Atomfysik

Mål  -  eleverne skal kunne:

1. Forklare en isotop.
2. Forklare et henfald.
3. Redegøre (forklare) for de tre typer stråling.
4. Tage stilling til fordele og ulemper ved atomkraftværker.
5. Forklare elproduktion ved atomkraftværke.
6. Fortælle forskellen på fission og fusion, samt redegøre for begge. 
7. Nævne brug af radioaktivitet i "hverdagen"
8. "Følge en familie" på isotopkortet.
9. Have kendskab til elektromagnetisk stråling.
10. Løse ligninger i forbindelse med henfald.
11. Forklare halveringstid.
12. Udvælge forsøg eller praktisk arbejde omkring atomfysik

Isotoper:

Hydrogen bliver ustabil når der kommer for mange neutroner, derimod bliver carbon ustabil når der er for lidt neutroner.  

Alfastråling:

Alfastråling består af 2 protoner og 2 neutroner. Det er helium-kerner. Alfastråling er for "stor" en stråling så det kan ikke løbe igennem os gennem huden, kun fra øjne og mund og derfra lave store skader i kroppen. Men elektroner kan meget let komme igennem os fordi de er "lette" og gør at menneskets celler laver mutationer hvis man bliver ramt af noget radioaktivitet--> laver uorden.

Eksempel: 

Når Amerisium 241 - nukleontal - (ustabil) med 95 - atomtal -  protoner, afgiver en heliumkerne bliver den "lettet" og bliver til neptunium 237. --> man trækker altid kun helium fra når det har noget at gøre med alfastråling.

Betastråling:

Beta-minus:
- elektroner der liver smidt ud
- Neutron bliver til en proton og udskiller derfor en elektron --> Atomtallet stiger altid med 1 men nukleonstallet forbliver det samme --> forsøg i ark om Alfa, Beta og Gamma.
- for mange neutroner

Beta-plus
- for lidt neutroner
- Proton bliver til neutron så atomtallet mister 1 og nukleonstallet forbliver det samme.

Gamma:
- gamma er sendt afsted som noget der hedder en foton
- foton = energirig partikel
- når et stof udsender beta, udsender den også gamma fordi der stadig er noget anspændthed så den udgiver en * fra atomet og bliver "lettet"


_________________________________________________________________________________

BAGRUNDSTRÅLING

FORMÅL:

• At finde ud af hvor meget bagrundstråling der er i fysiklokalet d. 26 august.

MATERIALER:

• Geigertæller 
• Geiger Müller rør

SÅDAN GØR DU:

• Tag et Geigermüllerør og tilslut den til en Geigertæller og sæt den på 10 sekunder i 10 omgange og hvor meget stråling den opfanger. Man kan også sætte den på andre tidsperioder men vi valgte 10 for at få et mere præcis tal. 
• Husk at GeigerMüllerrøret altid skal være placeret det samme sted 

RESULTATER:

1. gang: 4 
2. gang: 5
3. gang: 5
4. gang: 9
5. gang: 4
6. gang: 2
7. gang: 6
8. gang: 4
9. gang: 4
10. gang: 6

Gennemsnittet: 43: 10 = 4,3 stråling hvert 10 sekund

TEORI:

Bagrundstråling s. 17 

En geigertæller viser ioniserende stråling --> også selvom skolens radioaktive kilder er langt væk. Der er nemlig radioaktive stoffer overalt. Vi kan simpelthen ikke undgå bagrundstråling. Bornholm er det sted i Danmark hvor der bliver udgivet mest bagrundstråling, for at klipperne og stenene udgiver meget stråling. Fra verdensrummet bliver jorden stadig bombarderet med partikler der er atombare. Dette kan få en geigertæller til at reagere.
Det strålingsmæssigt mest betydningsfulde af de naturlige radioaktive stoffer er radon, der er en
luftart, som kan trænge ind i huse fra undergrunden og fra byggematerialer.

KONKLUSION: 

Hvad har jeg fundet frem til?
- At efter forsøget kan vi se at gennemsnittet ligger på 4,3 radioaktive partikler per tiende sekund.

_________________________________________________________________________________

Gennemtrægningsevne for alfa, beta og gamma

FORMÅL:

• At finde alfa, beta og gammas  gennemtrængningsevne --> hvad strålingen kan komme igennem eller ikke igennem.  

MATERIALER:

• Geigermüllerrør 
• Geigertæller 
• Alfakilde
• Betakilde
• Gammakilde
• Plader alfa, gamma og beta skal igennem 

SÅDAN GØR DU: 

• Man måler først baggrundstrålingen --> gennemsnittet = 18 i minuttet
• Tag forskellige objekter ind foran kilden    

RESULTATER:

Alfa:

1. gang - Alfa uden forhindring                   115 - 18 = 97 stråling

2. gang - Alfa gennem papir                         99 - 18 = 81 stråling

3. gang - Alfa gennem bly                             23 - 18 = 5 stråling 

4. gang - Alfa gennem aluminium                78 - 18 = 60 stråling 

5. gang - Alfa gennem bog                            58 - 16 = 42 stråling

Beta:

1. gang - Beta uden forhindring                   2935 - 18 = 2917 stråling 

2. gang - Beta gennem papir                         3015 -18 = 2997 stråling

3. gang - Beta gennem bog                            13 - 18 = -5 stråling

4. gang - Beta gennem bly                             15 - 18 = -3 stråling


________________________________________________________________________________

HALVERINGSTID:

Generalt:

• Halveringstid er et mål for, hvor hurtigt et radioaktivt grundstof henfalder til et andet stof. Radioaktivt henfald er, når en atomkerne (uden ydre påvirkninger) omdannes til en anden slags atomkerne --> under omdannelsen udsendes der ioniserede stråling.
• Halveringstiden siger noget om, hvor stabil en isotop er - men oftest anvender man halveringstiden til aldersbestemmelse.
• Halveringstid bestemmes ud fra eksperimentelle målinger. Man måler radioaktivitet med en geigertæller. Den første måling fortæller, hvor meget radioaktivt materiale man har til at starte med. Derefter måler man med faste tidsrum, hvor meget der er tilbage af det radioaktive grundstof.

Forsøg - Terninger:

• Vi fik i hver gruppe udleveret 100 terninger ,og et ark (vedhæftet billede), hvor vi skulle måle halveringstiden for terningerne, ved at man trækker alle de 6'ere fra, der bliver slået ved hvert kast. 
• Man skulle måle hvor mange kast/hvor lang tid det tog for at alle terningerne havde vist 6. Det tog så 39 kast for os, at få vist 6 på alle terninger.
• Halveringstiden måles ved at se hvor mange kast vi havde brugt på at komme ned til 50 terninger. Som man kan se på grafen.
• Halveringstiden for terningerne var 4 slag.

_________________________________________________________________________________

Marie Curie:

Marie Curie blev født d. 7 november 1867. Hun var en polskfødt fransk kemiker og fysiker. 

Hun blev født i Warszawa (som dengang var en del af det russiske kejserige).

Begge hendes forældre var lærere, og hun fik sin første lektion i fysik/kemi af sin far. 

Efter i nogle år at have arbejdet som guvernante og privatlærer i Polen, begyndte hun i 1891 at studere matematik og fysik i Paris.

I 1895 blev hun gift med Pierre Curie, og året efter ved hjælp af hans laboratorium begyndte hun sin udforskning af den nyopdagede radioaktivitet.

Marie Curie benyttede et elektrometer til at måle radioaktivitetens ioniserende virkning og fik dermed et mål for strålingens intensitet. Hun fandt ud af, at uranmalm udsendte en mere intens stråling end rent uran og derfor besluttede hun at malmen derfor måtte indeholde en hidtil ukendt radioaktiv bestanddel.

Efter langvarige kemiske analyser af uranmalmen, kunne ægteparret offentliggøre opdagelsen af to nye grundstoffer --> Polonium og Radium.

Parret fik nobelprisen i fysik, i 1903. Efter Pierre Curies død i 1906, blev hun professor som "den første kvindelige" ved Sorbonne. I 1911 fik hun nobelprisen i kemi, og fra 1918 arbejdede hun ved det nyoprettede Institut du Radium i Paris.

Hun er den første der nogensinde har vundet 2 nobelpriser i alt. Dvs. begge naturvidenskabelige nobelpriser. På trods af sit køn.

_______________________________________________________________________________

Faktalink noter - http://www.faktalink.dk/titelliste/tjer/tjerhele

Tjernobyl-ulykken:

• 1986 eksploderede reaktor nummer fire på atomkraftværket ved byen Tjernobyl i det tidligere Sovjetunionen.
• Mange mennesker døde på grund af radioaktiv forurening.
• En kraftig stigning i antallet af kræftramte - eksempelvis viser et schweizisk studie en stigning på 40 procent indenfor alle kræfttyper i Hviderusland fra 1990’erne til 2000.
• Byen ligger forladt hen som en spøgelsesby, hvor kun rammerne er tilbage.
• Baggrunden for ulykken, mener man, er en kombination af menneskelige fejl og tekniske konstruktionsfejl i reaktoren.
• 18.000 kvadratkilometer landbrugsjord blev forurenet
• Tjernobyl-ulykken blev en vigtig brik i 80’ernes kampagne imod atomkraft.
• Cirka 44 procent af det radioaktive jod blev frigivet i form af dampe, partikler i fast form samt som jodholdige organiske forbindelser.
• Cæsium og tellurium blev frigivet i form af aerosoler.
• Regeringen prøvede at kaste mere lys på den kolde krig, for at undgå opmærksomhed på ulykken.
• Efter ulykken prøvede Gorbatjov at lave nogle regler for hvordan man skulle styre atomkraft fremover.
• Skovene i området er stadig meget forurenede, da rødder, grannåle og blade holder på forureningen.
• I Ukraine er forureningen dog stadig et stort problem, da strømmen i størstedelen af floderne går sydpå.
• Hvidrusland og Ukraine er bange for at radioaktiviteten (americium) kommer ned til deres grundvand.
• Der er blevet lavet en 30 kilometer lukket zone hvor folk ikke må komme ind.
• I bær, lyng, svampe og jorbund er den største del der er forurenet. Især bær og svampe.
• Geder, får, husdyr og især fisk er blevet ramt af radioaktiviteten og Ukraine og Rusland må nød til at lave stikprøver på dyrene før de sælger dem videre.
• det er blevet beregnet at 2.200 af de 200.000 mennesker der arbejde på afviklingen vil dø af radioaktiviteten.
• Tjernobyl-katastrofen satte for alvor gang i debatten om atomkraft

Introduktion til atomkraft:

• Alting her i verden består af meget, meget små partikler, som man kalder atomer. 
• Atomkraft opstår ved at spalte atomerne i metallet uran. Der opstår varme når urankernen bliver spaltet. Processen kaldes fission.
• I en atombombes voldsomme og pludselige eksplosion, der er et resultat af spaltning af plutonium, der ikke findes i naturen, men som er et af slutprodukterne ved spaltningen af uran.
• første gang kendskab til atomkraft i 1945 —> Hiroshima og Nagazaki.
• Man troede at atomkraft var en billigfere løsning end de mere traditionelle energikilder som kul og olie. Men end MEGET farligere løsning.
• I 2005 var der i alt 441 atomkraftstationer verden over —>som producerer 16% af verdens elektricitet.
• I forbindelse med regnskyl i dagene efter Tjernobyl-ulykken, blev floder i området forurenede - 
• Når cæsium trænger ned i jorden, vil det være i de øverste jordlag i årevis —>målinger fra 1996 viser at der stadig er 90% i jordoverfladen.
• Strontium er mere mobilt end cæsium, og da det er opløseligt i vand, er det sværere at spore. Eksperter formoder, at 80 procent af det frigivne strontium allerede indgår i naturens cyklus.
• Når et atom spaltes i en kernereaktion, udsendes en usynlig stråling, som er meget skadelig.

Mennesker:

• Mennesker der bliver udsat for en stor dosis radioaktiv stråling, påvirkes straks eller i løbet af få dage.
• Hvis et menneske påvirkes med en dosis over 0,5 sievert (Sv), vil immunsystemet svækkes, blodtallet ændres, og spiserøret, lungerne, andre indre organer samt centralnervesystemet beskadiges.
• Hvis et menneske påvirkes med en dosis over 7 sv er der 0% chance for at de overlever.
• Man kan få hjertekarsygdomme, sygdomme i det endokrine system samt i luftvejene dominerer.
• Cæsium-137 forveksles med kalium i kroppen og kan danne cancer.
• Jod-131 optages i skjoldbruskkirtlen kan danne lidelser i skjoldbruskkirtlen samt kræft.
• Stronium-90 forveksles i kroppen som kalk, så det fordeles rundt i kroppen og kan forårsage leukæmi, en række andre kræftsygdomme samt talrige andre sundhedsproblemer.
• Plutonium behandles som jern i kroppen da deres kemiske betegnelse minder om hinanden. Det deles i blodet og kan forsage kræftlidelser og blodlidelser.
• Et foster er særligt sårbart overfor radioaktivitet —>det betyder at der er større chance for at føde et barn med organ- eller hjerneskade. Der er også en stigning i dødsfødte.

Argumenter for Atomkraft:

• De belaster miljøet med mindre CO2 end de almindelige kraftværker, der benytter fossilt brændstof som kul, gas og olie. Når disse energikilder brændes af, udsender de CO2 og andre skadelige luftarter, der forurener atmosfæren og bidrager til syreregn og den globale opvarmning.
• Kernereaktionen er en meget energirig proces, der kan benyttes i meget lang tid, da det ikke ser ud til, at uranmængden bliver opbrugt lige foreløbigt. Derimod er mængden af fossilt brændstof begrænset, og desuden bliver det dyrere og dyrere at udvinde.
• Siden Tjernobyl-ulykken er der gjort meget for at skærpe sikkerheden på a-kraftværkerne. Der er desuden langt større åbenhed landene imellem omkring erfaringerne med kerneenergi, så sandsynligheden for en ny stor katastrofe er væsentligt mindsket.

Argumenter imod Atomkraft:

• Det er meget dyrt at bygge et a-kraftværk.
• Atomreaktorer skal bygges og drives efter meget strenge sikkerhedsforskrifter, for hvis noget går galt, kan resultatet blive en katastrofe.
• Der er stor fare for radioaktivt udslip. Det kan koste et helt kontinent livet.
• I et atomkraftværk produceres der årligt radioaktive stoffer nok til at dræbe hele jordens befolkning
• Atomaffaldet er særdeles farligt. Atomkraftværker afgiver et spildprodukt i form af brugte brændstofstænger. De er meget radioaktive, og da halveringstiderne på nogle af de radioaktive isotoper er mellem 8-30 år, og for enkelte op til 24.000 år, vil brændstofstængerne forurene mange år frem. Det betyder, at det er vigtigt, hvordan atomaffaldet opbevares, og foreløbig har man ikke fundet optimale måder til. 

Energipolitikken er uvægerligt et sprængfarligt emne, og hvordan politikerne lokalt og internationalt prioriterer, får stor betydning for både energiforsyning, forurening og sikkerhed i årene frem.

_______________________________________________________________________________

THE ATOMIC STATES OF AMERICA

Atomfysik er meget abstrakt. Man kan ikke føle, smage eller se det. Det kan derfor være svært, at vide om man er blevet ramt af stråling, eller om det befinder sig i sit drikkevand. 

I byen Shirley på Long Island, ligger Brookhaven National Laboratory - et laboratorie hvor de udøver atomkraft - i nærheden af villaveje med børnefammilier og normale indbyggere af Long Island. 

Iblandt menneskerne der bor i nærheden af laboratoriet,var der begyndt at komme mistanke og en undren omkring hvad de lavede inde for murene på laboratoriet præcist, og hvor deres atomiske spild endte henne.
Flere meget usandsynlige tilfælde var, at adskillige på den samme villavej havde fået konstateret kræft. En familiefar var begyndt at blive bekymret, da hans datter på 3 år havde fået kræft, hvor tilfældet af at denne kræftart kunne finde sted, var 1 ud af 4 millioner mennesker den ramte. Det besynderlige var, at op til flere mennesker på den samme vej havde fået konstateret den samme type sjældne kræft. 

Beboerne var begyndt at kigge igennem gamle og nye  filer fra Brookhaven National Laboratory og fandt besynderlig viden og artikler om hvor deres radioaktive affald endte henne. Imellem filerne og artiklerne lå der et kort over Shirley, hvor der var afmærket, hvor i byen der var udslip af radioaktivt affald.  Stoffet tritium var fundet tæt op ad nogle af byens brønde, der førte direkte ned til deres drikkevand. Tritium atomet er ustabilt og er radioaktivt med en halveringstid på 12 år cirka. Det radioaktive tritium kan ikke optages gennem huden i en menneskekrop gennem huden, men til gengæld gennem munden. Så derfor var det chokerende risikabelt at dette stof var så tæt på deres drikkevand.
Gruppen af indbyggere der var blevet meget mistænksomme, inklusiv faren til den kræftramte 3-årige datter, henvendte og konfronterede Brookhaven National Laboratory med beviserne på at deres drikkevand var blevet forgiftet på grund af laboratoriets radioaktive spild. Men selvfølgelig benægtede bestyrelsen af laboratoriet alt, selvom der var klart bevis.
Men indbyggerne gav ikke op, og senere blev faren til den kræftramte pige talsmand for deres sag og kom på en masse tv-shows hvor de debaterede for lukningen af Bookhaven National Laboratory.
Til sidst efter en lang kamp, tilstod de deres fejl og laboratoriet blev lukket omsider.
Men stadigvæk overalt i USA bliver der udøvet farlig atomkraft der ikke altid kan opdages da atomfysik er - som sagt - et meget abstrakt koncept.