate în cadrul radioactivității provin de la dez-excitarea nucleelor atomice, nu din acele ciocniri ocazionale.
Radioactivitatea artificială sau indusă este cea în care au loc reacții nucleare generate de oameni ori în acceleratoarele de particule.
Dat fiind că radioactivitatea este un proces nociv pentru oameni s-au inventat aparate de genul Geiger-Muller care analizează nivelul de radiații ionizante. Unitatea de măsură este Sv, Sievertul.
Dozele de Sieverți care trebuie luate în calcul:
– 3-4 mSv/an = o doză normală
– 50 mSv/an = lucratori în centrale nucleare
– 100 mSv/an = risc crescut de cancer
-2000 mSv (2Sv) deodată = efecte imediate asupra sănătății
– 4Sv = supraviețuirea este improbabilă
– 8 Sv = moarte iminentă.
Radioactivitatea este nocivă pentru că generează radiații ionizante, în special raze gamma, care interferează cu corpul uman la nivelul de ADN. Razele gamma interacționează cu ADN-ul din nucleaul celulelor și rupe legăturile dintre aminoacizi. Rezultatul este fie distrugerea codului genetic pe alocuri, fie generarea de celule canceroase.
Modul în care ne protejăm de radioactivitate este prin folosirea unor ecrane sau pereți. Particulele alfa sunt oprite de o foaie de hârtie, pentru că interacționează foarte puternic din punct de vedere electrostatic cu hârtia.
Particulele beta pot fi oprite de un perete de plastic sau ceva mai gros decât o foaie de hârtie. Problema principală a radioactivității o reprezintă generarea de raze gamma care au putere de penetrare extrem de mare.
Tocmai de aceea razele gamma se folosesc și la scanarea camioanelor pentru detectarea oamenilor în interiorul containerelor în porturi sau la diferite granițe. Procesul se numesțe radiografie cu raze gamma.
Pentru a ne proteja de razele gamma în eventualizatea unui eveniment nuclear noi trebuie să fim conștienți de faptul că puterea de penetrare a radiației ionizante scade odată cu mărirea grosimii zidurlui, peretelui protector. Cu cât zidul este mai gros, cu atât ești mai protejat. Aceasta este legea de atenuare a radiației penetrante.
De cele mai multe ori se folosesc pereți cu cel puțin 10 cm de plumb pentru a crea adăposturi anti-nucleare sau ziduri de beton de 10m. O combinație între mai multe tipuri de pereți mărește șansa de a opri radiațiile nocive, în spetă, razele gamma.
Filmat și editat de Manuel Cheța: http://tehnocultura.com
Filmat la Universitatea „Transilvania” Brașov, Colina Universității.
Audio podcast: https://itunes.apple.com/ro/podcast/tehnocultura/id929951093?mt=2
––
Referințe:
– doze Sievert: http://tehnocultura.com/2014/09/30/tu-esti-radioactiv-5000-de-atomi-de-potasiu-40-de-descompun-in-tine-chiar-acum/
– imagine unde electromagnetice: http://chemwiki.ucdavis.edu/Physical_Chemistry/Spectroscopy/Fundamentals/Electromagnetic_Radiation
– imagine radiactivitate: http://chemistry.tutorvista.com/nuclear-chemistry/gamma-decay.html
– imagine ecrane de protecție, mână: http://www.frankswebspace.org.uk/ScienceAndMaths/physics/physicsGCE/D1-3.htm
– aparat Geiger: https://en.wikipedia.org/wiki/Geiger_counter
– imagine ziduri de protectie, grosimi: http://www.tinyhousedesign.com/how-to-design-a-nuclear-fallout-shelter/
– imagine straturi reactor nuclear: http://www.slideshare.net/MisterKhan/presentation-on-nuclear-reactor-on9-1007
– imagine: http://www.sprawls.org/ppmi2/RADPEN/
– imagine ADN distrus: http://nuclear-news.net/information/women/
– radiografie cu raze gamma: https://en.wikipedia.org/wiki/Cargo_scanning#Gamma-ray_radiography