DANE INFORMACYJNE

2. DANE INFORMACYJNE • ID grupy: 96/g4_mp • Lokalizacja: Gdynia • Kompetencja: Matematyka-przyroda • Temat projektowy: RPK_K119 Promieniowanie - przyjaciel czy wróg • Semestr/rok szkolny: Obóz 2011

4. Co to jest promieniowanie ? Promieniowanie to strumień cząstek lub fal wysyłanych przez ciało. Wyróżniamy dwa rodzaje promieniowania: promieniowanie elektromagnetyczne oraz jonizujące.

5. Promieniowanie elektromagnetyczne • Wyróżniamy różne rodzaje promieniowania (na obrazku od lewej do prawej): • Gamma • Roentgena • Ultrafioletowe (UV) • Widzialne • Podczerwone • Radiowe (mikrofalowe i radiowe) Każda fala o innej nazwie ma inną długość fali oraz energię.

6. Promieniowanie jądrowe • Wyróżniamy cztery rodzaje promieniowania jądrowego (jonizującego) : • Promieniowanie alfa α • Promieniowanie beta β • Promieniowanie gamma γ • Promieniowanie neutronowe

7. Promieniowanie alfa Promieniowanie alfa – promieniowanie jonizujące emitowane przez rozpadające się jądra atomowe, będące strumieniem cząstek alfa, które są jądrami helu. Cząstka alfa składa się z dwóch protonów i dwóch neutronów. Ma ładunek dodatni i jest identyczna z jądrem atomu izotopu 4He, więc często oznacza się ją jako He2+. Nazwa pochodzi od greckiej litery α. Cząstki alfa są wytwarzane przez jądra pierwiastków promieniotwórczych, jak uran i rad. Proces ten określa się jako rozpad alfa. Promieniowanie to zatrzymuje już zwykła kartka papieru.

8. Promieniowanie beta Promieniowanie beta (promieniowanie β) - rodzaj promieniowania jonizującego wysyłanego przez promieniotwórcze jądra atomowe podczas przemiany jądrowej. Promieniowanie beta powstaje podczas rozpadu beta, jest strumieniem elektronów lub pozytonów poruszających się z prędkością zbliżoną do prędkości światła, jest ono silnie pochłaniane przez materię. Promieniowanie to jest zatrzymywane już przez miedzianą blachę. Ładunek elektryczny cząstki jest równy -1 (lub 1 dla pozytonu), masa spoczynkowa jest równa masie elektronu, czyli 1/1840u.

9. Promieniowanie gamma Promieniowanie gamma – wysokoenergetyczna forma promieniowania elektromagnetycznego. Za promieniowanie gamma uznaje się promieniowanie o energii kwantu większej od 10 keV, co odpowiada częstotliwości większej od 2,42 EHz (eksaherca), a długości fali mniejszej od 124 pm. Zakres ten częściowo pokrywa się z zakresem promieniowania rentgenowskiego. W wielu publikacjach rozróżnienie promieniowania gamma oraz promieniowania X opiera się na ich źródłach, a nie na długości fali. Promieniowanie gamma wytwarzane jest w wyniku przemian jądrowych albo zderzeń jąder lub cząstek subatomowych, a promieniowanie rentgenowskie - w wyniku zderzeń elektronów z atomami. Promieniowanie gamma jest promieniowaniem jonizującym i przenikliwym. Nazwa promieniowania gamma pochodzi od greckiej litery γ.

10. Promieniowanie neutronowe • Promieniowanie neutronowe- część składowa promieniowania przenikliwego powstającego podczas wybuchu jądrowego. Są wówczas emitowane dwa rodzaje neutronów: • neutrony natychmiastowe, • neutrony opóźnione. • Źródłem neutronów natychmiastowych może być reakcja rozszczepienia jąder pierwiastków ciężkich i reakcja syntezy deuteru z trytem lub tylko reakcja rozszczepienia. Neutrony te są emitowane w czasie około 10 μs. Natychmiastowe promieniowanie neutronowe występuje jako czynnik rażący tylko przy wybuchach jądrowych w atmosferze. • Źródłem neutronów opóźnionych przy wybuchu jądrowym są produkty rozszczepienia. Przeważająca część neutronów jest emitowana w ciągu pierwszych 10 s po wybuchu. Całkowita energia tych neutronów stanowi od kilku do kilkunastu procent całkowitej energii neutronów natychmiastowych emitowanych w czasie reakcji rozszczepienia.

11. Zastosowanie promieniowania jonizującego • Promieniowanie jonizujące, ze względu na jego destrukcyjne oddziaływanie z żywą materią, jest przedmiotem zainteresowania radiologii – w celach • ochrony przed nim (ochrona radiologiczna) • leczniczych i diagnostycznych (radioterapia, medycyna nuklearna) • Substancje emitujące promieniowanie jonizujące nazywamy promieniotwórczymi.

12. Bomby atomowe

13. Budowa bomby atomowej

14. Rodzaje bomb atomowych • Bomba atomowa • Bomba wodorowa • Brudna bomba • Bomba kobaltowa • Bomba neutronowa

15. Nasze bomby

16. Katastrofy spowodowane zrzutami bomb atomowych • Hiroshima (120 tysięcy zabitych) • Nagasaki (70 tysięcy zabitych)

17. Hiroshima • 6 sierpnia 1945 startująca z wyspy Tinian superforteca B-29 Enola Gay lotnictwa USA zrzuciła na miasto 4-tonową uranową bombę atomową Little Boy. • W chwili ataku w Hiroszimie mieszkało 275 tys. ludzi, oprócz tego stacjonował tam 40-tysięczny garnizon wojskowy. Bombę zrzucono na centrum miasta (celem był most Aioi – najbardziej charakterystyczny punkt w mieście, w który załodze bombowca było łatwiej celować). Wybuchła o godzinie 8:16:02 na wysokości 580 m z siłą około 15 kiloton trotylu, zabijając natychmiast 78 100 mieszkańców i ciężko raniąc 37 424. Za zaginione uznano 13 983 osoby. • Był to pierwszy w historii atak z użyciem broni nuklearnej. Drugi miał miejsce trzy dni później na Nagasaki.

18. Nagasaki • W czasie II wojny światowej 9 sierpnia 1945 r. o godz. 11:02 amerykański pilot Charles Sweeney sterujący superfortecą B-29 Bock's Car zrzucił na Nagasaki drugą bombę atomową (Fat Man), która zabiła 75 tys. ludzi oraz zniszczyła blisko połowę miasta (patrz zdjęcie). Bomba wybuchła dokładnie nad Urakami (przedmieście Nagasaki), nad katedrą Urakami – wtedy największą katedrą w Azji Wschodniej. • Zbombardowane miało zostać miasto Kokura, ale ponieważ było ono zasłonięte przez chmury zdecydowano się zrzucić ją na cel drugorzędny, na Nagasaki. • W przeciwieństwie do uranowej bomby Little Boy zrzuconej na Hiroshimę bomba Fat Man, która spadła na Nagasaki była wykonana z plutonu. Jednym z celów bombardowania było porównanie skutków niszczących obu typów bomb.

19. Początki badań nad bombą atomową Pod koniec 1939 roku, a więc niewiele po rozpoczęciu II wojny światowej, kilku naukowców, z Albertem Einsteinem na czele, wystosowało list do ówczesnego prezydenta USA- Franklina Delano Roosvelta. Przekonywali w nim, iż rząd amerykański musi natychmiast rozpocząć prace nad nowym projektem, by nie dopuścić do tego, iż jako pierwsi bombę skonstruują Niemcy, po których „Fuhrerze” Adolfie Hitlerze nie wiadomo było czego się spodziewać. Amerykanie chcieli za wszelką cenę jak najszybciej zakończyć wojnę. Pod koniec roku 1941, w Stanach Zjednoczonych ruszył tajny program o kryptonimie „Projekt Manhattan”. Cel był jasny- stworzenie broni masowego rażenia. Nad projektem czuwał Jacob Robert Oppenheimer, który zwerbował najlepszych naukowców świata do pomocy oraz „ze strony wojska” generał Leslie Groves.

20. Energetyka jądrowa

22. Reaktory • Ogólna zasada działania elektrowni atomowej (na przykładzie obiegu PWR): • W reaktorze jądrowym w wyniku reakcji rozszczepienia jąder atomowych wydzielają się duże ilości ciepła], które jest odbierane przez czynnik roboczy (najczęściej wodę pod wysokim ciśnieniem w tak zwanym obiegu pierwotnym – reaktory PWR i WWER). Czynnik przepływa do wytwornicy pary, gdzie oddaje ciepło wrzącej wodzie z obiegu wtórnego o niższym ciśnieniu, a następnie powraca do reaktora. Para wodna (para mokra, która jest osuszana przed dojściem do turbiny – cząsteczki wody w parze mokrej, pod wysokim ciśnieniem, zniszczyłyby turbinę, więc para mokra przechodzi najpierw z wytwornicy pary przez systemy osuszające, zanim trafi do turbiny) napędza następnie turbinę parową połączoną z generatorem. Separacja obiegów zapewnia większe bezpieczeństwo w przypadku wycieku pary z turbiny.

23. Katastrofy • Czarnobyl • Fukushima

24. Czarnobyl • Obecnie Czarnobyl to miejsce znane głównie z awarii reaktora atomowego. W tamtejszej elektrowni 26 kwietnia 1986 nastąpiła największa katastrofa w dziejach elektrowni jądrowych. Doszło do przegrzania i częściowego stopienia rdzenia reaktora i chemicznego wybuchu wodoru powstałego w wyniku nieprawidłowo przeprowadzonego testu bezpieczeństwa systemu chłodzenia reaktora, co spowodowało jego przegrzanie. Została rozerwana obudowa reaktora i budynek w którym się mieścił. Doszło do bezpośredniej emisji do atmosfery i otoczenia elektrowni radioaktywnego pyłu grafitu, oraz uranu z wnętrza reaktora. Zdaniem raportu Forum Czarnobyla (w skład którego wchodziło WHO i ONZ), bezpośrednio w wyniku katastrofy zmarło 30 osób, ponad 200 zachorowało na chorobę popromienną, a z otaczających elektrownię terenów w promieniu 30 km ewakuowano ponad 350 tys. ludzi, tworząc zamkniętą strefę ochronną

25. Fukushima • Seria wypadków jądrowych w elektrowni atomowej Fukushima I w Japonii, do których doszło w 2011 roku w wyniku trzęsienia ziemi u wybrzeży Honsiu, w tym jedna awaria stopnia 7. w siedmiostopniowej międzynarodowej skali INES (łącznie sklasyfikowane awarie reaktorów jądrowych nr 1, 2 i 3), połączona z emisją substancji promieniotwórczych do środowiska, związaną m.in. z przedostaniem się do środowiska skażonej wody morskiej stosowanej do chłodzenia reaktorów. W reaktorach nr 1, 2 i 3 doszło do stopienia rdzeni. Z powodu obaw o bezpieczeństwo elektrowni jądrowych starszego typu, 8 z nich zamknięto w Niemczech.

26. Za: Najtańsza z możliwych obecnie produkcja energii. Bardzo niskie ryzyko wybuchu reaktora (proponowany Polsce reaktor należy do najnowszej generacji). Przeciw: Ryzyko błędu człowieka. Aspekt psychologiczny (w głowach Polaków wciąż tkwi Czarnobyl). Elektrownia w Polsce – za i przeciw? W Polsce już od jakiegoś czasu trwają spory czy wybudować elektrownię. Oto kilka argumentów:

27. Mutacje • Termin po raz pierwszy wprowadzony przez biologa Hugo de Vriesa na przełomie XIX i XX wieku, oznaczający zmianę zapisu informacji genetycznej, pierwotne źródło zmienności genetycznej organizmów. • Mutacja jest zjawiskiem losowym, podlegającym jednak wpływom środowiska (mutagenom – np. chemicznym, promieniowaniu). Częstość mutacji nie jest stała pomiędzy gatunkami (np. RNA wirusa HIV mutuje bardzo szybko, ) i zależy między innymi od doskonałości aparatu powielania DNA i jego naprawy.