Transcript Izotopii si eliminarea deseurilor radioactive Inv. Stan Mariana – Scoala nr. 4 Pitesti.

Izotopii si eliminarea deseurilor radioactive
Inv. Stan Mariana –
Scoala nr. 4 Pitesti
Deseuri de productie
• Deşeurile sunt substanţe rezultate în urma unor procese biologice
sau tehnologice, care nu mai pot fi folosite ca atare, pe care
deţinătorul le înlătură, are intenţia sau obligaţia de a le înlătura,
dintre care unele sunt refolosibile. De regulă, deşeurile reprezintă
ultima etapă din ciclul de viaţă al unui produs. Ciclul de viaţă al
produsului reprezintă perioada cuprinsă între data de fabricaţie a
produsului şi data la care acesta devine deşeu.Una dintre cele mai
acute probleme legate de protecţia mediului este reprezentată de
generarea
deşeurilor
în
cantităţi
mari
şi
gestiunea
necorespunzătoare a acestora. Dezvoltarea economică din ultimii
ani, creşterea producţiei şi a consumului, dar şi existenţa
tehnologiilor şi a instalaţiilor deja învechite din industrie, care
consumă energie şi materiale în exces, au condus, anual, la
generarea
de
cantităţi
mari
de
deşeuri.
Gestionarea
necorespunzătoare a deşeurilor conduce la numeroase cazuri de
contaminare a solului şi a apelor subterane şi de suprafaţă,
ameninţând totodată şi sănătatea populaţiei.
Deseuri de productie
•
Problema deteriorării stratului de
ozon a fost abordată la nivel mondial prin
Convenţia de la Viena, intrată în vigoare în
anul 1985. Obiectivele Convenţiei constau
în găsirea de substanţe şi tehnologii
alternative, efectuarea de cercetări şi
furnizarea de cunoştinţe în privinţa
substanţelor dăunătoare stratului de ozon.
Protocolul de la Montreal, intrat în vigoare
în anul 1989, se ocupă de „restricţionarea
şi eliminarea substanţele controlate” – în
mod special freoni şi haloni – responsabile
de distrugerea stratului de ozon.
• Atomi care au acelaşi nr. de electroni
dar mase atomice diferite se numesc
izotopi. Numele vine de la cuvintele
greceşti “isos topos” care înseamnă
în acelaşi loc , deoarece ei se găsesc
pe acelaşi loc în sistemul periodic.
Fenomenul de izotopie se întâlneşte
atât la elementele radioactive cât şi
la
elementele
stabile.
Izotopii
aceluiaşi element radioactiv se
deosebesc şi prin proprietăţile
radioactive.
Izotopii
Importanta izotopilor
• Izotopii radioactivi artificiali şi naturali constituie un instrument eficient şi de mare
•
•
•
•
•
•
fineţe pentru crearea unor procedee extrem de sensibile de analiză şi control în
industrie, un mijloc unic de diagnoză medicală şi de terapie a diferitelor boli, o
unealtă uimitoare cu care se poate acţiona asupra diferitelor substanţe.
În metalurgie – izotopii sunt utilizaţi la elaboarrea fontelor, a oţelurilor şi pentru
studiul feroaliajelor;
În industria constructoare de maşini -se pot controla sudurile; se pot descoperi
defecte ale unor materiale;
În domeniul chimiei – care utilizează izotopii radioactivi – vulcanizarea cauciucurilor –
obţinerea unor polimeri cu calităţi deosebite, obţinerea unor materiale speciale prin
tratarea lemnului şi a unor materiale plastice cu izpotopii radioactivi, descompunerea
grăsimilor, prelucrarea petrolului, etc.
În agricultură – ca metodă de cercetare ştiinţifică în selecţia plantelor şi pentru
creşterea productivităţii acestora, pentru măsurarea umidităţii şi a densităţii solurilor
şi terenurilor.
În medicină – pentru diagnosticarea şi pentru terapia duferitelor boli, obţinându-se
numeroase preparate.
În arheologie – pentru datarea diferitelor materiale se utilizează izotopul carbonului.
Dupa mai bine de 30 ani de studii si cercetari, metodele de separare a
izotopilor stabili si de producere a izotopilor radioactivi si a compusilor
marcati sunt in general bine puse la punct. Astazi exista peste 1000 de
compusi marcati si izotopi ai aprope tuturor elementele chimice.
•
Din cele 90 de elemente naturale care intra in compozitia corpurilor
terestre, numai 23 sunt elemente unitare sau pure, adica formate dintr-o
singura specie de atomi (Be, F, Na, Al, P etc.), restul de 67 se gasesc in
natura( ca elemente sau compusi chimici) sub forma unui amestec de doua
sau mai multe specii de atomi cu proprietati chimice identice, dar cu mase
atomice diferite.
•
Astfel de elemente care au acelasi numar atomic (Z) si fac parte din
aceeasi casuta a sistemului periodic al lui Mendeleev, dar au masa atomice
diferite, se numesc izotopi (din greceste: isos=acelasi, topos=loc).
• In prezent se cunosc 300 de izotopi pentru 60 de elemente ale sistemului
periodic si aproximativ 800 de izotopi radioactivi naturali sau artificiali.
Atomul
Caramida de baza a materiei "normale" din care este alcatuit
Universul o reprezinta atomii. Combinatiile de atomi se numesc
molecule. Consideram mai intii atomii, apoi moleculele. Elementele au
proprietati ce se repeta periodic odata cu variatia numarului de electroni
(numarul atomic). O diagrama elementelor aranjate intr-un mod pentru
a prezenta aceasta periodicitate se numeste tabel periodic (de elemente
chimice)
Masa atomica diferita a aceluiasi element se datoreaza numarului
diferit de neutroni continut in nucleul elementului respectiv.
Fenomenul de izotopie a explicat existenta maselor atomice
frationare ale elementelor. Proportia de izotopi care intra in alcatuirea
unui element mixt natural este totdeauna aceeasi, indiferent de originea
lui. Pentru a deosebii izotopii aceluiasi element, notarea lui se face
astfel: se scrie simbolul elementului, in stanga simbolului, sus, se
noteaza numarul de masa (A), iar in stanga, jos, numarul atomic(Z).
Producerea radioizotopilor
Principalele tendinte ale cercetarii in acest
domeniu privesc urmatoarele probleme:
-producerea speciilor radioactive avand o
activitate specifica mare;
-producerea unor puternice surse de radiatii;
-producerea unor izotopi cu un grad mare de
puritate;
-producerea unor izotopi foarte rari;
-producerea unor izotopi cu continut redus de
neutoni.
Particule elementare
Prepararea compusilor marcati

Desi exista peste 1000 de compusi marcati este
absolut nevoie sa se produca si compusi si mai complexi,
ceea ce necesita punerea la punct a unor metode de
preparare foarte noi. Dar oricare ar fi metoda folosita o
conditie esentiala in producerea acestora este ca ea sa
posede cel mai inalt grad de puritate chimica.
 Principalele cauze intalnite la preparare sunt :
- instabilitatea atomului;
- izomerizarea.
Instalatia de preparare
Izotopi stabili
Sectii producere
Aspecte metrologice ale utilizarii
radioizotopilor
 Principalele tendinte in domeniul



producerii izotopilor privesc mai
ales :
1.Perfectionarea metodelor de
producere in scopul de a satisface
cresterea cererii
de surse de
radiatii speciale , indeosebi in
privinta producerii unor izotopi
saraci in neutroni;
2.Determinarea precisa a activitatii
radioizotopilor si problema unui
etalonaj international
3.
Aspecte
economice
ale
producerii radioizotopilor
Fisiunea nucleara
• Fisiunea nucleară, cunoscută şi sub
denumirea de fisiune atomică, este un
proces în care nucleul unui atom se
rupe în două sau mai multe nuclee mai
mici, numite produşi de fisiune şi, în
mod uzual, un număr oarecare de
particule individuale. Aşadar, fisiunea
este o formă de transmutaţie
elementară. Particulele individuale pot
fi neutroni, fotoni (uzual sub formă de
raze gamma) şi alte fragmente
nucleare cum ar fi particulele beta şi
particulele alfa. Fisiunea elementelor
grele este o reacţie exotermică şi
poate
să
elibereze
cantităţi
substanţiale de energie sub formă de
radiaţii gamma şi energie cinetică a
fragmentelor (încălzind volumul de
material în care fisiunea are loc).
Energia nucleara
• Schematic, o reacţie de fisiune nucleară în lanţ ar putea fi restrânsă la
•
•
•
•
următoarele trei secvenţe:
1.Un atom de uraniu-235 absoarbe un neutron şi se sparge în doi atomi noi
(fragmente de fisiune), eliberând trei neutroni şi o oarecare cantitate de
energie de legătură.
2.Unul din aceşti neutroni este absorbit de un atom de uraniu-238 şi nu mai
participă, în continuare, la reacţie. Al doilea neutron este pur şi simplu
pierdut în mediul/materialul înconjurător, nu se mai ciocneşte cu alţi atomi
de uraniu, fapt pentru care nici el nu mai participă la continuarea reacţiei.
Al treilea neutron se ciocneşte cu un atom de uraniu-235 care se sparge şi
eliberează doi neutroni şi, din nou, energie de legătură.
3.Ultimii doi neutroni se ciocnesc fiecare cu câte un atom de uraniu-235
care se sparg şi eliberează de la unu la trei neutroni ce pot continua reacţia.
O reacţie nucleară în lanţ apare atunci când, în medie, cel puţin o reacţie
nucleară este cauzată de o reacţie nucleară anterioară, acest lucru putând
conduce la o creştere exponenţială a numărului de reacţii nucleare.
Eliminarea deseurilor radioactive
• Deseurile radioactive provin mai ales de la noul
-
tratament la care sunt supuse cartusele de
combustibil dupa folosirea partiala a
combustibilului nuclear. Sunt doua posibilitati:
Ele pot fi stanse si pastrate in locuri unde nu
prezinta nici un pericol pentru om;
Deseurile se pot dilua pana inceteaza a mai fi
periculoase.
Metodele si tehnicile aplicate la ora actuala sunt
inca imperfecte.
•
Analizele efectuate în cadrul programelor
de supraveghere a obiectivelor ce produc
modificarea nivelelor radioactivităţii naturale
(zone cu activităţi miniere uranifere, combinate
de îngrăşăminte chimice) au indicat faptul că,
activităţile desfăşurate produc modificarea
fondului radioactiv pe zone restrânse în cadrul
amplasamentului (datorită în principal, prezenţei
haldelor), iar în scopul asigurării radioprotecţiei
mediului şi a populaţiei din zonă, agenţiile locale
pentru protecţia mediului au stabilit o serie de
măsuri specifice.
Duşmanul care nu se vede
• Explozia de la Cernobîl a ucis 30 de oameni în primă fază, din care 28 din cauza
expunerii la radiaţii. De atunci, în Ucraina au murit aproximativ 4.400 de oameni din
cauza radiaţiilor. Alţii s-au îmbolnăvit în anii următori. Peste şapte milioane de oameni
au avut de suferit de pe urma catastrofei atomice. Cancerul tiroidian şi afecţiunile
neurologice au devenit boli obişnuite în zonele contaminate din Ucraina, Rusia şi
Belarus. Astăzi se adaugă un val de cancer al sînului, cataracte şi depresii. Cazurile de
cancere tiroidiene la copiii din zonele contaminate sînt de 30 de ori mai multe decît în
restul Rusiei. 94% dintre cei care au stins incendiul suferă de diverse boli, 65.000
dintre ei sînt invalizi. Ultimele reactoare ale centralei de la Cernobîl au fost închise în
2000, dar în Ucraina mai există încă 15. Termenul lor de exploatare expiră în 2011.
Bulgarii au şi ei un reactor dezactivat la Koslodui. Au trecut multi ani.. N-am simţit nimic,
nu ne-a apărut nimic pe piele, nici măcar dureri de cap n-am avut. Totuşi, am fost expuşi unui
factor extrem de nociv, cu efecte lente şi cu bătaie lungă. Inamicul invizibil, radioactivitatea, ne-a
lovit din plin şi continuă să ne influenţeze sănătatea. Norul radioactiv de atunci a trecut, dar a
impregnat România cu izotopi activi. Împotriva lor nu se poate face nimic. Trebuie doar să
aşteptăm încă 10 ani, cînd va expira timpul de înjumătăţire al cesiului-137 aruncat în atmosferă
de reactorul de la Cernobîl. Dacă mai adăugăm şi radiaţiile naturale şi cele generate de aparatura
folosită zilnic, putem să ne facem o idee despre cît de expuşi sîntem şi să nu ne mai mirăm cînd
auzim că din ce în ce mai mulţi oameni au cancer, că femeile sînt infertile sau nasc copii bolnavi.
Eliminarea deseurilor radioactive
•
„Omul e expus unui cîmp de
radiaţii încă de la naştere“,
spune Mihaela Apan (foto),
fizician
la
Staţia
de
Radioactivitate
din
cadrul
Agenţiei Judeţene de Protecţie
a Mediului. Dar acestea sînt
radiaţii provenite din surse
naturale. Din cosmos, ne
bombardează
constant
particulele de energie înaltă şi
razele gamma.
• Cantitatea de radiaţii se măsoară în unităţi Sievert. În medie, în fiecare an, în
•
•
România, o persoană este expusă la aproximativ 2,4 mSv de la sursele de radiaţii
naturale şi artificiale, din care:
- 0,04 mSv radiaţie cosmică
- 0,05 mSv radiaţie telurică
- 0,01 mSv privind la televizor
- 1 mSv prin inhalare de radon
- 0,03 mSv prin alimente
- 0,05 mSv după un zbor cu avionul pe ruta Bucureşti-Paris
- 1 mSv de la radiografiile medicale
- 0,0001 mSv energie nucleară şi aplicaţii industriale
- 0, 002 mSv efectele Cernobîl (de 20 de ori mai puţin ca în 1986).
O urgenţă nucleară se declanşează la o cotă de peste 3 mSv. Un lucrător în domeniul
nuclear suportă 50 mSv pe an. Primele efecte biologice apar la 250 mSv. Personalul
navigant pe liniile aeriene este expus la 3 mSv pe an, minerii la 2,7 mSv.
Dacă în anii 90 erau aproximativ 20 de cazuri noi pe an, acum, în patru luni, s-au înregistrat
216 noi bolnavi, constata medicii, care arătat că, în 2003 şi 2004, cazurile noi de cancer
tiroidian au fost anual între 250 şi 270.
-In evidenţele IOCN sunt 5.000 de pacienţi de cancer tiroidian care sunt monitorizaţi, în
vreme ce alte 35.000 de persoane cu guşă nodulară sunt investigate, anual, în Laboratorul de
Medicină Nucleară pentru a se preveni instalarea cancerului.
Evaluarea si alegerea locurilor de
eliminare definitiva a deseurilor
•
•
Conditiile de securitate, de pret de cost si
de mijloace tehnice sunt factori determinanti.
Ingroparea deseurilor in zacaminte de sare pare
sa constitue o metoda de viitor. Straturile
poroase alternand cu straturile impermeabile
dintr-o structura sinclina, capata un deosebit
interes pentru eliminarea marilor cantitati de
deseuri ce se vor produce in viitor.
La ora actuala se folosesc in mod curent
otelul inoxidabil si betonul.
Multumin !
• Bibliografie
• 1. Exarhu Mihai "Masurarea unor
parametri fizici ai mediului ", Editura
Printech, 2005
• 2.http://europa.eu.int/comm/life/nature/in
dex.htm
• http://www.europa.eu.int/comm/environm
ent/nature/habdir.htm