فرهنگستان زبان و ادب
دانشنامه آزاد فارسی
پَرتوزایی (radioactivity)
پَرتوزایی
پَرتوزایی
(یا: رادیواکتیویته) تغییر خودبه خود هسته های اتم، همراه با گسیل تابش. چنین اتم هایی را پرتوزا می نامند. این خاصیت در ایزوتوپ های پرتوزای عناصر پایدار، و همۀ ایزوتوپ های عناصر پرتوزا مشاهده می شود. پرتوزایی ممکن است طبیعی باشد یا به صورت القایی و مصنوعی پدید آید. هر مادۀ پرتوزا براثر آزادسازی تابش واپاشیده می شود و به صورت مادۀ جدیدی درمی آید. تابش آزادشده در واپاشی به صورت ذرات آلفا و ذرات بتا یا به صورت امواج الکترومغناطیسی پرانرژی با نام تابش گاما است. عناصر پرتوزای طبیعی عناصری با عدد اتمی ۸۳ یا بیشترند. عناصر پرتوزا را به صورت مصنوعی نیز تولید می کنند. پرتوزایی با وسایلی مثل لامپ گایگر ـ مولر، صفحات عکاسی، یا الکتروسکوپ (برق نما) آشکارسازی می شود. شمارشگر الکترونیکی متصل به سنجش افزار گایگر ـ مولر مقدار تابش آشکارسازی شده را به صورت رقمی نمایش می دهد.کشف پرتوزایی. برای نخستین بار، پرتوزایی را فیزیک دان فرانسوی، هانری بکرل، در ۱۸۹۶ هنگامی کشف کرد که صفحات عکاسی اش، که روکش های حفاظتی کاملی داشتند، در مجاورت بعضی ترکیبات اورانیوم سیاه و لکه دار شدند. بررسی دقیق تر نشان داد که روکش های فلزی نازک نمی توانند از سیاه شدگی صفحات عکاسی جلوگیری کنند. به روشنی معلوم شد از ترکیبات اورانیوم تابشی گسیل می شود که از روکش فلزی نیز می گذرد. طولی نکشید که پیِر و ماری کوری موفق به جداسازی عناصر پرتوزای دیگری شدند. یکی از این عناصر رادیوم بود که پرتوزایی آن بیش از ۱میلیون برابر پرتوزایی اورانیوم است.
تابش های گسیل شده در پرتوزایی. درپی تحقیقات بیشتر ارنست رادرفورد برای پی بردن به ماهیت تابش، معلوم شد که سه نوع تابش در پرتوزایی گسیل می شود: ذرات آلفا، ذرات بتا، و پرتوهای گاما. ذرات آلفا ذراتی پرانرژی با بار مثبت اند که از هسته های اتم های پرتوزا گسیل و از دو پروتون و دو نوترون تشکیل می شوند. درنتیجه، مانند هستۀ اتم هلیوماند. در هوا، این ذرات به علت جرم زیادشان، برد کوتاهی در حد چند سانتی متر دارند و حتی یک برگ کاغذ از حرکتشان جلوگیری می کند. ذرات بتا قدرت نفوذ بیشتری دارند و می توانند به اندازۀ سه میلی متر در آلومینیوم و حداکثر یک متر در هوا نفوذ کنند و به حرکتشان ادامه دهند. این ذرات از الکترون هایی پُرانرژی تشکیل می شوند که با سرعت زیاد از اتم های پرتوزایی گسیل می شوند که خودبه خود فرو می پاشند. پرتوهای گاما چیزی جز تابش الکترومغناطیسی بسیار پُرانرژی نیستند. پرتوهای گاما بسیار پرنفوذند و فقط در برخورد مستقیم با اتم ها متوقف می شوند. بُرد نفوذ این پرتوها در سرب به حدود چهار سانتی متر می رسد. تابش های آلفا، بتا، و گاما ضمن گذار از محیط های مادی، معمولاً با الکترون های اتمی برخورد می کنند که موجب کَنده شدن الکترون و یونیدگی اتم ها می شود. به همین سبب، چنین تابش هایی را تابش یوننده می نامند. ذرات آلفا، با توجه به سنگینی و حرکت کُند و حمل دو بارِ مثبت، از بیشترین خاصیت یونندگی برخوردارند. پرتوهای گاما به علت بی بار بودن یونندگی ضعیفی دارند. ذرات بتا از لحاظ توان یونندگی بین تابش های آلفا و گاما قرار می گیرند.
آشکارسازی پرتوزایی. در آشکارسازهای تابش های یوننده، از خواص یونندگی تابش برای ایجاد تغییرات قابل آشکارسازی و اندازه گیری استفاده می کنند. در شمارشگر گایگر، از جریان موقت در حال گذر بین الکترودها استفاده می کنند که هنگام عبور تابش یوننده از گاز مناسبِ درون آشکارساز ایجاد می شود. این وسیله را به افتخار فیزیک دان آلمانی، هانس گایگر، نام گذاری کرده اند. مقدار فعالیت هر منبع پرتوزا را با یک فروپاشی هسته های در آن مشخص می کنند. بنا به تعریف، یک فروپاشی در هر ثانیه را، یک بکرل Bq می گویند.
واپاشی پرتوزا. هرگاه هسته ای ناپایدار از خود تابش آلفا، بتا یا گاما گسیل کند تا به وضعیت پایدارتر برسد، واپاشی پرتوزا صورت می گیرد. تابش گسیل شده از اتم های فروپاشنده را تابش اتمی می گویند. هر ذرۀ آلفا از دو پروتون و دو نوترون تشکیل می شود. وقوع واپاشی آلفازا یا گسیل ذرۀ آلفا از هسته به شکل گیری هسته ای جدید منجر می شود. اتم های ایزوتوپ اورانیوم با جرم ۲۳۸ براثر گسیل یک ذرۀ آلفا به اتم توریوم با جرم ۲۳۴ تبدیل می شوند. در واپاشی بتازا، که به صورت گسیل الکترون از هستۀ اتمی تحقق می یابد، یک نوترون به یک پروتون تبدیل می شود و عدد اتمی به اندازۀ یک واحد افزایش می یابد. مثلاً واپاشی بتازای ایزوتوپ کربن چهارده منجر به تشکیل یک اتم نیتروژن با جرم چهارده و عدد اتمی هفت، و گسیل یک الکترون می شود. گسیل گاما معمولاً همراه با واپاشی های آلفازا و بتازا صورت می گیرد. هنگام خروج ذرۀ آلفا یا بتا از هسته تابش الکترومغناطیسی پُرانرژی نیز از آن گسیل می شود و هستۀ باقی مانده به حالت پایدارتر می رسد. ایزوتوپ های گوناگون هر عنصر جرم های اتمی متفاوت دارند. تعداد پروتون های هستۀ ایزوتوپ های گوناگون در هر عنصر یکسان، ولی شمار نوترون های آن ها متفاوت است. مثلاً، ایزوتوپ های اورانیومِ ۲۳۵ و اورانیومِ ۲۳۸، هر دو ۹۲ پروتون دارند، ولی تعداد نوترون ها در اولی ۱۴۳ و در دومی ۱۴۶ است. بعضی از ایزوتوپ ها پرتوزای طبیعی اند. واپاشی پرتوزا ممکن است طی یک مرحله یا مراحلی صورت گیرد که به واپاشی سِری یا زنجیری معروف است. گاهی پرتوزایی بعضی از عناصر محصول نسبت به عنصر مادر بیشتر است.
آهنگ واپاشی پرتوزا. گسیل پرتوزایی اتم ها خودبه خود و کاملاً پیش بینی ناپذیر است، اما در نمونه ای شامل تعداد بسیار بسیار زیاد اتم پرتوزا، به نظر می رسد آهنگ کلی واپاشی را شمار هسته های ناواپاشیدۀ باقی مانده تعیین می کند. زمان لازم برای واپاشیده شدن نیمی از اتم های پرتوزای هر نمونه مقدار ثابتی است که آن را نیم عمر می نامند. مواد پرتوزا در طول زمان به صورت نمایی واپاشیده می شوند و مقدار نیم عمر آن ها نیز ممکن است بین کسری از ثانیه تا میلیاردها سال متفاوت باشد.
مخاطرات زیستی. زندگی انسان و محیط او با مواد پرتوزا درآمیخته است. غذای انسان دارای مقادیر ناچیزی از ایزوتوپ های پرتوزاست و بدن نیز شامل موادی است که بعضاً به طور طبیعی پرتوزایند. به علاوه ، انسان همواره تحت تابش ذرات باردار پرانرژی ای قرار دارد که از فضای خارج سرچشمه می گیرند. تابش محیط را تابش زمینه می گویند که هنگام بررسی مخاطرات پرتوگیری از سایر منابع به حساب می آید. تابش های آلفا، بتا، و گاما را به سبب خواص یون سازی آن ها، به ویژه هنگامی که جسم پرتوزا از راه غذا یا تنفس وارد بدن می شود، خطرناک می دانند. بیماری ناشی از پرتوگیری به شکل های گوناگون ظاهر می شود و به بیماری تابشی معروف است.
کاربرد پرتوزایی. کاربرد پرتوزایی در علوم نوین نیازمند دقت، هدایت، و نظارت است. برای پی گیری مسیر حرکت واکنش های شیمیایی یا فرایندهای فیزیکی و زیست شناختی از مقادیر جزئی عناصر پرتوزا به منزلۀ ردیاب استفاده می کنند. عمرسنجی پرتوکربنی روشی برای اندازه گیری سن مواد آلی است. تعیین سن سنگ ها نیز با پرتوزایی صورت می گیرد. گسیل های پرتوزا و تابش الکترومغناطیسی را در پزشکی برای درمان نیز به کار می برند که درمان بعضی از سرطان ها با استفاده از دُز تابشی دقیقاً کنترل شده از آن جمله است.
شکافت و گداخت هسته ای. وقتی هسته ای به دو پارۀ تقریباً مساوی تقسیم می شود، شکافت هسته ای اتفاق می افتد. شکافت هسته منجر به آزادسازی تعدادی نوترون و مقدار فراوانی انرژی می شود. در راکتور هسته ای، براثر بمباران هسته های اورانیوم ۲۳۵ با نوترون تولید شکافت می کنند. هنگامی که نوترون های حاصل از شکافت هسته ای اتمی، به شکافت هسته های دیگر ادامه دهند، واکنش زنجیری هسته ای صورت می گیرد. این فرآیند را در راکتورهای هسته ای به دقت کنترل، و از انرژی هسته ای آزاد شده استفاده می کنند. در گداخت هسته ای، با ادغام دو هستۀ سبک هسته ای بزرگ تر تولید می کنند. گُداخت با آزادسازی مقادیر فراوان انرژی همراه است و در آینده منبع تولید انرژی تجاری خواهد بود. با این همه، بشر تاکنون به واکنش گُداخت قابل اتکایی دست نیافته است. کارکنان پژوهشگاه هسته ای هاروِل در انگلستان برای جابه جایی مواد پرتوزا و اجرای عملیاتشان از اهرم ها و دست های مکانیکی استفاده می کنند. از این کارکنان با دیواره هایی از بتون و فولاد محافظت می کنند که ضخامتی بیش از یک متر دارند. پنجره ها از جنس شیشۀ دارای سرب اند. در پایان هر روز کاری، کارکنان پس از آلودگی زدایی بسیار دقیق مرخص می شوند.
پَرتوزایی
پَرتوزایی
(یا: رادیواکتیویته) تغییر خودبه خود هسته های اتم، همراه با گسیل تابش. چنین اتم هایی را پرتوزا می نامند. این خاصیت در ایزوتوپ های پرتوزای عناصر پایدار، و همۀ ایزوتوپ های عناصر پرتوزا مشاهده می شود. پرتوزایی ممکن است طبیعی باشد یا به صورت القایی و مصنوعی پدید آید. هر مادۀ پرتوزا براثر آزادسازی تابش واپاشیده می شود و به صورت مادۀ جدیدی درمی آید. تابش آزادشده در واپاشی به صورت ذرات آلفا و ذرات بتا یا به صورت امواج الکترومغناطیسی پرانرژی با نام تابش گاما است. عناصر پرتوزای طبیعی عناصری با عدد اتمی ۸۳ یا بیشترند. عناصر پرتوزا را به صورت مصنوعی نیز تولید می کنند. پرتوزایی با وسایلی مثل لامپ گایگر ـ مولر، صفحات عکاسی، یا الکتروسکوپ (برق نما) آشکارسازی می شود. شمارشگر الکترونیکی متصل به سنجش افزار گایگر ـ مولر مقدار تابش آشکارسازی شده را به صورت رقمی نمایش می دهد.کشف پرتوزایی. برای نخستین بار، پرتوزایی را فیزیک دان فرانسوی، هانری بکرل، در ۱۸۹۶ هنگامی کشف کرد که صفحات عکاسی اش، که روکش های حفاظتی کاملی داشتند، در مجاورت بعضی ترکیبات اورانیوم سیاه و لکه دار شدند. بررسی دقیق تر نشان داد که روکش های فلزی نازک نمی توانند از سیاه شدگی صفحات عکاسی جلوگیری کنند. به روشنی معلوم شد از ترکیبات اورانیوم تابشی گسیل می شود که از روکش فلزی نیز می گذرد. طولی نکشید که پیِر و ماری کوری موفق به جداسازی عناصر پرتوزای دیگری شدند. یکی از این عناصر رادیوم بود که پرتوزایی آن بیش از ۱میلیون برابر پرتوزایی اورانیوم است.
تابش های گسیل شده در پرتوزایی. درپی تحقیقات بیشتر ارنست رادرفورد برای پی بردن به ماهیت تابش، معلوم شد که سه نوع تابش در پرتوزایی گسیل می شود: ذرات آلفا، ذرات بتا، و پرتوهای گاما. ذرات آلفا ذراتی پرانرژی با بار مثبت اند که از هسته های اتم های پرتوزا گسیل و از دو پروتون و دو نوترون تشکیل می شوند. درنتیجه، مانند هستۀ اتم هلیوماند. در هوا، این ذرات به علت جرم زیادشان، برد کوتاهی در حد چند سانتی متر دارند و حتی یک برگ کاغذ از حرکتشان جلوگیری می کند. ذرات بتا قدرت نفوذ بیشتری دارند و می توانند به اندازۀ سه میلی متر در آلومینیوم و حداکثر یک متر در هوا نفوذ کنند و به حرکتشان ادامه دهند. این ذرات از الکترون هایی پُرانرژی تشکیل می شوند که با سرعت زیاد از اتم های پرتوزایی گسیل می شوند که خودبه خود فرو می پاشند. پرتوهای گاما چیزی جز تابش الکترومغناطیسی بسیار پُرانرژی نیستند. پرتوهای گاما بسیار پرنفوذند و فقط در برخورد مستقیم با اتم ها متوقف می شوند. بُرد نفوذ این پرتوها در سرب به حدود چهار سانتی متر می رسد. تابش های آلفا، بتا، و گاما ضمن گذار از محیط های مادی، معمولاً با الکترون های اتمی برخورد می کنند که موجب کَنده شدن الکترون و یونیدگی اتم ها می شود. به همین سبب، چنین تابش هایی را تابش یوننده می نامند. ذرات آلفا، با توجه به سنگینی و حرکت کُند و حمل دو بارِ مثبت، از بیشترین خاصیت یونندگی برخوردارند. پرتوهای گاما به علت بی بار بودن یونندگی ضعیفی دارند. ذرات بتا از لحاظ توان یونندگی بین تابش های آلفا و گاما قرار می گیرند.
آشکارسازی پرتوزایی. در آشکارسازهای تابش های یوننده، از خواص یونندگی تابش برای ایجاد تغییرات قابل آشکارسازی و اندازه گیری استفاده می کنند. در شمارشگر گایگر، از جریان موقت در حال گذر بین الکترودها استفاده می کنند که هنگام عبور تابش یوننده از گاز مناسبِ درون آشکارساز ایجاد می شود. این وسیله را به افتخار فیزیک دان آلمانی، هانس گایگر، نام گذاری کرده اند. مقدار فعالیت هر منبع پرتوزا را با یک فروپاشی هسته های در آن مشخص می کنند. بنا به تعریف، یک فروپاشی در هر ثانیه را، یک بکرل Bq می گویند.
واپاشی پرتوزا. هرگاه هسته ای ناپایدار از خود تابش آلفا، بتا یا گاما گسیل کند تا به وضعیت پایدارتر برسد، واپاشی پرتوزا صورت می گیرد. تابش گسیل شده از اتم های فروپاشنده را تابش اتمی می گویند. هر ذرۀ آلفا از دو پروتون و دو نوترون تشکیل می شود. وقوع واپاشی آلفازا یا گسیل ذرۀ آلفا از هسته به شکل گیری هسته ای جدید منجر می شود. اتم های ایزوتوپ اورانیوم با جرم ۲۳۸ براثر گسیل یک ذرۀ آلفا به اتم توریوم با جرم ۲۳۴ تبدیل می شوند. در واپاشی بتازا، که به صورت گسیل الکترون از هستۀ اتمی تحقق می یابد، یک نوترون به یک پروتون تبدیل می شود و عدد اتمی به اندازۀ یک واحد افزایش می یابد. مثلاً واپاشی بتازای ایزوتوپ کربن چهارده منجر به تشکیل یک اتم نیتروژن با جرم چهارده و عدد اتمی هفت، و گسیل یک الکترون می شود. گسیل گاما معمولاً همراه با واپاشی های آلفازا و بتازا صورت می گیرد. هنگام خروج ذرۀ آلفا یا بتا از هسته تابش الکترومغناطیسی پُرانرژی نیز از آن گسیل می شود و هستۀ باقی مانده به حالت پایدارتر می رسد. ایزوتوپ های گوناگون هر عنصر جرم های اتمی متفاوت دارند. تعداد پروتون های هستۀ ایزوتوپ های گوناگون در هر عنصر یکسان، ولی شمار نوترون های آن ها متفاوت است. مثلاً، ایزوتوپ های اورانیومِ ۲۳۵ و اورانیومِ ۲۳۸، هر دو ۹۲ پروتون دارند، ولی تعداد نوترون ها در اولی ۱۴۳ و در دومی ۱۴۶ است. بعضی از ایزوتوپ ها پرتوزای طبیعی اند. واپاشی پرتوزا ممکن است طی یک مرحله یا مراحلی صورت گیرد که به واپاشی سِری یا زنجیری معروف است. گاهی پرتوزایی بعضی از عناصر محصول نسبت به عنصر مادر بیشتر است.
آهنگ واپاشی پرتوزا. گسیل پرتوزایی اتم ها خودبه خود و کاملاً پیش بینی ناپذیر است، اما در نمونه ای شامل تعداد بسیار بسیار زیاد اتم پرتوزا، به نظر می رسد آهنگ کلی واپاشی را شمار هسته های ناواپاشیدۀ باقی مانده تعیین می کند. زمان لازم برای واپاشیده شدن نیمی از اتم های پرتوزای هر نمونه مقدار ثابتی است که آن را نیم عمر می نامند. مواد پرتوزا در طول زمان به صورت نمایی واپاشیده می شوند و مقدار نیم عمر آن ها نیز ممکن است بین کسری از ثانیه تا میلیاردها سال متفاوت باشد.
مخاطرات زیستی. زندگی انسان و محیط او با مواد پرتوزا درآمیخته است. غذای انسان دارای مقادیر ناچیزی از ایزوتوپ های پرتوزاست و بدن نیز شامل موادی است که بعضاً به طور طبیعی پرتوزایند. به علاوه ، انسان همواره تحت تابش ذرات باردار پرانرژی ای قرار دارد که از فضای خارج سرچشمه می گیرند. تابش محیط را تابش زمینه می گویند که هنگام بررسی مخاطرات پرتوگیری از سایر منابع به حساب می آید. تابش های آلفا، بتا، و گاما را به سبب خواص یون سازی آن ها، به ویژه هنگامی که جسم پرتوزا از راه غذا یا تنفس وارد بدن می شود، خطرناک می دانند. بیماری ناشی از پرتوگیری به شکل های گوناگون ظاهر می شود و به بیماری تابشی معروف است.
کاربرد پرتوزایی. کاربرد پرتوزایی در علوم نوین نیازمند دقت، هدایت، و نظارت است. برای پی گیری مسیر حرکت واکنش های شیمیایی یا فرایندهای فیزیکی و زیست شناختی از مقادیر جزئی عناصر پرتوزا به منزلۀ ردیاب استفاده می کنند. عمرسنجی پرتوکربنی روشی برای اندازه گیری سن مواد آلی است. تعیین سن سنگ ها نیز با پرتوزایی صورت می گیرد. گسیل های پرتوزا و تابش الکترومغناطیسی را در پزشکی برای درمان نیز به کار می برند که درمان بعضی از سرطان ها با استفاده از دُز تابشی دقیقاً کنترل شده از آن جمله است.
شکافت و گداخت هسته ای. وقتی هسته ای به دو پارۀ تقریباً مساوی تقسیم می شود، شکافت هسته ای اتفاق می افتد. شکافت هسته منجر به آزادسازی تعدادی نوترون و مقدار فراوانی انرژی می شود. در راکتور هسته ای، براثر بمباران هسته های اورانیوم ۲۳۵ با نوترون تولید شکافت می کنند. هنگامی که نوترون های حاصل از شکافت هسته ای اتمی، به شکافت هسته های دیگر ادامه دهند، واکنش زنجیری هسته ای صورت می گیرد. این فرآیند را در راکتورهای هسته ای به دقت کنترل، و از انرژی هسته ای آزاد شده استفاده می کنند. در گداخت هسته ای، با ادغام دو هستۀ سبک هسته ای بزرگ تر تولید می کنند. گُداخت با آزادسازی مقادیر فراوان انرژی همراه است و در آینده منبع تولید انرژی تجاری خواهد بود. با این همه، بشر تاکنون به واکنش گُداخت قابل اتکایی دست نیافته است. کارکنان پژوهشگاه هسته ای هاروِل در انگلستان برای جابه جایی مواد پرتوزا و اجرای عملیاتشان از اهرم ها و دست های مکانیکی استفاده می کنند. از این کارکنان با دیواره هایی از بتون و فولاد محافظت می کنند که ضخامتی بیش از یک متر دارند. پنجره ها از جنس شیشۀ دارای سرب اند. در پایان هر روز کاری، کارکنان پس از آلودگی زدایی بسیار دقیق مرخص می شوند.
wikijoo: پرتوزایی
پیشنهاد کاربران
( رادیواکتیویته ) به فرآیندی گفته می شود که به وسیله آن هسته های ناپایدار اتمی دچار واپاشی هسته ای می شوند. چنین فرایندی معمولاً یک پرتو یونساز با مقدار بالایی انرژی ( کارمایه ) پدید می آورد.
گاهی این انرژی را می توان به صورت نیروی هسته ای مهار کرد یا می تواند به وسیله آلودگی پرتوزایی در زیستبوم رها شود که بسیار مخاطره آمیز خواهد بود.
... [مشاهده متن کامل]
هسته هایی که ترکیب نوترونها و پروتونهایشان پایدار نیست دست خوش واپاشی می شوند. این گونه هسته ها به طور ذاتی ناپایدار بوده و با گذشت زمان تغییر نموده و به هسته های جدیدی تبدیل می شوند. به این فرآیند شکافت هسته ای می گویند که ضمن تبدیل به هسته یا هسته هایی کوچک تر و پایدارتر پرتوهای پرانرژی به اطراف پراکنده می شود. چنین هسته ای را پرتوزا یا رادیواکتیو می گویند. ناپایداری هسته می تواند به دلیل فزونی نوترون ها، پروتون ها و یا هر دو باشد.
گاهی این انرژی را می توان به صورت نیروی هسته ای مهار کرد یا می تواند به وسیله آلودگی پرتوزایی در زیستبوم رها شود که بسیار مخاطره آمیز خواهد بود.
... [مشاهده متن کامل]
هسته هایی که ترکیب نوترونها و پروتونهایشان پایدار نیست دست خوش واپاشی می شوند. این گونه هسته ها به طور ذاتی ناپایدار بوده و با گذشت زمان تغییر نموده و به هسته های جدیدی تبدیل می شوند. به این فرآیند شکافت هسته ای می گویند که ضمن تبدیل به هسته یا هسته هایی کوچک تر و پایدارتر پرتوهای پرانرژی به اطراف پراکنده می شود. چنین هسته ای را پرتوزا یا رادیواکتیو می گویند. ناپایداری هسته می تواند به دلیل فزونی نوترون ها، پروتون ها و یا هر دو باشد.