Радиоактивный распад Изотопы и радионуклиды
Радиационная опасность стоит на первом месте в ряду с химической, физической и др видами опасностей, характерных для РБ.
Источниками РО в РБ являются космос, Земля, ископаемые материалы, ядерные реакторы, экологическое загрязнение радионуклидами.
Действующим фактором РО является естественный процесс радиоактивного распада атомных ядер нестабильных изотопов некоторых химических элементов.
Атомы – частицы химических элементов, составляющие молекулы веществ (субмолекулярные частицы). Атомы состоят из ядра и орбитальных электронов. Орбитальные э лектроны это отрицательно заряженные частицы атома, образующие энергетическую оболочку вокруг ядра, которая участвует в химических реакциях и образовании химических связей между атомами.
Ядро атома имеет (+) заряд который равен числу орбитальных электронов поэтому атомы чистых хим элементов электронейтральны.
Ядра всех атомов тоже состоят из частиц (элементарных частиц), в том числе из полож заряженных протонов и электро нейтральных нейтронов.
Для каждого химического элемента характерно строго определенное число протонов: для водорода – 1, для гелия – 2 и тд, например, для железа – 26, а для углерода - 6. Однако количество нейтронов в разных ядрах одного и того же элемента может быть разным. Например, в ядрах углерода количество нейтронов может быть равным 6 или 7 или 8. Такие ядра одного и того же элемента, которые различаются по количеству нейтронов называются изотопами. Следовательно, углерод существует в виде трех изотопов.
|
|
|
Для обозначения изотопов используют числа, состоящие из суммы протонов и нейтронов (нуклонов) одного ядра данного изотопа. Например, для углерода С-12 (6+6), С-13 (6+7), С-14(6+8).
Нейтроны тоже состоят из частиц, обладающих энергией, излучая эти частицы и энергию, нейтроны могут превращаться в протоны, при этом количество протонов в ядре изменяется и в результате образуется атом другого химического элемента. Такой процесс называется радиоактивным распадом, а такие изотопы называются нестабильным и.
Нестабильные изотопы еще называются радионуклид ы (нуклеус–ядро).
Протоны могут превращаться в нейтроны также в результате процесса «электронного захвата» неядерных электронов.
Радионуклиды нестабильных изотопов в процессе радиоактивного распада излучают строго определенной величины энергию, характерную для данного изотопа. Например, радионуклид изотопа цезия-137 излучает два кванта энергии 514 и 661 кэВ (кило электрон вольт) и при этом, превращается в стабильный изотоп бария-137.
2. Радиоактивность и радиометрия.
Радиоактивность – это количественное выражение процесса самопроизвольного превращения нестабильных изотопов одного химического элемента в другой (от названия химического элемента Радия).
|
|
|
Радиоактивность измеряется удельной радиоактивностью, а также периодом полураспада.
Удельная радиоактивность представляет собой число распадающих-ся радионуклидов в единицу времени в единице массы вещества или на единице зараженной поверхности и выражается в беккерелях на килограмм (Бк/кг) или в Бк/м2.
Бк - представляет собой число распадающихся радионуклидов в секунду.
Следует иметь в виду, что количество распадов радионуклидов не всегда соответствует числу излучаемых квантов энергии и количеству частиц
Первоначально для измерения радиоактивности использовали другую единицу – кюри (Кu). За 1 Кu принималась радиоактивность 1г радия равная 3,7 . 1010 / распадов в сек. Следовательно, 1 Кu = 3,7 . 1010 Бк.
Интенсивность излучени я это энергия переносимая ионизирующим излу чением в единицу времени через площадь сечением в 1см2. Интенсивность излучения используется для расчета коэффициента кратности ослаблени я, который используется для расчета толщины защиты средств от ионизирующих излучений с учетом вида излучения и плотности защитного материала.
|
|
|
Период полураспада – это время, в течение которого радиоактивному распаду подвергается половина радионуклидов в ограниченном количестве радиоактивного вещества. Это время, в течение которого радиоактивность данного вещества снижается в 2 раза.
Период полураспада является важной характеристикой радиоактивных веществ. У одних ве-в он исчисляется долями секунды, у других –миллионами лет.
Установлено, что не все ядра одного радиоактивного изотопа распадаются одновременно. В каждый момент времени распадается лишь определенная доля от общего их числа. Для каждого радиоактивного элемента характерно строго определенное значение этого числа, которое называют постоянной распада (лямбда)
Это сформулировано как закон радиоактивного распад а – количество атомов данного изотопа, участвующих в ядерном превращении пропорционально общему их количеству.
Постоянная распад а – это величина характеризующая долю ядер, распадающихся в единицу времени и выражается в обратных единицах времени с-1, ч-1 и тд
Радиометрия – разработка и применение методов измерения радиоактивности и концентрации радиоактивных веществ.
Определение радиоактивности можно осуществить измерением количества квантов выделяющейся энергии, количества излучаемых частиц и количества ионизированных частиц облученного вещества.
|
|
|
В настоящее время установлено 6 типов элементарных радиоактивных излучений: Альфа-распад Бета-распады Гамма-излучение Спонтанное деление ядер Протонная радиоакт-сть Двухнейтрон-я Р- ть
- Альфа-распа д (с излучением протонов и нейтронов и более крупных частиц представляющих собой гелионы = ядра гелия или более крупные осколки ядра тяжелого элемента), -Бета-распад ы (электронов (-), позитронов(+) при (+)распаде, антинейтрино при (-) распаде), - Спонтанное деление яде р, - Протонная радиоакт-ст ь 2 типов (1 и 2протонная), - Двухнейтрон-я Р-т ь
Электрон – легкая элементарная бета-частица имеющая отрицательный электр заряд
Позитрон - легкая элем-я бета-частица имеющая положительный элект заряд
Прото н - тяжелая элем-я частица имеющ-я положит электр заряд Масса П-на = 1840 масс электрона
Нейтрон – тяжелая элементарная частица не имеющая эл заряда масса Н-на примерно равна массе П-на
Альфа-частиц а – тяжелая частица, состоящая из 2 Пр + 2 Нтр (и более при искуств делении ядер) поэтому называется гелионом. Имеет двойной полож эл заряд.
Гамма-кван т – дискретное излучение волновой природы т.е квант, не имеет эл заряда и не имеет массы покоя. При аннигиляции электрона+позитрона образуется 2 гамма-кванта. Сюда относятся рентген-излучение, возникающее при торможении потока электронов в веществе (Х-лучи).
Энергия радиоактивных лучей представляет собой кинетическую энергию частиц и волновую энергию, которые измеряются в эВ (электрон вольт) 1эВ = энергии ускорения электрона в эл поле напряженностью 1вольт на протяжении пути 1см.
Проходя через другие вещества окр среды, излучаемые частицы вызывают ионизацию молекул этих веществ.
Ионизаци я – процесс образования заряженных частиц (ионо в) из незаряженных – электронейтралных. Радиоактивные излучения любого вида попадая в вещество выбивают электроны из элетронной оболочки атомов, в результате образуются ионы и свободные электроны. Не всекое излучение приводит к ионизации ве-в. Только при обладании достаточно высокой энергией излучение может вызывать ионизацию.
Известно, что на ион-ю 1 молекулы ве-ва тратится 30 эВт энергии.
В связи с этим, наиболее удобным способом радиометрии является измерение количества ионизированных частиц облучаемого ве-ва.
Для измерения радиоактивных излучений используют особые вещества-детекторы газообразные и жидкостные (сцинтилляторы) в которых при облучении образуются ионы. Образовавшиеся ионы создают элктр сигналы сила которых соответствует энергии излучения, а число ионов – количеству прошедших ч\з детектор частиц или квантов. Если известно сколько частиц измеряемого типа излучается при распаде можно определить радиоакт-ть образца. Для этого используют специальные приборы – радиометры.
Для радиометрии разных частиц используют разные детекторы.
Дата добавления: 2015-12-19; просмотров: 22; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!