12 kl. 3. KT TUUMAFÜÜSIKA kordamisküsimused (0)

12 kl. 3. KT TUUMAFÜÜSIKA kordamisküsimused.
tuumajõud – prootonite ja neutronite vahel mõjuv jõud tuumas, mis hoiab tuuma koos. Elektrilisest jõust oluliselt tugevam, mõjuulatus on väga väike ja ei sõltu tuumaosakese laengust.
seoseenergia – näitab, kui suur energia tuleb tuumaosakesele anda, et ta eralduks tuumast.
Laenguarv Z – näitab laetud osakeste (prootonite) arvu tuumas. (Aatomis ka elektronide arvu.) Võrdne perioodilisustabeli järjekorranumbriga.
Massiarv A – näitab prootonite ja neutronite koguarvu aatomituumas. Neutronite arv N. (A=Z+N)
Isotoop – on keemilise elemendi teisend, milles prootonite arv on sama kuid neutronite arv on erinev.
Stabiilne ja radioaktiivne tuum – stabiilne tuum püsib muutumatu, radioaktiivne tuum muundub iseenesest.
Radioaktiivsus – radioaktiivsest tuumast vabanevat kiirgust nimetatakse radioaktiivseks kiirguseks.
α-kiirgus – heeliumi tuumade voog , tekib siis kui radioaktiivse tuuma mass on liiga suur ja seetõttu tuum laguneb, kiirgus on väikese läbimisvõimega. Üldvalem:
β-kiirgus – elektronide voog. Tekib siis kui tuumas on liiga palju neutroneid, neutron laguneb ning sellest tekib elektron, prooton ja neutriino, läbimisvõime suurem (neeldub plastikus, klaasis või metallkihis). Üldvalem:
γ-kiirgus – suure energiaga elektromagnetkiirgus. Ergastatud tuum läheb põhiolekusse ning kiirgab γ- kvandi , kiirgus suure läbimisvõimega, neeldub paksus tiheda aine kihis (teras, plii, betoon).
Üldvalem:
Poolestusaeg – ajavahemik , mille jooksul pooled radioaktiivse aine tuumadest on lagunenud.
Tuumareaktsioon – aatomituumade muundumine vastastikmõjus mingi osakese või teise tuumaga . Kutsub esile mingisugune välismõju . Sobivaim osake esilekutsumiseks on neutron, tal puudub laeng ja tuumareaktorites tekkivat neutronivoogu saab ära kasutada. Tuumareaktsioonides vabaneb energia osakeste seoseenergia arvel.
Kriitiline mass – on lõhustuva aine väikseim mass, mille korral tekib ahelreaktsioon .
Ahelreaktsioon – nähtus, kus reaktsioon põhjustab sama reaktsiooni jätkumise naaberaatomites.
Massidefekt – erinevus tuuma massi ja selle moodustavate üksikute nukleonide masside summa vahel.
Neeldumisdoos – näitab aines neeldunud kiirgusenergia hulka massiühiku kohta. Mõõtühik grei 1Gy=1J/1kg
Suhteline bioloogiline efektiivsus (SBE) – näitab, mitu korda on antud ioniseeriva kiirguse doos väiksem sama kahjustuse esile kutsunud gammakiirguse doosist.
Efektiivdoos – hindab kehas neeldunud kiirgusenergia poolt tekitatud kahjustuste suurust võttes arvesse kiirguste eripärad . Mõõtühik 1Sv (siivert).
Dosimeeter – mõõtevahend inimeses neeldunud kiirgusdoosi hindamiseks.

• tuuma stabiilsuse tingimusi: tuum ei saa olla väga suur, tuuma energia peab olema madalaim võimalikest, prootonite tõukumine teeb suured tuumad ebapüsivaks, stabiilsel tuumal on energiatasemed täitunud järjest. Tuum peab olema energeetiliselt põhiseisundis. Reegline on stabiilses tuumas neutroneid veidi rohkem kui prootoneid.
  
• et massi ja energia samasust kirjeldab valem ja selle üheks rakenduskohaks on tuumareaktsioonid,
  
• erinevate radioaktiivsete kiirguste kasutusvõimalusi – α-kiirguse rakendused : vähiravi , tööstuses staatilise laengu eemaldamiseks, suitsuandurid, pikaajaliselt ilma hoolduseta töötavate aparaatide energiallikates nt kosmoseaparaadid. β-kiirguse rakendused: materjali tiheduse kontrollimine tööstuses, keha monitooring meditsiinis, silma- ja luuvähi ravi. µ-kiirguse rakendused: meditsiinivahendite steriliseerimine , toidainetööstuses bakterite ja seente hävitamiseks, torude lekete tuvastamiseks, suurte veoautode läbi valgustamiseks tollis , vähiravi, astronoomias. Röntgenkiirguse rakendused: röntgenpildid meditsiinis, toll , maalide uurimine , astronoomias.
  
• ioniseeriva kiirguse liike ja allikaid – α-, β-, µ-, röntgen - ja neutronkiirgus ja ultravalgus. Päike, tuumareaktorid, radioaktiivsed jäätmed, maapõues radoon jne, magnetväli .
  
• kuidas radioaktiivne kiirgus mõjutab elusorganisme (suur ja väike doos, somaatilised ja geneetilised mõjud, stohhastilised ja deterministlikud kahjustused) – väike doos, suureneb tõenäosus haigestuda nt vähki; suur doos, võib olla ohtlikud tagajärjed, väga suure doosi puhul surmav 100%; somaatiline – mõju avaldub kiiritatutel (vähktõbi, kiiritus – haigus, surm); geneetiline – mõju avaldub järglastel; stohhastiline – doosi suurenedes kasvab tõenäosus haigestuda; deterministlik – teatava doosi tulemusena tekib kahjustus ( viljatus , vereloome aeglustumine, silmaläätse hägustumine, surm)
  
• kuidas on omavahel seotud neeldumisdoos ja efektiivne doos: selleks, et saada teada efektiivdoosi ehk neeldunud kiirgusenergia poolt tekitatud kahjustuste suurust, tuleb võtta arvesse neeldumisdoos konkreetse kiirguse kohta aines.
  

efektiivne doos (1Sv) = neeldumisdoos (1Gy) · SBE

• kus puutub inimene kokku radioaktiivsete kiirgustega – tuumakatastroofide piirkonnas, kosmoses, töödates radioaktiivsete ainetega, lennukis, iga päeva elus natukene, söögiga, suitsetamisega, meditsiiniliste protseduuridega.
  
• milliseid kiirguskaitse meetmeid kasutatakse kiirgusohu vähendamiseks – jäätmete hoidmiseks nt pliist valmistatud anum, mis ei lase kiirgust läbi; täpsete ohutusnõuete jälgimine tuumaelektrijaamades; suitsetamisest loobumine; dosimeetri kasutamine kiirguse hulga kindlaks tegemisel; kaitseriiete jms kasutamine kiirgusohtlikes piirkondades
  

Oskan:

• kirjeldada aatomituuma mudelit – prootonid ja neutronid
  
• lugeda välja kogu info, mis antakse edasi tuuma tähistusega , A-massiarv, Z-prootonite arv
  
• kirjeldada kergete tuumade ühinemise ja raskete tuumade lõhustumise protsesse – kergete tuumade ühinemine toimub väga kõrgel temperatuuril ja seda nimetatakse termoreaktsiooniks. Raskete tuumade lõhustumisel neelab tuum lisa neutroni, muutub ebastabiilseks ja lõhustub tuumadeks, vabaneb energia.
  
• seletada radioaktiivse dateerimise meetodi olemust ning toob näiteid selle meetodi rakendamise kohta – kuna organismides on olemas teatud kiirgus, siis selle poolestusaega ja alles jäänud tuumade järgi on võimalik välja selgitada, millal organism elas.
  
• võrrelda keemilist reaktsiooni ja tuumareaktsiooni , radioaktiivset (ioniseerivat) kiirgust tavalist kiirgust (nähtav valgus, IV, raadiolained )
  
• seletada tuumareaktorite üldist tööpõhimõtet ning analüüsib tuumaenergeetika eeliseid ja sellega seonduvaid ohte; samuti tuua välja oma põhjendatud arvamuse tuumaelektrijaama vajaduse kohta Eestis – reaktoris toimub tuumareaktsioon, kus on surve all vesi, mis reaktsiooni käigus soojeneb. Reaktsiooni käigus eraldub ka veeaur, mis paneb turbiinid liikuma, mis omakorda liigutab generaatorit. Reaktoris kontrollivad reaktsiooni kontrolli vardad, mis vajadusel lülituvad sisse kui kõik ei kulge plaanipäraselt. Kuum vesi muudetakse energiaks. Lisaks on veel jahutussüsteemid, juhitakse juurde külm vesi, et ülekuumenemist ei toimuks .
  

Harjutamiseks.
1) Kirjuta välja kogu info (laenguarv Z, massiarv A, neutronite arv N, prootonite arv ja elektronide arv tuuma ümber) järgnevate aatomituumade kohta kasutades selleks keemiliste elementide perioodilisuse süsteemi tabelit. , , , , .
2) Järgmised radioaktiivsed isotoobid on α-radioaktiivsed. Kirjuta vastavad reaktsioonivõrrandid.
, , .
3) Järgmised radioaktiivsed isotoobid on β-radioaktiivsed. Kirjuta vastavad reaktsioonivõrrandid.
, , .
4) Tuum massiarvuga A ja laenguarvuga Z teeb läbi 2 α-, 3 β- ja 6 γ-lagunemist. Missugused on uue tuuma laenguarv ja massiarv?
5)
tuumaga toimus alfalagunemine , seejärel 2 beetalagunemist ja veel üks alfalagunemine. Milline tuum tekkis lõpuks?
6) Radioaktiivse lagunemise käigus tekkis heeliumituum ja raadiumituum massiarvuga 226. Leia milline radioaktiivne tuum lagunes .
7) Tuumareaktsioonis ühines kaks tuuma. Tekkinud liittuum lagunes seejärel kohe uuesti kaheks tuumaks. Märgi järgnevates reaktsioonivõrrandites küsimärgi kohale puuduv liige.
, ,
8) Kui suur osa esialgsest radioaktiivse aine kogusest jääb järele pärast 3 poolestusaja möödumist (%)?
9) poolestusaeg on 10 minutit. Mitme minuti pärast on vase selle isotoobi aatomite arv vähenenud 4 korda?
10) 1 Gy (grei) on kiirgusdoos, kui 1 kg aines neeldub 1 J kiirgusenergiat. Arvuta 75 kg massiga kehas neeldunud kiirguse energia, kui inimene sai energiadoosi 4 Gy.
11) 5,2 Gy suuruse gammakiirguse neeldumine kutsus esile koe kahjustuse. Kui suure neutronkiirguse efektiivdoosi tulemusel juhtuks sama (SBE 19)?