Jaderná fyzika obrázky

Atomy, prvky

Jaderná fyzika zkoumá chování částic z jádra atomu.
Počtem p⁺ v jádře se liší jednotlivé prvky (v periodické tabulce jsou prvky seřazeny podle počtu p⁺ v jádře - od 1 do 118). wiki
Normální atom má počet e^- = počet p⁺ v jádře. Proto je navenek neutrální.

Zápis atomu:

Atomu mohu měnit počet e^- (jiných částic NE!).
Iont = atom s jiným počtem e^-, než normálním.
Iont má vždy elektrický náboj (+ nebo - podle toho, kterých částic je víc).

Zápis iontu:

Chemický prvek = látka složená z atomů jednoho typu (s daným počtem p⁺).
Nuklid = soubor úplně stejných atomů (tím, že všechny mají tentýž počet p⁺, n⁰).
Izotop = jiný název pro nuklid.

Příklady izotopů: …¹⁰₆C, ¹¹₆C, ¹²₆C, ¹³₆C, ¹⁴₆C …

Známe 118 různých prvků (v přírodě 92, další byly vyrobeny uměle) - viz. Periodická tabulka.

Video nezkresl. věda: co je atom, period. tabulka, nanotechnologie)

Radioaktivita

Jádro atomu drží pohromadě jaderné síly (nesmírně silné), mají malý dosah.
Proto se velká jádra atomů (83 p⁺ a víc) sama rozpadají - např. uran, umělé prvky….
Radioaktivita = rozpad jádra atomu.
Jádro při rozpadu vyzáří radioaktivní záření.
Radioaktivní záření vychází vždy z jádra atomu (při přeměnách jádra).
Objevitelé: Henri Becquerel, Pierre Curie + Marie Sklodowska-Curie
Radioaktivita:

• přirozená (atom se rozpadá sám) - smolinec
• umělá (jádro rozbijeme urychlenou částicí)

Druhy radioaktivního záření

• α (alfa) = proud částic 2p⁺+2n⁰, zastaví jej list papíru, lidská kůže (zdravá)
   

  4	α
  2

• ß (beta) = proud e^- s vysokou energií, zastaví jej hliník
• γ (gama) = proud fotonů (elmg. záření, ~světlo) s vysokou energií, zastaví jej vrstva olova, betonu
  POZN: Rentgenovo záření sem nepatří (nevytváří jej procesy v jádře a má většinou jinou frekvenci).
• proud neutronů - zastaví jej materiál s lehkými atomy (voda, plasty, bor, beton)

Jiná škodlivá záření:

• ultrafialové záření Slunce (opaluje, ničí oči, rakovina kůže …)
• rentgenové záření (totéž, jako gama, je ale z výbojky) - chirurgické snímky.

Poločas přeměny (rozpadu)

je doba nutná k přeměně (= rozpadu) právě poloviny jader (např. C ~5000 let, radon ~ 4 dny…)

Rozpadová řada, animace. obrázky

Např. rozpad 1 kg:           za 20 tisíc let se rozpadne celkem ~94 % uhlíku:

Kolik ¹³⁷₅₅Ce se rozpadne za 60 let? (tabulka)

Užití radioaktivity v praxi

• výzkum přenosu látek v rostlinách, krevního oběhu člověka (např. "značkovací" atomy v krvi)
• zjišťování stáří archeologických vykopávek (měřením obsahu radiouhlíku ¹⁴₆C)
  (poločas rozpadu 5730 let, živý organismus jej přijímá ze vzduchu a po zániku organismu se rozpadá)
• čidla kouře (α zářič)
• sterilizace potravin, lékařských nástrojů
• ozařování nádoru (zářením γ, dalšímí)
• kontrola kvality tenkého materiálu (zda propustí záření všude stejně)
• ozařování semen->mutace (plody bez pecek)
• jaderná baterie hyb 3pol

Video: nezkreslena veda

V kosterním nálezu bylo určeno 400g ¹²₆C a 100g ¹⁴₆C. Jak starý je nález?

Štěpná reakce (řetězová) obrázky

je rozštěpení (rozbití) jádra nestabilního atomu jinou částicí.
Rozštěpením atomového jádra se uvolní mnoho tepla.
Při štěpné reakci každý rozpad způsobí další rozpady (viz obrázek) - proto též název řetězová reakce vid.
Štěpná reakce:

• neřízená (v bombě) (vid 6:07, zpomal. 8:40)
• řízená (v jaderném reaktoru - regul. tyče chytají n⁰)

Polotloušťka = vrstva materiálu schopná zastavit polovinu daného záření (olovo ~cm, beton, hlína ~m).

např. pro polotloušťku olova 2 cm zastaví 4 vrstvy ~94 % záření:

Jaderná syntéza

je slučování jader (H) do větších (He).
Probíhá ve hvězdách (Slunce …).
+ nevzniká při ní radioaktivní záření
+ dostatek H na Zemi
– nutnost zahřát na vysokou teplotu (miliony °C) - v čem?

Radioaktivita kolem nás

Radioaktivní pozadí = záření všude kolem nás (z hornin), i člověk sám vyzařuje radioaktivní záření.
Radon = radioaktivní plyn, často v podzemních prostorách. Způsobuje rakovinu - proto jsou větrány všechny sklepy, jeskyně, doly…
Protiradonová opatření - povinná izolace základů domu speciální gumovou fólií. Měření přítomnosti radonu v budově měří vyškolený pracovník.
Dozimetr = detektor radioaktivity. Radioaktivní záření např. vybíjí jeho elektrický náboj nebo osvětluje fotocitlivou vrstvu filmu.
Osobní dozimetr                  Smolinec
Přírodní zdroj záření - ruda smolinec.
Vyzařování některých radioaktivních nerostů - viz video (15 MB - pořízeno v IC JE Dukovany).

Podíly na dávce ozáření člověka:

• 44 % - radon (hlavně v obydlí)
• 21 % - konzumace potravin a dýchání
• 16 % - lékařství (rentgen)
• 10 % - záření zemské kůry
• 8 % - kosmické záření
• 1 % - průmysl, technika
• 0,01 % - jaderná energetika

Detekce radioaktivního záření

* Geiger-Müllerův počítač - viz obrázek - indikuje radioaktivitu pomocí trubice s vzácným plynem viz obr.->
Takto pracuje např. školní souprava GamaBeta (viz foto, měření1-5MB, měření2-5MB).
např.: 40 pulzů/min ~ "pozadí" (všudypřítomná radioaktivita), k tomu navíc např. 35 pulzů/min ~ bezpečný zářič, navíc přes 500 pulzů/min ~ smolinec…
Překážky různých materiálů a tlouštěk různě zmenší počet pulzů (nepropustí část záření).

* Mlžná komora - prolétající záření v ní zanechá stopu - viz popis. Video (5MB - pořízeno v IC JE Dukovany).

Měření dávky ozáření - v jednotkách  mS - miliSievert [miliSívrt] další jednotky

video radioaktivita

Video: radioaktivita - nezkresl. věda

Jaderná bomba

Při výbuchu vytvoří "hřib".

Účinky jaderné bomby:

1. tlaková vlna — (40–60 % celkové uvolněné energie) - ničí stejně, jako obrovský klasický výbuch
2. tepelné záření — (30–50 % celkové uvolněné energie) - spálí vše živé
3. ionizující záření — (5 % celkové uvolněné energie) - zahubí vše živé
4. radioaktivní spad — (5–10 % celkové uvolněné energie) - dlouhodobé zamoření, nemoc z ozáření, porody znetvořených dětí
5. elektromagnetický impuls - maže data na elmg. médiích (pevné disky, flash, mobily…), ničí elektroniku

Jaderné velmoci = státy vlastnící jaderné zbraně.
Nebezpečí vlastnictví jaderné zbraně:

• během pár minut doletí kamkoliv
• nezodpovědné použití vyvolá další světovou válku

Neutronová bomba - využívá fůzi+silné neutronové záření
Videa: dokument o jad. zbr., Aldebaran

Ochrana obyvatel hzscr co dělat

Poplach (výbuch bomby apod.) je vyhlášen  kolísavou sirénou.
Co dělat:

• sleduj TV, rádio
• schovej se v krytu (kryty Brno), sklepě, oznámeném místě…
• vybavení: - voda, potraviny
  - rádio, mobil

POZN: ozáření, polotloušťky

Jaderná fůze

ITER řez