Сторінка
1
План
1. Ядерна фізика в хімії.
2. Ядерна фізика в археології.
3. Ядерна фізика в медицині.
4. Ядерна фізика в геології.
Ядерна фізика в хімії
Ядерна фізика — порівняно молода наука, але темпи її розвитку настільки високі, що вже сьогодні досягнення фізиків-ядерників вражають своєю масштабністю.
Завдяки ядерній фізиці промисловість озброїлася атомними електростанціями і реакторами для опріснення води й отримання трансуранових елементів. Крім того, були винайдені джерела у-випромінювання для дефектоскопії, активаційний аналіз для експрес-визначення домішок у сплавах, вугіллі тощо. Величезне значення мають ізотопні джерела струму і тепла. їх застосовують для енергопостачання важкодоступних районів і автоматичних станцій (наприклад, метеорологічних або супутників Землі). Джерела у-випромінювання застосовуються для автоматизації різних операцій (наприклад, вимірювання щільності середовища, товщини вугільного шару і т. ін.).
У сільському господарстві знайшли застосування установки для опромінення овочів і фруктів з метою вберегти їх від гниття й цвілі. Крім того, розроблені способи виведення нових сортів рослин шляхом генетичних трансмутацій.
Неоціненною є допомога ядерної фізики в геології, медицині, біології і багатьох інших областях знань завдяки тому, що за її допомогою можна одержувати неймовірно точні й швидкі результати.
Однак чорнобильська катастрофа поставила під сумнів ідею використання ядерної енергії як оптимальної альтернативи природним джерелам енергії Крім того, з кожним роком чимраз гострішою стає проблема поховання ядерних відходів, а ядерна зброя дотепер залишається одним із найнебезпечніших видів озброєння. Техногенні катастрофи, які останнім часом почастішали, висунули перед ученими нове завдання — навчитися використовувати ядерну фізику, максимально убезпечивши навколишнє середовище й людину від можливих негативних наслідків.
Основне застосування радіонуклідів і радіоактивного випромінювання в хімії — область аналізу якісного й кількісного складу речовини. Ця галузь хімічного знання одержала назву радіоаналітичної хімії.
До відкриття штучної радіоактивності кількість радіонуклідів, які були б придатні для застосування в аналізі, була дуже обмеженою. Однак згодом були розроблені радїоаналітичні методи, що базуються на вимірюванні радіоактивності, причому природні радіоактивні елементи використовувалися як реагенти, що взаємодіють з іншими, речовинами. Набагато ширше радіонукліди почали застосовуватися в аналізі тільки після налагодження виробництва необхідних штучних радіонуклідів у ядерних реакціях. Це й дало поштовх до розвитку радіо-аналітичної хімії.
Радіоаналітична хімія, що виникла на стику аналітичної хімії і прикладної радіохімії, використовує при якісному і кількісному аналізі речовин ядерні характеристики відповідних нуклідів.
Методи радіоаналітичної хімії дозволяють визначити речовини, виявляючи й вимірюючи ядерне або характеристичне рентгенівське випромінювання. Причому це випромінювання може випускати як сама досліджувана речовина, так і її радіоактивний ізотоп. Ізотопи можуть бути присутніми у речовині, додаватися до неї або виникати в результаті активації. Крім того, можливою є ситуація, коли випромінювання виникає в результаті різних процесів, що відбуваються з речовиною (відбивання, поглинання, розсіювання і т. ін.).
Доведено, що інтенсивність випромінювання прямо пропорційна концентрації досліджуваної речовини. Тому найбільше застосування радїоаналітичні методи мають насамперед у кількісному аналізі. Набагато рідше використовуються методи радіохімічного якісного аналізу, що дозволяють визначити невідоме джерело випромінювання за періодом піврозпаду, типом та енергією випромінювання.
Усі методи радіоаналітичної хімії можна поділити на дві групи:
— радіохімічний аналіз;
— радіоаналітичні методи.
Радіохімічний аналіз використовується для вивчення систем природних і штучних радіонуклідів.
До групи радіоаналітичних методів належать головним чином індикаторні методи. Вони ґрунтуються на тому, що в аналізований матеріал вводиться радіоактивний ізотоп визначуваного елемента (або його сполука) у відомій кількості й з відомою активністю. До індикаторних методів належать:
— метод ізотопного розведення;
— радіоімунологічний аналіз;
— методи радіоактивних реагентів.
До радіоаналітичних методів належить також активаційний аналіз. Він базується на вивченні радіонукліда, що виник в аналізованому зразку безпосередньо в результаті ядерної реакції. З погляду практичного проведення експерименту цей метод значно складніший, ніж індикаторний.
Існують також неактиваційні методи аналізу. У їхній основі лежать явища поглинання й розсіювання різних видів випромінювання (α-, β-, γ-, нейтронного та ін.) при їхньому проходженні крізь аналізовану речовину. Іншими словами, неактиваційні методи використовують процеси взаємодії випромінювання з речовиною.
Ядерна фізика в археології
На перший погляд, ядерна фізика не може мати нічого спільного з археологією — наукою, що вивчає історію людства, спираючись на знайдені матеріальні цінності (знаряддя праці, предмети мистецтва). Однак перед археологами постійно стоїть проблема — як визначити точний вік знахідки? Відповісти на це питання можна, по-перше, спираючись на письмові джерела, а по-друге, за допомогою радіокарбонового методу хронологічного маркування викопних знахідок органічного походження. Винахідник цього методу Ліббі був удостоєний Нобелівської премії з фізики.
Сутність методу полягає у вимірюванні залишкової радіоактивності А знайденого предмета і порівняння її з певним стандартним значенням Аа. Існує сувора залежність між віком предмета й величиною залишкової радіоактивності, що дозволяє точно встановити вік знахідки, тобто чим сильніше відрізняється А від Аа, тим старішим є предмет.
Наведемо теоретичне обґрунтування цього методу. Як відомо, у процесі життєдіяльності рослини засвоюють із повітря СО2 . Основна частина Карбону, що входить до складу вуглекислоти — це ізотопи 12С (99 %) і 13С (≈ 1 %), однак крім них до складу СО2 входить дуже мала (приблизно 10-10%) домішка радіоактивного Карбону І4С, що виникає в результаті ядерної реакції в атмосферному азоті: 
Завантажити реферат