دانلود تحقیق مواد پرتوزا و تابش های هسته ای

مقدمه

این مقاله شامل سه بخش کلی می باشد که به ترتیب خاصی و به صورت تدریجی کنار یکدیگر قرارگرفته اند، قسمت اول تاریخچه کوتاهی را از کشف رادیواکتیویته بیان می کند که با معرفی چهاردانشمند با نام های هانری بکرل، ماری کوری، ارنست رادرفورد و پل اوریچ ویلارد همراه است، در قسمت اول تحقیق(تاریخچه) ارنست رادرفورد بیش تر مورد توجه و بوده و قسمتی از زندگی وی و تحقیقات او بیان شده است.

قسمت دوم این تحقیق به معرفی مواد پرتوزا، اصطلاحات راجع به این موضوع، ماهیت پرتوهای آلفا، بتا و گاما، واپاشی و قانون سدی می پردازد که سعی شده است درمورد همه مفاهیم و مباحث جزیی بحث و نتیجه گیری شود و بلاخره در قسمت سوم گفتار حاضر از تریتیم به عنوان یک عنصر رادیواکتیو نام برده شده، آن را معرفی کرده ایم، میزان خطرات آن و روش اندازه گیری خطرات را نیز بیان نموده ایم تا به عنوان یک مثال همه مفاهیم روی آن کار شود.

امیدوارم از خواندن این مقاله شیرین، لذت ببرید...

تاریخچه کشف مواد پرتوزا

هانری بکرل، دانشمند فرانسوی، زمانی که مشغول تحقیق بر روی مواد دارای خاصیت فسفرسانس بود متوجه شد که تاثیر نور مرئی و سنگ معدن اورانیوم(سولفات پتاسیم اورانیوم)برروی یک فیلم عکاسی بسته بندی شده همانند است( بعدها مشخص شد که سنگ معدن اورانیوم از خود پرتوهای آلفا و گاما گسیل کرده و چون پرتوهای گاما همان پرتوهای X پرانرژی هستند و از جنس نور یا امواج الکترومغناطیسی اند، بنابر این اورانیوم، چنین تاثیری بر روی فیلم عکاسی بسته بندی شده وی گذاشته)، در همین حین ماری کوری خاصیت پرتوزایی را کشف کرد و با تعداد محدودی ماده پرتوزا مانند پولونیم(فلز ضعیف) و رادیم(فلز قلیایی خاکی) آشنا گردید و نام های کنونی چون رادیواکتیو(پرتوزا) یا رادیواکتیویته(پرتوزایی) را وی برگزید ومنتشر ساخت، در آن زمان، اطلاعات بشر در مورد این مواد بسیار کم بود و رادرفورد در پی اکتشافات تازه ای درمورد این مبحث نوین بود.

ارنست رادرفورد در سال 1895 به “آزمایشگاه کاوندیش” دانشگاه کمبریج آمد تا در آنجا تحت مدیریت “جی.جی امسون” مشغول به کار شود، تامسون که استاد فیزیک تجربی بود، رادرفورد را فعالانه در آزمایشگاه به کار گرفت، رادرفورد در اوایل کار تحقیقاتی خود با انجام آزمایشی که فکر آن از خود وی بود دو تابش رادیواکتیو ناهمانند شناسایی کرد، او پی برد که بخشی از تابش با برگه ای به ضخامت یک پانصدم سانتی متر قابل ایستادن بود اما برای متوقف کردن بخش دیگر برگه های بس ضخیم تری لازم بود. او اولین اشعه ای را که تابشی با بار الکتریکی مثبت و یونیزه کننده ای قوی بود و به سهولت در مواد جذب می شد اشعه آلفا نام داد. اشعه دوم را که تابشی با بار الکتریکی منفی بود و تشعشع کمتری ایجاد می کرد اما قابلیت نفوذ آن در مواد زیاد بود را اشعه بتا نامید. تابش نوع سومی که شبیه پرتوهای ایکس بود، در سال 1900 بوسیله پل اوریچ ویلارد (فیزیکدان فرانسوی) کشف شد، این پرتو نافذترین تابش را داشت. طول موج آن بسیار کوتاه و فرکانس آن فوق العاده زیاد بود تابش جدید، پرتو گاما نام گرفت. رادرفورد و همکارانش کشف کردند که فعالیت تشعشعی طبیعی مشهود در اورانیوم: فرآیند خروج ذره آلفا از هسته اتم اورانیوم بصورت یک هسته اتم هلیم و بر جای ماندن اتمی سبکتر از اتم اورانیوم در اورانیوم به ازاء هر خروج ذره آلفا از آن است از کشف آنها نتیجه گیری شد که رادیوم تنها عنصر از شرته عناصر حاصل از فعالیت تشعشعی اورانیوم است.

رادرفورد در سال 1904 نخستین کتاب خود به نام فعالیت تشعشعی را که امروزه از کتب کلاسیک نوشته شده در آن زمینه شناخته می شود را منتشر کرد  و به سرعت دست به کار تدوین نظریه های تازه در باره ساختار اتم شد. آن دوره پر ثمرترین دوره زندگی دانشگاهی او بود رادرفورد به پاس کوشش های علمی خود در دانشگاه منچستر نشان ها و جوایز زیادی دریافت کرد که دریافت جایزه نوبل سال 1907 در شیمی نقطه اوج آن بود. این نشان افتخار را البته برای کارهایی که در کانادا در زمینه فعالیت تشعشعی عناصر کرده بود به او دادند، بزرگترین دستاورد رادرفورد در دانشگاه منچستر کشف ساختار هسته اتم بود پیش از رادرفورد اتم به گفته خود او یک موجود نازنین سخت و قرمز و یا به حسب سلیقه خاکستری بود اما اینک یک منظومه شمسی بسیار ریز متشکل از ذرات بی شمار بود که مظنون به نهفته داشتن اسرار ناگشوده متعدد دیگر در سینه هم بود.

رادرفورد در سال 1937 در اثر یک فتق محتقن(گونه ای تورم ناشی از انسداد اعضای درونی) در گذشت او در آن هنگام 66 ساله و هنوز سرزنده و قوی بود سهم رادرفورد در شکل گیری درک کنونی ما از ماهیت ماده از هر کس دیگری بیشتر است و به همین علت، او را پدر انرژی هسته ای نامیده اند.

ماده پرتوزا چیست؟

ماده پرتوزا ماده ای است که طی یکسری فعل و انفعالات خاص در هسته ی اتم های خود، پرتوها یا تابش های خاصی را گسیل می کند، همه مواد طبیعی یا مصنوعی قابلیت پرتوزایی ندارند و این قابلیت فقط در موادی مشاهده می شود که هسته ای ناپایدار دارند و برای تبدیل شدن به یک ترکیب پایدار از خود پرتوهایی را گسیل
می کنند.

تابش های هسته ای به طور کلی به سه دسته ی پرتوهای آلفا، بتا و گاما تقسیم می گردند. هر ماده ی رادیواکتیو پرتوهای مشخصی را گسیل می کند، به طور مثال: هسته اتم های رادیوکربن و رادیو استرانسیوم پرتو بتا گسیل می کنند، هسته های رادیوکبالت پرتوی بتا و پرتوی گاما تشعشع می کنند و هسته های رادیوم و اورانیوم پرتو آلفا و پرتوی گاما گسیل می کنند، بنابر این می توان نتیجه گرفت که هر ماده ای قابلیت پرتوزایی ندارد و موادی که قابلیت پرتوزایی دارند، از بین پرتوهای آلفا، بتا و گاما فقط تعداد خاص و مشخصی را گسیل می کنند و همانطور که در مثال های گذشته اشاره شد،  به طور مثال، هسته های رادیوکبالت پرتوهای بتا ساطع می کنند و این هسته ها قابلیت صادرکردن پرتوهای آلفا و گاما را ندارند و در گسیل تابش های هسته ای محدود می باشند.

مواد رادیو اکتیو شامل دو دسته هستند:

 ا- ماده پرتوزای طبیعی و 2- ماده پرتوزای مصنوعی

ماده پرتوزای طبیعی آن دسته از مواد پرتوزا است که در طبیعت به صورت ذاتی وجود دارند و انسان در به وجود آمدن آن ها هیچ نقشی ندارد.

و ماده پرتوزای مصنوعی آن دسته از مواد پرتوزا را شامل می شود که ساخته دست انسان هستند و برای تولید آن ها، انسانی تلاش کرده است.

این نوع دسته بندی در برخی کتب جزو قوانین سدی بیان شده است(مانند کتاب شیمی عمومی تالیف غلامرضا قاضی مقدم، توضیحات بیش تر در فسمت منابع) اما در برخی دیگر به صورت مجزا آمده است.

پرتوهای آلفا، بتا و گاما دارای جنس، بارالکتریکی، قدرت نفوذ و انرژی متفاوتی هستند و منشا و مبدا هرکدام نیز ممکن است متفاوت باشد.

در واکنش های هسته ای ماده ای که پرتو گسیل می کند را ماده مادر یا ماده اولیه می نامند و فرآورده یا آن ماده ای که پس از واپاشی بر جای می ماند را ماده دختر
می نامند.

نیمه عمر مواد رادیواکتیو، یک عنصر، مدت زمانی است که طول می کشد تا یک ماده پرتوزا نیمی از قدرت خود را از دست بدهد، به طور مثال نیمه عمر کربن-14 حدود 5600 سال می باشد یا اورانیم 238 دارای نیمه عمر 5 میلیارد سال است، یعنی 5 میلیارد سال طول می کشد تا اورانیوم 238 نیمی از خاصیت رادیواکتیویته خود را از دست دهد، پس بنابراین یک عنصر اورانیوم 238 حدود 10 میلیار سال طول می کشد تا به طور کلی خاصیت رادیواکتیویته خود را از دست دهد.