Радиоактивными веществами современное общество запугано так, что большинство имеет ложное представление о действительности. Впрочем, как и ртутью, хлором и многими другими пугалками, которые обильно кормит обывателя СМИ. К примеру бытует мнение о том, что Мария Склодовская-Кюри, перерабатывая тонны руды для выделения граммов радия, погибла от радиации. Забывая о том, что она работала с веществами почти 20 лет и умерла в почтенном возрасте. Как формируется естественный радиационный фон в природе? Природных источников, если только не говорить о районах радиационных катастроф, намного больше (чем искусственных), и они в свою очередь делятся на естественные радиоактивные вещества и космические лучи.
Каждый химический элемент можно сделать радиоактивным, если в ядра атома добавить лишние нейтроны. Или, напротив, убрать часть этих частиц. Один элемент может быть представлен разными атомными ядрами, и эти варианты ядер называют изотопами. Изотопы бывают как стабильными, так и неустойчивыми: при избытке или недостатке нейтронов ядра рано или поздно распадаются и превращаются в ядра других элементов.
Кроме калия-40 ( который имеет очень большой период полураспада ~ миллиарда лет ) в органической материи можно найти углерод-14, однако его намного меньше. Однако именно углерод-14 позволяет археологам определить возраст находок.
Дело в том, что живое растение поглощает из атмосферы (углекислого газа) как углерод-12, самый распространенный изотоп, так и углерод-14. В момент спиливания древесина содержит изотопы углерода в той пропорции, которая характерна для окружающей среды, но затем углерод-14 постепенно распадается. Аналогично обстоит дело и с животными, которые потребляют растительную пищу: пока они живы, в их теле присутствуют оба изотопа в более или менее естественном соотношении.
Чем меньше осталось углерода-14, тем больше прошло времени. Если объект пролежал в земле дольше 50 тысяч лет, то углерода-14, и без того редкого, становится недостаточно для проведения исследований.
Уран-238, торий-232
Химический состав гранитов: натрий, алюминий, кремний, кислород, немного водорода и фтора (в составе биотита. Гранит - это смесь полевого шпата, кварца и биотита). Однако кроме этих основных элементов в граните есть примеси, и среди них особняком выделяются уран и торий. Оба элемента представлены исключительно радиоактивными изотопами, поэтому радиационный фон на гранитных скалах будет выше, чем на сложенной из глины и песка равнине. Есть целые горные массивы, где фон в разы больше, чем на равнине, однако врачи не замечают в таких местах роста заболеваемости.
При нормальной работе тепловая электростанция на угле выбрасывает в атмосферу больше радиоактивных веществ, чем АЭС такой же мощности. Причина этого в том, что уголь, так же как и гранит, загрязнен ураном и торием.
Важно подчеркнуть, что облучение от гранитной плиты к тому же обладает намного меньшим биологическим эффектом, чем попадание радиоактивных изотопов внутрь тела. Гранит несъедобен и прямой угрозы не несет, разве что упадет сверху. Плотность и твердость минерала обычно угрожают человеку куда больше, чем бета- и гамма-активность.
Однако в применении радиоактивных веществ в мирных целях, человечество недалеко ушло от костерка древнего человека, который грел воду в котелке. Именно таким способом современники утилизируют энергию распада. Первый реактор был построен в Германии еще при нацистах. Но так было не всегда.
Эрнеста Резерфорда никто бы и не знал (его труды не печатали) если бы не один молодой человек - Генри Мозли. В 1913 году он создал первую в мире атомную батарейку. Мозли рассудил так: если радий, спонтанно распадаясь, выбрасывает бета- частицы (а это электроны)- то сам радий должен терять заряд. Что если внешним полем не давать вырываться электронам с поверхности радия?
Итак, Мозли берет стеклянный шар, посеребренный снаружи. Внутрь его, на изолированном стержне, он помещает капсулу с радиоактивным источником (соль радия). Попытки стабилизировать вещество не увенчались успехом, а вот когда убрали приложенный потенциал появилась первая в мире атомная батарея Beta Cell. Электроны, несущие отрицательный заряд, покидают радий,попадают на стекло, заряжают его отрицательно. Возникает разница потенциалов между стеклянной колбой и радиевым источником. Генераторы такого типа дают очень высокие напряжения (десятки тысяч вольт) при крайне слабых токах (наноамперы, пикоамперы). Источник с такими параметрами неудобен и мало куда годится.
Вот такая самозаряжающаяся лейденская банка. Однако в древности были куда совершеннее генераторы данного типа, потому как вовсе необязательно разгонять потенциал до десятков тысяч вольт, с соотвествующим ростом тока. Но пока нашим светилам науки до этого как пешком до Луны, да все лесом.
Поддержать автора канала на чашку кофе можно по этой ссылке.