Εφαρμογές πυρηνικής ενέργειας

Abstract

Σκοπός της Πτυχιακής Εργασίας είναι η κατανόηση της Πυρηνικής φυσικής-Πυρηνική Τεχνολογία που ενσωματώνει την επιστήμη της φυσικής και της χημείας (απεμπλουτισμένο ουράνιο, ανίγνευση πυρηνικών ακτινοβολιών, στρατιωτική αποτροπή(πυρηνικά όπλα-τεχνικά στοιχεία Πυρηνικών όπλων, η περίπτωση της Β. Κορέας) και την Πυρηνική ιατρική η οποία αποτελεί την σύγχρονη ιατρική και είναι σημαντική για την αντιμετώπιση μιας νόσου στον άνθρωπο. Αρχικά δίνονται στοιχεία για το άτομο και η δομή του. Γενικά η ύλη αποτελείται από άτομα. Κάθε άτομο αποτελείται από ένα θετικά φορτισμένο πυρήνα, στον οποίο συγκεντρώνεται πρακτικά όλη η μάζα του ατόμου και από ηλεκτρόνια που κινούνται γύρω από τον πυρήνα. Θα δούμε από ποια στοιχεία αποτελείται ο πυρήνας του ατόμου. Επίσης παρακάτω θα μελετήσουμε τον χάρτη του Segre ή χάρτης των πυρήνων(πρόκειται για ένα διάγραμμα στο οποίο αποτυπώνονται οι θέσεις στο δισδιάστατο χώρο (Ζ,Ν) των διαφόρων γνωστών πυρήνων συναρτήσει του ατομικού (Ζ) και του νετρονικού τους (Ν) αριθμούς, καθώς και των χάρτη των νουκλιδίων. Θα δούμε το έλλειμα μάζας- ενέργεια σύνδεσης που έχει να κάνει με την μάζα του πυρήνα, και τέλος τις πυρηνικές δυνάμεις που εξασκούνται μέσα στον πυρήνα, και την ραδιενέργεια η διαφορετικά διέγερση ηλεκτρονίων. Στην συνέχεια δίνεται το τι είναι το απεμπλουτισμένο ουράνιο, ποια τα επίπεδά του ουρανίου στο περιβάλλον, αν ο άνθρωπος εκτίθεται σε φυσικό ουράνιο ή όχι, και ποιες είναι οι στρατιωτικές χρήσεις του απεμπλουτισμένου ουράνιου, και τι είναι αυτές οι προσμίξεις που αναφέρονται στο απεμπλουτισμένο ουράνιο, καθώς και πώς επηρεάζει τον άνθρωπο και το περιβάλλον. Επίσης θα δούμε τι είναι το κύριο άρμα μάχης AMRAMS M1, και γιατί χρησιμοποιείται, είναι συνοπτικά ερωτήματα που θα απαντηθούν στο παρακάτω κεφάλαιο. Ακολουθούν τα διάφορα είδη ακτινοβολιών που μέχρι σήμερα έχουν σχεδιαστεί και κατασκευαστεί θα δούμε ότι δεν ανιχνεύουν μόνο τις πυρηνικές ακτινοβολίες άλφα, βήτα και γάμα αλλά και άλλα είδη ακτινοβολιών όπως ακτινοβολίες βαρέων ιονιστικών σωματίων. Επίσης θα διαπιστώσουμε ότι η μορφή και το μέγεθος των ανιχνευτών εξαρτάται κύρια από την γεωμετρία και οι απαριθμητές: θάλαμος ιονισμού, αναλογικός απαριθμητής ,απαριθμητής Geiger-Muller, και διάφορα άλλα είδη απαριθμητών που θα αναφερθούν στο συγκεκριμένο κεφάλαιο. Στην συνέχεια γίνεται ο προσδιορισμός ραδιενεργών συγκεντρώσεων και ενεργοτήτων με ενεργοποίηση νετρονίων. Προσδιορισμός του Ουράνιου με την μέθοδο των καθυστερημένων νετρονίων. Προσδιορισμός συγκέντρωσης του ουράνιου σε ορυκτά με τη μέθοδο εγγραφής ιχνών σχάσης. Μέθοδος ανάλυσης φθορισμού με ακτίνες –Χ. Ακολουθεί η σημασία της ραδιοχρονολόγησης πέμπτο κεφάλαιο που μέσα σε αυτήν είναι διάφορα στοιχεία που την χαρακτηρίζουν με την ταξινόμηση των μεθόδων των ραδιοχρονολογήσεων. Ακόμα θα ασχοληθούμε με την μέθοδο εγγραφής ιχνών σχάσης και την μέθοδο θερμοφωταύγειας αναλύοντάς τες με διαγράμματα και στοιχεία τα οποία μας βοηθούν στην κατανόησή τους. Έπειτα περιγράφονται οι εφαρμογές των ραδιοισοτόπων στη γεωλογία, στο κεφάλαιο έκτο, τι είναι αυτές και από τι αποτελούνται. Στην συνέχεια περιγράφεται η αφετηρία των βιολογικών επιπτώσεων των ακτινοβολιών. Η ακτινοβολία εναποθέτει ενέργεια στο υλικό, με αποτέλεσμα τον ιονισμό του υλικού. Είναι ακριβώς αυτή η εναπόθεση ενέργειας, ο ιονισμός των μορίων των κυττάρων που αποτελεί την αφετηρία των βιολογικών επιπτώσεων των ραδιενεργών ακτινοβολιών σε ζωντανούς οργανισμούς. Για την κατανόηση των βιολογικών επιπτώσεων θα δοθεί εδώ στοιχειώδεις περιγραφή της δομής και λειτουργίας του κυττάρου, καθώς και σε ποιες κατηγορίες διακρίνονται καθένα από αυτά. Παρακάτω θα γίνει αναφορά στις πρωτείνες, τα νουκλεικά οξέα η διαφορετικά νουκλεοτίδια που το σπουδαιότερο από αυτά είναι το DNA. Ακόμα θα δούμε τις δόσεις ραδιενέργειας, την ραδιενέργεια περιβάλλοντος που αυτή χωρίζεται σε κατηγορίες που θα αναφερθούν παρακάτω. Θα αναφέρουμε τις βιολογικές επιπτώσεις που και αυτές χωρίζονται σε κατηγορίες, τα όρια δόσεων και τέλος το πρόβλημα της θωράκισης, Έπειτα ακολουθούν, οι κατηγορίες ραδιενεργών καταλοίπων και σε ποιες κατηγορίες αυτά διακρίνονται, με κριτήρια την ποσότητα και το είδος της ραδιενέργειας, καθώς και τους αναμενόμενους χρόνους επιβίωσης των ραδιενεργών ισοτόπων. Στην συνέχεια θα δούμε την βραχυπρόθεσμη και μεσοπρόθεσμη διαχείριση των πυρηνικών καταλοίπων, και την μακροπρόθεσμη διαχείριση. Στην συνέχεια θα τονισθεί ο σημαντικός ρόλος της Πυρηνικής Ιατρικής που είναι μια νέα σχετικά ειδικότητα η οποία έχει σαν σκοπό την εφαρμογή των ιδιοτήτων των ραδιοισοτόπων στη διάγνωση και την θεραπεία των ανθρώπινων ασθενειών και μελετά την ασταθή ισότοπα σε συνδυασμό με την ανάπτυξη των συστημάτων ανίχνευσης της εκπεμπόμενης από ραδιοισότοπα ακτινοβολίας. Οι ιατρικές εξετάσεις οι οποίες γίνονται στην Πυρηνική Ιατρική είναι γνωστές ως σπινθηρογραφήματα. Ο κλάδος αυτός της ιατρικής ενσωματώνει βασικές γνώσεις και από άλλες επιστήμες όπως τη φυσική ,τη χημεία ,την ραδιοχημεία, ραδιοφάρμακα και ραδιοισότοπα, ενώ παρουσιάζονται τα μηχανήματα που αποτελούν βασικό κορμό της Πυρηνικής Ιατρικής, όπως είναι η γ-camera, o κρύσταλλος, οι φωτοπολλαπλασιαστές, τα μηχανήματα PET και SPECT που θα τα δούμε αναλυτικά το καθένα στο συγκεκριμένο κεφάλαιο. Η στρατιωτική αποτροπή είναι αυτή που παρουσιάζεται έπειτα, καθώς και την περίπτωση της Βόρειας Κορέας που δείχνει δυνατή και έτοιμη για έναν ενδεχόμενο Πυρηνικό Πόλεμο, και αυτό θέτει σε κίνδυνο το περιβάλλον καθώς και την ανθρώπινη ύπαρξη. Ποιο αναλυτικά, η θεωρία της πυρηνικής αποτροπής και οι στρατηγικές μελέτες γενικότερα υπάρχουν, διασυνδέονται και αφορούν τη χρήση στρατηγικών οπλικών συστημάτων. Είναι απαραίτητο λοιπόν να παρουσιασθούν αυτά τα οπλικά συστήματα, έτσι ώστε ο αναγνώστης να μπορέσει να αντιληφθεί τον ρόλο τους στη διαμόρφωση της αποτροπής αλλά και την αποστολή τους σύμφωνα με τη θεωρία της αποτροπής. Τα συμπεράσματα της παρούσας Πτυχιακής Εργασίας θα περιλαμβάνει το εικοστό κεφάλαιο, με χρήσιμα αποτελέσματα της εφαρμογής Πυρηνικής Τεχνολογίας και της Πυρηνικής Ιατρικής, καθώς θα επισημάνουμε και θα τονίσουμε συγκεκριμένες κατηγορίες έτσι ώστε να γίνει κατανοητό πόσο σημαντικές είναι αυτές για τον άνθρωπο και γενικά για το περιβάλλον.