Primena nuklearne energije i zračenja — kako se zna da je ledeni čovek star 5300 godina?

🎬 Video

📖 Pojmovi

Sat od ugljenika

Dok su živi, biljke i životinje stalno unose ugljenik iz vazduha i hrane, a u njemu uvek ima isti mali deo radioaktivnog ugljenika-14. Kad organizam umre, novi ugljenik više ne ulazi, a ugljenik-14 se polako raspada, sa periodom poluraspada od oko 5700 godina. Što je u kostima, drvetu ili tkanini ostalo manje ugljenika-14, to je uzorak stariji. U ledenom čoveku iz Alpa ostalo ga je nešto više od polovine početne količine — dakle, živeo je pre nešto manje od jednog perioda poluraspada, oko 5300 godina.

Brojač koji pucketa

Kako se uopšte izbroji koliko je ugljenika-14 ostalo? Mere se zraci koje on izbacuje. Zračenje ne vidimo, ne čujemo i ne osećamo, pa su nam potrebni instrumenti; najpoznatiji je Gajger-Milerov brojač, koji pucne svaki put kad kroz njega prođe čestica zračenja. Brojač pucketa nekoliko desetina puta u minuti i kad u blizini nema nikakvog izvora: to je prirodni fon, zračenje iz zemlje, vazduha i nas samih, uz kosmičko zračenje koje stiže iz svemira.

Porodica sa pet Nobelovih nagrada

Među prvima je radioaktivnost temeljno istražila porodica Kiri. Marija Kiri i Pjer Kiri dobili su Nobelovu nagradu za fiziku 1903. godine, zajedno sa Anrijem Bekerelom, a Marija 1911. i drugu, za hemiju, za otkriće polonijuma i radijuma. Njihova ćerka Iren Žolio-Kiri i njen muž Frederik Žolio dobili su 1935. godine nagradu za hemiju — za otkriće veštačke radioaktivnosti. To je pet nagrada u jednoj porodici: Marija dve, a Pjer, Iren i Frederik po jednu.

Ozračeno, a ne radioaktivno

Jakim gama zracima sterilišu se špricevi, rukavice i instrumenti u zatvorenim pakovanjima, a ozračuju se i neki začini i sušeno voće, da bi se uništile bakterije i insekti. Gama zraci ubijaju mikroorganizme, ali ne menjaju jezgra atoma hrane — hrana je ozračena, ali ne postaje izvor zračenja, kao što ni ti ne postaješ radioaktivan posle rendgenskog snimanja. Takva hrana obeležava se posebnim znakom.

Lečenje tumora

Pored snimanja organa radioaktivnim izotopima, zračenje se koristi i za lečenje tumora. Snopovi zračenja usmeravaju se ka tumoru iz više pravaca i seku se baš u njemu: tumor primi zbir svih snopova, a kroz svako zdravo tkivo prođe samo jedan. Mnoge izotope za bolnice proizvode posebni istraživački reaktori.

Zračenje u fabrikama

Gama zraci prolaze kroz metal, pa se njima, kao rendgenom, „snima“ unutrašnjost zavarenih spojeva na gasovodima i mostovima — na snimku se vide pukotine. U fabrikama papira i lima izvor zračenja i brojač stoje sa dve strane trake: što je traka deblja, kroz nju prođe manje zračenja, pa mašina sama podešava debljinu. Zračenjem se menjaju i osobine nekih materijala, pa se tako dobijaju, na primer, čvršće plastike za izolaciju kablova.

Struja za svemirske sonde

Daleko od Sunca solarne ploče ne daju dovoljno struje. Zato sonde Vojadžer, koje su izašle u međuzvezdani prostor, dobijaju energiju iz toplote koju stalno oslobađa radioaktivni plutonijum-238; ta toplota se pretvara u struju decenijama. Isti izvor ima i rover Kjurioziti na Marsu, kome solarne ploče ne bi bile dovoljne noću, zimi i kad ih prekrije prašina.

Mnogo energije iz malo goriva

Kad bi se podelila sva jezgra u samo jednom gramu urana-235, oslobodilo bi se oko 80 milijardi džula — otprilike koliko pri sagorevanju tri tone uglja. U elektrani, kao što smo videli u času o fisiji, ta toplota pretvara vodu u paru, a para okreće turbine. Najvažnije je da lančana reakcija ostane mirna i da se toplota bez prestanka odvodi; kad bi hlađenje stalo, gorivo bi se pregrejalo i moglo bi da se istopi.

Ispod leda i pod morem

Nuklearnom reaktoru ne treba kiseonik, a gorivo se menja tek posle mnogo godina. Zato reaktore koriste podmornice, koje mesecima plove pod vodom bez izranjanja, i ledolomci, koji probijaju led u severnim morima.

Kad energija razara

Atomska bomba je nekontrolisana lančana reakcija. U avgustu 1945. godine bačene su na japanske gradove Hirošimu i Nagasaki; poginulo je više od sto hiljada ljudi, a mnogi su kasnije oboleli od zračenja. Najteže nesreće u nuklearnim elektranama dogodile su se u Černobilju (tadašnji SSSR, danas Ukrajina) 1986. godine i u Fukušimi u Japanu 2011. godine, posle zemljotresa i cunamija. Radioaktivne supstancije su tada dospele u vazduh, zemlju i vodu, a deo okoline je i danas zabranjen za život.

Otpad koji zrači hiljadama godina

Istrošeno gorivo iz reaktora sadrži fragmente fisije, od kojih neki zrače hiljadama godina. Prvih nekoliko godina, često i deset i više, ono se hladi u bazenima sa vodom pored reaktora, a zatim se čuva u debelim metalnim i betonskim posudama. Za trajno čuvanje grade se skladišta duboko u čvrstim stenama: u Finskoj se gorivo zatvara u bakarne posude, obložene glinom, na oko 400 metara dubine.

❓ Pitanja

✏️ Rešeni zadaci

📝 Test

Pročitaj zadatak i izaberi tačan odgovor. Računa se šta pogodiš iz prvog pokušaja.