Fu scoperto il fenomeno delle radiazioni radioattive. Scoperta del fenomeno della radioattività. Chi ha scoperto la radioattività

Il 1° marzo 1896, il fisico francese A. Baccrel scoprì, annerendo una lastra fotografica, che il sale di uranio emetteva raggi invisibili di forte potere penetrante. Ben presto scoprì che anche l'uranio stesso ha la proprietà di emettere radiazioni. Poi ha scoperto questa proprietà nel torio. Radioattività (dal latino radio - irradiare, radus - raggio e activus - attivo), questo nome fu dato a un fenomeno aperto, che si rivelò essere il privilegio degli elementi più pesanti della tavola periodica di D.I. Mendeleev.

Esistono diverse definizioni di questo straordinario fenomeno, una delle quali dà la seguente formulazione: “La radioattività è la trasformazione spontanea (spontanea) di un isotopo instabile di un elemento chimico in un altro isotopo (di solito un isotopo di un altro elemento); in questo caso avviene l'emissione di elettroni, protoni, neutroni o nuclei di elio (particelle ά)." L'essenza del fenomeno scoperto era un cambiamento spontaneo nella composizione del nucleo atomico, che si trova nello stato fondamentale o in uno stato stato eccitato di lunga durata.

Nel 1898, altri scienziati francesi Marie Sklodowska-Curie e Pierre Curie isolarono dal minerale uranio due nuove sostanze, radioattive in misura molto maggiore dell'uranio e del torio, scoprendo così due elementi radioattivi precedentemente sconosciuti: il polonio e il radio, e anche Maria scoprì (indipendentemente dal fisico tedesco G. Schmidt) il fenomeno della radioattività nel torio. A proposito, è stata la prima a proporre il termine radioattività . Gli scienziati hanno concluso che la radioattività è un processo spontaneo che si verifica negli atomi degli elementi radioattivi. Ora questo fenomeno è definito come la trasformazione spontanea di un isotopo instabile di un elemento chimico in un isotopo di un altro elemento e allo stesso tempo si verifica l'emissione di elettroni, protoni, neutroni o nuclei di elio α - particelle. È da notare qui che tra gli elementi contenuti nella crosta terrestre, tutti quelli con numero progressivo superiore a 83 sono radioattivi, cioè situato nella tavola periodica dopo il bismuto. In 10 anni di collaborazione hanno fatto molto per studiare il fenomeno della radioattività. Era un lavoro disinteressato in nome della scienza, in un laboratorio scarsamente attrezzato e in assenza dei fondi necessari. Pierre stabilì il rilascio spontaneo di calore da parte dei sali di radio. I ricercatori ottennero questo preparato di radio nel 1902 nella quantità di 0,1 g. Per fare ciò sono stati necessari 45 mesi di intenso lavoro e più di 10.000 operazioni di liberazione e cristallizzazione chimica. Nel 1903 i coniugi Curie e A. Beckerey furono insigniti del Premio Nobel per la fisica per la loro scoperta nel campo della radioattività. In totale, sono stati assegnati più di 10 premi Nobel per la fisica e la chimica per lavori legati alla ricerca e all'applicazione della radioattività (A. Becqueray, P. e M. Curie, E. Fermi, E. Rutherford, F. e I. Joliot -Curie, D. Havishi, O. Ganu, E. McMillan e G. Seaborg, W. Libby, ecc.). In onore dei Curie, l'elemento transuranico ottenuto artificialmente con numero atomico 96, il curio, prese il nome.

Nel 1898, lo scienziato inglese E. Rutherford iniziò a studiare il fenomeno della radioattività. Nel 1903, E. Rutherford dimostrò l'erroneità delle ipotesi del fisico inglese D. Thompson sulla sua teoria della struttura dell'atomo e nel 1908-1911. conduce esperimenti sulla diffusione di particelle α (nuclei di elio) da parte di lamine metalliche. α – la particella attraversava una lamina sottile (spessore 1 micron) e, cadendo su uno schermo di solfuro di zinco, generava un lampo che veniva chiaramente osservato al microscopio. Esperimenti sulla diffusione delle particelle α hanno dimostrato in modo convincente che quasi l'intera massa di un atomo è concentrata in un volume molto piccolo: il nucleo atomico, il cui diametro è circa 100.000 volte inferiore al diametro dell'atomo. La maggior parte delle particelle α volano oltre il nucleo massiccio senza toccarlo, ma occasionalmente una particella α si scontra con il nucleo e poi può rimbalzare indietro. Pertanto, la sua prima scoperta fondamentale in questo campo fu la scoperta della disomogeneità delle radiazioni emesse dall'uranio. È così che il concetto di raggi α e β è entrato per la prima volta nella scienza della radioattività. Ha anche suggerito dei nomi: α - decadimento e α - particella. Poco dopo fu scoperta un'altra componente della radiazione, designata con la terza lettera dell'alfabeto greco: i raggi γ. Ciò è accaduto poco dopo la scoperta della radioattività. SU lunghi anni Le particelle α divennero uno strumento indispensabile per lo studio dei nuclei atomici per E. Rutherford. Nel 1903 scoprì un nuovo elemento radioattivo: l'emanazione del torio. Nel 1901-1903, insieme allo scienziato inglese F. Soddy, condusse ricerche che portarono alla scoperta della trasformazione naturale degli elementi (ad esempio, il radio in radon) e allo sviluppo della teoria del decadimento radioattivo degli atomi.

Nel 1903, il fisico tedesco K. Fajans e F. Soddy formularono indipendentemente la regola dello spostamento che caratterizza il movimento di un isotopo nella tavola periodica degli elementi durante varie trasformazioni radioattive.

Nella primavera del 1934, negli Atti dell’Accademia delle Scienze di Parigi apparve un articolo intitolato “Un nuovo tipo di radioattività”. I suoi autori, Irene Joliot-Curie e suo marito Frédéric Joliot-Curie, scoprirono che il boro, il magnesio e l'alluminio irradiati con particelle alfa diventano essi stessi radioattivi ed emettono positroni durante il loro decadimento. È così che è stata scoperta la radioattività artificiale. Come risultato delle reazioni nucleari (ad esempio, quando vari elementi vengono irradiati con particelle α o neutroni), si formano isotopi radioattivi di elementi che non esistono in natura. Sono questi prodotti radioattivi artificiali che costituiscono la stragrande maggioranza di tutti gli isotopi attualmente conosciuti. In molti casi, i prodotti del decadimento radioattivo risultano essi stessi radioattivi, e quindi la formazione di un isotopo stabile è preceduta da una catena di diversi atti di decadimento radioattivo. Esempi di tali catene sono le serie di isotopi periodici degli elementi pesanti, che iniziano con i nucleidi 238 U, 235 U, 232 e terminano con gli isotopi stabili del piombo 206 Pb, 207 Pb, 208 Pb. Quindi, del numero totale di circa 2000 isotopi radioattivi attualmente conosciuti, circa 300 sono naturali e il resto è stato ottenuto artificialmente, a seguito di reazioni nucleari. Non esiste alcuna differenza fondamentale tra le radiazioni artificiali e quelle naturali. Nel 1934, I. e F. Joliot-Curie, come risultato dello studio delle radiazioni artificiali, scoprirono nuove varianti del decadimento β: l'emissione di positroni, originariamente previste dagli scienziati giapponesi H. Yukkawa e S. Sakata. I. e F. Joliot-Curie hanno effettuato una reazione nucleare, il cui prodotto era un isotopo radioattivo del fosforo con un numero di massa pari a 30. Si è scoperto che emetteva positrone . Questo tipo di trasformazione radioattiva è detta decadimento β+ (intendendo per decadimento β- l'emissione di un elettrone).

Uno degli scienziati più importanti del nostro tempo, E. Fermi, ha dedicato i suoi lavori principali alla ricerca relativa alla radioattività artificiale. La teoria del decadimento beta, da lui creata nel 1934, è attualmente utilizzata dai fisici per comprendere il mondo delle particelle elementari.

I teorici hanno da tempo previsto la possibilità di un doppio decadimento β - trasformazione in 2 β - in cui due elettroni o due positroni vengono emessi contemporaneamente, ma in pratica questo percorso di “morte” di un nucleo radioattivo non è stato ancora scoperto. Ma relativamente di recente, è stato possibile osservare un fenomeno molto raro di radioattività protonica: l'emissione di un protone da parte di un nucleo e l'esistenza della radioattività a due protoni, prevista dallo scienziato V.I. Goldansky, è stata dimostrata. Tutti questi tipi di trasformazioni radioattive sono confermati solo da radioisotopi artificiali e non si verificano in natura.

Successivamente, un certo numero di scienziati paesi diversi(J. Duning, V.A. Karnaukhov, G.N. Flerov, I.V. Kurchatov, ecc.) furono scoperte trasformazioni complesse, incluso il decadimento β, inclusa l'emissione di neutroni ritardati.

Uno dei primi scienziati a ex URSS, che iniziò a studiare la fisica dei nuclei atomici in generale e la radioattività in particolare fu l'accademico I.V. Kurchatov. Nel 1934 scoprì il fenomeno delle reazioni nucleari ramificate causate dal bombardamento di neutroni e studiò la radioattività artificiale. un certo numero di elementi chimici. Nel 1935, irradiando il bromo con flussi di neutroni, Kurchatov e i suoi collaboratori notarono che gli atomi di bromo radioattivo risultanti decadevano a due velocità diverse. Tali atomi erano chiamati isomeri e il fenomeno scoperto dagli scienziati era chiamato isomerismo.

La scienza ha stabilito che i neutroni veloci sono in grado di distruggere i nuclei di uranio. In questo caso viene rilasciata molta energia e si formano nuovi neutroni che possono continuare il processo di fissione dei nuclei di uranio. Successivamente si scoprì che i nuclei atomici dell'uranio possono subire la fissione senza l'aiuto dei neutroni. È così che è stata stabilita la fissione spontanea dell'uranio. In onore dell'eccezionale scienziato nel campo della fisica nucleare e della radioattività, viene chiamato il 104esimo elemento della tavola periodica di Mendeleev Kurcatovyj.

La scoperta della radioattività ebbe un enorme impatto sullo sviluppo della scienza e della tecnologia e segnò l'inizio di un'era di studio intensivo delle proprietà e della struttura delle sostanze. Nuove prospettive emerse nell'energia, nell'industria, nella medicina militare e in altri settori dell'attività umana grazie alla padronanza dell'energia nucleare sono state aperte dalla scoperta della capacità degli elementi chimici di subire trasformazioni spontanee. Tuttavia, insieme ai fattori positivi dell'utilizzo delle proprietà della radioattività nell'interesse dell'umanità, possiamo fornire esempi della loro interferenza negativa nelle nostre vite. Questi possono includere arma nucleare in tutte le sue forme, navi affondate e sottomarini con motori nucleari e armi nucleari, smaltimento di rifiuti radioattivi in ​​mare e sulla terra, incidenti nelle centrali nucleari, ecc. e direttamente per l'Ucraina, l'uso della radioattività nell'energia nucleare ha portato alla catastrofe di Chernobyl tragedia.

ASTRATTO

sul tema: APERTURA

Al confine degli ultimi due secoli si è verificato un evento che ha cambiato il destino dell'umanità.
Il fisico francese Antoine Becquerel, in uno dei suoi esperimenti, avvolse cristalli di solfato di uranile-potassio K 2 (UO 2)(SO 4) 2 in carta nera opaca e pose il pacchetto su una lastra fotografica. Dopo averlo sviluppato, ha scoperto i contorni dei cristalli su di esso. È così che è stata scoperta la radioattività naturale dei composti dell'uranio.

Le osservazioni di Becquerel interessarono gli scienziati, il fisico e chimico francese Marie Skłodowska-Curie e suo marito, il fisico Pierre Curie. Cominciarono a cercare nuovi elementi chimici radioattivi nei minerali di uranio. Il polonio Po e il radio Ra scoperti nel 1898 si rivelarono prodotti del decadimento degli atomi di uranio. Questa era già una vera rivoluzione nella chimica, poiché prima gli atomi erano considerati indivisibili e gli elementi chimici - eterni e indistruttibili.

Nel ventesimo secolo si sono verificate molte scoperte interessanti nel campo della chimica. Eccone solo una piccola parte. Dal 1940 al 1988 Sono stati sintetizzati 20 nuovi elementi chimici non presenti in natura, tra cui il tecnezio Tc e l'astato At. È stato possibile ottenere gli elementi che si trovano nella Tavola Periodica dopo l'uranio, dal nettunio Np con numero atomico 93 fino all'elemento che ancora non ha un nome generalmente accettato, con numero atomico 114.

Vi è una graduale fusione della chimica inorganica e organica e la formazione sulla base della chimica dei composti organometallici, della chimica bioinorganica, della chimica del silicio e del boro e della chimica dei composti complessi. Questo processo fu avviato dal chimico organico danese William Zeise, che sintetizzò l'insolito composto tricloroetileneplatinato(II) K di potassio nel 1827. Solo nel 1956 fu possibile stabilire la natura del legami chimici in questa connessione.

Nella seconda metà del XX secolo è stato possibile ottenere artificialmente sostanze naturali molto complesse come la clorofilla e l'insulina. Sono stati sintetizzati anche composti di gas nobili dal radon Rn all'argon Ar, precedentemente considerati inerti e incapaci di interazione chimica. È stato fatto l'inizio per ottenere combustibile dall'acqua e dalla luce.

Le possibilità della chimica si rivelarono illimitate e le fantasie più sfrenate dell'uomo nel campo della sintesi di sostanze con proprietà insolite divennero realizzabili. La loro implementazione sarà effettuata dalla generazione più giovane di chimici della prima metà del 21° secolo.

Scoperta dell'elettrone

Ipotesi sull'esistenza di una carica elettrica elementare. Gli esperimenti di Faraday hanno dimostrato che per diversi elettroliti esiste l'equivalente elettrochimico K le sostanze risultano diverse, ma per rilasciare sull'elettrodo una mole di qualsiasi sostanza monovalente è necessario far passare la stessa carica F, pari a circa 9,6 * 10 4 C. Un valore più preciso di questa quantità, chiamato costante di Faraday,è uguale a F=96485 C*mol -1.

Se 1 mole di ioni, quando si fa passare una corrente elettrica attraverso una soluzione elettrolitica, si trasferisce carica elettrica, pari alla costante di Faraday F, allora ogni ione ha una carica elettrica pari a

. (12.10)

Sulla base di questo calcolo, il fisico irlandese D. Stoney suggerì l'esistenza di cariche elettriche elementari all'interno degli atomi. Nel 1891 propose di chiamare la carica elettrica minima e elettrone.

Misurazione della carica di uno ione. Quando si fa passare una corrente elettrica continua attraverso l'elettrolita per un certo periodo T ad uno degli elettrodi arriva una carica elettrica pari al prodotto della corrente IO per un po' T. D'altra parte, questa carica elettrica è uguale al prodotto della carica di uno ione q0 per numero di ioni N:

It = q0N. (12.11)

Da qui otteniamo

(12.13)

quindi dalle espressioni (12.12) e (12.13) troviamo

Pertanto, per determinare sperimentalmente la carica di uno ione, è necessario misurare la forza di una corrente continua IO passando attraverso l'elettrolita, il tempo T trasmissione di corrente e massa M sostanza rilasciata su uno degli elettrodi. È anche necessario conoscere la massa molare della sostanza M.

Scoperta dell'elettrone. L'istituzione della legge dell'elettrolisi non ha ancora dimostrato in modo rigoroso che in natura esistano cariche elettriche elementari. Si può, ad esempio, supporre che tutti gli ioni monovalenti abbiano cariche elettriche diverse, ma il loro valore medio sia uguale alla carica elementare e.
Per scoprire se esiste una carica elementare in natura, era necessario misurare non la quantità totale di elettricità trasportata da un gran numero di ioni, ma le cariche dei singoli ioni. Non era chiara nemmeno la questione se la carica fosse necessariamente associata a particelle di materia e, se associata, a quali.
Importanti contributi su questi temi sono stati forniti da fine XIX V. quando si studiano i fenomeni che si verificano quando la corrente elettrica viene fatta passare attraverso gas rarefatti. Gli esperimenti hanno rivelato un bagliore proveniente dal vetro del tubo a scarica dietro l'anodo. Sullo sfondo chiaro del vetro luminoso era visibile un'ombra proveniente dall'anodo, come se il bagliore del vetro fosse causato da una radiazione invisibile che si propagava direttamente dal catodo all'anodo. Questa radiazione invisibile era chiamata raggi catodici.
Il fisico francese Jean Perrin scoprì nel 1895 che i “raggi catodici” sono in realtà un flusso di particelle cariche negativamente.
Studiando le leggi del movimento delle particelle dei raggi catodici nei campi elettrici e magnetici, il fisico inglese Joseph Thomson (1856-1940) stabilì che il rapporto tra la carica elettrica di ciascuna particella e la sua massa è lo stesso per tutte le particelle. Se assumiamo che ogni particella di raggi catodici abbia una carica pari alla carica elementare e, allora dovremo concludere che la massa della particella del raggio catodico è inferiore a un millesimo della massa dell'atomo più leggero conosciuto: l'atomo di idrogeno.
Thomson stabilì inoltre che il rapporto tra la carica delle particelle dei raggi catodici e la loro massa è lo stesso quando il tubo è riempito con gas diversi e quando il catodo è costituito da metalli diversi. Di conseguenza, particelle identiche facevano parte degli atomi di elementi diversi.
Sulla base dei risultati dei suoi esperimenti, Thomson concluse che gli atomi della materia non sono indivisibili. Particelle cariche negativamente con una massa inferiore a un millesimo della massa di un atomo di idrogeno possono essere strappate da un atomo di qualsiasi elemento chimico. Tutte queste particelle hanno la stessa massa e hanno la stessa carica elettrica. Queste particelle sono chiamate elettroni.

L'esperienza di Millikan. La prova definitiva dell'esistenza di una carica elettrica elementare fu data dagli esperimenti effettuati nel 1909-1912. Fisico americano Robert Millikan (1868-1953). In questi esperimenti, la velocità di movimento delle goccioline d'olio in modo omogeneo campo elettrico tra due piastre metalliche. Una goccia d'olio priva di carica elettrica a causa della resistenza dell'aria cade a una certa velocità costante. Se nel suo percorso una goccia incontra uno ione e acquista una carica elettrica Q, quindi, oltre alla forza di gravità, agisce anche la forza di Coulomb del campo elettrico. Come risultato di un cambiamento nella forza che causa il movimento della goccia, la velocità del suo movimento cambia. Misurando la velocità della goccia e conoscendo l'intensità del campo elettrico in cui si muoveva, Millikan riuscì a determinare la carica della goccia.
L'esperimento di Millikan fu ripetuto da uno dei fondatori della fisica sovietica, Abram Fedorovich Ioffe (1880-1960). Negli esperimenti di Ioffe, per determinare la carica elettrica elementare venivano utilizzate particelle di polvere metallica al posto delle gocce d'olio. Modificando la tensione tra le piastre, è stata ottenuta l'uguaglianza tra la forza di Coulomb e la forza di gravità (Fig. 12.2), la particella di polvere in questo caso era immobile:

mg=q1E1.

Figura 12.2

Quando un granello di polvere veniva illuminato con luce ultravioletta, la sua carica cambiava e per bilanciare la forza di gravità era necessario modificare l'intensità del campo elettrico tra le piastre:

mg=q2E2.

Dalle intensità del campo elettrico misurate è stato possibile determinare il rapporto tra le cariche elettriche dei granelli di polvere:

mg = q 1 E 1 = q 2 E 2 = ... = q n E n ;

Gli esperimenti di Millikan e Ioffe hanno dimostrato che le cariche delle gocce e delle particelle di polvere cambiano sempre bruscamente. La “porzione” minima di carica elettrica è una carica elettrica elementare pari a

e=1.602*10 -19 Cl.

La carica elettrica di qualsiasi corpo è sempre un multiplo intero della carica elettrica elementare. Altre “porzioni” di carica elettrica capaci di spostarsi da un corpo all'altro non sono state ancora scoperte sperimentalmente in natura. Attualmente esistono previsioni teoriche sull'esistenza di particelle elementari - i quark - con cariche elettriche frazionarie pari a 1/3 e e 2/Z e.

L'esperienza di Becquerel

La scoperta della radioattività naturale, fenomeno che dimostra la complessa composizione del nucleo atomico, è avvenuta per un felice incidente. Becquerel dedicò molto tempo allo studio del bagliore delle sostanze precedentemente irradiate dalla luce solare. Ascoltando i resoconti degli esperimenti di Roentgen in una riunione dell'Accademia francese il 20 gennaio 1896 e osservando una dimostrazione dell'emergere di raggi X in un tubo a scarica, Becquerel fissò un punto luminoso verdastro sul vetro vicino al catodo. Il pensiero che lo tormenta: forse il bagliore dei campioni della sua collezione è accompagnato anche dall'emissione di raggi X? Quindi i raggi X possono essere ottenuti senza ricorrere a un tubo a scarica.

Becquerel riflette sul suo esperimento, seleziona dalla sua collezione il doppio sale solfato di uranio e potassio, mette il sale su una lastra fotografica nascosta dalla luce in carta nera ed espone la lastra con il sale al sole.

Dopo lo sviluppo, la lastra fotografica diventava nera nelle zone dove si trovava il sale. Di conseguenza, l'uranio ha creato una sorta di radiazione che penetra nei corpi opachi e agisce sulla lastra fotografica. Becquerel pensava che questa radiazione fosse causata dai raggi del sole. Ma un giorno, nel febbraio 1896, non poté condurre un altro esperimento a causa del tempo nuvoloso. Becquerel ripose il disco in un cassetto, appoggiandoci sopra una croce di rame ricoperta di sale di uranio. Dopo aver sviluppato la lastra per ogni evenienza, due giorni dopo, scoprì un annerimento sotto forma di un'ombra distinta di una croce. Ciò significava che i sali di uranio spontaneamente, senza alcuna influenza esterna, creano una sorta di radiazione. È iniziata una ricerca intensiva.

Becquerel stabilì presto un fatto importante: l'intensità della radiazione è determinata solo dalla quantità di uranio presente nel preparato e non dipende dai composti in cui è incluso. Di conseguenza, la radiazione non è inerente ai composti, ma all'elemento chimico uranio e ai suoi atomi.

La capacità dell'uranio di emettere raggi continuò inalterata per mesi. Il 18 maggio 1896 Becquerel dichiarò chiaramente la presenza di questa capacità nei composti dell'uranio e descrisse le proprietà delle radiazioni. Ma l'uranio puro era a disposizione di Becquerel solo in autunno e il 23 novembre 1896 Becquerel riferì la proprietà dell'uranio di emettere raggi invisibili di uranio, indipendentemente dal suo stato chimico e fisico.

Le ricerche di Curie.

Nel 1878, Pierre Curie divenne dimostratore presso il laboratorio fisico della Sorbona, dove iniziò le ricerche sulla natura dei cristalli. Insieme al fratello maggiore Jacques, che lavorava nel laboratorio mineralogico dell'università, Pierre ha svolto per quattro anni un intenso lavoro sperimentale in questo settore. I fratelli Curie scoprirono la piezoelettricità: la comparsa di cariche elettriche sulla superficie di alcuni cristalli sotto l'influenza di una forza applicata esternamente. Hanno anche scoperto l'effetto opposto: gli stessi cristalli subiscono una compressione sotto l'influenza di un campo elettrico.

Se si applica corrente alternata a tali cristalli, questi possono essere costretti a oscillare a frequenze ultra elevate, alle quali i cristalli emettono onde sonore oltre la portata dell’udito umano. Tali cristalli sono diventati componenti molto importanti di apparecchiature radio come microfoni, amplificatori e sistemi stereo.

I fratelli Curie svilupparono e costruirono un dispositivo da laboratorio come un bilanciatore piezoelettrico al quarzo, che crea una carica elettrica proporzionale alla forza applicata. Può essere considerato il predecessore dei principali componenti e moduli dei moderni orologi al quarzo e dei trasmettitori radio. Nel 1882, su raccomandazione del fisico inglese William Thomson, Curie fu nominato capo del laboratorio della nuova Scuola Municipale di Fisica e Chimica Industriale. Sebbene lo stipendio della scuola fosse più che modesto, Curie rimase a capo del laboratorio per ventidue anni. Un anno dopo che Pierre Curie fu nominato capo del laboratorio, la collaborazione dei fratelli terminò quando Jacques lasciò Parigi per diventare professore di mineralogia all'Università di Montpellier.

Nel periodo dal 1883 al 1895 P. Curie realizzò un'ampia serie di lavori, principalmente sulla fisica dei cristalli. I suoi articoli sulla simmetria geometrica dei cristalli non hanno perso fino ad oggi il loro significato per i cristallografi. Dal 1890 al 1895 Curie studiò le proprietà magnetiche delle sostanze a varie temperature. Basandosi su un gran numero di dati sperimentali, la sua tesi di dottorato stabilì la relazione tra temperatura e magnetizzazione, che in seguito divenne nota come legge di Curie.

Mentre lavorava alla sua tesi, Pierre Curie incontrò nel 1894 Maria Skłodowska, una giovane studentessa polacca presso la Facoltà di Fisica della Sorbona. Si sposarono il 25 luglio 1895, pochi mesi dopo che Curie aveva difeso il suo dottorato. Nel 1897, poco dopo la nascita della sua prima figlia, Irene, Marie Curie iniziò la ricerca sulla radioattività, che presto assorbì l'attenzione di Pierre per il resto della sua vita.

Nel 1896 Henri Becquerel scoprì che i composti dell'uranio emettono costantemente radiazioni in grado di illuminare una lastra fotografica. Avendo scelto questo fenomeno come argomento della sua tesi di dottorato, Marie iniziò a scoprire se altri composti emettono “raggi Becquerel”. Poiché Becquerel scoprì che la radiazione emessa dall'uranio aumenta la conduttività elettrica dell'aria in prossimità dei preparati, utilizzò il bilanciatore piezoelettrico al quarzo dei fratelli Curie per misurare la conducibilità elettrica.

Marie Curie giunse presto alla conclusione che solo l'uranio, il torio e i composti di questi due elementi emettono radiazioni Becquerel, che in seguito chiamò radioattività. All'inizio della sua ricerca, Maria fece un'importante scoperta: la blenda di resina di uranio (minerale di uranio) elettrizza l'aria circostante molto più fortemente dei composti di uranio e torio in essa contenuti e persino dell'uranio puro. Da questa osservazione concluse che nella blenda di resina di uranio si trovava un elemento ancora sconosciuto e altamente radioattivo. Nel 1898 Marie Curie riferì i risultati dei suoi esperimenti all'Accademia francese delle Scienze. Convinto che l'ipotesi della moglie fosse non solo corretta ma anche molto importante, Pierre Curie lasciò le proprie ricerche per aiutare Maria a isolare l'elemento sfuggente. Da quel momento in poi gli interessi dei Curie come ricercatori si fusero così completamente che anche nei loro appunti di laboratorio usarono sempre il pronome “noi”.

I Curie si prefissero il compito di separare la miscela di resina di uranio in componenti chimici. Dopo operazioni ad alta intensità di lavoro, hanno ottenuto una piccola quantità di una sostanza che aveva la massima radioattività. Si è scoperto che la porzione isolata conteneva non uno, ma due elementi radioattivi sconosciuti. Nel luglio 1898, Pierre e Marie Curie pubblicarono un articolo “Sulla sostanza radioattiva contenuta nell’uranio pechblenda”, in cui riportavano la scoperta di uno degli elementi, chiamato polonio in onore della patria di Maria Skłodowska, la Polonia.

A dicembre annunciarono la scoperta di un secondo elemento, a cui diedero il nome di radio. Entrambi i nuovi elementi erano molte volte più radioattivi dell'uranio o del torio e costituivano una milionesima parte della pechblenda dell'uranio. Per isolare abbastanza radio dal minerale per determinarne il peso atomico, i Curie lavorarono diverse tonnellate di miscela di resina di uranio nei successivi quattro anni. Lavorando in condizioni primitive e dannose, hanno effettuato operazioni di separazione chimica in enormi tini installati in un fienile che perdeva, e tutte le analisi sono state effettuate in un minuscolo e scarsamente attrezzato laboratorio della Scuola Comunale.

Nel settembre 1902, i Curie riferirono di essere riusciti a isolare un decimo di grammo di cloruro di radio e a determinare la massa atomica del radio, che risultò essere pari a 225. (I Curie non furono in grado di isolare il polonio, poiché si era trasformato in essere un prodotto di decadimento del radio.) Il sale del radio emetteva un bagliore e un calore bluastro. Questa sostanza dall'aspetto fantastico ha attirato l'attenzione di tutto il mondo. Riconoscimenti e premi per la sua scoperta arrivarono quasi immediatamente.

I Curie pubblicarono un'enorme quantità di informazioni sulla radioattività raccolte durante le loro ricerche: dal 1898 al 1904 pubblicarono trentasei articoli. Ancor prima di completare la sua ricerca. I Curie incoraggiarono anche altri fisici a studiare la radioattività. Nel 1903, Ernest Rutherford e Frederick Soddy suggerirono che le radiazioni radioattive fossero associate al decadimento dei nuclei atomici. Man mano che decadono (perdendo alcune delle particelle che li compongono), i nuclei radioattivi subiscono la trasmutazione in altri elementi. I Curie furono tra i primi a rendersi conto che il radio poteva essere utilizzato anche per scopi medici. Notando l'effetto delle radiazioni sui tessuti viventi, suggerirono che i preparati di radio potessero essere utili nel trattamento delle malattie tumorali.

L'Accademia reale svedese delle scienze ha assegnato la metà ai Curie premio Nobel in fisica 1903 "in riconoscimento... delle loro ricerche congiunte sui fenomeni di radiazione scoperti dal professor Henri Becquerel", con il quale condivisero il premio. I Curie erano malati e non hanno potuto partecipare alla cerimonia di premiazione. Due anni dopo, nella sua conferenza per il Nobel, Curie sottolineò i potenziali pericoli posti dalle sostanze radioattive se cadessero nelle mani sbagliate, e aggiunse che lui “è tra coloro che, insieme al chimico e uomo d'affari Alfred Nobel, credono che le nuove scoperte saranno portare più male che bene all’umanità”.

Il radio è un elemento estremamente raro in natura e i suoi prezzi tengono conto dei suoi valore medico, è aumentato rapidamente. I Curie vivevano male e la mancanza di fondi non poteva che influenzare le loro ricerche. Allo stesso tempo abbandonarono definitivamente il brevetto sul loro metodo di estrazione, nonché le prospettive di utilizzo commerciale del radio. Secondo loro, ciò sarebbe contrario allo spirito della scienza: il libero scambio delle conoscenze. Nonostante il fatto che tale rifiuto li abbia privati ​​di notevoli profitti, la situazione finanziaria dei Curie è migliorata dopo aver ricevuto il Premio Nobel e altri premi.

Nell'ottobre 1904, Pierre Curie fu nominato professore di fisica alla Sorbona e Marie Curie divenne capo del laboratorio precedentemente diretto da suo marito. Nel dicembre dello stesso anno nacque la seconda figlia di Curie, Eva. L'aumento delle entrate, il miglioramento dei finanziamenti alla ricerca, il progetto di creare un nuovo laboratorio, l'ammirazione e il riconoscimento da parte della comunità scientifica mondiale avrebbero dovuto rendere fruttuosi gli anni successivi dei Curie. Ma, come Becquerel, Curie morì troppo presto, non avendo il tempo di godersi il suo trionfo e realizzare i suoi piani. In una giornata piovosa del 19 aprile 1906, mentre attraversava una strada a Parigi, scivolò e cadde. La sua testa cadde sotto il volante di una carrozza trainata da cavalli di passaggio. La morte è arrivata all'istante.

Marie Curie ereditò la sua cattedra alla Sorbona, dove continuò le sue ricerche sul radio. Nel 1910 riuscì a isolare il radio metallico puro e nel 1911 le fu assegnato il Premio Nobel per la chimica. Nel 1923, Marie pubblicò una biografia di Curie. Figlia più grande Curie, Irène (Irène Joliot-Curie), condivise con suo marito il Premio Nobel per la Chimica nel 1935; la più giovane, Eva, divenne concertista e biografa della madre. Serio, riservato, completamente concentrato sul suo lavoro, Pierre Curie era allo stesso tempo una persona gentile e comprensiva. Era abbastanza conosciuto come naturalista dilettante. Uno dei suoi passatempi preferiti era camminare o andare in bicicletta. Nonostante fossero impegnati in laboratorio e avessero preoccupazioni familiari, i Curie trovarono il tempo per passeggiare insieme.

Oltre al Premio Nobel, Curie ricevette numerosi altri premi e onorificenze, tra cui la Medaglia Davy della Royal Society di Londra (1903) e la Medaglia d'Oro Matteucci dell'Accademia Nazionale delle Scienze d'Italia (1904). Fu eletto all'Accademia francese delle scienze (1905).

Il lavoro di Pierre e Marie Curie ha aperto la strada alla ricerca sulla struttura dei nuclei e ha portato a progressi moderni nello sviluppo dell'energia nucleare.

La radioattività può essere artificiale quando il decadimento dei nuclei atomici si ottiene attraverso determinate reazioni nucleari. Ma prima di arrivare al decadimento radioattivo artificiale, la scienza ha conosciuto la radioattività naturale: il decadimento spontaneo dei nuclei di alcuni elementi presenti in natura.

Sfondo dell'apertura

Qualunque scoperta scientifica- il risultato di un duro lavoro, ma la storia della scienza sa quando il caso ha giocato un ruolo importante. Ciò accadde al fisico tedesco W.K. Raggi X. Questo scienziato stava facendo ricerche sui raggi catodici.

Un giorno K.V. I raggi X si accesero sul tubo catodico, ricoperto di carta nera. Non lontano dal tubo c'erano cristalli di platinocianuro di bario, che non erano associati al dispositivo. Cominciarono a brillare di verde. È così che è stata scoperta la radiazione che si verifica quando i raggi catodici entrano in collisione con qualsiasi ostacolo. Lo scienziato li chiamò raggi X, e in Germania e Russia viene attualmente utilizzato il termine “radiazione a raggi X”.

Scoperta della radioattività naturale

Nel gennaio 1896, il fisico francese A. Poincaré parlò in una riunione dell'Accademia sulla scoperta di V.K. Raggi X e avanzare un'ipotesi sulla connessione di questa radiazione con il fenomeno della fluorescenza - bagliore non termico di una sostanza sotto l'influenza della radiazione ultravioletta.

All'incontro era presente il fisico A.A. Becquerel. Era interessato a questa ipotesi, perché aveva studiato a lungo il fenomeno della fluorescenza usando l'esempio del nitrito di uranile e di altri sali di uranio. Queste sostanze brillano di una brillante luce giallo-verde quando esposte alla luce solare, ma non appena la luce solare si ferma, i sali di uranio smettono di brillare in meno di un centesimo di secondo. Lo ha stabilito padre A.A. Becquerel, che era anche un fisico.

Dopo aver ascoltato A. Poincaré, A.A. Becquerel suggerì che i sali di uranio, avendo smesso di brillare, potrebbero continuare a emettere altre radiazioni che passano attraverso il materiale opaco. L'esperimento condotto dal ricercatore sembrava dimostrarlo. Lo scienziato mise dei granelli di sale di uranio su una lastra fotografica avvolta in carta nera e la espose alla luce solare. Dopo aver sviluppato la piastra, scoprì che era diventata nera dove giacevano i chicchi. A.A. Becquerel concluse che la radiazione emessa dal sale di uranio è provocata dai raggi del sole. Ma nel processo di ricerca è intervenuto di nuovo un felice incidente.

Un giorno A.A. Becquerel dovette rinviare il suo prossimo esperimento a causa del tempo nuvoloso. Mise la lastra fotografica preparata in un cassetto della scrivania e sopra vi pose una croce di rame ricoperta di sale di uranio. Dopo un po' di tempo, ha finalmente sviluppato la piastra e su di essa è stato visualizzato il contorno di una croce. Poiché la croce e il piatto erano fuori portata luce del sole Tuttavia, restava da supporre che l'uranio, l'ultimo elemento della tavola periodica, emettesse spontaneamente radiazioni invisibili.

Lo studio di questo fenomeno insieme ad A.A. Becquerel fu assunto dai coniugi Pierre e Marie Curie. Hanno scoperto che altri due elementi da loro scoperti hanno questa proprietà. Uno di loro si chiamava polonio - in onore della Polonia, luogo di nascita di Marie Curie, e l'altro - radio, dalla parola latina raggio - raggio. Su suggerimento di Marie Curie, questo fenomeno fu chiamato radioattività.

La radiazione esisteva molto prima della comparsa dell'uomo e accompagna l'uomo dalla nascita alla morte. Nessuno dei nostri sensi è in grado di rilevare le radiazioni a onde corte. Per rilevarlo, l'uomo ha dovuto inventare dispositivi speciali, senza i quali è impossibile giudicare né il livello di radiazione né il pericolo che comporta.

Storia dello studio della radioattività

Tutta la vita sul nostro pianeta è nata, si è sviluppata ed esiste in condizioni a volte tutt'altro che favorevoli. Gli organismi viventi sono influenzati da cambiamenti di temperatura, precipitazioni, movimento dell'aria, cambiamenti pressione atmosferica, alternanza del giorno e della notte e altri fattori. Tra questi, un posto speciale è occupato dalle radiazioni ionizzanti, formate da 25 elementi radioattivi naturali come uranio, radio, radon, torio, ecc. La radioattività naturale è costituita dalle particelle che volano attraverso l'atmosfera provenienti dal Sole e dalle stelle della Galassia. Queste sono due fonti di radiazioni ionizzanti per tutti gli esseri viventi e non viventi.

I raggi X, o raggi γ, sono onde elettromagnetiche ad alta frequenza ed estremamente grande energia. Tutti i tipi di radiazioni ionizzanti causano ionizzazione e cambiamenti negli oggetti irradiati. Si ritiene che tutta la vita sulla Terra si sia adattata all'azione delle radiazioni ionizzanti e non reagisca ad essa. Esiste addirittura l'ipotesi che la radioattività naturale sia il motore dell'evoluzione, grazie al quale è sorto un numero così elevato di specie, le più diverse nella forma e nelle modalità di vita degli organismi, poiché le mutazioni non sono altro che l'emergere di nuove caratteristiche di l'organismo, che può portare all'emergere di una specie completamente nuova.

Nel corso dei secoli XVIII-XIX, e soprattutto oggi, la radiazione di fondo naturale sulla Terra è aumentata e continua ad aumentare. Il motivo era la progressiva industrializzazione di tutti i paesi sviluppati, a seguito della quale, con l'aumento della produzione di minerali metallici, carbone, petrolio, materiali da costruzione, fertilizzanti e altri minerali, sulla sua superficie arrivano vari minerali contenenti elementi radioattivi naturali. grandi quantità. Quando le fonti energetiche minerali vengono bruciate, in particolare carbone, torba e scisti bituminosi, vengono rilasciate nell’atmosfera molte sostanze diverse, comprese quelle radioattive. A metà del XX secolo fu scoperta la radioattività artificiale. Ciò ha portato alla creazione bomba atomica negli USA, e poi in altri paesi, nonché allo sviluppo dell’energia nucleare. Durante le esplosioni atomiche e il funzionamento delle centrali nucleari (soprattutto durante gli incidenti), oltre allo sfondo naturale costante, nell'ambiente si accumula la radioattività artificiale. Ciò porta alla comparsa di focolai e di vaste aree con alto livello radioattività.

Cos'è la radioattività, chi ha scoperto questo fenomeno?

La radioattività fu scoperta nel 1896 dal fisico francese A. Becquerel. Ha determinato che la principale fonte di esposizione alle radiazioni sono le radiazioni gamma a causa del loro elevato potere di penetrazione. La radioattività è la radiazione a cui una persona è costantemente esposta a seguito dell'esposizione fonti naturali radiazione (cosmica e i raggi del sole, radiazione terrestre). Si chiama radiazione di fondo naturale. È sempre esistito: dal momento della formazione del nostro pianeta ad oggi. L'uomo, come ogni altro organismo, è costantemente esposto alle radiazioni di fondo naturali. Secondo il Comitato scientifico delle Nazioni Unite sugli effetti delle radiazioni atomiche (SCEAR), l’esposizione umana alle radiazioni causate da fonti naturali di radioattività rappresenta circa l’83% di tutte le radiazioni ricevute dagli esseri umani. Il restante 17% è causato da fonti di radioattività di origine antropica. Apertura e uso pratico L’energia nucleare ha causato molti problemi. Ogni anno si espande la sfera dei contatti tra l'umanità e tutti gli esseri viventi con radiazioni ionizzanti. Già oggi, a causa della contaminazione del suolo e dell’atmosfera da parte dei prodotti radioattivi dell’energia nucleare e delle esplosioni nucleari sperimentali, della diffusione capillare della radioterapia e della diagnostica medica e dell’uso di nuovi materiali da costruzione, la pressione delle radiazioni è più che raddoppiata.

Tipi di radioattività

La radioattività artificiale e naturale influenza la dose massima che una persona può ricevere. Si tratta di un processo che sta intensificando lo studio degli effetti biologici delle radiazioni da parte di una fascia sempre più ampia di persone. Ogni persona dovrebbe sapere qual è il rapporto tra il tasso di dose di esposizione alle radiazioni (RED) e la dose di radiazioni equivalente, che è decisiva per valutare i danni causati dalle radiazioni all'uomo.

Le particelle β hanno un'energia compresa tra circa 0,01 e 2,3 MeV e viaggiano alla velocità della luce. Nel loro percorso creano in media 50 coppie di ioni per 1 cm di percorso e non sprecano la loro energia così velocemente come le particelle α. Per ritardare l'irradiazione β è necessario un metallo con uno spessore di almeno 3 mm.

La radioattività naturale di una sostanza si verifica quando le particelle α vengono rilasciate dai nuclei e hanno un'energia compresa tra 4 e 9 MeV. Espulse dai nuclei con un'elevata velocità iniziale (fino a 20.000 km/s), le particelle α spendono energia sugli atomi ionizzanti della materia che incontrano sul loro percorso (in media 50.000 coppie di ioni per 1 cm di percorso) e si fermano.

La radiazione γ appartiene alla radiazione elettromagnetica con una lunghezza d'onda inferiore a 0,01 nm, l'energia del quanto γ varia da circa 0,02 a 2,6 MeV. I fotoni della radiazione γ vengono assorbiti in uno o più atti di interazione con gli atomi della materia. Gli elettroni secondari ionizzano gli atomi ambiente. La radiazione gamma viene parzialmente bloccata solo da una spessa lastra di piombo (più di 200 mm di spessore) o da una lastra di cemento.

Il fenomeno della radioattività è una radiazione accompagnata dal rilascio di diverse quantità di energia e con diverse capacità di penetrazione, quindi con effetti diversi sugli organismi e sugli ecosistemi nel loro insieme. Nella dosimetria vengono utilizzate quantità che caratterizzano quantitativamente la proprietà radioattiva di una sostanza e gli effetti causati dalle radiazioni: attività, dose di esposizione alle radiazioni, dose di radiazioni assorbita, dose di radiazioni equivalente. La scoperta della radioattività e la possibilità di trasformazione artificiale dei nuclei hanno contribuito allo sviluppo di metodi e tecniche per misurare la radioattività degli elementi.

Malattia da radiazioni

La radioattività è una radiazione che causa la malattia da radiazioni. Esistono forme croniche e acute di questa malattia. La malattia da radiazioni cronica inizia a seguito dell'esposizione a lungo termine del corpo a piccole dosi di radiazioni (da 1 mSv a 5 mSv al giorno) dopo l'accumulo di una dose totale di 0,7 ... 1,0 sabato. La malattia da radiazioni acuta è causata da una singola irradiazione intensa da 1-2 Sv a una dose superiore a 6 Sv. I calcoli della dose equivalente di radiazioni mostrano che le dosi che una persona riceve in condizioni normali in città, fortunatamente, sono significativamente inferiori a quelle che causano la malattia da radiazioni.

Il tasso di dose equivalente causato dalle radiazioni naturali varia da 0,44 a 1,75 mSv all'anno. Durante la diagnostica medica (esami radiografici, radioterapia, ecc.) una persona riceve circa 1,4 mSv all'anno. Aggiungiamolo materiali da costruzione(mattoni, cemento) sono presenti anche elementi radioattivi in ​​piccole dosi. Pertanto, la dose di radiazioni aumenta di altri 1,5 mSv durante l'anno.

Per una valutazione fattuale della nocività delle radiazioni radioattive, viene utilizzata una caratteristica come il rischio. Il rischio è solitamente inteso come la probabilità di un danno alla salute o alla vita umana in un certo periodo di tempo (di solito entro un periodo). anno solare), calcolandolo utilizzando la formula della frequenza relativa del verificarsi di un evento casuale pericoloso rispetto alla totalità degli eventi possibili. La principale manifestazione dei danni causati dalle radiazioni radioattive è il cancro umano.

Gruppi di radiotossicità

La radiotossicità è la proprietà degli isotopi radioattivi di provocare cambiamenti patologici quando entrano nell'organismo. La radiotossicità degli isotopi dipende da una serie di loro caratteristiche e fattori, i principali dei quali sono i seguenti:

1) momento dell'ingresso di sostanze radioattive nel corpo;

3) diagramma del decadimento radioattivo nel corpo;
4) l'energia media di un evento di decadimento;
5) distribuzione delle sostanze radioattive tra sistemi e organi;
6) modi in cui le sostanze radioattive entrano nel corpo;
7) tempo di permanenza del radionuclide nell'organismo;

Tutti i radionuclidi come potenziali fonti di esposizione interna sono suddivisi in quattro gruppi di radiotossicità:

• gruppo A - con radiotossicità particolarmente elevata, attività minima 1 kBq;
• gruppo B - con elevata radiotossicità, attività minima non superiore a 10 kBq;
• gruppo B - con radiotossicità media, attività minima non superiore a 100 kBq;
• gruppo G - con bassa radiotossicità, attività minima non superiore a 1000 kBq.

Principi per la regolazione dell'esposizione alle radiazioni

Come risultato di esperimenti su animali e studi sulle conseguenze delle radiazioni umane durante esplosioni nucleari, incidenti nelle imprese del ciclo del combustibile nucleare, radioterapia per tumori maligni, nonché studi su altri tipi di radioattività, le reazioni del corpo alle radiazioni acute e croniche sono stati stabiliti.

Gli effetti non stocastici o deterministici dipendono dalla dose e compaiono nell'organismo irradiato in un periodo di tempo relativamente breve. All'aumentare della dose di radiazioni, aumenta il grado di danno agli organi e ai tessuti: si osserva un effetto di calibrazione.

Gli effetti stocastici o probabili (casuali) si riferiscono alle conseguenze remote dell'irradiazione del corpo. Il verificarsi di effetti stocastici si basa su mutazioni indotte dalle radiazioni e altri disturbi nelle strutture cellulari. Sorgono sia nelle cellule somatiche (dal latino somatos - corpo) che in quelle germinali e portano alla formazione di tumori maligni nel corpo irradiato, e nella prole - anomalie dello sviluppo e altri disturbi ereditari (effetti genetici). È generalmente accettato che la soglia azione mutagena Le radiazioni non esistono, il che significa che non esistono dosi completamente sicure. Con l'effetto aggiuntivo delle radiazioni ionizzanti come uno dei tanti fattori di mutagenesi alla dose di 1 cSv (1 rem), il rischio di tumori maligni aumenta del 5% e la manifestazione di difetti genetici dello 0,4%.

Il rischio di morte derivante da un'ulteriore esposizione alle radiazioni ionizzanti a dosi così piccole è significativamente inferiore al rischio di morte nella produzione più sicura. Ma esiste, perché i carichi di dose sul corpo umano sono strettamente regolati. Questa funzione è eseguita dagli standard di radioprotezione.

NRBU-97 ha lo scopo di prevenire il verificarsi di effetti deterministici (somatici) e limitare il verificarsi di effetti stocastici al livello accettato. Le norme sull'igiene delle radiazioni stabilite dalla NRBU-97 si basano sui seguenti tre principi di protezione:

Il principio di giustificazione;
. principio di non eccedenza;
. principio di ottimizzazione.

Radioattività naturale: livelli, dosi, rischi

Il sistema di radioprotezione dei cittadini, costruito sui risultati della ricerca medica e biologica, è brevemente formulato come segue: il grado di possibile impatto negativo delle radiazioni sulla salute umana è determinato solo dalla dose, indipendentemente dalla fonte di radiazioni ionizzanti viene generato: naturale o artificiale. Le fonti di origine naturale tecnologicamente potenziate sono componenti controllabili della dose totale e il loro contributo può essere ridotto adottando misure appropriate. Per il radon presente nell'aria interna e per le principali dosi che ne costituiscono le sorgenti, ad esempio, vengono specificate due situazioni di esposizione: l'esposizione negli edifici già utilizzati e nelle nuove case appena messe in funzione.

Le norme richiedono che l'attività di equilibrio equivalente del radon nell'aria (EROA) per le case in uso non superi i 100 Bq/m3, che corrisponde ad un valore di 250 Bq/m3 nel periodo di attività volumetrica, che viene utilizzato nella maggior parte dei casi. paesi europei. Per fare un confronto, i nuovi standard di sicurezza di base (BSS) dell'AIEA fissano il livello di riferimento per il radon a 300 Bq/m3.

Per le nuove abitazioni, asili nido e ospedali questo valore è di 50 Bq/m3 (o 125 Bq/m3 di gas radon). La misurazione della radioattività del radon, secondo NRBU-97, nonché secondo i documenti normativi di altri paesi del mondo, viene effettuata solo con metodi integrali. Questo requisito è molto importante perché il livello di radon nell'aria di un appartamento o di una casa può cambiare 100 volte durante la giornata.

Radon-222

Nel corso degli studi condotti in Russia nel l'anno scorso, sono state analizzate la struttura e l'entità delle dosi di radiazioni esistenti e si è scoperto che per la popolazione residente in ambienti chiusi la principale sostanza pericolosa che crea radioattività è il radon. Il contenuto di questa sostanza nell'aria può essere facilmente ridotto aumentando la ventilazione della stanza o limitando il flusso di gas sigillando lo spazio seminterrato. Secondo il Dipartimento di Igiene delle Radiazioni, circa il 23% del patrimonio immobiliare non soddisfa i requisiti dell’attuale quadro normativo per il contenuto di radon nell’aria interna. Se il patrimonio immobiliare venisse portato agli standard attuali, le perdite potrebbero essere dimezzate.

Vediamo perché il radon è così dannoso? La radioattività è il decadimento dei radionuclidi naturali della serie dell'uranio, durante il quale il radon-222 viene convertito in gas. Allo stesso tempo, forma prodotti figli di breve durata (SDP): polonio, bismuto, piombo, che, aggiunti a particelle di polvere o umidità, formano un aerosol radioattivo. Una volta nei polmoni, questa miscela, attraverso una breve emivita del radon-222 DPR, porta a dosi di radiazioni relativamente elevate, che possono causare un ulteriore rischio di cancro ai polmoni.

Secondo un’indagine condotta da specialisti dell’Istituto di igiene ed ecologia medica sul patrimonio abitativo delle singole regioni (28.000 case), la media ponderata per le singole regioni della dose effettiva media annua di esposizione al radon della popolazione è di 2,4 mSv/anno, per la popolazione rurale questo valore è quasi il doppio ed è pari a 4,1 mSv/anno. Nelle singole regioni le dosi di radon variano in modo piuttosto ampio: da 1,2 mSv/anno a 4,3 mSv/anno, e le dosi individuali della popolazione possono superare i limiti di dose per i professionisti di categoria A (20 mSv/anno).

Se stimiamo il tasso di mortalità per cancro ai polmoni causato dall'esposizione al radon-222 utilizzando metodi accettati nella pratica mondiale, allora si tratta di circa 6.000 casi all'anno. È inoltre necessario tenere conto che negli ultimi anni sono state acquisite conoscenze sull'influenza del radon. Pertanto, secondo alcuni studi epidemiologici, è stato accertato che il radon può causare la leucemia nei bambini. Secondo AS Evrard il legame tra radon e leucemia nei bambini aumenta del 20% per ogni 100 Bq/m3. Secondo Raaschou-Nielsen, questo aumento è superiore al 34% per ogni 100 Bq/m3.

Radioattività e rifiuti

In tutti i paesi il problema del trattamento e dello smaltimento dei rifiuti metallici contenenti radioattività è molto acuto. Questa è anche una fonte di radiazioni, non solo causate da incidenti, come nella centrale nucleare di Chernobyl, ma anche da centrali nucleari in funzione, dove vengono costantemente effettuate sostituzioni pianificate di unità. Cosa fare con i vecchi componenti metallici e le strutture che presentano un'elevata radioattività? Gli specialisti dell'Istituto di saldatura elettrica hanno sviluppato un metodo di fusione ad arco plasma in un crogiolo raffreddato ad acqua, che garantisce la rimozione di metalli o leghe che presentano radioattività nelle scorie. Questa è la fisica della pulizia più sicura. In questo caso è possibile utilizzare varie composizioni di scorie con elevata capacità di assimilazione. Questo metodo può anche rimuovere gli elementi radioattivi che si trovano nelle fessure e nei recessi della superficie. Per tagliare i rifiuti metallici, si prevede di utilizzare il taglio al plasma e l'esplosione subacquea, il taglio elettroidraulico e la compattazione delle unità e delle strutture tagliate. Queste tecnologie ad alte prestazioni eliminano la formazione di polvere durante il funzionamento, prevenendo quindi l'inquinamento ambientale. Il costo del trattamento dei rifiuti radioattivi nell’ambito di un progetto nazionale è inferiore a quello degli sviluppatori stranieri.

Principi fondamentali di protezione contro sorgenti sigillate di radiazioni ionizzanti

Le fonti chiuse di radiazioni ionizzanti causano solo l'irradiazione esterna del corpo. I principi di protezione possono essere derivati ​​dai seguenti modelli fondamentali di distribuzione delle radiazioni e dalla natura della loro interazione con la materia:

La dose di radiazioni esterne è proporzionale al tempo e all'intensità dell'esposizione alle radiazioni;
. l'intensità della radiazione proveniente dalla sorgente è direttamente proporzionale al numero di particelle o quanti o particelle;
. passando attraverso una sostanza, la radiazione viene assorbita da essa e la sua portata dipende dalla densità di questa sostanza.

I principi fondamentali della protezione dalle radiazioni esterne si basano su:

a) protezione temporale;
b) protezione mediante numeri;
c) protezione con schermi (schermatura delle sorgenti con materiali);
d) protezione a distanza (aumentando la distanza ai massimi valori possibili).

Nell'insieme delle misure di protezione si dovrebbe tenere conto anche del tipo di radiazione delle sostanze radioattive (particelle α, β, γ quanti). La protezione dalle radiazioni esterne da parte delle particelle α non è necessaria, poiché la loro portata nell'aria è di 2,4-11 cm e nell'acqua e nei tessuti di un organismo vivente - solo 100 micron. Le tute proteggono completamente da loro.

Con l'irradiazione esterna, le particelle β colpiscono la pelle e la cornea degli occhi e, a dosi elevate, provocano secchezza e ustioni della pelle, unghie fragili e cataratta. Per proteggersi dalle particelle β vengono utilizzati guanti di gomma, occhiali e schermi. Nel caso di flussi particolarmente potenti di particelle β, dovrebbero essere utilizzati schermi aggiuntivi progettati per proteggere dai raggi X bremsstrahlung: grembiuli e guanti in gomma al piombo, vetro al piombo, schermi, scatole, ecc.

La protezione dalle radiazioni γ esterne può essere fornita riducendo il tempo di lavoro diretto con le sorgenti, utilizzando schermi protettivi che assorbono le radiazioni e aumentando la distanza dalla sorgente.

I metodi di protezione sopra menzionati possono essere utilizzati separatamente o in varie combinazioni, ma in modo che le dosi di esposizione esterna ai fotoni per le persone di categoria A non superino 7 mR al giorno e 0,04 R alla settimana. La protezione riducendo il tempo di lavoro diretto con fonti di radiazioni fotoniche si ottiene grazie alla velocità di manipolazione del farmaco, riducendo la durata della giornata lavorativa e della settimana lavorativa.

Alla fine del 1985, il professor Wilhelm Conrad Roentgen scoprì i raggi che attraversavano legno, cartone e altri oggetti non trasparenti alla luce visibile. Successivamente, questi raggi furono chiamati raggi X.

Nel 1896, lo scienziato francese Henri Becquerel scoprì il fenomeno della radioattività. In una riunione dell'Accademia delle Scienze, riferì che i raggi da lui osservati, penetrando come raggi X attraverso oggetti opachi alla luce, erano emessi da alcune sostanze. È stato così stabilito che nuovi raggi vengono emessi da sostanze che includono l'uranio. Becquerel chiamò i raggi appena scoperti raggi uranio.

L'ulteriore storia dei raggi appena scoperti è strettamente collegata ai nomi della fisica polacca Maria Sklodowska e di suo marito, il francese Pierre Curie, che studiarono queste scoperte in dettaglio e le chiamarono radioattività.

Radioattivitàè la capacità di un certo numero di elementi chimici di decadere spontaneamente ed emettere radiazioni invisibili.

Quindi la scienza ha stabilito che la radiazione radioattiva è una radiazione complessa, che comprende tre tipi di raggi che differiscono l'uno dall'altro per la capacità di penetrazione.

Raggi alfa () - la capacità di penetrazione di questi raggi è molto ridotta. Nell'aria possono percorrere una distanza di 2-9 cm, nel tessuto biologico - 0,02-0,06 mm; vengono completamente assorbiti dal foglio di carta. Il pericolo maggiore per le persone è quando le particelle alfa entrano nel corpo attraverso il cibo, l'acqua e l'aria (praticamente non vengono escrete dal corpo). Le particelle alfa sono nuclei di elio carichi positivamente. Il decadimento alfa è caratteristico degli elementi pesanti (uranio, plutonio, torio, ecc.).
Raggi beta () – la capacità di penetrazione di questi raggi è molto maggiore di quella delle particelle alfa. Le particelle beta possono viaggiare fino a 15 m nell'aria, fino a 12 mm nell'acqua e nei tessuti biologici e fino a 5 mm nell'alluminio. Nel tessuto biologico causano la ionizzazione degli atomi, che porta all'interruzione della sintesi proteica e all'interruzione della funzione del corpo nel suo complesso. Il numero di particelle beta che entrano nel corpo umano viene eliminato del 50% entro 60 giorni dalla permanenza di una persona in una zona pulita (stronzio -90; iodio -131; cesio - 137).

Raggi gamma () – il potere penetrante di questi raggi è molto elevato. Quindi, ad esempio, per attenuare della metà la radiazione gamma del cobalto radioattivo, è necessario installare una protezione da uno strato di piombo spesso 1,6 cm o uno strato di cemento spesso 10 cm.

Quando entrano nel corpo umano agiscono sistema immunitario, provoca danni alla struttura del DNA (successivamente, dopo 10-15 anni, possibile malattie oncologiche, cambiamenti biologici nel corpo), cesio 137.

Pertanto, la radiazione penetrante si riferisce al flusso di raggi gamma (?) e neutroni.

Ora ogni scolaro sa che le radiazioni distruggono il corpo umano e possono causare malattie da radiazioni di vario grado. Il danno causato dalle radiazioni in un organismo vivente sarà tanto maggiore quanto maggiore sarà l'energia trasferita ai tessuti.
La dose è la quantità di energia trasferita al corpo.
L'unità di dose è considerata un roentgen (R)
1 reagente (R) –è questa una dose di radiazione alla quale 1 cm3 di aria secca ad una temperatura di 00C e una pressione di 760 mm Hg. Si formano circa 2,08 miliardi di coppie ioniche
(2,08x109).
Il corpo umano non viene influenzato da tutta l'energia delle radiazioni, ma solo dall'energia assorbita.

Dose assorbita caratterizza più accuratamente l'effetto dei raggi ionizzanti sul tessuto biologico e viene misurato in unità non sistemiche chiamate lieto.

Dobbiamo tenere conto del fatto che, a parità di dose assorbita, le radiazioni alfa sono molto più pericolose (20 volte) delle radiazioni beta e gamma. Ogni organo umano ha la propria soglia di suscettibilità alle radiazioni ionizzanti, pertanto la dose di radiazioni su un determinato tessuto umano (organo) dovrebbe essere moltiplicata per un coefficiente che riflette la capacità di radiazione di un dato organo. La dose ricalcolata in questo modo viene chiamata dose equivalente; Nel SI viene misurato in unità chiamate sievert (Sv).

Attività dei radionuclidi – indica il numero di disintegrazioni al secondo . Un becquerel equivale a un decadimento al secondo.

Quantità e unità utilizzate nella dosimetria delle radiazioni ionizzanti

Grandezza fisica e suo simbolo		Fuori sistema	Relazioni tra loro
Attività (C)	Becquerel (Bq)		1 Bq=1disp/s=2,7x10 -11 Ci 1Ci=3,7x10 10Bq
Dose assorbita (D)			1Gy=100rad=1J/kg 1rad=10 -2 Gy=100erg/g
Dose equivalente (N)	Sievert (Sv)		1Sv=100rem=1Gy x Q= =1J/kg x Q1rem=10 -2 Sv= =10 -2 Gy x Q