Tuumafüüsika (0)

Tuumafüüsika
Tuum on suure tihedusega objekt aatomi keskmes. Tuuma koostisesse kuuluvad prootonid ja neutronid , millel ei ole laengut. Prootoni ja neutroni ühisnimetusena kasutatakse mõistet nukleon . Nukleone seob ühtseks tervikuks tuumajõud. See jõud on tingitud tugevast vastasmõjust. Kuna prootonid ja neutronid alluvad tõrjutusprintsiibile, siis on tuum analoogiliselt elektronkattega kihiline. Energiat, mis tuleb tuumale anda selleks, et tuuma lõhkuda üksikuteks nukleonideks, nimetatakse tuuma seoseenergiaks. Seoseenergiat ühe nukleoni kohta nimetatakse eriseoseenergiaks.
Radioaktiivsuseks nimetatakse mingit liiki osakeste iseeneslikku kiirgumist tuumadest. Radioaktiivseid materjale leidub kõikjal keskkonnas ning meie keha sisaldab selliseid radioaktiivseid materjale nagu süsinik, kaalium ja poloonium. Kogu elu Maal on arenenud selle kiirguse mõju all. Alates röntgenkiirguse avastamisest üle 100 aasta tagasi oleme leidnud võimalusi kiirguse ja radioaktiivsete materjalide tehislikuks tekitamiseks ja tootmiseks. Niisiis mõisteti kiirguse kasulikkust väga vara, sellega koos selgus aga ka kiirguse võimalik ohtlikkus arstide ja kirurgide jaoks, kes 1900. aastate alguses said teadmatusest kiirguse üledoose. Ainele avaldatud mõju järgi on kiirgust võimalik liigitada ioniseerivaks ja mitte ioniseerivaks. Ioniseerivaks kiirguseks on kosmiline kiirgus, röntgenkiirgus ja kiirgus radioaktiivsetest materjalidest .
Mitteioniseerivaks kiirguseks on ultraviolettvalgus, soojuskiirgus , raadiolained ja mikrolained.
Radioaktiivse kiirguse põhiliikideks on alfa-, beeta- ja gamma - kiirgus. Alfakiirgus koosneb alfaosakestest ehk heeliumi aatomi tuumadest, mis sisaldavad kahte prootonit ja kahte neutronit. Tuuma alfa lagunemisega kaasneb alati ka gamma-kiirgus. Beetakiirgus on kiirete elektronide voog. Beeta lagunemisel muundub tuumas üks neutron prootoniks. Seejuures tekivad elektron ja antineutriino. Gammakiirgus koosneb elektromagnetvälja kvantidest, millel on väga suur energia.
Elusorganismis neelduv radioaktiivne kiirgus põhjustab tuumareaktsioone aatomites , millest koosnevad rakkude biomolekulid . Nende reaktsioonide käigus muunduvad normaalsed aatomid antud molekulile sobimatu aine aatomiteks, kusjuures reaktsioonil tekkinud osakesed vallandavad reeglina uusi samalaadseid reaktsioone. Kõik see pärsib rakkude normaalset elutegevust ning suures ulatuses esinedes põhjustab organismi hukkumise . Suurim mure seoses kiirgusega on võimalike pahaloomuliste kasvajate põhjustamine inimestele, kes on kiirgusega kokku puutunud ning pärilikud kahjustused järgmistes põlvkondades. Mõju ilmnemine oleneb kiirguse hulgast, mida inimene saab kas looduslikust või kunstlikust allikast. Meie meeled ei suuda kiirgust tajuda, mis muudab selle nähtamatu ohu veelgi salalikumaks. Elusorganismide kaitsmisel tuumakiirguse eest tuleb arvestada eri kiirgusliikide erinevat kahjulikku toimet ja ainest läbi tungimise võimet. Kindlasti tuleb ka vältida radioaktiivsete ainete sattumist organismi koos toidu, joogivee või sissehingatava õhuga.
Tšernobõli keelatud tsoon.
Kuna alfakiirguse osakestel on elektrilaeng ja suhteliselt suur mass, siis on nende vastastikmõju tavalise ainega väga tugev. Vastavalt on alfakiirguse läbitungimisvõime väike. Osakesed ei suuda läbida isegi paberilehte. Seetõttu pole ka kehavälisest allikast lähtuv alfakiirgus inimesele kuigi ohtlik. Kui aga alfa-aktiivsed tuumad paiknevad inimkehas endas, siis on alfakiirgusest tingitud kahjustused suured.
Beetakiirguse osakesed mõjutavad oma suhteliselt väikese massi tõttu tavalise aine osakesi vähem kui alfaosakesed . Seetõttu on beetakiirguse läbitungimisvõime ainest suurem kui alfakiirgusel, kuid siiski mitte väga suur. Kehavälise beetakiirguse peatamiseks piisab plekitahvlist. Tavaliselt ei tungi beetakiirgus 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 .
Kuna gammakiirguse osakesed on elektriliselt neutraalsed, ilma seisumassita ja suure energiaga, siis on nende vastastikmõju tavalise aine aatomitesse kuuluvate osakestega nõrk ning kiirguse läbitungimisvõime vastavalt suur. Gammakiirguse korral pole enam suurt vahet, kas radioaktiivsed tuumad paiknevad inimkehas või selle vahetus läheduses. Gammakiirguse peatavad vaid paksud pliiseinad või poolemeetrine betoonkiht.
Alfakiirgus
Beetakiirgus
Beetakiirgus
Gammakiirgus
paber plastik teras plii
Omaette ohtliku kiirgusliigi moodustab ka kiirete prootonite või neutronite voog. Prootonkiirgus väljub reeglina vaid teatud kütuseliiki kasutavast tuumareaktorist. Neutronkiirgus tekib aga peaaegu igasugusel raskete tuumade lõhustumisel, mistõttu temaga tuleb kõigi tuumareaktorite läheduses arvestada. Oma läbitungimisvõime poolest paiknevad prooton - ja neutronkiirgus alfa- ja beetakiirguse vahel.
Tuumafüüsika on huvitav teadus mis uurib aatomeid, kiirgust ja selle mõju. Seoses hiljuti toimunud tuumajaama katastroofidega on kasvanud minu huvi tuumafüüsika vastu veel enam. Tekib tahtmine teada mis juhtub nende inimestega kes elavad seal lähedal, kuidas see mõjub neile ja loodusele ning ka mujal maailmale, kuidas saaks ennast selle eest kaitsta. Samuti on huvitav uurida röntgen kiirgust ja selle kasutamist arstiteaduses . Tuumafüüsika sukeldub sügavale aatomi teadusesse ja alati ei pruugi aru saada miks ja kuidas aatomid niimoodi käituvad. See ei ole lihtne teadus ja see teeb seda enam huvitavamaks. Miks tekib kiirgus, kuidas tekib kiirgus ja miks ta ära ei lähe. Miks on Tšernobõli alad siiamaani kasutuskõlbmatud. Ometi inimesed siiani elavad seal ning ei taha ära kolida . Kahjuks isegi toidul, mida sealt saada, on kiiritustase ning seda süües süveneb kiiritus nende kehas. Kuigi tuumaelektrijaama rajamisega kaasneb suur risk, võiks ta Eestis siiski olemas olla, sest seal tööd teha oleks kindlasti väga huvitav, isegi kui sellega kaasneb teatud risk tervisele.
Ingrid Jakobson , 10.C