חדשות האתר

פרוייקט הרחבת אתר הסיכומים 2014 יוצא לדרך, ואנחנו צריכים את העזרה שלכם! לחצו כאן לפרטים

שימו לב שתיקנו כמה סיכומים שהיו חתוכים, תודה לגולשים הנאמנים שהעירו לנו על כך.

סקר

  • באיזה מקצוע הייתם רוצים לראות יותר סיכומים
  •  תנ"ך
  •  אנגלית
  •  ספרות
  •  היסטוריה
  • אנא בחר תשובה

רשימת תפוצה

הצטרף לרשימת התפוצה שלנו!

  • אנא הכנס כתובת EMail תקינה

צורפת בהצלחה לרשימת התפוצה. תודה על שיתוף הפעולה!

חברתי

הגרעין

מקצוע: כימיה, כיתה: י', מאת: אלי, פורסם: 15/05/2008
הולכים לסרט? allmovies.co.il מרכז במקום אחד את כל ההקרנות בכל בתי הקולנוע!

עבודה על סוגי קרינות, ביקוע והיתוך גרעיניים, כורים גרעיניים כמקור כוח ורפואה גרעינית

1) "כל מה שתפיקו על 3 סוגי קרינה ראדיוקאטיבית."
הפיזיקאי הצרפתי הנרי בקרל לא שיער שיד המקרה תוביל אותו לתגלית שלא חלם
עליה. באחד הימים של שנת 1896, במסגרת סדרת ניסויים שערך, הניח בתוך מגירה,
חומר בשם אורניום. האורניום היה עטוף בנייר שחור ולצידו היה מונח סרט צילום.
מאוחר יותר הוציא את סרט הצילום ולאחר שפיתח אותו גילה להפתעתו שהוא
השחיר. הדבר הביא אותו למסקנה שהאורניום פולט מאליו קרינה בלתי נראית
החודרת דרך גופים. כך נתגלתה הקרינה הרדיואקטיביות.

הקרינה הרדיואקטיבית היא שם כולל למספר סוגי קרינה שפולטים מאליהם
חומרים מסוימים, באופן עצמאי לחלוטין, ללא כל התערבות מבחוץ. הקרינה
הרדיואקטיבית נפלטת ללא הפוגה מן החומר הפולט אותה. בתהליך פליטתה של
הקרינה רדיואקטיבית, חל שינוי בגרעיני האטומים הפולטים אותה.

רדיואקטיביות הוא השם לפעילות הכוללת את הקרינה הרדיואקטיבית ואת
השינויים בגרעין המתחוללים תוך כדי פליטתה. לחומרים הפולטים קרינה זו
קוראים בשם חומרים הקרינה הרדיואקטיבית היא, כאמור, אוסף של מספר סוגי
קרינה. האחת היא קרינת אלפא. זוהי רדיואקטיביים. קרינת של חלקיקי חומר
הנפלטים מן הגרעין. כל חלקיק אלפא הוא למעשה צרור של 2 פרוטונים ו - 2
נויטרונים. מאחר שהפרוטונים המרכיבים אותה הם חלקיקים בעלי מטען חשמלי
חיובי ואילו הנויטרונים הם חלקיקים חסרי מטען חשמלי הרי שמטענה של הקרינה
הוא חיובי. החלקיק של קרינת האלפא (המורכב כאמור משני פרוטונים ושני
נויטרונים) קרוי חלקיק אלפא. קרינת
אלפא נפלטת מאטומים כבדים של חומרים מסוימים. בזמן פליטתה של קרינה זו
שנה האטום את טבעו. הוא הופך לאטום פחות מסיבי ומספרו האטומי קטן בשניים.
המספר האטומי הוא מספר הפרוטונים שבגרעין האטום והוא שקובע את סוג היסוד
ממנו עשוי החומר. שינוי הגרעינים משמעותו היא, לכן, שינוי היסוד ממנו עשוי
החומר, ליסוד מסוג אחר.

קרינה רדיואקטיבית אחרת היא קרינת ביתא. קרינה זו היא למעשה אלקטרונים
הנפלטים מגרעיני אטומים העוברים שינוי. אלקטרונים הם חלקיקים טעונים במטען
חשמלי שלילי ולכן מטענה החשמלי של קרינת ביתא הוא שלילי. התהליך הגורם את
פליטתה של קרינת ביתא הוא התפרקותו של נויטרון בתוך גרעין האטום, לאלקטרון
ולפרוטון. האלקטרון נפלט אל מחוץ לגרעין והוא קרוי חלקיק ביתא. מספרו של גרעין
אטום שפלט חלקיק ביתא גדל באחד. במלים אחרות גם בגרעין כזה, כמו בקרינת
אלפא, משנה האטום את סוגו והופך ליסוד אחר.

קרינת גמא היא סוג שלישי של קרינה רדיואקטיבית. בניגוד לשתי קודמותיה, קרינה
זו איננה של חלקיקי חומר אלא של אנרגיה טהורה. קרינת גמא היא אחת מאוסף
קרינות הקרויות ביחד בשם הכולל קרינה אלקטרומגנטית. לקרינה האלקטרומגנטית
משתייכות גם קרינת רנטגן, קרינה תת אדומה, קרינה על סגולה, קרינת רדיו וכל
קרינות האור הנראה (אדום, סגול, כחול ועוד). בתהליך פליטת קרינת גמא, לא
משתנה מספר הפרוטונים שבגרעין ולכן אטום הפולט אותה איננו משנה את סוגו תוך
כדי פליטתה. קרינת גמא היא חסרת מטען חשמלי.
שלושת הקרינות אלפא, ביתא וגמא שונות בכושר החדירה שלהן לתוך החומר.
קרינת אלפא היא בעלת כושר החדירה הנמוך ביותר. דף נייר עוצר אותה והיא
מסוגלת לחדור רק דרך סנטימטרים ספורים באוויר. בתוך הגוף טווח חדירתה נמוך
הרבה יותר פחות מעשירית מילימטר. לעומתה, קרינת ביתא מסוגלת לחדור דרך ספר
עבה או משטח מתכת דק. היא גם מסוגלת להתקדם מטרים אחדים באוויר בטרם
תיבלם. בתוך הגוף החי היא נבלמת כעבור מילימטרים ספורים. ניתן לבלום אותה על
ידי משטח עופרת שעוביו 2 מילימטרים.
החדירה מכולן היא קרינת גמא. זו מסוגלת לחדור אפילו דרך משטח בטון בעובי של
מטר. בתוך גוף החי היא מסוגלת לחדור לעומק של כ- 15 סנטימטרים ואף יותר. ניתן
לעוצרה רק באמצעות לוח עופרת עבה. קרינה רדיואקטיבית גורמת לנזק לגוף האדם
ולבעלי חיים וצמחים בכלל. עובדה זאת ידועה כבר מתחילת המאה העשרים. כאשר
חודרת קרינה לתא החי היא גורמת לשינויים במולקולות המרכיבות אותו. השינויים
עלולים לגרום לשיבוש תפקודו של התא ואף למותו. הגוף החי בנוי מתאים ופגיעה
בהם עלולה לגרום לשיבוש תפקודו של הגוף עד כדי מוות. הנזק שגורמת הקרינה לגוף
החי תלויה בכמות הקרינה הרדיואקטיבית אליה הוא נחשף. ככל שהיא גדולה יותר,
כך גדל הנזק. חשיפה לכמויות קרינה קטנות מאד איננה גורמת כל נזק או גורמת
לנזק קטן מאד, אך חשיפה לכמויות גדולות מאד גורמת לגידולים סרטניים. הקרינה
עלולה
לגרום לנזקים גנטיים בתא, העוברים לאחר מכן בתורשה.

2) מהי תגובת ביקוע גרעיני (ושימושיה)?
כשמפגיזים מדגם של אורניום בנויטרונים, "לוכדים" גרעיני האיזוטופ אורנים 235
את הנויטרונים ומיד לאחר מכן מתבקעים לשני גרעינים שווים בקירוב ובנוסף לכך
הם פולטים 2-3 נויטרונים. הניסוח המאוזן של תהליך הביקוע הגרעיני הוא:
n + U -->Kr +Ba + 2* n
ניוטרונים אלה נלכדים בחלקם על ידי גרעיני אטומים סמוכים וגרומים לביקוע
גרעיניהם, וחוזר חלילה. זאת תגובת שרשרת והיא מתרחשת תוך שבריר שנייה
ומשחררת כמויות עצומות של אנרגיה.

תהליך ביקוע גרעיני כזה מתרחש בפצצת אטום. לעומת זאת, אם ברצוננו לרתום
את האנרגיה המשתחררת לצרכים אחרים, כגון: ייצור חשמל ומחקר, עלינו להאט
ולווסת אותה.

תהליך שונה מתרחש בשמש ובפצצת המימן. זהו תהליך מיזוג גרעיני בו חלקיקים
קלים מתחברים כדי ליצור גרעיני אטומים כבדים יותר.

בני הזוג קרי היו הראשונים שמדדו את האנרגיה הנפלטת מיסודות
ראדיואקטיבים. הם הבינו כי גרעינים של יסודות מסוימים יכולים לשמש מקור
לכמויות ענק של אנרגיה. הם גם חזו שאנרגיה זו, אם תשתחרר בהתפרצות אחת,
תהיה בעלת עוצמה בלתי משוערת.

מדעני ארה"ב היו הראשונים שהשתמשו באנרגיה גרעינית למטרות הרג והרס. הם
ייצרו את פצצות האטום הראשונות והשליכו אותן על הירושימה ונגסקי שביפן
באוגוסט 1945. הנזק היה עצום.





3) מהי תגובת ביקוע גרעיני (ושימושיה)?

היתוך גרעיני - תהליך שבו גרעינים של אטומים מתמזגים לגרעין גדול יותר. תהליך
זה כרוך בפליטת אנרגיה רבה, והוא מתרחש בכוכבים ובפצצת מימן.
ההיתוך הגרעיני שמתרחש במרכזם של כוכבים, הוא שמאפשר להם להקרין אנרגיה
לסביבתם הרחוקה במשך מיליארדי שנה. למרות שהתהליך מפיק אנרגיה רבה, הוא
אינו מתחיל באופן ספונטני, אלא דורש אנרגיה תחילית רבה. אנרגיה זו נוצרת
מהדחיסה הגרביטציונית בכוכבים.
בעת ההיתוך הגרעיני שמתרחש בשמש יש שרשרת תהליכים:
* בהתחלה מתמזגים שני זוגות של פרוטונים (שהם הגרעינים של האיזוטופ הרגיל
של מימן 1H) ויוצרים שני גרעינים של דאוטריום (2H איזוטופ של מימן). בתהליך
זה נפלטים גם שני נייטרינו ושני פוזיטרונים
* כל אחד מגרעיני הדאוטריום מתמזג עם פרוטון נוסף על מנת ליצור שני גרעינים
של האיזוטופ של הליום (3He).
* שני גרעיני ה-3He מתמזגים לגרעין בריליום אחד לא יציב, שמתפרק לגרעין הליום
4He ולשני פרוטונים.
מאחר ומסת גרעין ההליום (4He ) שנוצר קטנה מזו של ארבעה פרוטונים, ההפרש
משתחרר בצורת אנרגיה של 26.7 MeV. זהו מקור האנרגיה של השמש, שהיה בגדר
חידה במשך אלפי שנים.
בכוכבים זקנים יותר בהם אזל המימן, מתרחשות תגובות בהן גרעיני הליום
מתמזגים לגרעיני פחמן, ואף לגרעינים יותר כבדים, עד ברזל.
היתוך גרעיני מתרחש גם בעת פיצוץ של פצצת מימן. כדי להתחיל אותו כוללת
הפצצה גם פצצת אטום, שמספקת את האנרגיה הדרושה להתחלת התהליך. אנריקו
פרמי הגדיר את השמש כ"פצצת מימן טובה".
בעשורים האחרונים נעשים נסיונות לרתום אנרגיה זו בתהליך מבוקר של "היתוך
גרעיני קר", כלומר היתוך גרעיני שנעשה בטמפרטורה שאינה גבוהה במידה חריגה,
לשם ייצור אנרגיה. עד כה לא הצליחו לבנות תהליך יעיל כזה.




4) בקרינה הרדיואקטיבית יש גם תועלת. היא מנוצלת למשל לצרכים רפואיים: כדי
לאבחן מוקדי מחלה כגון גידולים סרטניים בתוך הגוף החי, מחדירים לדם חומר
רדיואקטיבי המגיע לאזור הנגוע במחלה. באמצעות מכשיר לגילוי קרינה
רדיואקטיבית המצוי מחוץ לגוף, מאתרים את מיקומו של החומר שהתרכז באזור
הנגוע וכך מגלים את האזור הנגוע.
דוגמה אחרת לשימוש בקרינה הרדיואקטיבית לצרכים רפואיים היא הריסת גידולים
סרטניים.
אלומה של קרינה רדיואקטיבית מכוונת לעבר הגידול הסרטני, הורסת אותו וגורמת
להצטמקותו
ולעתים אף להיעלמותו המוחלטת.
חומרים רדיואקטיביים מנוצלים למגוון שימושים נוספים מלבד רפואה ובהם טיפול
במזון לצורך
הארכת חיי המדף שלו ולשיפור איכותו. הטיפול במזון נעשה על ידי הקרנתו בקרינה
רדיואקטיבית.



כורים גרעינים - מכור כוח!
אנרגיה גרעינית לצורכי שלום מופקת בכורים גרעיניים. היא משמת בעיקר להפקת חשמל,
להתפלת מי-ים, ולהנעת צוללות ואוניות. בניגוד לפצצת האטום, הפקדת אנרגיה בכורים
גרעינים מבוססת על תהליכי ביקוע שבהם תגובות השרשרת מבוקרות בצורה קפדנית. את
החומר הבקיע מחזיקים בכור בצורת מוטות. בין המוטות הללו וסביבם יש חומר (מאט)
שתפקידו להאט את הנויטרונים הנפלטים מבלי לבלוע אותם. מאטים מקובלים בכור של
אורניום טבעי הם גרפיט ומים כבדים. בנוסף לכך שתגובת השרשרת מבוקרת באמצעות
ה"מאטים", נהוג להשתמש בכורים גרעיניים בעפרות של אורניום טבעי או באורניום
מעושר שבו ריכוז ה- (235-92)U הוא 2% עד 4%, להבדיל מפצצת האטום, שבה נעשה
שימוש ב (235-92)U טהור. קיימים בעולם סוגים שונים של כורים גרעיניים הנבדלים זה
מזה בטכנולוגיה, ב"חומר הדלק", בגודלם ובשימושים שלהם.


רפואה גרעינית
כאשר קרינה פוגעת בחומר היא עשויה לחולל בו כל מיני שינויים. מכיוון שהקריה
הרדיואקטיבית כוללת בתוכה סוגים שונים של קרינה הנבדלים זה מזה ביכולת החדירה
ובאנרגיה שלהם, גם השפעתם על חומרים משתנה.
לעיתים, השינויים הללו הרסנים וגורמים לשינוים בהרכב ובמבנה החומר. אך לפעמים,
בעיקר כשהקרינה ניתנת בכמות קטנה, ההשפעות אינן הרסניות וניתן לנצלן לצורך אבחון.
קרינה רדיואקטיבית יכולה לשמש גם לאבחון ופענוח וגם לטיפול ולהשמדת רקמות.
האבחון נעשה ע"י מיפוי איברים לבדיקת גודל, צורה ופגמים במבנה הרקמה ובפעילותה.
ידוע כי יסודות מסוימים מתרכזים במקומות ספציפיים בגוף.
לדוגמא: רוב אטומי היוד בגוף נמצאים בבלוטת המגן ואילו רוב אטומי הזרחן מרוכזים
בעצמות.

עובדה זו מנוצלת כדי לאתר גידולים שונים, ביניהם גידולים סרטנים. עושים זאת על ידי
הזרקה או בליעת חומר המכיל איזוטופ רדיואקטיבי המתרכז באיבר הרצוי. כדי "להוביל"
את האיזוטופים לרקמה הנדבקת, קושרים אותו לחומר ביולוגי. הרדיואיזוטופ "משדר" על
ידי פליטה של קרינה רדיואקטיבית אל מחוץ לגוף "איתותים". בעזרת גלאי מתאים אפשר
לגלות את הקרינה הנפלטת מהחומר ה רדיואקטיבי, לבדוק את פיזורה על פני האיבר הנבדק
וכך לאתר את מקומו המדויק של הגידול. יתרון האבחון בדרך זו הוא שהבדיקות אינן
חודרניות ומבוצעות ללא ניתוח. לשם כך כמובן צריך לבחור בחומר רדיואקטיבי שמתפרק
במהירות יחסית עד לקבלת חומר לא- רדיואקטיבי. לצורך האבחון רצוי להשתמש
ברדיואיזוטופים אשר זמן מחצית החיים שלהם הוא בין חצי שעה לבין שעתים-שלוש.
רדיואיזטופים אלו מאפשרים זמן בדיקה ראוי אך מצד שני, נמנעת פליטת קרינה
רדיואקטיבית לפרק זמן ארוך.
חשוב לציין כי בדרך כלל כמות הקרינה שאדם נחשף לה במהלך בדיקה קטנה מאד
ונזקה זעום לעומת התועלת הרבה בקבלת אבחון מהיר ואמין.

כאשר רוצים להרוס רקמות סרטניות מקרינים את המקום ברמת קרינה גבוהה באנרגיה
גבוהה. הקרינה הורסת את הגידול ע"י פגיעה בחומרים הבונים את התאים וגורמת
להצטמקותו במקרים רבים ובמקרים רבים גם להעלמתו כליל. הבעיה היא שרקמה זו עלולה
לפגוע גם ברקמות בריאות הנמצאות בסביבת הגידול ולגרום לנזקים בגוף. כדי למנוע זאת
צריך להקפיד ולדייק במיקום הפגיעה וזאת ע"י שימוש במכשור משוכלל ומדויק. כיום יש
אפשרות, במקרים מסוימים, להחדיר את החומר ה ראדיואקטיבי ישר לתוך הרקמה החולה
באמצעות מחט דקה, כך שהפגיעה ברקמות שמסביב היא מינימלית.

רוצים לקבל את הסיכומים לבגרות ישר לפייסבוק שלכם? עשו לנו לייק: