Säteilyn "tarttuminen"

Seuraa 
Viestejä45973
Liittynyt3.9.2015

Miksi materiaali muuttuu radioaktiiviseksi ydinvoimalassa? Saatan toki olla ymmärtänyt asian väärin. Käsittääkseni ydinpolttoaineen kanssa tekemisissä olevat materiaalit ovat myöhemmin matala-aktiivista jätettä. Miksi näin? Kuinka kauan materiaalit säteilevät. Pilaantuuko voimaloiden tai jäähdytysaltaiden vesi jotenkin? Rupeaako se säteilemään? Johtuuko se veteen liuenneista säteilevistä materiaaleista, vai tapahtuuko vedelle jotain? Entäpä jäähdytysaltaista haihtunut vesi? Säteileekö se ja mitä sille tapahtuu?

Sivut

Kommentit (19)

Vierailija
Miksi materiaali muuttuu radioaktiiviseksi ydinvoimalassa?



Eihän se materiaali kaiketi muutu, toki siellä tapahtuu varmaankin alfa, beta ja gamma hajoamisia, lähinnä gamma, mutta nekin vain atomeilla jotka ovat aktiivisia.

Yleensä pölyn mukana on radioaktiivisia hiukkasia kuten Tsernobtylistä tuli, muistaakseni cesium-90, strontium-90 ja jotakin jodin isotooppia.

Tosin mitattiin kerran tuossa muutamia kuukausia sitten koulussa vuonna 1986 muutamia viikkoja Tsernobylin onnettomuuden jälkeen otettua pölynäytteitä ikkunalaudalta (ikkunan ulkopuolelta Helsingissä)

Mittausten mukaan paria viikkoa Tsernobylin jälkeen kyseiset pölynäytteet säteilivät reilusti, kun taas pari kuukautta sitten näytteet eivät juuri taustasäteilyä suuremmin säteilleet.

Eli ilmeisesti ainakin tähän näytteeseen oli vain saatu jodin radioisotooppia, joka puolittuu muutamissa viikoissa.

Saatan toki olla ymmärtänyt asian väärin. Käsittääkseni ydinpolttoaineen kanssa tekemisissä olevat materiaalit ovat myöhemmin matala-aktiivista jätettä.



Kyllähän näin on Uraani-235, hajoaa mm. Plutoniumiksi joka on erittäin myrkyllistä. Muistaakseni 100µg tappaa ihmisen.

U-235 itsessään ei kaiketi ole niin tappavaa kuin Plutonium.

Pilaantuuko voimaloiden tai jäähdytysaltaiden vesi jotenkin? Rupeaako se säteilemään?



Ei ilmeisesti, vesi on hyvä eriste säteilylle, aivan kuten betoni.

Ja lisäksi vielä mikään radioaktiivisesti säteilemätön aine ei ala säteilemään radioaktiivisesti vaan se tarvitsee jonkin aineen joka on radioaktiivinen lähelleen.

Vierailija
4smith4
Plutoniumiksi joka on erittäin myrkyllistä. Muistaakseni 100µg tappaa ihmisen.
U-235 itsessään ei kaiketi ole niin tappavaa kuin Plutonium.
Ja lisäksi vielä mikään radioaktiivisesti säteilemätön aine ei ala säteilemään radioaktiivisesti vaan se tarvitsee jonkin aineen joka on radioaktiivinen lähelleen.



Radioaktiivisten aineiden toksisuus riippuu niiden puoliintumisajasta, plutoniumin puoliintumisaika on erittäin pitkä, eikä se siksi ole kovin radioaktiivista. Se on silti raskasmetallina kemiallisesti toksista, sen tappavaa annosta ei kuitenkaan ole eettisistä syistä määritelty ihmisillä, eikä yhtään plutonium-myrkytystä tunneta.
Ydinvoimalan neutronisäteily virittää atomiytimiä reaktorin materiaaleissa, viritys purkautuu gammasäteilynä.
Lisäksi ei radioaktiivinen ydin voi absorboida neutronin, syntyy radioaktiivisia isotooppeja.

Vierailija

Materiaali ei muutu radioaktiiviseksi, eikä säteily tartu (tähän sitten joku rupeaa selittämään suur-energisten hiukkasten vaikutuksia, mutta puhutaan nyt tavallisimmista tapauksista ja suurimmista säteilylähteistä). Ongelma on kappaleisiin ja nesteisiin tarttuvat radioaktiiviset aineet, eli säteilylähteet.

Sama pätee suurimmaksi osaksi voimalaitoksen jäähdytys veteen. Se ei itsessään muutu radioaktiiviseksi, mutta kerää radioaktiivisia aineita joiden erottelu siitä on hankalaa tai mahdotonta. Tosin jäähdytysvedessä on jonkin verran deuteriumia, eli raskasta vettä, joka pystyy nappaamaan reaktorista neutronin, joka puolestaan synnyttää tritiumia, joka puolestaan on radioaktiivista mutta määrät ovat periaatteessa merkityksettömiä, eli radioaktiivisuus on käytännössä kokonaan peräisin liuenneista aineista.

Joka tapauksessa matala-aktiivinen jäte ydinvoimalasta on yleisesti esim suojavaatteita. Vaatteiden kudoksiin on jäänyt radioaktiivisia hiukkasia ja se ovat nämä hiukkaset, ei vaate itse, jotka tekevät siitä radioaktiivisen.

Lentotaidoton
Seuraa 
Viestejä5187
Liittynyt26.3.2005

Tässä aiemiin tekstittämääni. Selviää myös miksi ydinjäte on radioaktiivista.

Ensinnäkin nukleonien sisällä tapahtuva värivuorovaikutus. QCD:llä on kaksi erityisominaisuutta:
1. Asymptoottinen vapaus, mikä tarkoittaa, että hyvin pienillä etäisyyksillä kvarkit ja gluonit vaikuttavat erittäin heikosti ja vaikutus lähestyy asymptoottisesti nollaa (eli toisin sanoen erittäin suurilla energioilla).
2. Vankeus (confinement), mikä tarkoittaa, että kvarkkien välinen voima ei vähene kun niitä erottaa toisistaan. Kvarkkien irrottamiseksi toisistaan tarvittaisiin (ilmeisesti) ääretön energia. Tämähän käy selväksi jo siitä että yrittämällä energialla niitä kauemmas saamme käsiimme taas uuden mesonin (tyhjöstä).

Gluoni on fotonin tapaan vektoribosoni (spin 1). Kun massiivisilla spin-1 partikkeleilla on kolme polarisaatiotilaa, massattomilla mittabosoneilla on vain kaksi, koska mittainvarianssi vaatii polarisaation olevan poikkisuuntaisen. Rikkomaton mittainvarianssi vaatii että mittabosoneilla on 0-massa (kokeeissa yläraja joitakin MeV:a). Gluoni on oma antihiukkasensa.

Gluonilla itsellään on värivaraus ja se siis itse osallistuu värivaraustapahtumiin. Itse asiassa niin voimakkaasti, että suurin osa nukleonin massasta koostuu kvarkkien ja gluonien liike-energiasta (kvarkitkin liikkuvat lähes valon nopeudella). Gluonit, joita on kahdeksan eri plaatua, reagoivat siis sekä itsensä että kvarkkien kanssa. Homman tekee monimutkikkaaksi se, että gluonit ovat sekahiukkasia, joissa löytyy sekä väriä että antiväriä (ja muuttavat näitä konfiguraatioita alvariinsa). Ja kuten tiedämme, eivät itse kvarkitkaan ole ”puhtaita” vaan sekoituksia, jotka voivat vielä oskilloitua. Eli täydellinen soppa.

Koska gluoneilla itsellään on värivaraus, gluoni-gluoni vuorovaikutukset muodostavat lanka- tai jonomaisia objekteja, joita nimitetään ”flux tubeiksi”, jotka ovat siis tuo jäpättävä voima yritettäessä kiskoa kvarkkeja erilleen. Tämän takia värivoiman vaikutusalue on vain n 10^-15 m (eli ytimen luokkaa).

Mitä sitten nukleonien väliseen ”voimaan” tulee, niin se tosiaan on jäännösvoima nukleonin sisällä tapahtuvasta värivuorovaikutuksesta. Eli vaikka nukleonit ovat ulospäin värivaraukseltaan neutraaleja, ovat ne lievästi polarisoituneita. Kemian van der Waalsin voiman tapaan värivuorovaikutus ”vuotaa” osaksi nukleonista ulos. Tämä tavallisesti selitetään virtuaalisten mesonien (pionien) vaihtona, jotka mesonit itse pysyvät kasassa virtuaalisten gluonien avulla. Lisää soppaa siis.

Sitten ytimien energioihin. Avainsana kaikessa on matalimman energian tila. Kaikki systeemit kosmoksessa pyrkivät siihen. Eli sidottuihin tiloihin. Niin myös ytimet.

Raskaiden elementtien fissio tuottaa energiaa, koska keskimassaisten (teoreettinen ideaali 60 protonia, lähinnä Nikkeli 61 ja rauta 56) ydinten sidosenergia per massa on suurempi kuin raskasmassaisten ytimien sidosenergia, eli raskaiden hajotessa energiaa ”vapautuu”. Sidosenergia tässä edustaa negatiivista energiaa. Se on siis energeettisesti edukkain tila.

Ytimien sidosenergioiden lyhyen kantaman vuoksi täytyy suurten ytimien sisältää suhteessa enemmän neutroneja kuin mitä on kevyissä aineissa, jotka ovat stabiileimpia 1-1 protoni-neutronisuhteessa. Ylimääräiset neutronit stabiloivat raskaita aineita koska ne lisäävät vahvan voiman sidosenergiaa ilman että lisäävät protoni-protoni hylkyvoimaa. Fissiotuotteet hajoavat suurinpiirtein samankokoisiksi. Tai niin, että toinen on lähellä energeettisesti pienintä massaa 60 protonia ja toinen 135 paikkeilla, joka ei sekään ole kaukana ideaalista (sidosegergiakäyrä on lievästi jyrkempi 120 protonin vasemmalla puolella kuin oikealla). Fissiotuotteet ovat yleensä epästabiileja (sunnilleen sama suhde protoneja ja neutroneja kuin emoytimellä) eli niillä on suhteessa liikaa neutroneja verrattuna samanmassaisiin stabiileihin isotooppeihin. Tästä tulee hajoamistuotteiden epätoivottu säteily, eli ne betahajoavat säteillen suurinopeuksisia elektroneja kun ylimääräneutronit muuttuvat protoneiksi.

Sidottu systeemi on aina alemmassa energiatilassa kuin sen ei-sidotut osaset. Siksi sen massan tulee olla alempi kuin osastensa. Systeemeissä, joissa on matala sidosenergia, sidoksen jälkeinen ”kadotettu” massa voi olla häviävän pieni. Suuren sidosenergian systeemeissä ”puuttuva” massa on helposti mitattavissa. Minne sidosenergian ”puuttuva” massa menee? Kysymys on aiheeton. Tämä massa ei ”katoa” energiaksi, vaan muuttuu valoksi tai lämmöksi eli siirtyy toiseen paikkaan. ”Massakato” on siis vain massaa, mikä on siirtynyt toiseen paikkaan. Eli jos sidosenergia on muuttunut lämmöksi, systeemiä täytyy viilentää ennekuin massakato näkyy viilennetyssä systeemissä. Tässä tapauksessa siirretty lämpö edustaa täsmälleen massa”katoa”.

Sidosenergian maksimin esiintyminen keskikokoisissa ytimissä on tulosta siitä, että kahdella eri suuntiin vetävällä voimalla on eri vaikutusalueet. Nukleonien välillä oleva jäännösvoima vähenee nopeasti eksponentiaalisti kun taas sähkömagn säteily tunnetusti etäisyyden neliössä (eli paljon hitaammin). Noin neljän nukleonin läpimitassa lisäprotonien hylkivä voima hakkaa lisänukleonien sidosvoiman. Eli sellaiset ytimet tulevat vähemmän ja vähemmän sidotuiksi koon kasvaessa, vaikkakin useimmat niistä ovat silti stabiileja. Ytimet joissa on yli 209 nukleonia ovat liian suuria ollakseen stabiileja.

Fuusio tuottaa energiaa, koska se yhdistää keveimmät elementit sidotuimmiksi elementeiksi ja fissio sentähden että raskaimmat elementit hajotetaan sidotuimmiksi elementeiksi. Molemmat tuottavat energiaa, koska keskikokoiset ytimet ovat kaikkein sidotuimpia.

Vierailija
fenomenologi
4smith4
Plutoniumiksi joka on erittäin myrkyllistä. Muistaakseni 100µg tappaa ihmisen.
U-235 itsessään ei kaiketi ole niin tappavaa kuin Plutonium.
Ja lisäksi vielä mikään radioaktiivisesti säteilemätön aine ei ala säteilemään radioaktiivisesti vaan se tarvitsee jonkin aineen joka on radioaktiivinen lähelleen.



Radioaktiivisten aineiden toksisuus riippuu niiden puoliintumisajasta, plutoniumin puoliintumisaika on erittäin pitkä, eikä se siksi ole kovin radioaktiivista. Se on silti raskasmetallina kemiallisesti toksista, sen tappavaa annosta ei kuitenkaan ole eettisistä syistä määritelty ihmisillä, eikä yhtään plutonium-myrkytystä tunneta.
Ydinvoimalan neutronisäteily virittää atomiytimiä reaktorin materiaaleissa, viritys purkautuu gammasäteilynä.
Lisäksi ei radioaktiivinen ydin voi absorboida neutronin, syntyy radioaktiivisia isotooppeja.



No jotain tuommoista tarkoitin, mutta oli vähän kiire kirjoittaa ja todellisuudessa en hallitse näiden asioiden selittämistä vaikka väittäisinkin oikeastaan ymmärtäväni asian jollain tasolla.

Mutta juu tuossa sinun viestissäsi oli ehkä paremmin sanottu se mitä minä tarkoitin ainakin.

fenomenologi
Se on silti raskasmetallina kemiallisesti toksista, sen tappavaa annosta ei kuitenkaan ole eettisistä syistä määritelty ihmisillä, eikä yhtään plutonium-myrkytystä tunneta.



Kyllä minä muistelin kuulleeni erään entisestä NL:stä kotoisin olevan ydinfyysikon sanoneen joskus, että 100µg plutoniumia tappaa ihmisen nautittuna.

Puolikuu
Seuraa 
Viestejä326
Liittynyt1.1.2006
4smith4

Kyllä minä muistelin kuulleeni erään entisestä NL:stä kotoisin olevan ydinfyysikon sanoneen joskus, että 100µg plutoniumia tappaa ihmisen nautittuna.

Wikistä lainattuna.
Eläinkokeilla saadaan kuitenkin suuntaa antavia arvoja. Myrkyllisyyttä mitataan yleensä ns. LD50-annoksella. Tällä tarkoitetaan annosta, joka riittää tappamaan 50% koe-eläimistä. Mittayksikkönä on mg/kg. Plutoniumin kemiallinen myrkyllisyys on samankaltaista kuin muillakin raskasmetalleilla. Rotilla tehdyissä kokeissa saatiin suonensisäisesti annostellun plutoniumin myrkyllisyydeksi LD50=1,4mgPu/kg, eli suurin piirtein sama kuin esimerkiksi nikotiinilla.

Hohhoijakkaa

ilmaisin
Seuraa 
Viestejä1285
Liittynyt2.7.2005

Säteily ei tavallisesti tartu kappaleisiin. Voimakas gammasäteily ja neutronisäteily saattavat kuitenkin hajottaa kappaleen atomeja, jolloin syntyy radioaktiivisia alkuaineita. Lisäksi jotkut radioaktiiviset aineet voivat tahria muita aineita.

Vierailija
JIIKO
Miksi materiaali muuttuu radioaktiiviseksi ydinvoimalassa?
Se on helppo ymmärtää, jos vertaa sitä tuulivoimalan siipiin tarttuneeksi tuuleksi. Aikansa pyörii nekin, ei ikuisesti.
Tää oli liian helppo. Mä kekkasin heti tuosta liittymispäivästä.

Vierailija
4smith4

Kyllä minä muistelin kuulleeni erään entisestä NL:stä kotoisin olevan ydinfyysikon sanoneen joskus, että 100µg plutoniumia tappaa ihmisen nautittuna.



Fyysikko varmaan arveli LD:n olevan 100µg koska se hänen mielestään tuntui sopivalta määrältä. Hän ilmeisesti luuli olevansa tekemisissä jonkin vaarallisen aineen kanssa.

Vierailija
Lentotaidoton

Kvarkkien irrottamiseksi toisistaan tarvittaisiin (ilmeisesti) ääretön energia. Tämähän käy selväksi jo siitä että yrittämällä energialla niitä kauemmas saamme käsiimme taas uuden mesonin (tyhjöstä).



Pari vuotta sitten foorumissa oli kuva kultaionien törmäyksestä, kolarissa syntyi runsaasti hiukkasia, mistähän hiukkasista oli kyse?

kfa
Seuraa 
Viestejä2516
Liittynyt13.3.2008
4smith4
Miksi materiaali muuttuu radioaktiiviseksi ydinvoimalassa?



Kyllähän näin on Uraani-235, hajoaa mm. Plutoniumiksi joka on erittäin myrkyllistä. Muistaakseni 100µg tappaa ihmisen.



Plutoniumin myrkyllisyydestä oli aikanaan nyyssien puolella "hieman" kinaa. Silloin tuli kaivettua aiheesta esille muutama linkki:

"The myth of plutonium toxicity"
http://russp.org/BLC-3.html

Syövän saamiseen jossakin vaiheessa elämää riittää tuon mukaan noin 1200 mikrogrammaa puhdasta Pu239 hengitettynä. Reaktoriplutonium on noin kuusi kertaa aktiivisempaa ja sille määrä on vastaavasti kuudesosa.

"Physical, Nuclear, and Chemical, Properties of Plutonium"
http://www.ieer.org/fctsheet/pu-props.html

Wikipedian artikkelissa on vertailtu plutoniumin
myrkyllistä moneen muuhun myrkkyyn. Tämä kannattaa
lukea, mikäli haluaa saada hieman perspektiiviä
asiaan.

http://en.wikipedia.org/wiki/Plutonium

Kirjoittelin myös pidemmän vastauksen, jossa on linkit Am241 (palovaroittimien säteilylähde) ja Pu239 - isotooppien säteilymyrkyllisyyttä käsitteleviin sivustoihin. Niiden perusteella Am241 on melkein kaksi kertaa vaarallisempaa samaa aktiivisuusmäärää kohden kuin Pu239.

Radsafe - arkistojen osoite on tuon jälkeen muuttunut http://radlab.nl/radsafe/archives eli sinne osoittavat linit vanhassa viestissäni eivät toimi.

http://groups.google.fi/group/sfnet.kes ... 1a54?hl=en

Plutoniumin akuutti myrkyllisyys on varsin pientä verrattuna moniin muihin äksympiin aineisiin.

Plutoniumin akuutti vaarallisuus:
http://radlab.nl/radsafe/archives/9310/msg00006.html

500 mg (0.5 grammaa siis!) plutoniumia nieltynä tai 25 mg hengitettynä johtaa kuolemaan tuntien tai päivien kuluessa. "Selected Aspects of Plutonium in the Environment, and Its Toxicity." Plutoniumin (ja amerikiumin) pitkän ajan säteilymyrkyllisyys on aivan toista luokkaa kuin sen kemiallinen myrkyllisyys.

Historiasta kiinnostuneille 57 sivua pitkä dokumentti aiheesta "The human plutonium injection experiments"
http://www.fas.org/sgp/othergov/doe/lan ... 326640.pdf

Samasta lyhyemmin:
http://sciencereview.berkeley.edu/artic ... =plutonium

Kim

Kim Fallström kfa+news@iki.fi

tli
Seuraa 
Viestejä1057
Liittynyt11.11.2005

Ajattelin vain kysyä, sattuisiko joku fyysikko tietämään, voiko jokin reaktoria ympäröivä ei-radioaktiivinen aine muuttua radioaktiiviseksi isotoopikseen neutronisieppauksen kautta. Eikös plutoniumkin synny reaktorissa olevasta uraanista neutronisieppauksen seurauksena.

Ertsu
Seuraa 
Viestejä6541
Liittynyt8.11.2007
tli
Ajattelin vain kysyä, sattuisiko joku fyysikko tietämään, voiko jokin reaktoria ympäröivä ei-radioaktiivinen aine muuttua radioaktiiviseksi isotoopikseen neutronisieppauksen kautta. Eikös plutoniumkin synny reaktorissa olevasta uraanista neutronisieppauksen seurauksena.

Eiköhän koboltti-60 tehdä siten, että laitetaan pala koboltti-59:ä reaktoriin ja annetaan olla siellä vähän aikaa ? Säteily siis "tarttuu".

Vierailija
tli
Ajattelin vain kysyä, sattuisiko joku fyysikko tietämään, voiko jokin reaktoria ympäröivä ei-radioaktiivinen aine muuttua radioaktiiviseksi isotoopikseen neutronisieppauksen kautta. Eikös plutoniumkin synny reaktorissa olevasta uraanista neutronisieppauksen seurauksena.



Juuri tätä samaa pohdin. Keskustelu vaan lähti heti kättelyssä lapasesta.

Joskus -90 luvulla olin hetken tekemisissä romubisneksen kanssa. Silloin tuli vastaan ongelma säteilevän rautaromun kanssa. Heräsi jo silloin kysymys, että miksi se säteilee?

Jos pistän uraani 235 mötikän ja rautakappaleen vierekkäin, niin tapahtyyko sille raudalle jotain? Entä, jos vaihtaa raudan tilalle tynnyrillisen vettä? Kelpaako se vielä myöhemmin juotavaksi. Tämmöiset asiat kiinnostaa.

Tuossa ylempänä joku asiaa selvensi. En vain kyllä hahmottanut. Ilmaisut: "värivuorovaikutus, QCD, asymptoottisesti, jne" pudottavat tehokkaasti kärryiltä.

Sivut

Uusimmat

Suosituimmat