Radioaktivt ämne Det behövs lagom många neutroner för att protonerna i en atomkärna ska hålla ihop. Det finns kärnor där de inte kan hålla ihop hela tiden utan de sönderfaller. När en kärna sönderfaller skickar den iväg en strålning. Ämnen som sönderfaller kallas för radioaktiva ämnen.

Det finns olika typer av strålning

Joniserad strålning Rycker loss e-  joner uppstår i det bestrålade objektet. = Elektromagnetisk strålning (röntgenstrålning, gammastrålning) + Partikelstrålning (alfastrålning, betastrålning)

Icke joniserad strålning Ickejoniserande strålning är strålning som inte förmår slå sönder atomer eller molekyler. Därmed bildas inga joner. Icke joniserad strålning kan också orsaka förändringar och skador hos det som bestrålas. Ickejoniserad strålning är elektromagnetisk strålning (synligt ljus, infrarött ljus, UV-strålning, mikrovågor, radiovågor).

Elektromagnetisk strålning Vågrörelse Tillförs energi (värme, elektricitet, ljus) till en atom  hoppar e- ut till ett yttre skal. (Ju mer energi som tillförs desto större hopp).

Atomen vill ej behålla den extra energin  e- hoppar tillbaka till sitt ursprungliga skal  då avges den extra energin i form av en foton (ljuspartikel). Olika hopp  olika energiinnehåll  ljus i olika färger

Gammastrålning= γ-strålning Röntgenstrålning UV-strålning Synligt ljus Infrastrålning(värme) Mikrovågor Radiovågor

Ju högre upp Desto längre hoppar e- Desto mer energi avges Desto kortare våglängd Är våglängden liten kan strålningen ”slinka emellan atomerna Gå igenom material. Består materialet av stora atomer är det svårare för strålningen att ta sig igenom.

Partikelstrålning = Alfastrålning + Betastrålning Många grundämnen har isotoper med förmycket energi i kärnan  avges energi  strålning  detta fortgår till alla kärnor är stabila.

Alfastrålning = α-strålning Kärnan skjuter ut en alfapartikel = heliumkärna, 4/2He Detta kallas att kärnan sönderfaller. Då bildas ett nytt ämne som innehåller 2st protoner och 2st neutroner mindre än ursprungsämnet.

Exempel på alfastrålning 212/84 Po  208/82 Pb + 4/2 He 238/92 U  234/90 Th + 4/2 He

Betastrålning = β-strålning Kärnan skjuter ut en betapartikel, e-. Betapartikeln uppkommer när en neutron omvandlas till en proton och en elektron. Kärnan sönderfaller och ett nytt ämne bildas som har en neutron mindre än ursprungsämnet och en proton mer. Strålningen fortgår tills alla kärnor är stabila.

Exempel på betastrålning 14/6 C  14/7 N + e- 210/83 Bi  210/84 Po + e-

Vad stoppar alfa, beta och gammastrålning? Alfapartikeln är störst och därför är den lättast att stoppa. Man kan stoppa alfapartiklar med ett papper. Den har en kort räckvidd på några få cm. Betapartikeln är svårare att stoppa för en elektron är mycket mindre. Stoppas av tjocka kläder, fönsterglas. Räckvidden är flera meter i luften.

Vad stoppar alfa, beta och gammastrålning Svårast att stoppa är gammastrålning som är en elektromagnetisk strålning. Elektromagnetisk strålning tar sig lättare igenom på grund av att det är ingen partikel utan en vågrörelse. Stoppas av 10cm bly, decimetertjock betong eller flera meter vatten.

Strålningsskador Alfastrålning: Den kan inte tränga igenom huden men kan skada oss om det alfastrålande ämnet kommer in i kroppen genom inandningsluft eller dricksvatten. Den största risken att få in alfastrålning i kroppen kommer från radon. Betastrålning: Betastrålning utgör en risk för människan om partiklarna kommer in i kroppen på samma sätt som alfapartiklar dessutom kan betastrålningen ge skador på ytliga organ som ögats lins.

Strålningsskador Akuta strålskador Akuta strålskador = skador på vävnader och organ som leder till att vävnaden eller organets funktion försämras eller upphör. Arten och graden av en akut strålskada beror på många faktorer, bland annat dosens storlek, hur lång tid personen har exponerats för strålningen samt vilka delar av kroppen som blivit exponerade. Symptom på akuta strålskador kan vara illamående, hudrodnader, ögonskador, nedsatt immunförsvar och sterilitet – och kan i värsta fall leda till att en person avlider. Sena strålskador Upphov till cancer och ärftliga skador. Sannolikheten för sena skador ökar med ökande stråldos. Risken för cancer är större än risken för ärftliga skador

Radon Radon är en ädelgas som bildas när radium sönderfaller. Radium finns naturligt i marken och när radon bildas kan gasen ta sig upp till markytan och in i våra byggnader. Radon i inomhusluft kan också komma från byggnadsmaterial eller hushållsvatten. När radon i sin tur sönderfaller bildas radondöttrar som är radioaktiva. Radonhalten inte bör överstiga 200 Bq/m3 (becquerel per kubikmeter) i bostäder och allmänna lokaler.

Radon Radon ökar risken för lungcancer. När vi andas in radonhaltig luft fastnar radondöttrarna i våra luftvägar. Där kan alfa-strålningen som avges från radondöttrarna orsaka skada. Man kan få lungcancer. Ju längre tid man tillbringar i radonhus och ju högre halter man utsätter sig för desto större är risken. Ca 500 människor får lungcancer av radon varje år. De flesta är rökare. Radon luktar inte, syns inte och smakar ingenting; det enda sättet att upptäcka radon är att mäta.

Vilken nytta kan man ha av strålning? Sjukvården Röntgen: avbild hur det ser ut i kroppen. Strålbehandling av cancertumörer. Radioaktiva ämnen: kan injiceras i blodomloppet. Se hur det ser ut i kroppen, hur det radioaktiva ämnet sprids. Medicin Ultraljud: avbild av mjuk vävnad, foster, hjärta

Vilken nytta ha man av strålning Undersöka hur något transporteras/sprids Industrin Kvalitetskontroll av material Konsistens Upptäcka sprickor Mäta Tjocklek Täthet

Halveringstid Alla kärnor sönderfaller inte samtidigt. Så lång tid det tar för hälften av kärnorna att sönderfalla kallas halveringstid. Efter en halveringstid har strålningen minskat till hälften. 100% 50% 25% 12,5% 6,25% 1 2 3 4 Halveringstiden är olika för olika ämnen. Kan variera från 1s till 1000 000 000år. Ex Ra-222 3,8dygn, C-14 5600år, K-40 1,3 milj år

Räkneexempel på halveringstid Ett radioaktivt ämne har halveringstiden 25år. Om du har 1kg av ämnet, hur länge dröjer det tills du bara har 125g av ämnet kvar? 1kg=1000g 1halveringstid 1000/2=500g 2halveringstider 500g/2=250g 3halveringstider 250/2=125g Tog 3 halveringstider 3x25=75år Svar: Det tar 75år.

Fission = Kärnklyvning En neutron skjuts mot en atomkärna. Kärnan klyvs i två delar. Då frigörs ENERGI. Samtidigt frigörs två till tre nya neutroner som i sin tur kan klyva nya kärnor, osv. Det har bildats en kedjereaktion. Detta används i kärnkraftverk och atombomber.

Fusion = Atomsammanslagning Lättare atomkärnor slås samman till tyngre atomer samtidigt bildas ENERGI. Behövs en temperatur på omkring 20 miljoner grader Celsius för att detta ska kunna sker. Det här sker i vår sol. H + H  He + E

Energiformer Elektrisk energi: frigörs när en elektrisk spänning uppstår. Mekanisk energi Rörelseenergi: något som rör på sig Lägesenergi: lyfter upp ett föremål få den lägesenergi Kemisk energi: energi som finns lagrat i tex olja, mat. Kärnenergi: energi som finns lagrad i atomernas kärnor. Strålningsenergi: energi i olika typer av elektromagnetisk strålning. Ju mer energirik strålningen är desto kortare våglängd. Värmeenergi: energier omvandlas till värme, värmeenergi är egentligen rörelseenergi, ju varmare något är desto mer rör sig atomerna.

Energiomvandlingar när du cyklar I solen bildas kärnenergi när två väteatomer slår sig samman. Då bildas också stålningsenergi. Strålningsenergi från solen gör att det kan bildas energirika ämnen (socker) i växter med hjälp av fotosyntesen. Kemisk energi från maten vi äter omvandlas till Rörelseenergi när vi trampar Cyklar vi upp för en backe omvandlas rörelseenergin till lägesenergi, ju högre upp i backen man kommer desto mer lägesenergi bildas.

Energiomvandlingar när du cyklar Är det mörk ute slår man på dynamon för att tända lampan. Där omvandlas rörelseenergi till elektrisk energi. Den elektriska energin omvandlas sedan i lampan till strålningsenergi. När du cyklat färdigt bromsar du. Då omvandlas rörelseenergin till värmeenergi pga friktionen mellan bromsen och däcket.

Kärnkraftverk: Hur det fungerar I reaktorn finns en reaktorhärd som inne- håller bränslet uran- 235. Uranet klyvs av neutroner genom fission. Då frigörs det energi.

Neutron 92Kr 141Ba Nya fria neutroner ENERGI

I reaktorhärden finns också styrstavar som kan fånga in neutronerna I reaktorhärden finns också styrstavar som kan fånga in neutronerna. På så sätt kan man styra hur mycket energi som bildas i fissionen. Man begränsar antalet klyvningar och kedjereaktionen blir kontrollerad. Energin som bildas gör så att vattnet i reaktorn börjar koka och övergår i gasform, ånga. Ångan strömmar ut genom ett rör i reaktortankens topp. Ångan fortsätter in i en turbin och sätter den i rotation.

Ångans värmeenergi övergår till rörelseenergi i turbinen Ångans värmeenergi övergår till rörelseenergi i turbinen. Rörelsen fortsätter till generatorn. I generatorn finns magneter och spolar. Rörelsen får magneten att snurra, då ändras magnetfältet inne i spolarna som finns runt magneten. När magnetfältet ändras uppkommer en ström, växelström. Elektrisk energi har bildats. Elektriciteten lämnar kärnkraftverket genom högspänningsledningar.

När ångan har gått igenom turbinen fortsätter den sedan in i en kondensor. Där träffar den utsidorna på massor av rör som genomströmmas av kallt havsvatten – kylvatten. (20-40m3/s, därför ligger alltid kärnkraftverken vid havet). Ångan kondenserar då och övergår till flytande form vatten. Vattnet pumpas tillbaka till reaktortanken. Man får ett kretslopp av vattnet som alltså aldrig kommer ut från det slutna systemet.

De atomdelar, klyvningsprodukter som bildas i bränslet är radioaktiva De atomdelar, klyvningsprodukter som bildas i bränslet är radioaktiva. Om de kommer ut till omgivningen kan de skada levande organismer. Därför måste man hitta ett säkert sätt at förvara avfallet eller göra om det till mindre farliga ämnen. Det använda kärnbränslet läggs i kraftiga behållare som skyddar omgivningen mot strålning. Behållarna placeras i en under-jordisk anläggning utanför Oskarshamn. I Sverige tar vi själva hand om och slutförvara det använda kärnbränslet.

Kärnkraftverk Vilka energiomvandlingar sker i ett kärnkraftverk?

Kärnkraftverk Fördelar Nackdelar

Kärnkraftverkens miljöpåverkan Så här påverkar kärnkraftverken växter, djur, luft och mark. Ex När man bryter uran så används många maskiner som släpper ut 1. koldioxid som bidrar till att växthuseffekten ökar (förklara hur det går till) När växthuseffekten över så höjs jordens medeltemperatur pga att mer värme studsar tillbaka mot jorden (förklara mer) Då smälter isarna. Detta gör att vattennivån höjs och mycket odlingsmark hamnar under vattenytan. Vi kan odla mindre och detta leder till ökad svält. Mindre landyta ger också upphov till att befolkningstätheten ökar… 2. …

Hur har kärnkraftverken påverkat människans levnadsvillkor? Så här har det blivit bättre för människans levnadsvillkor för att … Så här har det blivit sämre för människans levnadsvillkor för att…