Traiter la radioactivité

2006/10/01 Roa Zubia, Guillermo - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Fisika

La solution du problème pourrait être dans le noyau. Certains noyaux émettent des radiations et d'autres pas. Si vous comprenez pourquoi il peut y avoir un moyen de manipuler le noyau.

Dans le noyau il y a des protons et des neutrons. Pour les produits chimiques, les protons sont les plus importants; la chimie de l'atome dépend du nombre de protons, de sorte que les noms des éléments ont été placés en fonction du nombre de protons qu'ils ont dans le noyau de l'atome. Par exemple, tout atome qui a 7 protons est azote, indépendamment des neutrons qu'il a. Mais pour les physiciens, le nombre de neutrons est également important. Un azote a 6 neutrons ou 7 sont très différents. Les deux sont de l'azote, mais sont deux isotopes, 13 d'azote et 14 d'azote, respectivement (l'élément représentant les isotopes et le nombre de particules du noyau, les protons plus les neutres). Le premier est radioactif et le second est totalement stable. La différence réside dans le nombre de neutrons, ce qui est important; en définitive, pour savoir si un isotope donné est radioactif, il faut se fixer sur la proportion entre les protons et les neutrons.

Pour que le noyau soit stable, les protons ont besoin de neutrons et en quantité adéquate. Ni trop de neutrons ni trop peu. Mais combien est-ce? Combien de neutrons le noyau a-t-il besoin pour ne pas être radioactif par proton ? Il n'y a pas de réponse simple. Dans la plupart des petits atomes, la loi d'égalité est respectée : combien de protons, plusieurs neutrons.

Egalité égale

Le noyau hélium-4 (2 protons, 2 neutrons) en est un bon exemple. Très stable. De plus, les noyaux composés de plusieurs unités du noyau hélium-4 sont également très stables : 12 carbone (6 protons, 6 neutrons, 3 unités), 16 oxygène (8 protons, 8 neutrons, 4 unités), etc. Il existe des exceptions, par exemple, le noyau bérilium-8 (deux hélium-4 unités) est radioactif. Cependant, en général, les petits noyaux avec le même nombre de protons et de neutrons sont stables.

Cependant, cette tendance se termine par le noyau calcium-40. Chez les grands atomes, le noyau a besoin de plus de neutrons que de protons pour rester stable. Par exemple, l'isotope stable le plus abondant du fer a 26 protons et 30 neutrons. Il a 1,15 neutrons par proton. Dans le cas de l'or, ce rapport est plus grand, puisque le seul isotope stable est de 79 protons et 118 neutrons. C'est-à-dire à plus d'atome lourd, plus grande proportion. Dans le cas du bismuth, 83 protons et 126 neutrons, le rapport atteint le chiffre 1,52. Chez les atomes plus grands que le bismuth, la situation est grave; il y a beaucoup de protons et on ne peut pas mettre autant de neutrons dans le noyau pour stabiliser un si grand nombre de protons.

Réponse radioactive

La radioactivité est le processus qui est donné pour équilibrer les neutrons qui restent ou manquent. Dans les deux cas, le processus est très différent. Les deux émettent des particules et de l'énergie, mais de façon très différente.

Quand il y a trop de neutrons, le noyau présente une situation difficile. La logique serait que les neutrons soient expulsés du noyau, mais il est presque impossible d'expulser un neutron sans plus, il faut beaucoup d'énergie. Au lieu de cela, le neutron se désintègre. En tant que particule neutre, la désintégration produit une particule positive et négative, un proton et un électron. (En outre, ce processus libère une autre particule et énergie). Le proton reste dans le noyau, de sorte que l'atome devient un autre atome en ayant un proton de plus; l'isotope de carbone 14 (6 protons, 8 neutrons), par exemple, devient 14 azote (7 protons, 7 neutrons) par un tel procédé. Au contraire, l'électron est expulsé avec une grande énergie. Ce rayonnement est appelé bêta.

Lorsque les neutrons sont trop bas, le noyau utilise une autre stratégie pour compenser ce manque : il émet des particules alpha. Les particules Alpha sont constituées de 2 protons et de 2 neutrons, c'est-à-dire de noyaux d'hélium 4. Comme déjà mentionné, ils sont très stables, de sorte que vous n'avez pas besoin de beaucoup d'énergie pour expulser ces unités du noyau. Le noyau perd deux protons (il devient un atome plus petit) et de cette façon, en quelque sorte, soulage le besoin de neutrons. Vous n'avez pas besoin de deux neutrons pour rester stable. Par exemple, le célèbre uranium-238 se transforme en torio-234 en émettant une particule alpha.

Radioactivité des déchets

Les petits atomes de Bismuto-209 émettent difficilement des particules alpha, généralement des radiations de noyaux lourds. En fait, les éléments liés à la problématique des déchets dans les centrales nucléaires émettent des particules alpha. Un exemple important est l'isotope radio-226, un produit de fission d'uranium. Dans ce type d'isotopes, si le rayonnement est traité, il faudrait traiter l'émission de particules alpha.

Il faudrait accélérer. Ainsi, au lieu de rayonner pendant de nombreuses années, il serait épuisé dans les plus brefs délais. L'isotope Radio-226 lui-même a une vie moyenne de 1600 ans. Cela signifie qu'à ce moment-là la moitié de la quantité de radio est désintégrée, et après le même temps, la moitié de cette moitié est désintégrée, c'est-à-dire qu'il reste encore un quart de la quantité initiale.

Pensez à combien il faut attendre jusqu'à ce que toute la radio soit désintégrée. Par conséquent, l'enfouissement du rayon (et d'autres déchets) n'est pas une bonne solution, car le problème persiste « pour toujours », même souterrain. C'est pourquoi les physiciens veulent inventer un processus qui accélère cette radioactivité. Au lieu d'enterrer le problème serait désintégrer. On croit.

Le monde des électrons

Diverses propositions ont été faites pour accélérer l'émission de particules alpha. Les environnements avec de nombreux électrons sont ceux qui ont généré plus d'espoir. L'idée est simple: les particules alpha ont une charge positive parce qu'elles ont deux protons (comme leur nom l'indique, les neutrons sont électriquement neutres); si elles sont immergées dans un milieu avec beaucoup d'électrons, le moyen "jetterait" les particules alpha pour sortir du noyau parce que les électrons sont des charges négatives. Par conséquent, ce moyen négatif accélérerait l'émission de particules alpha.

Il s'agit, bien sûr, de trouver un environnement approprié. La dernière proposition a été faite par des physiciens de l'Université Ruhr d'Allemagne. L'isotope Polonio-210 est piégé à l'intérieur d'un métal et sa température baisse. Le réseau atomique du métal est un milieu rempli d'électrons refroidis pour que les atomes restent aussi lents que possible. De cette façon, ils ont affecté l'isotope radioactif.

Selon les physiciens, les résultats sont positifs. Maintenant, ils veulent essayer de faire la même chose avec l'isotope radio-226. Cet isotope a une vie moyenne de 1600 ans et, selon les physiciens allemands, il peut descendre à environ 100 ans. Et avec plus de recherches, une demi-vie plus courte peut être réalisée.

Mais tous les physiciens ne croient pas cela. Dans les tests effectués par des physiciens de l'Université d'Oxford n'ont pas réussi à raccourcir la vie moyenne. En outre, en résumé, cette méthodologie devrait être adaptée aux centrales nucléaires. Si l'isotope est forcément refroidi, il est difficile de lancer un processus efficace, car le refroidissement nécessite également beaucoup d'énergie.

La proposition allemande a généré un grand débat entre chercheurs et blogs de physique. En définitive, le contrôle de la radioactivité pourrait être une utopie.