Fag

Fagstoff

Video

Interaktivt innhald

Stråling frå radioaktive kjelder

Frå radioaktive kjelder kjem stråling både som partiklar og elektromagnetisk stråling. Alle typar radioaktiv stråling oppstår som følge av endringar i ustabile atomkjernar, som kan sende ut fleire typar stråling når dei går over til meir stabile former.

Alfapartikkelen består av to nøytron og to proton, beta-strålinga består av elektron, medan gamma-strålinga er elektromagnetisk stråling. Illustrasjon. — Ein stor ustabil atomkjerne sender ut alfa, beta og gammastråling.

Kvifor er nokre kjernar radioaktive?

Atomkjernar består av proton og nøytron. Har du tenkt på korleis det kan ha seg at positive proton og nøytrale nøytron kan henge saman i ein atomkjerne? Positive ladningar støyter jo kvarandre vekk!

Grunnen til at dette er mogleg, er at det finst ei heilt eiga kraft, sterk kjernekraft, som berre verkar på partiklane i kjernen. Denne krafta er veldig sterk, men rekk ikkje lenger enn til eit par nabopartiklar. Innanfor atomkjernen vinn ho over den elektriske fråstøytinga mellom protona, slik at kjernen heng saman.

Ei kule danna av ei stor mengde proton og nøytron, der kjernekrefter bind saman, mens elektriske krefter støyter partiklane frå kvarandre. Illustrasjon.

I store atomkjernar blir det dermed meir og meir elektrisk fråstøyting mellom protona etter kvart som atomkjernen blir større (høgare atomnummer). Då heng ikkje den sterke kjernekrafta med lenger, og atomkjernen blir ustabil, det vil seie radioaktiv.

Ulike typar stråling frå radioaktive kjelder

Dei ustabile kjernane kan bli stabile igjen ved å sende ut stråling: alfa-, beta- og gammastråling.

Alfastråling

To proton og to nøytron bundne saman dannar ein alfapartikkel. Illustrasjon. — Alfastråling: Ein alfapartikkel består av to nøytron og to proton – det same som i ein heliumkjerne.

Ein ustabil kjerne kan bli meir stabil ved å sende ut partiklar som består av to proton og to nøytron. Dette er det same som kjernen i heliumatom og blir i denne samanhengen kalla for alfapartiklar. Sidan alfapartiklane er store og tunge, er alfastrålinga svært energirik.

Når ein atomkjerne sender ut ein alfapartikkel, blir han omdanna til eit nytt grunnstoff. Atomnummeret til det nye grunnstoffet vil vere 2 lågare enn det opphavlege, sidan to positive proton har forsvunne.

Døme

Når ein radiumkjerne sender ut ein alfapartikkel (heliumkjerne) i forrykande fart, blir han til eit nytt grunnstoff med ein kjerne som har to proton og to nøytron færre enn den opphavlege radiumkjernen. Den nye kjernen er ein radonkjerne (Rn).

Denne prosessen blir kalla for desintegrasjon. Reaksjonslikninga kan skrivast slik:

${}_{88}^{226}R a \to {}_{86}^{222}R n + {}_{2}^{4}H e$

Tenk gjennom

Som døme kan vi ta uran, som har atomnummer 92 i periodesystemet. Kva nytt grunnstoff blir danna viss ein urankjerne sender ut ein alfapartikkel?

Løysing

Viss ein urankjerne sender ut ein alfapartikkel, vil han miste to proton. Uran har 92 proton, og vi ender dermed opp med eit stoff med 90 proton. Ut frå periodesystemet er dette thorium (Th).

Dersom vi kjenner talet på partiklar i kjernen (tal på proton og nøytron til samen), kan vi skrive dette som ei reaksjonslikning:

${}_{92}^{238}U \to {}_{90}^{234}T h + {}_{2}^{4}H e$

Betastråling (β-stråling)

Nøytronet blir splitta til eit positivt proton og eit negativt elektron. Illustrasjon. — Betastråling: Eit nøytron blir splitta og dannar eit proton og eit elektron. Elektronet blir skote ut med stor energi som betastråling.

Betastråling er ein annan måte ustabile kjernar blir omdanna på. Betastråling består av elektron med stor fart. Då lurer du sikkert på korleis det kan kome elektron frå atomkjernen – der er det jo berre proton og nøytron! Svaret er at eit nøytron kan dannast om til eit proton og eit elektron.

Tenk gjennom

Ein spesiell karbonisotop, karbon-14, består av 6 proton og 8 nøytron og sender ut betastråling. Kva grunnstoff blir danna når eitt av desse nøytrona blir omdanna til eit proton og eit elektron?

Løysing

Eitt nøytron blir omdanna til eit proton og eit elektron. Elektronet blir sendt ut som betastråling, mens protonet blir verande i kjernen. Det betyr at kjernen no består av eitt proton meir og eitt nøytron mindre enn tidlegare. No har vi altså ein kjerne med 7 proton og 7 nøytron. Kva grunnstoff vi har, kjem an på antal proton. Det betyr at vi har grunnstoff nummer 7, nemleg nitrogen.

Vi kan skrive dette som ei reaksjonslikning:

${}_{6}^{14}C \to {}_{7}^{14}N + {}_{- 1}^{0}e$

Gammastråling (γ-stråling)

Ein stor, ustabil atomkjerne sender ut gammastråling og går over i ein meir stabil tilstand. Illustrasjon. — Gammastråling er elektromagnetisk stråling med høg energi.

Gammastråling er elektromagnetisk stråling med høg energi som blir send ut frå ustabile atomkjernar. Røntgenstråling og gammastråling overlappar i det elektromagnetiske spekteret, men skil seg frå kvarandre i korleis dei oppstår.

Røntgenstråling oppstår ved nedbremsing av svært raske elektron, mens gammastråling kjem av endringar i atomkjernen og er derfor radioaktiv stråling.

Vanlegvis følger gammastråling etter at atomkjernen har sendt ut ein alfa- eller betapartikkel, og vi kan sjå på gammastrålinga som ei slags opprydding for å gjere strukturen i den nye atomkjernen mest mogleg stabil.

Film om radioaktivitet (4:46)

Denne filmen handlar om korleis radioaktivitet oppstår, dei ulike typane stråling som er knytte til dette, og korleis vi kan avgjere om eit atom er stabilt eller ustabilt.

Video: FuseSchool / CC BY-NC-SA 4.0

Oppgåver

Vel rett alternativ.

Relatert innhald

Halveringstid – programmering i Python

På denne sida finn du eit utval av oppgåver der du skal bruke programmeringsspråket Python til å utforske halveringstid og bruke ulike funksjonar.