Radioaktiivne lagunemine
Radioaktiivsus on aatomi tuuma võime iseenesest muunduda teise aatomi tuumaks. Tegu pole keemilise reaktsiooniga, kus üks aine muundub teiseks (näiteks roostetamisel muutub raud mitmesugusteks rauaoksiidideks), sest radioaktiivsel lagunemisel ei muutu aatomitevahelised sidemed, vaid aatomite tuumad ise.
Radioaktiivsete ainete tähistamiseks ei piisa enam keemilise elemendi sümbolist, sest ühe tähise taga varjab end mitu isotoopi, millel on ka erinevad füüsikalised omadused.
Radioaktiivne lagunemine toimub iseeneslikult ning sellel ei pea olema välist põhjust. Kuna protsess toimub juhuslikult, siis pole võimalik ennustada, milline aatom järgmisena laguneb ja kõik radioaktiivsust kirjeldavad valemid kehtivad vaid statistiliselt, suure aatomite arvu korral.
Radioaktiivse lagunemise seadus:
$N(t)=N_{0}e^{-\lambda t}$
selles valemis N on radioaktiivsete tuumade arv ajahetkel t, N0 on algne rdioaktiivsete tuumade arv, λ on radioaktiivse lagunemise konstant ning t on aeg, mille jooksul radioaktiivsete tuumade lagunemist vaadeldakse.
α-, β ja γ-lagunemine
Beetakiirgus tekib β-lagunemisel: see on radioaktiivse lagunemise liik, mille korral eraldub ebastabiilsest tuumast elektron (β–-osake) või positron (β+-osake). Positron on elektroni antiosake, millel on elektroniga võrdne mass, kuid positiivne laeng. Kui räägitakse lihtsalt beetakiirgusest, siis mõeldakse selle all nii β+- kui ka β–-kiirgust. Kuna tuumas elektrone ega positrone pole, siis muutub β–-lagunemisel üks neutron prootoniks ja elektroniks ning β+-lagunemisel muutub prooton positroniks ja neutroniks. Nukleonide koguarv sealjuures ei muutu ja jääv on ka lähteainete ja saaduste elektrilaeng. Beetaosakesed on alfaosakestest tunduvalt väiksemad ja võivad tungida sügavamale materjalidesse või kudedesse. Beetakiirgus neeldub plastikus, klaasis või metallikihis täielikult. Tavaliselt ei tungi see naha pealispinnast sügavamale. Siiski võib ulatuslikum kokkupuude suure energiaga beetakiirgajatega põhjustada nahal põletusi. Sellised kiirgajad võivad ohtlikuks osutuda ka sissehingamise või neelamise käigus kehasse sattudes.
Gammakiirguse moodustavad väga kõrge energiaga footonid (teatud elektromagnetiline kiirgus nagu valgus), mis eralduvad ebastabiilsest tuumast, mis samal ajal võib kiirata ka beetaosakesi. Gammakiirgus põhjustab ainet läbides, eelkõige kokkupuutumisel elektronidega, aatomite ionisatsiooni. Kiirgus on suure läbimisvõimega ja
ainult väga paks tiheda aine kiht nagu teras või plii võib olla heaks varjestuseks. Gammakiirgus võib siseelundeid tugevalt mõjutada ka ilma et seda sisse hingataks või neelataks.
Neutronkiirguse moodustavad neutronid, mis eralduvad ebastabiilsetest tuumadest, eriti aatomi lagunemise ja tuumade liitumise ajal. Ehkki neutroneid esineb kosmilistes kiirtes, kutsutakse neid tavaliselt esile tehislikult. Neutronid on elektriliselt neutraalsed ja seetõttu väga suure läbimisvõimega. Kokkupuutes aine või kudedega kutsuvad nad esile beeta- ja gammakiirgust. Neutronkiirguse mõju vähendamiseks on vajalik väga tugev varjestus.
Kasutatud materjalid:
- U. Visk "Täiendavaid teemasid koolifüüsikale III: Radioaktiivsus"
- Kiirguskeskuse teabetrükis "Kiirgus, inimesed ja keskkond"