Радиационная и экологическая безопасность

Рецензенты: заведующий кафедрой «Основы медицинских знаний» Белорусского государственного педагогического университета имени М. Танка, доктор медицинских наук, профессор В.П. Сытый; главный научный сотрудник Управления системной интеграции, академик Международной академии наук информации, информационных процессов и технологии при ООН, доктор технических наук, профессор В.О. Чернышев

Предисловие

Атомная энергетика — молодая отрасль науки и техники. По мнению ученых, она в недалеком будущем станет основным поставщиком энергии, в том числе и электрической.

К настоящему времени атомная энергетика смогла продемонстрировать свою жизнеспособность, экологическую привлекательность и возможность безопасного и конкурентоспособного обеспечения энергопотребностей общества.

Автор

Краткая история создания атомистического учения

Однако историки утверждают, что основателем теории является учитель Демокрита — Левкипп, который считал, что материя состоит из отдельных непрерывно движущихся частиц (атомов). Древние атомисты Греции, Китая, Индии провозгласили, хотя и в самой общей форме, основное положение материалистической философии: материя несотворима, неуничтожима, вечна и бесконечна. Гениальную идею древних подтвердил М.В. Ломоносов в 40-х гг. XVIII в., разработав атомно-молекулярную теорию строения вещества. Согласно этой теории, вещество состоит из «корпускул» (молекул), которые, в свою очередь, состоят из элементов (или «нечувствительных физических частичек» — атомов). М.В. Ломоносов утверждал, что все движения материи сводятся к движению атомов и являются причиной всех изменений в природе. Он заложил основу дальнейшего познания тайн атомов, т. е. начался период химической атомистики.

Строение атома и атомного ядра

Спустя год после открытия радиоактивности английский физик Дж. Томсон установил, что элементарная частица — электрон — действительно существует и является составной частью вещества. Теория же атомного ядра появилась через 15 лет благодаря последователям английского ученого Э. Резерфорда и работам знаменитого датского физика Н. Бора.

Рис. 1. Схема планетарного строения атома

Эти «летающие планеты» образуют вокруг ядра электронную оболочку. Электроны находятся на различных расстояниях от него. Их количество в атоме таково, что общий заряд нейтрализует положительный заряд ядра. Потеря электрона приводит к ионизации атома.

В отличие от протонов нейтроны не обладают электрическим зарядом. В современной физике протоны и нейтроны объединяют общим названием нуклон (от лат. nucleus — ядро). Общее число нуклонов в атомном ядре соответствует массе атома. Обычно массу атомов всех химических элементов выражают в относительных единицах, условно приняв за единицу 1/12 часть массы основного изотопа углерода С12.

Рис. 2. Схематичные модели атомов водорода, гелия, лития, бериллия, бора

В центре расположено ядро, состоящее из протонов (черные кружки) и нейтронов (белые кружки). Вокруг ядер вращаются электроны. Число протонов в ядрах определяет, какой это элемент.

Изотопы — это разновидности одного и того же химического элемента. Их название (от греч. isos — одинаковый и topos — место) в дословном переводе означает «из одного места», иными словами — вещества, занимающие одно место в Периодической системе элементов Д.И. Менделеева.

Атомы, имеющие ядра с одинаковым числом протонов, но различающихся по числу нейтронов, являются разновидностями одно и того же химического элемента и называются его изотопами. На рис. 3 представлены изотопы водорода.

В ядре его атома либо вообще нет нейтронов, либо есть один или два. Это значит, что водород существует в виде трех изотопов, т. е. в виде трех атомов различной массы, но с одинаковым зарядом ядра. Следовательно, для того чтобы различать изотопы, их обозначают числом, равным сумме входящих в ядро протонов и нейтронов. Для водорода это соответственно водород-1 (обычный), водород-2 (дейтерий), водород-3 (тритий). В ядре цезия-137 содержится 55 протонов и 82 нейтрона (Cs15357), в радии-226 содержится 88 протонов и 138 нейтронов (Ra28286). Оказалось, что 106 элементов имеют 1600 разновидностей. Из этого числа около 365 изотопов существуют в природе, а свыше 1250 получены искусственно.

Радиоактивность

Ионизирующие излучения получили свое название благодаря способности вызывать ионизацию атомов и молекул в облучаемом веществе. Ионизирующие излучения подразделяются по своей природе на электромагнитные и корпускулярные.

Корпускулярные излучения — это все остальные виды ионизирующих излучений: β-частицы (электроны, позитроны), протоны (ядра водорода), дейтроны (ядра дейтерия), α-частицы (ядра гелия), тяжелые ионы (ядра других элементов), тг-мезоны.

Источник

Рейтинг
Ufactor
Добавить комментарий