📁 सामान्य विज्ञान (General Science) 📖 भौतिकशास्त्र: ध्वनीशास्त्र, प्रकाशशास्त्र, विद्युतधारा, चुंबकत्व व उष्णता (Sound, Optics, Electricity & Magnetism) ⏱️ 15 मिनिटे वाचन 👁️ 67 views

अणू विज्ञान, किरणोत्सारिता (Alpha, Beta, Gamma), किरणोत्सारी समस्थानिके व अणुऊर्जा (Nuclear Science & Radiation)

किरणोत्सारिता शोध, अल्फा-बीटा-गॅमा तुलना, कोबाल्ट-60 व आयोडीन-131 चे उपयोग, किरणोत्साराची एकके (Bq, Gy, Sv) आणि अणुभट्टीचे घटक.

लेखक: MahaSarav Science Team• २९ सप्टेंबर, २०२६

१. किरणोत्सारिता संकल्पना व शोध (Radioactivity Discovery)

काही मूलद्रव्यांची केंद्रके अस्थायी असल्यामुळे ती स्वतःहून अदृश्य भेदक किरण उत्सर्जित करून स्थिर केंद्रकात रूपांतरित होतात. या गुणधर्माला किरणोत्सारिता (Radioactivity) म्हणतात.

शोध: १८९६ मध्ये फ्रेंच शास्त्रज्ञ हेन्री बेक्वेरेल (Henri Becquerel) यांनी युरेनियमच्या क्षारांमध्ये किरणोत्सारितेचा शोध लावला.
मॅडम मेरी क्युरी आणि पियरे क्युरी: यांनी पोलोनियम (Polonium) आणि रेडियम (Radium) या अति-किरणोत्सारी मूलद्रव्यांचा शोध लावला. (मेरी क्युरी या भौतिकशास्त्र १९०३ व रसायनशास्त्र १९११ अशा दोन वेगवेगळ्या विषयात दोन नोबेल पारितोषिके जिंकणाऱ्या एकमेव महिला शास्त्रज्ञ आहेत).

२. अल्फा, बीटा व गॅमा किरणांची तुलना (Alpha, Beta, Gamma Rays)

गुणधर्म	अल्फा किरण ($\alpha$)	बीटा किरण ($\beta$)	गॅमा किरण ($\gamma$)
स्वरूप	हेलियमचे केंद्रक ($He^{2+}$ - २ प्रोटॉन + २ न्यूट्रॉन).	अतिवेगाने वाहणारे इलेक्ट्रॉन ($e^-$).	विद्युतचुंबकीय लहरी / फोटॉन्स (High-energy EM waves).
प्रभार (Charge)	धन प्रभार ($+2$)	ऋण प्रभार ($-1$)	प्रभाररहित (उदासीन / $0$)
वस्तुमान	$4 \text{ amu}$ (जड)	हायड्रोजनच्या $1/1840$ पट (नगण्य)	वस्तुमानरहित
वेग	प्रकाशाच्या वेगाच्या सुमारे १/१० पट	प्रकाशाच्या वेगाच्या सुमारे ९/१० पट	प्रकाशाच्या वेगाइतकाच ($3 \times 10^8 \text{ m/s}$)
आयनीभवन शक्ती (Ionizing Power)	सर्वाधिक (गॅमाच्या १०,००० पट)	मध्यम (अल्फापेक्षा १०० पट कमी)	सर्वात कमी
भेदन शक्ती (Penetrating Power)	सर्वात कमी (कागदाचा तुकडा अडवू शकतो)	मध्यम (ॲल्युमिनियमचा पातळ पत्रा अडवू शकतो)	सर्वाधिक (अनेक सेमी जाड शिशाचा ठोकळा लागतो)

३. किरणोत्सारी समस्थानिकांचे उपयोग (Radioisotopes in Daily Life & Medicine)

कोबाल्ट-६० (Cobalt-60): कर्करोगाच्या गाठींवर किरणोत्सारी उपचारासाठी (Radiotherapy) गॅमा किरणांचा स्रोत.
आयोडीन-१३१ (Iodine-131): थायरॉईड ग्रंथीचे विकार व गलगंड (Goitre) उपचारासाठी.
सोडियम-२४ (Sodium-24): मानवी शरीरातील रक्ताभिसरणातील अडथळे (रक्त गोठणे) ओळखण्यासाठी व भूगर्भातील पाईपलाईन गळती शोधण्यासाठी.
फॉस्फरस-३२ (Phosphorus-32): रक्ताचा कर्करोग (Leukaemia) उपचारासाठी व वनस्पतींमधील खतांचे शोषण तपासण्यासाठी.
कार्बन-१४ (Carbon-14): ५०,००० वर्षांपर्यंतच्या सेंद्रिय अवशेषांचे (जीवाश्म) वय ठरवण्यासाठी (Radiocarbon Dating).
युरेनियम-२३५ (U-235) व प्लूटोनियम-२३९ (Pu-239): अणुभट्ट्यांमध्ये वीज निर्मितीसाठी व अणुबॉम्बसाठी इंधन म्हणून.
अमेरिकियम-२४१ (Americium-241): घराघरांमधील धूर शोधक उपकरणांमध्ये (Smoke Detectors) वापर.

४. किरणोत्सारिता मोजण्याची एकके (Units of Radiation)

बेक्वेरेल (Becquerel - Bq): किरणोत्सारितेचे अधिकृत SI एकक ($1 \text{ Bq} = १ \text{ विघटन प्रति सेकंद}$).
क्युरी (Curie - Ci): जुने व मोठे एकक ($1 \text{ Ci} = 3.7 \times 10^{10} \text{ Bq}$).
ग्रे (Gray - Gy): शरीराने शोषलेली प्रारण मात्रा (Absorbed Dose) मोजण्याचे SI एकक ($1 \text{ Gy} = 1 \text{ J/kg}$).
सिव्हर्ट (Sievert - Sv): जैविक नुकसानीची समतुल्य प्रारण मात्रा (Equivalent Biological Dose) मोजण्याचे SI एकक.

५. अणुभट्टीची मूलभूत रचना (Components of a Nuclear Reactor)

अणू इंधन (Nuclear Fuel): विखंडनक्षम युरेनियम ($U^{235}$) किंवा प्लूटोनियम ($Pu^{239}$).
मंदक (Moderator): विखंडनात निर्माण होणाऱ्या जलद न्यूट्रॉन्सचा वेग कमी करण्यासाठी वापरले जाणारे घटक. उदा. जड पाणी ($D_2O$ - Heavy Water) आणि ग्रॅफाइट.
नियंत्रक कांड्या (Control Rods): जास्तीचे न्यूट्रॉन्स शोषून घेऊन शृंखला अभिक्रिया नियंत्रित करण्यासाठी. उदा. कॅडमियम (Cadmium) किंवा बोरॉन (Boron) च्या कांड्या.
शीतक (Coolant): अणुभट्टीत निर्माण होणारी प्रचंड उष्णता वाहून नेण्यासाठी. उदा. सामान्य पाणी, जड पाणी, किंवा द्रवरूप सोडियम धातू (Liquid Sodium).