核化学は、製品の特性の変化の研究での問題現象は原子の核に発生しました。電子が相互作用する方法や、同じまたは異なる元素の他の原子との結合については研究していません。
次に、この化学の枝は、粒子の一部を追加または失うときに放出される核とエネルギーに焦点を当てます。これらは核子と呼ばれ、化学的目的のために本質的に陽子と中性子で構成されています。
放射性クローバー。出典：Pixabay。
多くの核反応は陽子および/または中性子の数の変化から成り、その結果、ある元素が別の元素に変換されます。鉛金属を金に変えようとして無駄にしようとした錬金術師の古代の夢。
これはおそらく核反応の最も驚くべき特徴です。ただし、このような変換は大量のエネルギーを放出するだけでなく、関連するエネルギーに応じてそれらの周りの物質（細胞のDNAなど）を貫通して破壊する加速粒子も放出します。
つまり、核反応ではさまざまな種類の放射線が放出され、原子または同位体が放射線を放出するとき、それは放射性（放射性核種）と呼ばれます。一部の放射線は無害であり、良性であっても、がん細胞と戦うため、または放射性標識によって特定の薬物の薬理効果を研究するために使用されます。
一方、他の放射線は、最小限の接触で破壊的で致命的です。残念ながら、歴史上最悪の災害のいくつかは放射能のシンボルを持っています（放射性クローバー、上の画像）。
核兵器から、チェルノブイリのエピソード、放射性廃棄物の不幸、そして野生生物への影響まで、原子力によって引き起こされる多くの災害があります。しかし、その一方で、原子力エネルギーは、他のエネルギー源からの独立と、それらが引き起こす汚染問題を保証します。
それは（おそらく）クリーンエネルギーであり、都市に永遠に電力を供給することができ、技術はその地球の限界を超えるでしょう。
人間（および惑星）の最低コストでこれをすべて達成するには、科学、技術、生態学、政治のプログラムと取り組みが、人類とその成長のために安全で有益な方法で原子力エネルギーを「飼いならす」「模倣する」必要があります。元気。
核化学の歴史
夜明け
過去にアルケミストとその哲学者の石を残して（彼らの努力は化学の理解に極めて重要な成果をもたらしましたが）、放射能と呼ばれるものが最初に検出されたときに、核化学が生まれました。
それはすべて、ヴュルツブルク大学でのヴィルヘルムコンラッドレントゲン（1895）によるX線の発見から始まりました。彼が陰極線を研究していたとき、デバイスがオフになっていても、実験が行われたチューブを覆っている不透明な黒い紙に浸透できる奇妙な蛍光を発していることに気づきました。
X線の発見に動機付けられたアンリベクレルは、太陽光で励起されたときに黒い紙で保護された写真プレートを暗くする蛍光塩を使用して、それらを研究するために彼自身の実験を設計しました。
当時のパリの天気は曇っていたため、誤って発見されたのは、ウラン塩が光源に関係なく写真プレートを覆い隠していたことです。その後、彼は新しいタイプの放射線、すなわち放射能を発見したと結論付けた。
キュリー配偶者の仕事
ベクレルの作品は、マリーキュリーとピエールキュリーが放射能の現象（マリーキュリーが造語した用語）を掘り下げるためのインスピレーションの源となった。
このように、彼らはこの特性を示す他の鉱物（ウランに加えて）を探しましたが、ピッチブランド鉱物はさらに放射能が高いため、他の放射性物質が含まれている必要があります。どうやって？サンプル周辺のガス分子のイオン化によって生成された電流を比較することにより。
長年にわたる困難な抽出作業と放射測定により、彼は放射性元素ラジウム（2000 kgのサンプルから100 mg）とポロニウムを鉱物ピッチブレンデから抽出しました。また、キュリーはトリウム元素の放射能を測定しました。
残念ながら、それまでにそのような放射線の有害な影響が発見され始めていました。
放射能の測定は、ガイガーカウンター（アーティファクトの共同発明者としてハンスガイガーを擁した）の開発により促進されました。
核分画
アーネスト・ラザフォードは、各放射性同位元素には温度とは無関係に独自の減衰時間があり、核の濃度と特性によって変化することを観察しました。
また、これらの放射性崩壊は一次速度論に従い、その半減期（t 1/2）は現在でも非常に有用です。したがって、放射能を放出する各物質には異なるt 1/2があり、これは秒、日、数百万年の範囲です。
上記に加えて、彼は非常に薄い金のシートにアルファ粒子（ヘリウム核）を照射した実験の結果として、原子モデルを提案しました。再びアルファ粒子を使って、彼は窒素原子から酸素原子への核変換を達成した。つまり、ある要素を別の要素に変換することができました。
そうすることで、原子が不可分ではなく、加速された粒子と「遅い」中性子によって衝撃されたとき、原子はさらに少なくなることがすぐに実証されました。
研究分野
実践と理論
核化学の専門家の一員になることを決定した人は、研究や研究のさまざまな分野だけでなく、さまざまな分野の仕事から選ぶことができます。科学の多くの分野と同様に、それらは対応する分野での実践、または理論（または同時に両方）に専念することができます。
映画の例はスーパーヒーロー映画に見られ、科学者は個人にスーパーパワー（ハルク、ファンタスティックフォー、スパイダーマン、ドクターマンハッタンなど）を習得させます。
現実には（少なくとも表面的には）、核化学者は巨大な核抵抗に耐えることができる新しい材料を設計しようとしています。
これらの材料は、計装と同様に、核反応を開始するときに放出される放射の放出と莫大な温度を分離するのに十分なほど破壊されず、特別でなければなりません。特に核融合のもの。
理論的には、シミュレーションを設計して、特定のプロジェクトの実現可能性と、最低のコストとマイナスの影響でそれらを改善する方法を最初に推定できます。または核の保留中の謎を解明することを可能にする数学モデル。
同様に、彼らは核廃棄物を保管および/または処理する方法を研究および提案しています。分解するのに数十億年かかり、非常に汚染されているためです。
典型的な仕事
核化学者が行うことができる典型的な仕事の短いリストはここにあります：
-政府、産業界、または学術研究所での直接研究。
-統計パッケージと多変量解析を通じて数百のデータを処理します。
-彼らは大学でクラスを教えています。
-一般市民を含むさまざまなアプリケーション、または航空宇宙機器で使用するための安全な放射能源を開発します。
-環境内の放射能を検出および監視する設計手法とデバイス。
-実験室の条件が放射性物質の取り扱いに最適であることを保証します。ロボットアームを使って操作することさえできます。
-技術者として、彼らは線量計を維持し、放射性サンプルを収集します。
地域
前のセクションでは、一般的な用語で、彼の職場での核化学者の仕事について説明しました。ここで、核反応の使用または研究が存在するさまざまな領域について、もう少し詳しく説明します。
放射化学
放射化学では、放射線プロセス自体が研究されています。つまり、すべての放射性同位元素の減衰時間、それらが放出する放射線（アルファ、ベータ、ガンマ）、さまざまな環境での挙動、および考えられる用途を考慮します。
これはおそらく、他のものと比較して今日最も進歩した核化学の分野です。彼はインテリジェントで友好的な方法で放射性同位元素と中程度の線量の放射線を使用することを担当してきました。
核エネルギー
この分野では、核化学者は、他の専門分野の研究者とともに、核分裂によって生成される核エネルギーを利用する安全で制御可能な方法を研究および設計します。つまり、その分別の。
同様に、エネルギーを提供する小さな星を飼いならしたい人など、核融合反応でも同じことをすることが提案されています。条件が圧倒的であり、それらに抵抗することができる物理的な材料がないという障害を伴います（強烈な熱のために溶けないケージに太陽を囲むことを想像してください）。
原子力は、より多くの兵器を開発する際の慈善目的、または戦争目的によく使用される可能性があります。
保管と廃棄
核廃棄物が表す問題は非常に深刻で脅威です。このため、この領域では、彼らが放出する放射線が封じ込めシェルを貫通しないように、彼らを「投獄する」戦略を考案することに専念しています。地震、洪水、高圧および高温などに耐えることができなければならないシェル。
人工放射能
超ウラン元素はすべて放射性です。それらは、核を中性子またはその他の加速粒子で衝突させることを含む、さまざまな技術を使用して合成されてきました。
このため、線形加速器またはサイクロトロン（D型）が使用されています。それらの内部では、粒子は光の速度（300,000 km / s）に近い速度に加速され、ターゲットに衝突します。
したがって、いくつかの人工の放射性元素が生まれ、地球上のそれらの存在量はゼロです（ただし、それらはコスモスの地域に自然に存在する可能性があります）。
いくつかの加速器では、衝突の力は物質の崩壊が起こるようなものです。寿命が短いため検出が困難なフラグメントを分析することで、原子粒子の概要を知ることができました。
用途
原子力発電所の冷却塔。出典：Pixabay。
上の図は、原子力発電所に特徴的な2つの冷却塔を示しています。この発電所は、都市全体に電力を供給することができます。たとえば、ホーマーシンプソンが働いており、バーンズ氏が所有するスプリングフィールド工場。
次に、原子力発電所は、原子炉から放出されたエネルギーを使用して、必要なエネルギーを供給します。これは、核化学の理想的で有望なアプリケーションです。無制限のエネルギーです。
記事全体を通して、暗黙のうちに核化学の数多くの応用について言及されてきました。それほど明白ではないが日常生活に存在する他のアプリケーションは、以下のとおりです。
薬
外科用材料を滅菌するための1つの方法は、ガンマ線を照射することです。これは、彼らが抱くかもしれない微生物を完全に破壊します。プロセスは低温であるため、高温に敏感な特定の生体物質もそのような放射線量に曝される可能性があります。
新薬の薬理効果、分布、除去は、放射性同位元素を使用して評価されます。放出された放射線検出器を使用すると、体内での薬物の分布をリアルに把握できます。
この画像により、薬物が特定の組織に作用する期間を決定できます。適切に吸収できない場合、または適切な時間よりも長く室内に留まる場合。
食品の保存
同様に、保存された食品は、適度な線量のガンマ線で照射することができます。これは、バクテリアを排除して破壊し、食品をより長い間食べられるようにする責任があります。
たとえば、この手法を使用すると、イチゴのパッケージを15日間保管した後でも新鮮に保つことができます。放射線は弱いため、イチゴの表面には浸透しません。したがって、汚染されたり、「放射性イチゴ」になることもありません。
煙探知機
煙探知機の内部には、数ミリグラムのアメリシウム（241 Am）しかありません。これらの量のこの放射性金属は、屋根の下にいる人々に無害な放射線を示します。
241アムは、これらの光線は検出器を脱出することができる、低エネルギーのα粒子とガンマ線を放出します。アルファ粒子は、空気中の酸素分子と窒素分子をイオン化します。検出器内部では、電圧差がイオンを収集して順序付けし、わずかな電流を生成します。
イオンは異なる電極に到達します。煙が検出器の内部チャンバーに入ると、アルファ粒子を吸収し、空気のイオン化が中断されます。その結果、電流が停止し、アラームが作動します。
害虫の駆除
農業では、適度な放射線が作物の望ましくない昆虫を殺すために使用されています。したがって、汚染度の高い殺虫剤の使用は避けられます。これにより、土壌、地下水、作物自体への悪影響が軽減されます。
デート
放射性同位元素の助けを借りて、特定のオブジェクトの年齢を決定することができます。考古学の研究では、サンプルを分離して対応する時間に配置できるため、これは非常に重要です。このアプリケーションで使用される放射性同位元素は、優れた炭素14（14 C）です。そのt 1/2は5700年で、サンプルは最大50,000年前のものです。
14 C の崩壊は、特に生物学的サンプル、骨格、化石などに使用されてきました。248 U などの他の放射性同位元素は、1/2百万年前のものです。次に、隕石、堆積物、鉱物のサンプル中の248 U の濃度を測定することで、地球と同じ年代かどうかを判断できます。
参考文献
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