Odkrycia materiałów promieniotwórczych

Pierwsze badania Maria Skłodowska-Curie

rozpoczęła w bardzo prymitywnych

warunkach. W badaniach swoich

posługiwała się elektroskopem,

połączonym z komorą jonizacyjną.

Poddając systematycznie związki uranowe

różnym czynnikom chemicznym oraz

badając ich promieniowanie Maria

Skłodowska-Curie stwierdziła, że nowe

promieniowanie (Becquerela) jest

własnością uranu, niezależnie od tego w

jakim związku chemicznym uran

występuje.

Oddziaływania zewnętrzne jak grzanie,

oziębianie, naświetlanie różnym

promieniowaniem, pole magnetyczne

itd. nie wywierają żadnego wpływu na

własności uranu. Wtedy to Maria

Skłodowska-Curie po raz pierwszy na

świecie nazwała tę nową cechę

materii promieniotwórczością

(radioaktywnością)

Po przeprowadzonych obserwacjach

Maria Skłodowska Curie doszła do

wniosku że takie właściwości moga

mieć też inne pierwiastki.W tym

celu przeprowadziła dalsze

badania.

Badania doprowadziły ją do w 1898 r. Do

odkrycia kolejnego promieniotwórczego

pierwiastka - toru .

Maria Skłodowska-Curie, badając

systematycznie różne materiały pod

kątem ich promieniowania,zaczęła

badać też minerały zawierające uran i

tor.

Badając ich promieniotwórczość

spostrzegła, że niektóre z nich

(blenda smolista, chalkolit, autunit

czy toryt) nieoczekiwanie wykazują

wyższą aktywność niżby to

odpowiadało zawartości w nich

uranu

Maria Skłodowska Curie wraz z mężem

Piotrem Curie w 1898 r.wyodrebniła
nowe pierwiastki, które nazwała
radem i polonem.

Pierwiastki te znajdowały się w blendzie

smolistej – mierału którego złoża
występują w różnychczęściach globu

Uran



Wśród pierwiastków występujących
naturalnie na Ziemi ma największą
liczbę atomową (92) jest słabo
promieniotwórczy



W uranie naturalnym występują głównie
dwa izotopy 235U (mniej niż 1%) i 238U
(ponad 99% ).



Izotop 235U ulega rozszczepieniu
spontanicznemu oraz pod wpływem neutronów
termicznych (rozszczepienie jądra atomowego) .



Izotop 238U pochłania neutrony i następnie
przekształca się w 239Pu (pluton), który jest
rozszczepialny.



Syntetyczny izotop 233U jest rozszczepialny,
otrzymuje się go przez bombardowanie 232Th
neutronami

Występuje w dużym stężeniu w

minerałach najważniejszymi
minerałami uranu są:



blenda uranowa



uraninit



Karnotyt



Największe złoża rud uranu znajdują
się w: Kongo (Wyżyna Katanga),
Północnej Kanadzie, USA (Utah,
Kolorado), w Jachymowie w Czechach,
Turkiestanie, Tiuji Mujun, Tybecie.

Zastosowanie uranu

Głównym zastosowaniem jest użycie izotopu 235U

jako materiału rozszczepialnego w bombach
jądrowych oraz reaktorach jądrowych, które znalazły
zastosowanie w elektrowniach atomowych oraz w
napędzie okrętów podwodnych. Uran naturalny
zawiera zbyt mało izotopu 235U by mógł być użyty
jako materiał rozszczepialny i wymaga
przetworzenia zwiększającego zawartość tego
izotopu w procesie zwanym wzbogacaniem. W
wyniku tego przetworzenia uzyskuje się uran
wzbogacony oraz odpad zwany uranem zubożonym.
Do wzbogacania uranu używa się wirówek
wzbogacających.

Teoretycznie jeden gram uranu (czyli

kulka o średnicy ok. 0,5 cm) może

dostarczyć ok. 20 miliardów dżuli

(20×109 J) energii. Jest to ilość

odpowiadająca spaleniu ok. 1,5 t węgla.

"Uran jest zatem na razie najbardziej

skondensowanym źródłem energii

wykorzystywanym przez człowieka".

Tor



Tor występuje w skorupie ziemskiej w ilości

12 ppm czyli około sześciokrotnie częściej

niż uran. Najważniejszym minerałem toru

jest monacyt



Tor występujący naturalnie składa się

praktycznie wyłącznie z izotopu 232Th.

Izotop ten jest nietrwały, jednak ze

względu na długi (14 mld. lat) czas

połowicznego rozpadu, radioaktywność

produktów wykorzystujących oczyszczony

tor jest niewielka.

Zastosowanie:

Tor jest ważnym dodatkiem stopowym,

zwiększającym wysokotemperaturową

wytrzymałość metali, np. magnezu.

Stosuje się go również w czujnikach

fotoelektrycznych, jako dodatek stopowy

(w ilości 2%), do "czerwonych" elektrod

wolframowych stosowanych w metodzie

spawania TIG, a tlenek toru w

wysokogatunkowych soczewkach.

Tor, tak jak uran i pluton, może być użyty

jako paliwo w reaktorach jądrowych. Jako

paliwo jądrowe jest potencjalnie dużo

lepszym kandydatem niż powszechnie

stosowany uran. Przede wszystkim w

reakcji rozpadu nie powstaje pluton tylko

uran-233 (pierwiastek praktycznie nie

nadający się do skonstruowania broni). Po

drugie reaktor oparty na torze może z

powodzeniem spalać odpady radioaktywne

z tradycyjnych uranowych elektrowni

jądrowych. Po trzecie w przeciwieństwie do

cyklu jądrowego opartego na uranie gdzie

98% procent paliwa nie ulega spalaniu (i

tworzy kłopotliwe odpady radioaktywne),

tor w niektórych typach reaktorów może

ulec spaleniu w całości eliminując problem

odpadów.

Rad



Rad posiada 33 izotopy. Wszystkie jego izotopy są

niestabilne. Najtrwalszy z nich jest izotop 226,

który ma czas połowicznego rozpadu 1599 lat.



Izotopy radu występujące w szeregu
promieniotwórczym aktynu i toru noszą nazwy
zwyczajowe:



223Ra: aktyn X, AcX (powstaje z 227Ac po

rozpadzie α i β; szereg uranowo-aktynowy)



224Ra: tor X, ThX (powstaje z 228Th po

rozpadzie α; szereg torowy)



228Ra: mezotor I, MsThI lub MsTh1 (powstaje

z 232Th po rozpadzie α; szereg torowy)

Zastosowanie

Najważniejsze związki radu to sole Ra2+ (chlorek i

węglan) które były używane w terapii

nowotworowej i do produkcji farb

luminescencyjnych. Obecnie rad nie jest już

stosowany, ze względu na dużą radioaktywność,

powodującą białaczkę u osób uczestniczących w

produkcji soli radu.

Znaczenie biologiczne:



Rad pośrednio zwiększa szybkość mutagenezy

organizmów, szczególnie żyjących w jaskiniach.

Średnia zawartość radu w kościach i tkankach

ludzkich wynosi ok. 2x10-9 ppm. Działanie

mutacyjne radu w środowisku jaskiniowym

spotęgowane jest przez radon, który powstaje z

radu i przenika do izolowanej atmosfery jaskini.

Obecność radu w dzisiejszym środowisku

naturalnym człowieka jest związana m.in. z

kopalinami wchodzącymi w skład betonu. Rad

dostający się do organizmu drogą oddechową jest

10 razy bardziej kancerogenny niż spożyty.

Polon

Polon występuje w skorupie ziemskiej w śladowych

ilościach w rudach uranu oraz jako tlenek. Jego

stężenie w tych rudach jest jednak tak małe, że

przemysłowo opłaca się go otrzymywać na drodze

wcześniej wspomnianego bombardowania

bizmutu neutronami:

Posiada 33 izotopy z przedziału mas 188-220.

Nie posiada trwałych izotopów. Względnie

najtrwalszy jest izotop 209 (okres

połowicznego rozpadu 103 lata),

paradoksalnie nie występuje on jednak

naturalnie, lecz został otrzymany w wyniku

sztucznej syntezy jądrowej poprzez

bombardowanie bizmutu neutronami.

Najtrwalszym, naturalnie występującym

izotopem jest izotop 210. Okres połowicznego
rozpadu tego izotopu to 138,3 dni. Produktem

tego rozpadu jest stabilny izotop ołowiu

206Pb.

Działanie na organizmy żywe

Polon wprowadzony do organizmu jest silnie toksyczny.

LD50 dla polonu wynosi ok. 1 mikrograma, co czyni go

ok. 250 000 razy bardziej trującym niż cyjanowodór.

Emitowane cząstki alfa z łatwością niszczą strukturę

tkanek ludzkiego organizmu, jeśli tylko dostanie się on

tam poprzez inhalację, połknięcie lub absorpcję. Polon nie

przenika przez skórę, toteż znajdując się na zewnątrz

ciała nie stanowi tak wielkiego zagrożenia. Izotopy polonu

214Po i 218Po, jako produkty rozpadu radonu w

śladowych ilościach znajdują się w powietrzu wewnątrz

pomieszczeń. Corocznie w Stanach Zjednoczonych

powodują one 15-22 tys. zgonów na raka płuc.

Dodatkowe zagrożenie stwarza palenie tytoniu, do

którego liści przenika polon obecny w nawozach

fosforowych. Duże stężenie polonu-210 stwierdzono w

organizmie Aleksandra Litwinienki, otrutego w listopadzie

2006 roku w Londynie. Polon prawdopodobnie pochodził z

jednego z rosyjskich reaktorów jądrowych i został mu

podany w herbacie. Litwinienko zmarł w ciągu 23 dni.

Document Outline