Методы получения и регистрации нейтронов. Образование нейтронов в природе.
Ампульный нейтронный источник. Эти источники представляют собой однородную спрессованную смесь α-активного вещества обычно с порошком металлического бериллия или бора. Кроме бериллия и бора иногда используются лёгкие элементы: фтор, литий, углерод и т.д. α- излучателями служат полоний-210, радий-226, америций-241, плутоний-238, плутоний-239, кюрий-248 и калифорний-252. Источники с радием в виде α-излучателя дают нейтроны по реакции (α, n), вызываемой α-частицами как собственно 226Ra, так и продуктов его распада. Преимущество источника – большой срок службы (период полураспада радия 1620 лет), недостаток – интенсивное сопутствующее гамма-излучение. В источнике происходит ядерная реакция: 9Be + α→ 14C + n. Преимущество полониевых источников состоит в том, что они имеют менее интенсивное γ- излучение (1 γ-квант/нейтрон), чем радиевые источники (104 γ-квант/нейтрон). Основной недостаток - небольшой срок службы, определяемый периодом полураспада полония, однако, этот недостаток можно рассматривать как преимущество. В связи с относительно небольшим периодом полураспада при использовании полония-210 в изделиях практически не возникает проблемы долговременного хранения радиоактивных отходов.Фотонейтронные источникиВ этих источниках нейтроны получают по реакции (γ,n), которая может идти при энергиях γ-квантов, превышающих энергию связи нейтрона в ядре мишени. В радиоактивных фотонейтронных источниках используются в виде мишеней только бериллий и дейтерий. В виде источников γ-квантов используются радиоактивные изотопы 24Na, 56Mn, 72Ga, 88Y, 116La, 140La, 228Th в равновесии с основными дочерними продуктами распада. В этих источниках разброс нейтронов по энергиям бывает небольшой, поэтому для многих практических задач такие источники могут считаться моноэнергетическими. Генераторы нейтронов. Существуют источники нейтронов, использующие ускорение заряженных частиц по реакциям (p,n) и (d,n). Генераторы нейтронов обычно выдают нейтроны со средней энергией 14 МэВ - 2.5 МэВ. Преимущества портативных нейтронных генераторов (НГ) с «отпаянной» нейтронной трубкой таковы: они практически не обладают радиационной опасностью в выключенном состоянии при хранении; наличие регулируемого режима излучения нейтронов позволяет производить регистрацию полезных эффектов в интервалах между импульсами нейтронов, что улучшает фоновые условия при измерениях. К недостаткам НГ относятся высокая стоимость; ограниченный ресурс работы (до 300 часов, нестабильность выхода нейтронов от импульса к импульсу (до 50 %) и невозможность рассматривать нейтронный генератор как точечный источник.
|
|
|
Действие нейтронных детекторов основано на регистрации вторичных частиц, образующихся в результате взаимодействия нейтронов с атомными ядрами. Для регистрации медленных используются ядерные реакции расщепления лёгких ядер под действием нейтронов [10В(n, α) 7 Li, 6 Li(n, α) 3 H и 3 He(n, p)1 H] с регистрацией a-частиц и протонов. Эффективность регистрации быстрых нейтронов перечисленными детекторами в сотни раз меньше, поэтому быстрые нейтроны предварительно замедляют в парафиновом блоке, окружающем нейтронный детектор. Для регистрации продуктов ядерных реакций нейтронов с ядрами В и Li, протонов отдачи и осколков деления используются также ядерные фотографические эмульсии. Этот метод особенно удобен в дозиметрии, так как позволяет определить суммарное число нейтронов за время облучения. При делении ядер энергия осколков столь велика, что они производят заметные механические разрушения. На этом основан один изспособов их обнаружения: осколки деления замедляются в стекле, которое затем травится плавиковой кислотой; в результате следы осколков можно наблюдать под микроскопом.В ядерном реакторе нейтроны получают впроцессе деления ядер урана.Тепловая колонна не содержит быстрых нейтронов,но плотность потока в ней на 3-4 порядка ниже,чем в центральной зоне.Плотность потока нейтронов:2,5∙1013-8∙1014нейтронов/(cм2с).В ускорителях нейтроны получают за счет ядерных реакций: 9Ве(d,n) 10B, 7Li(d,n) 8Be, 3H(d,n) 4He.Энергия нейтронов,получающихся в ускорителях,зависит от энергии разгоняемых в них дейтронов,падающих на бнрилиевую или литинвую мишень.
|
|
|
|
|
|
Билет 12.
Радиоуглерод в биосфере.
Является основной составляющей биологических организмов. В земной атмосфере присутствует в виде стабильных изотопов 12С, 13С и рад. 14С, который постоянно образуется в атм. под действием радиации по реакции 14N+1n→14С+1р.Т1/2=5820лет.Ежегодно в атм. должно образ. 10кг 14С, т.е сейчас его было бы 8∙105кг, но его 950 кг. Поскольку все живые организмы постоянно участвуют в углеродном обмене, а также участвуют в биохимических процессах. С гибелью углеродный обмен прекращается после этого 14С испытывает βраспад и его содержание в останках уменьшается. Радиоуглеродный метод определения возраста минералов заключается в выделении 14С из фрагмента (сжиганием)→измеряют радиоактивность, на основании этого определяют соотношение изотопов, которое и показывает возраст образца. Предельный возраст определения этим методом 60000лет (его содержание уменьшится в 1000раз). Расчет: N=N0е-λt(N0 –то что сейчас). В естественных условиях радиоуглерод образуется в основном при взаимодействии вторичных нейтронов космического излучения с ядрами азота в верхних слоях атмосферы по реакции 14N→(n,p)→14C. Участвуя в обменных процессах вместе со стабильным углеродом, 14С проникает во все органы, ткани и молекулярные структуры живых организмов.Воздействие радиоуглерода на ДНК и РНК биологических объектов связано с действием бета-частиц и ядер отдачи азота, возникающих в результате распада по схеме 14С→14N. Явление радиоактивной отдачи связано с тем, что, выбрасывая альфа-частицу, сам атом отскакивает в обратном направлении, сталкиваясь с встречающимися на пути молекулами и выбивая из них электроны. Подобное имеет место (хотя и в несравненно в более слабой степени) также при выбросе бета-частиц при распаде 14С. Кроме того, повреждающее действие связано с изменением химического состава молекул за счет превращения атома углерода в атом азота. Подобные превращения в генетических структурах клетки принято называть трансмутациями, а вызванные ими генетические эффекты –трансмутационными. Количественное сравнение эффектов, установленных в разныхопытах, часто бывает затруднено или вообще невозможно, что связано с различиямив методическом подходе к исследованию. Но, несмотря на это, тенденция очевидна– повышение уровня инкорпорированного в генетически значимые структурыорганизма 14С относительно его естественного содержания в биосфереприводит не только к образованию дополнительных трансмутационных дефектов впроцессе метаболизма растений, но и к снижению продолжительности жизниживотных.В организме человека ежегодно происходит около 4 миллиардов трансмутационныэффектов, связанных с 14С, или сотни ежесекундно. При этом считается, что подобные повреждения ДНК с трудом или вовсе не восстанавливаются системой клеточной репарации и являются, таким образом, необратимыми.В таком случае повреждения ДНК, вызванные ядерными превращениями 14С→14N, могут инициировать потерю генетической информации со скоростью ядерного распада радиоуглерода, являясь ничем иным, как ядерно-биологическими часами, отмеряющими продолжительность жизни.
|
|
|
Билет 13.
Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 805; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!