CAPITOLUL 1

1. INTRODUCERE

Termenul de radioactivitate a fost utilizat pentru prima oar de ctre Marie Curie- Skolodowska, la civa ani dup descoperirea fenomenului de ctre Henry Becquel (n 1896). Astzi, numele acestor doi oameni de tiin sunt legate strns de fizica nuclear, radiochimie, chimia radiaiilor etc., unitatea fundamental de masur a radioactivitii a fost denumit mai nti (Ci), fiind nlocuit n sistemul internaional de uniti de masur cu Becquerel (Bq).

Nucleele radioactive (radionuclizii) exist, practic, oriunde: orice material conine anumite cantiti de elemente radioactive (n urme). Anumite componente naturale precum solul, rocile sau apa conin uneori radionuclizi naturali de origine terestr sau extraterestr n concentraii relativ ridicate. Alturi de radionuclizii naturali, n ultima sut de ani au aprut n mediul nconjurtor radionuclizii rezultai n urma reaciilor nucleare efectuate de ctre om. n 1919, Ernest Rutherford a realizat prima transmutaie nuclear, producnd 17O i 1H prin bombardarea 14N cu helioni.

n prezent, sunt cunoscui aproximativ 2600 de izotopi, dintre care 260 sunt stabili, 25 izotopi de via ndelungat, iar restul, de peste 2300 de radioizotopi, sunt antropogeni. Marea majoritate a acestora ajung n mediul ambiant (chiar dac n concentraii foarte sczute) n urma activitilor nucleare militare sau de producere a energiei n faciliti nucleare. Radioizotopii cu timp de njumtire sczut se dezintegreaz rapid, disprnd din considerente exclusiv fizice. Ceilali ns rmn n natur pe termen lung, contribuind la creterea radioactivitii mediului.

2. RADIOACTIVITATEAAnumii nuclizi sunt stabili, dar muli nu. Stabilitatea unui nucleu este dat de numerele de neutroni i de protoni, de configuraia lor, precum i de forele pe care le exercit unii asupra altora. Un nuclid instabil se transform n mod spontan n nuclidul unui alt element i, fcnd aceasta, emite radiaii. Aceast proprietate se numete radioactivitate, transformarea se cheam dezintegrare, iar nuclidul se numete radionuclid. De exemplu, 14carbonul este un radionuclid care se dezintegreaz n 14azot, un nuclid stabil. Cu alte cuvinte, transfomarea spontan a unor nuclee nestabile aflate n stri excitate prin care se schimb constiuia sau energia intern a nucleelor, prin emisia particulelor alfa, beta (incluznd captura electronilor), a radiaiilor gama, fisiune spontan a nucleelor grele i emisia protonilor i neutronilor ntrziai se numete radioactivitate. Radioactivitatea este de dou feluri:

- radioactivitate natural, descoperit de H. Becquerel (1896) constnd din emisia natural a radiaiilor de ctre o sare de uraniu;- radioactivitate artificial, descoperit de Pierre i Marie Curie (1934), prin bombardarea unor nuclee stabile cu neutroni sau cu particule ncrcate.

Radiaiile emise n mod obinuit de radionuclizi sunt: particule alfa, particule beta i fotoni gamma. O particul alfa const din doi protoni i doi neutroni legai mpreun; ea este astfel grea i are o sarcin egal cu dou sarcini elementare. Radiaia gamma reprezint o cantitate discret de energie fr mas sau sarcin, care se propag ca o und.

n mod obinuit, energia cu care sunt emise radiaiile se exprim n unitatea numit electron-volt, cu simbolul eV: aceasta este echivalent cu energia ctigat de un electron care strbate o diferen de potenial de un volt. De exemplu, energia unei particule alfa emise de 210polonium este de circa 5,3 MeV.

Activitatea unei cantiti de radionuclid este dat de rata cu care se produc dezintegrri spontane. Activitatea se exprim printr-o unitate numit becquerel (Bq). Un becqurel este egal cu o dezintegrare a unui radionuclid ntr-o secund. n trecut, activitatea se exprima cu unitatea numit curie (Ci), folosit i astzi, dar mai rar. Timpul necesar ca activitatea unui radionuclid s scad la jumtate, prin dezintegrare, se numete timp de njumtire, simbol Tf. Fiecare radionuclid are un timp de njumtire unic i nealterabil. Valorile timpilor de njumtire ai diferiilor radionuclizi variaz ntre fraciuni de secund i milioane de ani. n timpi succesiv egali cu timpul de njumtire, activitatea unui radionuclid se reduce prin dezintegrare la 1/2, 1/4, 1/8, 1/16 .a.m.d. din valoarea iniial, astfel c este posibil s prevedem activitatea care va fi rmas la orice moment de timp ulterior. Pe masur ce cantitatea de radionuclid descrete, radiaia emis descrete n mod proporional. Un nuclid stabil se poate considera a fi un radionuclid cu un timp de njumtire infinit. 2.1. Radiaiile alfa, beta i gamma

Radiaia alfa. Cercetrile experimentale au artat c radiaiile alfa sunt constituite din particule ncrcate pozitiv care s-au dovedit a fi nuclee de He n micare rapid, avnd o vitez enorm, de aproximativ 20.

Radiaia AlfaRadiaia gamma. Aceste radiaii nu sunt influenate de cmpul electric sau magnetic. Ele sunt de natur electromagnetic i pot suferi fenomene de reflexie, refracie, difracie i interferen.

Radiaia GammaRadiaia beta. Mai mult de jumtate dintre nuclizii radioactivi naturali posed activitate beta. Radiaia beta este format din electroni sau pozitroni care se deplaseaz cu viteze foarte mari, fiind numit i radiaii respectiv .

Radiaia Beta

2.2. Serii radioactiveUnii radionuclizi au existat pe Pmnt nc de la formarea acestuia i nu s-au dezintegrat complet pn acum. Cei mai importani i ntr-o abunden natural mai mare, aa-numiii radionuclizi primordiali sunt 238U, 235U, 232Th, precum i produii lor de dezintegrare, 40K i 87Rb.Elementele grele U i Th sunt prinii a trei serii radioactive (familii) ce au n captul superior radionuclizii naturali 238U, 235U, 232Th. Aceste trei serii au fost complet descrise nc din anul 1935 i se denumesc: seria uraniului, seria actiniului i seria toriului (fig 2.1, 2.2, 2.3, 2.4).

Seria Toriului

Serie natural

Conine elemente cu numerele de

mas divizibile prin 4 (seria 4n)

Cap de serie:

Th-232, T1/2= 1.41x1010 ani

s=4.06 MBq/Kg

Final de serie:

Pb-208 (stabil numit i ThD )

Emanaia radioactiv:

Ra-228 (Toron), T1/2=5.76 ani

7 dezintegrri i 5 dezintegrri

Fig. 2.1

Seria NeptuniuluiSerie artificial

Conine nuclide cu numerele de mas

mprite la 4 cu rest 1 (seria 4n+1).

Cap de serie:

Np-237 T1/2= 2.14 x106 ani

Final de serie:

Bi -209

Emanaia radioactiv:

Actiniu-225 (action)

8 dezintegrri i 5 dezintegrri

Fig. 2.2

Seria UraniuluiCap de serie:

U-238 T1/2= 4.46 x109 ani

s=25.4 MBq/Kg (uraniu natural)

Final de serie:

Pb -206

Emanaia radioactiv:

Rn-222 (radon)

8 dezintegrri i 6 dezintegrri

Serie natural

Conine elemente cu numerele de

mas divizibile prin 4 cu rest 2

(seria 4n+2)

Fig. 2.3

Seria Actiniului

Serie natural

Conine elemente cu numerele de

mas divizibile prin 4 cu rest 2

(seria 4n+2)

Cap de serie:

U-235 T1/2= 7.04x108 ani

s=8104 MBq/Kg

Final de serie:

Pb -207

Emanaia radioactiv:

Rn-223 (radon)

7 dezintegrri i 4 dezintegrri

Fig. 2.4

Este cunoscut i o serie de dezintegrare antropogen denumit seria neptuniului (fig. 2.2) sau seria 4n+1. Aceasta ncepe cu 237Np, care este un radionuclid cu timp de njumtire mai mic, de aproximativ 2106 ani. Radionuclizii prezeni n cadrul acestei serii pot fi obinui n mod artificial prin reacii nucleare, dar nu apar n natur deoarece au timpul de njumtire foarte scurt n comparaie cu vrsta Pmntului.

3. SURSE NATURALE DE RADIAIIRadioactivitatea natural, component a mediului nconjurtor, este determinat de prezenta n sol, aer, ap, vegetaie, organisme animale, precum i n om a substanelor radioactive de origine terestr, existente n mod natural din cele mai vechi timpuri. Radiaiilor emise de aceste surse naturale se adaug i radiaia cosmic extraterestr. Fiecare dintre noi este expus radiaiilor naturale, iar, n funcie de o serie de factori locali, doza este mai mare n zonele cu radioactivitate natural crescut, n localitile situate la altitudine mare etc.Radioactivitatea natural terestr prezint, n ultimele 4-5 decenii, modificri semnificative, datorate activitilor omului: aducerea la suprafa a minereurilor radioactive, extracia i utilizarea crbunelui i apelor geotermale, utilizarea unor ngrminte minerale extrase din roci fosfatice etc.

Conform Raportului Comitetului tiinific al Naiunilor Unite asupra Efectelor Radiaiilor Atomice (UNSCEAR), 1993, sursele naturale de expunere se mpart n:

surse aflate n afara organismului uman:

- de origine extraterestr (radiaia cosmic);

- de origine terestr (radiaiile emise de radionuclizii existeni n scoara Pmntului, n ap, n materialele de construcie, n vegetaie)

surse existente n interiorul organismului, reprezentate de radionuclizii ptruni n organism prin inhalare, ingestie i prin piele.Unele dintre elementele comune conin radionuclizi naturali de via lung. Cel mai important caz este cel al potasiului ce conine izotopul radioactiv ntr-o proporie de 0,0117 % n amestecul natural. Acest radionuclid este principala surs de iradiere intern prezent n organismul uman n mod natural, estimat la o valoare medie de 4,4 .Pe lng radionuclizii naturali i produii lor de dezintegrare (considerai n mod obinuit radionuclizi primordiali sau de origine terestr), n mediul nconjurtor exist i unii radionuclizi de origine extraterestr, cunoscui ca radionuclizi cosmogeni. i sunt doar cteva exemple de radionuclizi ce apar continuu n urma interaciei radiaiei cosmice cu unii atomi prezeni n atmosfer.Radionuclizii naturali au cea mai important contribuie la doza de radiaie recepionat de ctre corpul uman. Expunerea la sursele naturale de radiaii reprezint un subiect de deosebit interes prin nsui efectul ecestora, dar i ca nivel de referin n compararea i evaluarea efectelor expunerii la surse artificiale de radiaii.n prezent sunt cunoscui aproximativ 2600 radionuclizi ai diferitelor elemente chimice. Doar circa 80 dintre acetia se gsesc n natur, restul fiind obinui artificial, direct ca produi ai diferitelor reacii nucleare sau indirect, ca urmare a dezintegrrilor n serie a celor dinti. Radionuclizii naturali au drept origine dou surse: radioactivitatea primordial, de natur terestr i activitatea cosmic.PAGE 1

_1078559316.unknown

_1362456973.unknown

_1362457176.unknown

_1362457243.unknown

_1362456698.unknown

_1078553510.unknown

_1078559301.unknown

_1078553238.unknown