3 03 STAVBA ATÓMU A CHEMICKÁ VÄZBA (Jadro)

Vývoj predstáv o stavbe atómu :

Až do konca l9. storočia platila Daltonova atómová hypotéza

118, že atómy sú najmenšie častice prvkov, ktoré nemožno ďalej chemicky deliť.

Výsledky fyzikálneho výskumu koncom 19. storočia a začiatkom 20. storočia však tieto názory
popreli.

Pri skúmaní prechodu elektrického prúdu zriedenými plynmi v uzavretej trubici objavil J.

W. HITTORF (1869) neznáme lúče, zapríčiňujúce svetielkovanie pri dopade na trubicu. Nazval
ich katódovými lúčmi119. J. J. THOMSON neskôr usúdil, že ich podstatou sú prudko letiace
elektróny. Pre poznanie štruktúry atómu bolo dôležité zistenie, že charakter katódových lúčov
nezávisí ani od materiálu katódy, ani od plynu v trubici. Znamená to teda, že elektróny sú
súčasťou všetkých atómov.

Roku 1896 objavil J. BECQUEREL jav, ktorý M. a P. CURIE nazvali rádioaktivitou120.

Skutočnosť, že niektoré prvky, vysielajú žiarenie hmotného charakteru svedčilo o tom, že atómy
nie sú nedeliteľné a majú zrejme zložitú vnútornú stavbu.

Prvá konkrétnejšia predstava o tejto vnútornej stavbe atómov vyplynula z pokusov E.

RUTHERFORDA ( 1911 ) s prechodom a častíc kovovými fóliami121. Väčšina častíc prešla
fóliou bez zmeny dráhy. Pri niektorých sa vyskytli malé odchýlky od pôvodného smeru a len pri
veľmi malom počte častíc (1 z 20 000) možno pozorovať odchýlky väčšie ako 90°.

Pretože väčšina častíc α zachováva pri prechode tenkými kovovými fóliami priamu dráhu,

E. RUTHERFORD usúdil, že v atóme musia existovať priestory, na ktorých je hmota len
nepatrne koncentrovaná. Malé odchýlky od priamočiarych dráh sú spôsobené tým, že častica sa
dostáva pri prechode atómom do blízkosti menších častíc s opačným (záporným) nábojom. Veľké
odchýlky častíc α sú spôsobené tým, že pri prechode atómom narazia na rádovo rovnako ťažké
častice s rovnakým (kladným) nábojom (obr. 3-1).

Matematickým spracovaním pokusov dospel E. RUTHERFORD k nasledujúcemu modelu

atómu , planetárny model atómu122:

Takmer celé množstvo hmoty atómu je sústredené do jadra, ktoré je nositeľom kladného

náboja.

Rozmer jadra je rádovo oveľa menší ako rozmer atómu (podľa súčasných poznatkov je

polomer atómových jadier rádovo 10-15 až 10-14 m a polomer atómov rádovo 10-10m).

Okolo jadra obieha po kruhových dráhach toľko elektrónov, koľko je kladných nábojov v jadre a
vytvárajú tak elektrónový obal atómu. Odstredivá sila elektrónov je v rovnováhe s elektrickou
príťažlivou silou medzi elektrónom a jadrom.

Obr. 3-1. Rozptyl častíc α pri prechode tenkou kovovou fóliou
Pre svoju podobnosť so slnečnou sústavou sa táto predstava označuje ako planetárny

model atómu.

Elektróny obiehajúce okolo jadra by museli nepretržite odovzdávať energiu okoliu. Tým

by sa postupne približovali k jadru, v ktorom by zanikli, čo je však v rozpore so skutočnosťou.
Problém vyriešil N. BOHR (1913),Bohrov model atómu123, ktorý do planetárneho modelu

zaviedol Planckovu kvantovú teóriu. Elektróny sa nepohybujú po ľubovoľných, ale len po
určitých (stacionárnych) dráhach, pričom elektrón nevyžaruje energiu. Len pri prechode z jednej
dráhy na druhú elektrón prijíma alebo vyžiari kvantum energie. Bohrov model atómu vystihuje
pomery v atóme vodíka, avšak pre ťažšie prvky už nevyhovuje. Ani jeho úprava A.
SOMMERFELDOM (1916) neodstránila všetky nedostatky a vývoj teórie smeroval ďalej až ku
kvantovej mechanike, kvantovo-mechanický model atómu124.

Základná Rutherfordova predstava, že atóm sa skladá z jadra a elektrónového obalu,

zostala však platná aj v súčasnosti, napriek všetkým zmenám.

3.1 ELEMENTÁRNE ČASTICE

Pri výskume vnútornej stavby atómov sa zistilo, že atómy sa skladajú z tzv.

elementárnych (základných) častíc, ktoré sú spoločné pre atómy všetkých prvkov.

Ako prvý bol r.1897 objavený elektrón e. Neskôr bola stanovená jeho hmotnosť

9,1091.10-31 kg; má teda asi 1830 ráz menšiu hmotnosť než atóm vodíka. Je nositeľom
záporného elektrického náboja, ktorý má hodnotu 1,6021. 10-19 C. Náboj elektrónu sa považuje
za elementárny elektrický náboj, pretože akýkoľvek doteraz zistený náboj je jeho celistvým
násobkom.

Pri skúmaní výbojov v zriedených plynoch bola objavená aj ďalšia elementárna

častica, ktorú nazval E. RUTHEFORD (1920) protón p. Má kladný elektrický náboj 1,6021. 10-
19 C a hmotnosť 1,672 52 .10-27 kg.

Roku 1932 objavil W. BOTHE a H. BECKER pri bombardovaní berýlia α-časticami

prenikavé žiarenie, ktoré sa nevychýlilo v elektrickom ani magnetickom poli. J. CHADWICK
zistil, že sú to elektricky neutrálne častice a nazval ich neutróny n.

Hmotnosť neutrónu je trochu väčšia než hmotnosť protónu, a to 1,674 82 .10-27 kg.

Neskôr boli objavené ďalšie častice, ako pozitrón, neutríno, mezón atd. Získali sa tiež častice
rovnaké ako protóny, avšak s opačným elektrickým nábojom, tzv. antiprotóny. Boli objavené aj
tzv. antineutróny a ďalšie antičastice, čiže môžeme hovoriť o existencii tzv. antihmoty. V
súčasnosti je už známych asi 40 elementárnych častíc. V tabuľke 3-1 je uvedené ich rozdelenie
podľa pokojovej hmotnosti, pričom pokojová hmotnosť elektrónu je zvolená za jednotku. V
tabuľke sú uvedené len príklady jednotlivých typov častíc. Antičastice sa označujú vlnovkou nad
symbolom častice.

Tabuľka 3-1. Rozdelenie elementárnych častíc

relatívna
pokojová
hmotnosť
rm0

Názov častice

Symbol

0

fotón125

γ

Leptóny

m0 <<
1
1
1
206,7

neutríno126
elektrón127
pozitrón
mión

ν
e-
e+
μ−, μ+

Mezóny

273,18
966,60

mezón pí
mezón ká

π−, π+
κ−, κ+

Baryóny

1836,12
1838,65
2182,80
2327,70
2566

protón128, antiprotón
neutrón129,
antineutrón
hyperón lambda
hyperón sigma
hyperón ksí

p, p~
n, n~
Λ0
Σ+
Ξ0

3.2 ATÓMOVÉ JADRO

3.2.1 Zloženie atómového jadra 130a jeho charakteristika

V krátkom čase po objavení neutrónu sformuloval D. D. IVANENKO a W. HEISEN-

EERG hypotézu, že sa atómové jadro skladá z protónov a neutrónov. Obidve

elementárne častice majú spoločný názov - nukleóny

131

. Označujeme ich symbolmi ; a . p11n10

Každé atómové jadro je charakterizované132 troma veličinami: protónovým číslom,

nukleónovým číslom a molovou hmotnosťou. Protónové (atómové) číslo Z133 udáva počet
protónov v jadre. Počet nukleónov v jadre udáva nukleónové (hmotnostné)číslo A134. Počet
neutrónov v jadre N je daný rozdielom A - Z.

Látka tvorená súborom atómov s rovnakým protónovým a rovnakým nukleónovým

číslom sa nazýva nuklid135 Zapisuje sa symbolom XAZ, napr. ,,.Číselná hodnota
N147Ca4020Po21084molovej hmotnosti nuklidu136 je veľmi blízka nukleónovému číslu ,nie je
to však celé číslo.

Nuklidy s rovnakým protónovým číslom, ale rôznymi nukleónovými číslami, sa nazývajú

izotopy

137

. Napríklad nuklidy ,a sú izotopy chemického prvku kyslíka. Izotopy majú rovnaký

počet protónov (teda aj rovnaký počet elektrónov obale), ale odlišujú sa počtom neutrónov. Majú
preto rovnaké chemické vlastnosti a odlišujú sa fyzikálnymi vlastnosťami. Väčšina prírodných
prvkov je zmesou izotopov. Napríklad vzdušný kyslík obsahuje 99,76 % izotopu , 0,04 % izotopu
a 0,20 % izotopu . O168O178O188O168O178O188

3.2.2 Stabilita atómového jadra138

Pretože sa atómové jadro skladá z protónov a neutrónov, mala by sa jeho hmotnosť

rovnať súčtu hmotností týchto častíc. Pokusne určené hmotnosti atómových jadier sú však vždy
menšie ako tento súčet. Rozdiel medzi teoretickou a experimentálne zistenou hmotnosťou
označujeme ako hmotnostný úbytok139 (Δm) :

Δm = mteor - mexp ( 3 - 1)
To znamená, že v súlade s Einsteinovým zákonom ekvivalencie hmotnosti a energie (E =

m . c2) muselo vytvorenie jadra sprevádzať uvoľnenie veľkého množstva energie.

Napríklad pri vzniku jadra hélia z dvoch protónov a dvoch neutrónov je súčet
hmotností nukleónov:
mteor = 2 .1,672 52 .10

-27 kg + 2 .1,674 82 . 10-27 kg = 6,694 68 . 10-27 kg

zatiaľ čo hmotnosť atómu hélia mexp = 6,645 53 . 10

-27 kg.

Hmotnostný úbytok je potom daný rozdielom týchto dvoch hodnôt :

Δm = 6,694 68 . 10-27 kg - 6,645 53 . 10-27 kg = 0,04915 . 10-27 kg
Podľa Einsteinovho vzťahu (2-5) vypočítame zodpovedajúci úbytok energie ΔE, keď

dosadíme za c = 2,997 925 . l0-8 m . s-1

ΔE = Δm . c2 = 0,04915 . 10-27 kg . 8,987 554 .10 16 m2 . s-2 = 4,417 4 . 10-12 J/1jadro
=2,66.109 kJ/1mol=28,20 eV
Ak prepočítame hmotnostný úbytok, ktorý sprevádza vznik héliového jadra na

jeden mol hélia, zistíme, že uvoľnená energia ΔE = 2,66 . 109 kJ je miliónkrát väčšia ako teplo,
uvoľňované pri obvyklých chemických reakciách.

Na rozloženie atómového jadra na jednotlivé protóny a neutróny treba dodať do jadra

energiu na prekonanie väzbových síl medzi nimi. Táto energia je ekvivalentná energii, ktorá sa
uvoľnila pri vzniku jadra z nukleónov a nazývame ju väzbovou energiou jadra E

v

.

140

Väzbová energia je mierou stability atómového jadra. Aby sme mohli porovnávať

stabilitu jednotlivých jadier, vzťahujeme hodnotu väzbovej energie na jeden nukleón141, t. j.
berieme do úvahy podiel Ev/A. V tabuľke 3-2 sú uvedené väzbové energie niektorých nuklidov.
Na obr. 3-2 je graficky znázornená závislosť hodnoty Ev/A od nukleónového čísla. V atomistike
sa z praktických dôvodov vyjadruje energia v elektrónvoltoch (eV) a nie v jouloch (1 eV
=1,6021.10-19 J). Tabuľka 3-2 Väzbové energie niektorých nuklidov

Väzbová energia (MeV) H21

He42

C126

O168

Fe5626

Sn12050

U23892

Ev

2,1
8

28,20 91,66 126,9

6

486,09 1020,00 1780,00

Ev/A

1,0
9

7,05

7,64

7,94

8,68

8,50

7,50

Obr. 3-2. Závislosť väzbovej energie nuklidov od nukleónového čísla
Z obr. 3-2 vyplýva, že pomerne stále sú prvky s nukleónovými číslami 30 až 130, pri

ktorých hodnota výrazu Ev/A dosahuje maximum (vyše 8,4 MeV). Ľahké a ťažšie jadrá sú menej
stabilné. Medzi ľahkými prvkami majú pomerne vysokú stabilitu nuklidy, a . He42C126O168
. Priebeh jadrových reakcií143 vyjadrujeme jadrovými rovnicami144, v ktorých pomocou
indexov označujeme počet protónov a nukleónov. Súčet horných a dolných indexov na obidvoch
stranách rovnice sa musí zhodovať.

Pri jadrových reakciách sa spravidla uvoľňuje energia a niektoré z nich sa využívajú na

získanie energie v technickom rozsahu. Jadrové reakcie rozdeľujeme 145na rádioaktivitu
(prirodzenú a umelú), transmutácie, štiepne reakcie a syntetické reakcie (termonukleárne).

Rádioaktivitou146 rozumieme jav, pri ktorom jadrá niektorých prvkov vysielajú

samovoľne žiarenie, pričom sa zmenia na jadrá iných prvkov. Táto zmena sa prvý raz zistila pri
uráne (A. J. BECQUEREL, 1896). Objav ďalších rádioaktívnych prvkov - polónia a rádia (M.
CURIE-SKŁODOWSKA a P. CURIE 1898) bol podnetom na intenzívne skúmanie tohto javu.
Podľa správania sa v elektrickom a magnetickom poli sa zistilo, že rádioaktívne žiarenie sa
skladá z troch zložiek, označených symbolmi α147, β148, γ149. Pretože rozpad prebieha celkom
samovoľne, nazval sa takýto jav prirodzenou rádioaktivitou150.

Ostreľovaním stabilných jadier malými hmotnými časticami vznikajú izotopy prvkov.

ktoré sa rozpadajú a vysielajú žiarenie β+ (pozitrón). Tento jav, ktorý sa nazýva umelá
rádioaktivita ( pozri 159), objavili I. a F. JOLIOT-CURIE (1934) pri ožarovaní hliníka a
časticami :

+ → + Al2713α42P3015n10
Vzniknutý izotop fosforu sa rozpadá na stabilný izotop kremíka, pričom sa vyžiari častica

β +:

→ + P3015Si3014e01
Podstata a niektoré vlastnosti zložiek rádioaktívneho žiarenia sú uvedené v tab. 3-3.
Rádioaktívne žiarenie pôsobí na okolie. Zapríčiňuje ionizáciu plynov a luminiscenciu

(svetielkovanie) niektorých látok. Má podobné chemické účinky ako svetlo (pôsobí na
fotografickú emulziu, má bieliace účinky, rozkladá peroxid vodíka a pod.). Takisto má významné
fyziologické účinky. V nízkych dávkach spôsobuje rozklad rakovinových buniek, vo vyšších
dávkach vyvoláva zmeny v zdravých bunkách a spôsobuje choroby z ožiarenia, prípadne aj smrť.

Pretože je rádioaktivita vlastnosťou atómového jadra, nie je rozhodujúce, či je prvok

viazaný v zlúčeninách alebo v elementárnom stave. Rýchlosť rádioaktívneho rozpadu
151nemožno ovplyvniť vonkajšími podmienkami.

Počet rádioaktívnych jadier, ktoré sa rozpadnú za časovú jednotku, je priamo úmerný

celkovému počtu prítomných jadier. Mierou rýchlosti rádioaktívneho rozpadu je polčas
rozpadu152. Je to časový interval, za ktorý sa rozpadne polovica prítomnej rádioaktívnej látky,
teda čas potrebný na pokles aktivity látky o polovicu.
Tabuľka 3-3. Vlastnosti rádioaktívneho žiarenia

Symbol Podstata

Rýchlosť

Vrstva potrebná na prakticky
úplné pohltenie žiarenia

α

jadra hélia

5 až 7% c

2.6 až 8.6 cm vzduchu 1mm
hliníka

β−

elektróny

30 až 98 %
c

niekoľko m vzduchu niekoľko mm
hliníka 1,2 mm olova

β+

pozitróny

30 až 98 %
c

niekoľko m vzduchu niekoľko mm
hliníka 1,2 mm olova

γ

elektromagnetické vlnenie s dĺžkou
λ=10-11 až 10-13m

c

50 cm hliníka 10 cm olova

Poznámka: c je rýchlosť svetla vo vákuu

(c = 2,997 925 . l08 m . s-1)

Na obr. 3-4 je graficky znázornený pokles aktivity rádioaktívnej látky v závislosti od času. Ak
nanesieme aktivitu v logaritmickej stupnici, dostaneme priamkovú závislosť.

Pre názornosť uvádzame niektoré polčasy rozpadu uránového rozpadového radu : +

⎯⎯⎯⎯→hT23490 ⎯ rokov 238 92 U 9 10 .5, 4 He42 + ⎯⎯⎯→⎯min14,1a 23491PU23492e01-

Th dní 23490

⎯⎯⎯⎯→⎯24Pa23491 + + e01-⎯⎯→⎯−s21484Po410Pb21082He42

Chemické zmeny pri rádioaktívnom rozpade vystihuje zákon posuvu 153(K. FAJANS, F.

SODDY, 1911): Rádioaktívny prvok sa vyžiarením častice α mení na prvok nachádzajúci sa v
periodickom systéme o dve miesta vľavo (hmotnostné číslo sa pritom zmenší o 4 jednotky) a
vyžiarením častice β na prvok o jedno miesto vpravo (hmotnostné číslo ostáva nezmenené). Pri
vysielaní γ-žiarenia sa prvok chemicky nemení.

Pri rozpade atómového jadra nemusí vždy vzniknúť stabilný nuklid, ale ďalší rádioaktívny

nuklid, ktorý sa ďalej rozpadá a vznikajú rádioaktívne rady154. Posledným členom radu je
stabilný (nerádioaktívny) nuklid. Poznáme tri prirodzené rádioaktívne rady a jeden umelý. Ich
hlavné charakteristiky sú uvedené v tab. 3-4. ako príklad je na obr. 3-5 (str. 46) uvedený
aktiniovo-uránový rozpadový rad.
Tabuľka 3-4 Prehľad rádioaktívnych radov

Názov radu

Začiatočný nuklid Konečný nuklid

Uránový rozpadový rad155

U23892

Pb20682

Tóriový rozpadový rad156

Th23290

Pb20882

Aktíniovo-uránový

rozpadový

rad157

U23592

Pb20782

Plutóniový rozpadový rad158

U24194

Bi20983

Obr. 3-4. Zníženie aktivity rádioaktívnej látky v závislosti od času
Umelá rádioaktivita159 (pozri stranu 43)

Transmutácia

160

(premena) je typ jadrovej reakcie, pri ktorej sa ostreľovaním

elementárnymi časticami (prípadne jadrami najľahších prvkov) premení jadro určitého prvku na
jadro iného prvku, ktorého protónové číslo Z sa odlišuje maximálne o dve jednotky a nukleónové
číslo A maximálne o štyri jednotky. Pritom sa spravidla uvoľní iná elementárna častica. Ako
príklad môžeme uviesť prvú transmutačnú reakciu, ktorú uskutočnil E. RUTHERFOR, (1919),
keď ostreľoval čistý dusík α-časticami : +→+ N147α42

O178p11

V literatúre sa často používa na zapísanie trasmutačných reakcií skrátená forma. Pred zátvorku

sa napíše symbol východiskového nuklidu a za zátvorku symbol vznikajúceho nuklidu v reakcii.
V zátvorke sa najskôr uvedie symbol častice, ktorá
reakciu vyvoláva a potom symbol častice, ktorá pri reakcii vznikla. Zápis transmutácie dusíka na
kyslík v skrátenej forme je takýto :
p) ,N(147αO178

Pretože jadroví fyzici majú v súčasnosti k dispozícii najrôznejšie urýchľovače, pomocou

ktorých môžu získavať elementárne, ale aj ťažšie častice s veľmi vysokými

Obr. 3-5. Aktíniovo-uránový rozpadový rad

energiami, uskutočnilo sa veľké množstvo transmutačných reakcií. Pripravujú sa tak umelé
rádioaktívne nuklidy, ktorých použitie vo vede a technike je už značne rozsiahle. Touto metódou

boli tiež pripravené prvky, ktoré zatiaľ v periodickej sústave chýbali (technécium, astát,
francium, prométium). Napríklad technécium sa získalo reakciou : +→+ Mo9542H21Tc9643n10

Transmutačné reakcie sa takisto osvedčili pri príprave transuránov. Napríklad izotop

plutónia možno pripraviť reakciou : +→+ Pu24194U23892

α42Pu24194n10

Štiepna reakcia

161

je typ jadrovej reakcie, pri ktorej z pôvodného jadra vzniknú dve jadrá

so značne odlišnými protónovými a nukleónovými číslami (rádovo o desiatky), ako sú čísla
terčového jadra. Prvý raz bola pozorovaná na izotope uránu (O. HAHN, F. STRASSMANN
1935): +U23592U23592n10→+K+3 Ba14056r9336n10

Štiepenie uránového jadra neprebieha len podľa uvedenej rovnice. Môžu vznikať iné

dvojice jadier, napr. , alebo , a takisto počet uvoľňovaných neutrónov môže byť rozdielny.
Sr9038Xe14354Mo9542La13757

Pri štiepnej reakcii nastáva vždy väčší úbytok hmotnosti a teda sa aj uvoľňuje veľké

množstvo energie. Pri rozštiepení jedného gramu 235U sa uvoľní energia 8,21.107 kJ. Navyše
namiesto jedného neutrónu, vchádzajúceho do reakcie, vznikajú dva až tri neutróny, čo umožňuje
lavínovitý priebeh reakcie. Keby z troch vznikajúcich neutrónov len dva zasiahli ďalšie jadrá,
bude štiepenie narastať geometrickým radom (pozri obr. 3-6) a napokon nastane výbuch.
Reťazová neriadená štiepna reakcia je podstatou atómovej bomby.

Obr. 3-6. Schéma reťazovej reakcie
Ak z reakcie odoberáme nadbytočné neutróny tak, aby len jeden uvoľnený neutrón bol

schopný vyvolať štiepenie ďalšieho jadra, prebieha štiepenie konštantnou rýchlosťou. Riadená
reťazová štiepna reakcia je podstatou jadrových reaktorov.

Jadrová energia sa uvoľňuje nielen pri štiepení jadier, ale aj pri syntéze ťažšieho jadra z

ľahších jadier, napr., 4→+2 ;ΔHH11He42e01+

r

= -2,5 .109 kJ mol-1

(Uvoľnená energia sa vyjadruje zmenou entalpie ΔH. Podrobnejší rozbor sa uvádza v stati

6. l. l). Tieto reakcie nazývame syntetické, (termonukleárne162).. Vyžadujú vysokú kinetickú
energiu reagujúcich jadier na prekonanie odpudivých síl medzi zhodnými elektrickými nábojmi,
čo možno dosiahnuť napr. zohriatím reagujúcich látok na teplotu rádovo l08 K. Takto bol
odvodený starší názov termonukleárnej reakcie. Uvedená vysoká teplota je len vnútri niektorých
hviezd a na Zemi len pri výbuchu atómovej bomby.

Zatiaľ čo riadený priebeh syntetických reakcií nebol dosiaľ technicky zvládnutý ,

neriadený explozívny priebeh sa uskutočnil v tzv. vodíkovej bombe. Využívajú sa najmä tieto
dve reakcie :

Ak prepočítame uvoľnenú energiu na 1 g paliva, zistíme, že je 4 až 5 ráz väčšia 9 ako

energia vzniknutá štiepením ťažkých jadier.

3.2.4 Využitie rádionuklidov v hutníctve 163

Používanie rádionuklidov v hutníctve a v technike vôbec prešlo rýchlym vývojom a stalo

sa bežným prostriedkom kontroly materiálov a dôležitou metodikou skúmania priebehu
technologických procesov. V súčasnosti je známy veľký počet prirodzených aj umelých
rádionuklidov a možnosti ich uplatnenia sa neprestajne zväčšujú.

Rádionuklidy sa používajú jednak na výskum účinkov rádioaktívneho žiarenia na

ožarovaný materiál (uzavreté žiariče164), jednak sa rádionuklidy zavádzajú priamo do určitej

sústavy (otvorené žiariče165) a ako rádioaktívne indikátory166, čiže tzv. označené atómy sa
využívajú na priestorové a časové sledovanie procesov, ktoré v nej prebiehajú.

Rádioaktívne žiarenie uzavretých žiaričov sa používa v defektoskopii, napr. pri kontrole

akosti odliatkov, zvarov a pod. Mnohé technicky dôležité metódy sú založené na absorpcii alebo
odraze (rozptyle) dopadajúceho rádioaktívneho žiarenia (γ alebo β) skúmaným materiálom. Takto
možno napr. veľmi rýchlo určovať popolnatosť uhlia, kovnatosť rúd a aglomerátov, vlhkosť
zlievárenských surovín a plynulo merať hustotu materiálov, hrúbku valcovaných plechov,
povlakových vrstiev a pod. Sledované parametre možno nielen plynulo registrovať, ale výsledky
možno využiť na automatickú reguláciu procesov.

Široké praktické uplatnenie v hutníctve majú takisto otvorené žiariče ako rádioaktívne

indikátory. Možno nimi napr. kontrolovať prepaľovanie ohňovzdornej výmurovky pecí, zisťovať
trvanlivosť nistejí a stropov martinských pecí, sledovať vplyv výmurovky kokíl a žľabov na
exogénne nekovové vtrúseniny v oceli, určovať rozdelenie niektorých prvkov medzi troskou a
kovom a komplexne sledovať procesy vo vysokej peci, prípadne v rôznych oceliarenských
agregátoch.

Na využití rádioaktívnych nuklidov sú založené aj niektoré metódy merania dôležitých

fyzikálno-chemických vlastností (napr. rýchlosti difúzie v kovoch, termodynamických aktivít
zložiek v zliatinách, rozdeľovacích koeficientov) a takisto , mnohé analytické metódy hutníckych
materiálov.