Radioaktivita - dobrý sluha, zlý pán Science Cafe v Písku 2014 S.Valenta & Z.Drásal
Objevy 1896 H.Becquerel objevuje radioaktivitu
Objevy 1896 H.Becquerel objevuje radioaktivitu 1897 J.J.Thomson objevuje elektron a navrhuje pudinkový model atomu
Objevy 1896 H.Becquerel objevuje radioaktivitu 1897 J.J.Thomson objevuje elektron a navrhuje pudinkový model atomu 1909 E.Rutherford rozptyluje α částice na zlaté fólii a navrhuje planetární model atomu
Objevy 1896 H.Becquerel objevuje radioaktivitu 1897 J.J.Thomson objevuje elektron a navrhuje pudinkový model atomu 1909 E.Rutherford rozptyluje a částice na zlaté fólii a navrhuje planetární model atomu 1913 F.Soddy objevuje izotopickou povahu prvků a N.Bohr představuje kvantování energií elektronů v atomech
Objevy 1896 H.Becquerel objevuje radioaktivitu 1897 J.J.Thomson objevuje elektron a navrhuje pudinkový model atomu 1909 E.Rutherford rozptyluje a částice na zlaté fólii a navrhuje planetární model atomu 1913 F.Soddy objevuje izotopickou povahu prvků a N.Bohr představuje kvantování energií elektronů v atomech 1917 E.Rutherford 14N+α 17O+p
Objevy 1917 E.Rutherford 14N+α 17O+p 1932 J.Chadwick objevuje neutron 9 12 Be+α C+n
Objevy 1917 E.Rutherford 14N+α 17O+p 1932 J.Chadwick objevuje neutron 9 12 Be+α C+n 1938 O.Hahn objevuje štěpení n+92u 56Ba+36Kr
Objevy 1917 E.Rutherford 14N+α 17O+p 1932 J.Chadwick objevuje neutron 9 12 Be+α C+n 1938 O.Hahn objevuje štěpení n+92u 56Ba+36Kr 1939 tým na Columbia University měří energii produktů a zjišťuje, že se štěpí 235U
Objevy 1917 E.Rutherford 14N+α 17O+p 1932 J.Chadwick objevuje neutron 9 12 Be+α C+n 1938 O.Hahn objevuje štěpení n+92u 56Ba+36Kr 1939 tým na Columbia University měří energii produktů a zjišťuje, že se štěpí 235U Téhož roku F.Joliot-Curie,inspirován Leo Szilárdem, ukazuje uvolnění n ve štěpení
První jaderný reaktor 1942 v Chicagu pod vedením E.Fermiho
První jaderný výbuch 1945 v Novém Mexiku
Periodická tabulka prvků
Periodická tabulka jader
Oblast lehkých prvků
α rozpad: Be He + He 8 4 4
β rozpad: C B + e + ν + 11 11 +
β rozpad: H He + e + ν 3 3 -
7 6 Emise p nebo n: B Be + p
14 14 N+n C+p
C+n C+γ 13 14
C N+e +ν 14 14 -
Křemíkové oko do nitra radioaktivity 256x256 = 65 536 pixelů 1 pixel: 55 um x 55 um 14 mm??? Tloušťka 300 um Elektronika Jednoho pixelu
Jaký je princip detekce? Radioaktivní záření α, β, γ ionizuje materiál, kterým prolétá (principy ionizace se liší pro různé typy záření) Co se v detektoru ve skutečnosti děje? Princip tzv. p-in-n Si stripového detektoru
Jak to vypadá v praxi? Co měříme? Polohu průletu + energii + počet částic pozičně sensitivní detektor + spektrometr + counter Detektor záření? Rad. zdroj
Radioaktivita uranového skla Měřené sklo (barvené Ur 0.1-2%) Co vidíme... Jaké zdroje radioaktivního záření vidíme? α, β, γ? Jak se interakce s hmotou vzájemně liší pro různé typy záření? Vidíme efekty speciální teorie relativity?
Kinetická energie absorbovaná v čipu, rychlosti částic Co nám říká speciální teorie relativity o celkové energii částice? Einstenův vztah: Etotal = Eklid + Ekin Označme Eklid: E0 a Ekin: Ek rychlost částice pak vypadá takto: v = c 1 1 Ek 1 + E0 2 E0 (α) = 3.735 x 106 kev ; E0 (β) = 511 kev Jsou částice relativistické?
Radioaktivita wolframové svářecí elektrody s příměsí thoria WT-40 WT-20 Co vidíme... Jaké zdroje radioaktivního záření vidíme? α, β, γ?
Americium zdroj α záření Co vidíme... Jaké vlastnosti má α záření? Alfa rozpad americia:
Draslík K zdroj β záření 40 Co vidíme... Jaké vlastnosti má β záření? Beta mínus rozpad: K-záchyt:
Ukažme si jednu z možných aplikací γ defektoskopie Použijme zdroj γ záření k nedestruktivní analýze vzorku... Otázka zní, co je skryto ve vzorku? +
Ukažme si jednu z možných aplikací γ defektoskopie - výsledek Maska versus výsledek Proč nevidíme čistý obraz? Limity metody + zpracování obrazu... Jak tuto metodu vylepšit, abychom viděli 3D obraz?
Přirozená radioaktivita 14 C, lze použít k datování! Rozpadové řady thoria a uranu (měření radonu ve vzduchu) Kosmické záření 40 K v biosféře (4000 rozpadů/s/osobu) A další...
(Ne)přirozená radioaktivita dávky
Oblast aktinidů
Oblast aktinidů
Thoriová a Uranové řady
Thoriová a Uranové řady
Thoriová a Uranové řady
Thoriová a Uranové řady
Thoriová a Uranové řady
Thoriová a Uranové řady
Thoriová a Uranové řady
Radon je plyn! Vysávejme!
Thoriová a Uranové řady
Thoriová a Uranové řady
Thoriová a Uranové řady
Thoriová a Uranové řady
Thoriová a Uranové řady
Thoriová a Uranové řady
Thoriová a Uranové řady
Thoriová a Uranové řady
Thoriová a Uranové řady
Thoriová a Uranové řady
Thoriová a Uranové řady
Thoriová a Uranové řady
Thoriová a Uranové řady
Thoriová a Uranové řady
Thoriová a Uranové řady
Thoriová a Uranové řady
Hahn: Uran je štěpitelný neutrony H.L.Anderson, E.T.Booth, J.R. Dunning, E.Fermi, G.N.Glasoe, a F.G.Slack upřesňuje, že jde o 235U a uvolňuje se E F.Joliot-Curie, H. von Halban a L.Kowarski ukazují uvolnění ~3 neutronů na štěpení 2.2.1942 běží na 28 minut první jaderný reaktor na univerzitě v Chicagu 16.7.1945 vybuchuje první jaderná puma Trinity test
235 Uran je štěpitelný neutrony
Štěpení je žádoucí proces
Vznikají izotopy v okolí A=95 a 140
238 Uran není štěpitelný
A tak dá vznikat dalším aktinidům
A tak dá vznikat dalším aktinidům
A tak dá vznikat dalším aktinidům
A tak dá vznikat dalším aktinidům
239 Plutonium je fajn!
240 Plutonium už moc ne...
Ale...
241 Plutonium opět ano!!
Výsledkem je jaderný odpad
Výsledkem je jaderný odpad
Co s tím? Jaderný odpad uložme a počkejme. Jaderný odpad použijme ADS. A začněmě používat bezodpadní zdroje! - na stejném principu Thoriový cyklus - na principu fúze tokamak a jiné.
Thoriový cyklus
Dostaneme se ke štěpení?
Protaktinium nám radost nedělá
Ani 234 Thorium ne...
Ale! 233 Uran se štěpí!
A jak už víme...
A jak už víme...
A jak už víme...
... 235 Uran též!
No a ty sudé urany?!
234 Uran se...
štěpí také, sláva!
štěpí také, sláva! (a přinejhorším se dostaneme na 235Uran)
Na další aktinidy se nedostane.
Thoriový cyklus a odpad iniciální aktivita 100x menší! v předkonečném období srovnatelná
Thoriový cyklus a odpad iniciální aktivita 100x menší! v předkonečném období srovnatelná
Urychlovačem řízený systém ADS
Urychlovačem řízený systém ADS urychlíme protony
Urychlovačem řízený systém ADS urychlíme protony střelíme do olova
Urychlovačem řízený systém ADS urychlíme protony střelíme do olova neutrony nepotřebujeme ze štěpení uranu,plutonia
Urychlovačem řízený systém ADS urychlíme protony střelíme do olova neutrony nepotřebujeme ze štěpení uranu/plutonia vypneme urychlovač vypne se reaktor ale reaktor je otevřený Project MYRRHA
Kam s ním? aneb perspektivy štěpení Reakce Th cyklu intenzivně studovány CERN, LANL, JIRN,... Reaktory na bázi Th-U mixu fungují V SCK Mol v Belgii se staví prototyp ADS MYRRHA