📁 सामान्य विज्ञान (General Science) 📖 भौतिकशास्त्र: ध्वनीशास्त्र, प्रकाशशास्त्र, विद्युतधारा, चुंबकत्व व उष्णता (Sound, Optics, Electricity & Magnetism) ⏱️ 15 मिनिटे वाचन 👁️ 2 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).
🎯 सराव परीक्षा (Practice Quiz)
भौतिकशास्त्र: ध्वनी, प्रकाशशास्त्र, विद्युतधारा व उष्णता चाचणी ०२
या घटकाचा अभ्यास पूर्ण झाला असल्यास लगेच चाचणी सोडून सराव करा.