I medisinen brukes radioaktivitet i behandling av kreft. Radioaktiv stråling kan holde i sjakk og minske veksten av svulster. Radioaktive stoffer kan også brukes som et diagnoseverktøy. Ved å sprøyte inn et radioaktivt stoff i blodet kan man få et bilde av for eksempel leveren, skjelettet eller hjertet.
Radioaktive atomkjerner
Radioaktivitet kommer fra atomkjerner som er ustabile. Bak flere skall av negativt ladde elektroner ligger en positivt ladd kjerne. Jo større kjernen er, jo mer radioaktiv er den. En urankjerne har over 200 protoner og nøytroner. Det var den franske fysikeren Henri Bequerel som først opppdaget at mineraler som

Pierre og Marie Curie
inneholder uran sender ut merkelige gjennomtrengende stråler. Han får Nobelprisen i fysikk i 1903 sammen med Marie og Pierre Curie som studerer radioaktive mineraler. De oppdager grunnstoffene radium og polonium- sistnevnte oppkalt etter Marie Curies opprinnelige hjemland, Polen. Marie Curie får Nobelprisen i kjemi i 1911 for dette.
Tre typer stråling
Newzealenderen Ernest Rutherford, som arbeider i Storbrittania, får nobelprisen i kjemi i 1908 for å ha påvist at tunge grunnstoffer som radium og uran avgir tre typer radioaktiv stråling. Den første typen, alfapartikler, er minst gjennomtrengende og stoppes av et papirark. Den andre typen, betapartikler, er mer gjennomtrengende, men stanses likevel av en tynn metallplate. Den tredje typen, gammastråler, lar seg bare stanse av en blyblokk.
Isotop - ulike former av samme atom
Skal man forstå hva radioaktivitet er, må man vite hva isotoper er. Det er ulike former av samme atom. Føyer man ett nøytron til en hydrogenkjerne, blir den til deuterium. Føyer man til enda et nøytron, blir den til tritium. De er dermed isotoper av hydrogen. Alle kjernene har derimot lik positiv ladning (ett proton), og de har de samme kjemiske egenskapene. Det er den britiske fysikeren Frederick Soddy som legger grunnlaget for isotop-torien. For det får han nobelprisen i kjemi i 1921.
Når ustabile isotoper spaltes i naturen, avgir de radioaktivitet. Ustabile isotoper søker hele tiden stabilitet og dermed deles kjernen. Prosessen kan ikke stanses. Jo raskere isotopen spaltes, jo mer ustabil er den og jo mer radioaktivitet avgir den.
A-bomben like rundt hjørnet
I 1938 får den italienske fysikeren Enrico Fermi nobelprisen i fysikk. Fermi klarer å spalte en tung urankjerne ved å bombardere den med nøytroner. Resultatet blir en stor og uventet utstråling av radioaktivitet. Uten å vite det selv, legger Fermi grunnlaget for utviklingen av atombomben. Tyskeren Otto Hahn, som får nobelprisen i kjemi i 1944, forklarer hva som skjedde i Fermis laboratorium. Kjernen som ble bombardert, isotopen uran-235, hadde blitt spaltet i datterkjernene barium og krypton. Dette beviste at uran-235 er ustabilt. For i dets vanlige form, uran-238, spaltes ikke kjernen. Det er stabilt.
Eksplosiv kjedereaksjon
Den danske fysikeren Niels Bohr ser nye muligheter: Samler man nok av den ustabile isotopen uran-235, kan man utløse en eksplosiv kjederaksjon. Året er 1939, og det er under ett år igjen til andre verdenskrig starter. Etter som stadig flere kjerner fjernes, frigjøres stadig flere nøytroner, og det oppstår en kjedereaksjon. Når atombomben blir født, utløses det en kjedereaksjon i bare noen få kilo radioaktivt uran.
I ettertid har utviklingen av atombomben blitt kalt fysikkens syndefall.
Atomkraftverk utvikles
Ved Universitetet i Chicago i 1942 prøver Enrico Fermi og hans team å finne en nyttig anvendelse av kjedereaksjonen. For å ha full kontroll over reaksjonen, legger de 400 tonn grafittblokker rundt 56 tonn uran og uranoksid. Når de trekker ut kontrollstavene, skjer kjernereaksjonen trygt og rolig. Dermed går startskuddet for en ny industri, og i 1956 settes verdens første kommersielle kjernekraftverk i drift i Storbrittania. Seinere kommer nye til, og idag er det flere hundre kjernekraftverk som forsyner verden med elektrisk energi.
Det gjøres ved nøye kontroll av spaltingen av uranbrensel. Resulatet er enorme energimengder i form av varme. Denne varmen brukes til å generere elektrisitet. Uranbrenselet kommer fra dype malmforkomster i jorda som knuses til en slags grøt. Derfra blir uranet skilt ut. Dette ekstraktet blandes med magnesium til en kake som inneholder 75%uran. Uranet bearbeides deretter til briketter og settes sammen til lange staver som igjen samles til brenselelementer klare for fisjon. Reaktoren består av betong og stål, noe som holder på den høye varmen og den farlige strålingen fra fisjonsprosessen.I reaktorkjernen blir brenselelementene senket ned i vann. Vann fungerer både som kjølemiddel og som det beste mediet for en effektiv kjedereaksjon. Varme fra reaktoren danner damp, som driver turbinene. De driver generatorene, som leverer strøm til oss.
Tsjernobyl-kjernekraft ute av kontroll
Alle husker de grufulle bildene fra Tsjernobyl i 1986, da det oppsto brann i reaktoren i Ukraina. I kjølvannet fulgte død, sykdom og frykt over store deler av Europa som ble berørt av det radioaktive nedfallet. I tillegg stiller flere og flere spørsmål rundt avfallet etter kjernekraftverkene. De brukte brenselstavene har en lang halveringstid- de inneholder farlige radioaktive stråler i flere tusen år. Derfor må de først senkes ned i avkjølingstanker for å bli sendt til gjenvinning, eller de blir lagret og forseglet i underjordiske tunneler.
Radioaktiv nytte i arkeologien
En dateringsmetode utviklet av amerikaneren Willard Libby har hatt stor betydning for arkeologene. Han fikk nobelprisen i kjemi i 1960. Takket være Libbys såkalte radiokarbondatering kan alderen på organiske levninger bestemmes; det være seg planter, dyr og mennesker som er opptil 70 000 år gamle.
Der sollyset tar slutt
Også i utforskningen av solsystemet spiller radioaktivitet en viktig rolle. I 1997 satte romsonden Cassini kurs mot Saturn- en reise som vil ta 7 år. Saturn ligger så langt ute i solsystemet at sollyset der bare er 1% av sollyset på jorda. Solenergi er derfor umulig, og Cassini får strøm fra spaltingen av en radioisotop.
Av Kari Hustad,
Schrödingers katt torsdag 20. september kl. 19.30