3. DECAJUL RADIOACTIV
In 1911 godu Rutherford și Soddy au arătat că atomii anumitor substanțe testate de conversie în serie, formând lanț descompunere, în care apare fiecare membru al seriei de cea precedentă, în care orice influențe externe fizice (temperatură, câmpuri electrice și magnetice, presiune) nu poate modifica dezintegrarea performanței.
Mai târziu, capacitatea unor nuclee în mod automat (spontan) convertit la alte nuclee cu emisia de radiații și de diferite tipuri de particule elementare numite radioactivitate. În acest caz, există două tipuri de radioactivitate - observate naturale în izotop atom instabil existent în natură, și artificiale, au fost observate în izotopi produși în reacțiile nucleare. Ambele tipuri de radioactivitate nu diferă fundamental între ele și sunt descrise de aceleași legi ale transformărilor radioactive.
Procesul unei transformări radioactive naturale, spontane, se numește dezintegrare radioactivă sau pur și simplu se descompune. Nucleii care suferă degradare se numesc radionuclizi. Nucleul atomic original este numit nucleul mamei, iar nucleul format ca urmare a dezintegrării se numește nucleul fiicei.
Degradarea radioactivă are loc cu o rată strict definită, caracteristică pentru fiecare element dat. Timpul pentru care numărul inițial de nuclee radioactive scade în medie la jumătate se numește timpul de înjumătățire T. Timpul de înjumătățire al diferitelor nuclee fluctuează în limite foarte largi. De exemplu, timpul de înjumătățire al uraniului este de 4,5 miliarde de ani, radiul - 1620 de ani, radonul - 3,8 zile. Mai mult, timpul de înjumătățire al izotopilor aceluiași element poate varia foarte mult - yRa T = 1630 ani și yT = 0,001.
Deoarece nucleele radioactive separate se descompun în mod independent unul de celălalt, legea decăderii radioactive este de natură statistică. Se poate demonstra că legea decăderii în timp a numărului de nuclee radioactive dintr-o anumită substanță (legea decăderii radioactive) are forma
Aici, numărul de nuclee radioactive în momentul de timp luat ca punct de referință, adică la t = 0. N este numărul de nuclee radioactive la momentul t. Sunt o constantă pentru o substanță radioactivă dată, numită constanta de dezintegrare radioactivă. Există o legătură simplă între constanta de dezintegrare radioactivă și perioada de înjumătățire:
Durata medie de viață a nucleului radioactiv r este reciprocitatea constantei de dezintegrare radioactivă, adică radionuclizii, dintre care 37.000 se descompun la fiecare 5 secunde.
Degradarea radioactivă are loc în conformitate cu regulile de deplasare stabilite prin metoda experimentală. Reguli de deplasare: => pentru degradarea alfa (transformări nucleare, însoțite de emisia de particule alfa)
pentru dezintegrarea beta (transformări nucleare, însoțite de emisia de particule beta)
Activitatea A a unui nuclid într-o sursă radioactivă este numărul de descompuneri care apar cu nucleele probei pe unitate de timp:
unde este numărul de nuclee care s-au degradat în medie pe un interval de timp de la t la t + dt.
Unitatea de activitate în sistemul SI-Becquerel (Bq): 1 Bq este activitatea nucleului în care apare o decădere în 1 s. Unitatea de activitate extrasisteme - curie (Ci):
1 curie este egal cu numărul de nuclee decăzute conținute în 1 g de radium pe 1 s (3,7 s / s).
Pe toate hărțile de contaminare a radiațiilor, care au rezultat din dezastrul de la Cernobîl, este dată densitatea de contaminare a radiațiilor, adică radioactivitate pe unitate de suprafață.
De exemplu, dacă locuiți într-un teritoriu cu densitate de contaminare a solului de 1 Ci / mp. km sau 37.000 Bq / mp m. m (37 kBq / mp m.), înseamnă că pe un metru pătrat de acest sol există
unde X este simbolul chimic al nucleului părinte, nucleul atomului de heliu, este desemnarea simbolică a electronului (sarcina lui este -1, numărul de masă este 0).
decalate reguli sunt două consecințe ale legilor de conservare care rulează la dezintegrare radioactivă - conservarea numerelor de încărcare și masa electrice: suma taxelor (numere de masă) care apar nuclee și particule cu un raport egal cu taxa (număr de masă) a nucleului inițial.
Nucleul fiicei care rezultă din dezintegrarea poate fi, de asemenea, radioactiv. Ca rezultat, apare un lanț sau o serie de transformări radioactive, terminând într-un izotop stabil. Totalitatea elementelor care formează lanțul se numește familia radioactivă. Familia este numită de cel mai îndelungat element (cu cel mai lung timp de înjumătățire) "strămoșul" familiei: toriu de uraniu și actiniu. Nuclidele finale sunt, respectiv
Tabelul 1 prezintă lanțul familiei de uraniu.
Tabelul 1. Familia de uraniu.
4. INTERACȚIUNEA RADIAȚIEI CU SUBSTANȚA
Pentru a înregistra radioactivitatea și măsurile de protecție împotriva radiațiilor nucleare, este necesar să se știe în detrimentul a ceea ce procesează energia radiației pierdute, trecând prin materie; care este puterea ionizantă a diferitelor tipuri de radiații.
În principiu, particulele încărcate care trec prin materie își pierd energia din cauza coliziunilor cu atomii acestei substanțe. Deoarece masa materialului de bază este mult mai mult decât atomul de masa de electroni, există diferențe semnificative între coliziuni „electronic“ (particule de incident se ciocnește cu un electron) și ciocnirile „nucleare“ (particula incidentul se ciocnește cu nucleul unui atom). In primul caz, excitarea sau ionizarea atomului (coliziune inelastică), al doilea - atomul de particule și încep să se miște ca un singur sistem (coliziune elastic). Coliziuni nucleare apar în materie de mai multe ori, ceea ce duce la împrăștierea particulelor. Dacă, ca rezultat al interacțiunii, apar particule noi sau particulele originale dispar, acest proces se numește o reacție. În special, în cazul în care apar miezul în conjuncție cu proprietăți noi, reacția se numește nucleară.
Procesul de transformare radioactivă a elementelor este întotdeauna însoțit de ejecția particulelor elementare. Se pot încărca particule cum ar fi particule alfa, beta, protoni și altele, neutroni neutri, neutrini și quanta gamma de diferite energii.
grinzi elementare de particule încărcate, nucleele elementelor ușoare, și ioni au un efect ionizant asupra materialului prin care trec. Efectele indirecte și ionizate au particule neutre, mai ales neutroni: interacțiunea acestor particule cu o substanță emisă nuclee de proton și nucleul unei raze gamma, care cauzeaza ionizare a mediului.
Să luăm în considerare procesele care însoțesc trecerea radiației ionizante prin materie.
4.1 INTERACȚIUNEA ALFA-PARTICULELOR CU SUBSTANȚA
Istoria descoperirii și studiului particulelor alfa este asociată cu numele lui Rutherford. Cu ajutorul particulelor alfa, Rutherford a investigat majoritatea nucleelor atomice.
Particulele alfa sunt atomi de heliu care au pierdut doi electroni, adică nucleul atomului de heliu
Nucleul de heliu, format din două protoni și doi neutroni, este stabil, particulele sunt legate în ea cu fermitate.
În prezent, sunt cunoscute mai mult de 200 de nuclee active alfa, în principal nuclee grele (A> 200, Z> 82), cu excepția elementelor de pământuri rare (A = 140-160). Un exemplu de dezintegrare alfa este degradarea izotopilor de uraniu:
Vitezele cu care particulele alfa. se îndepărteze de la miezul dezintegrate, foarte mare și variază pentru diferite nuclee, în intervalul de la 1,4 x 10 7 la 2,0x10 „m / s, ceea ce corespunde energiei cinetice a acestor particule 4-8,8 MeV. Particulele alfa în nucleu nu sunt incluse, și, în funcție de conceptele actuale, acestea sunt formate în momentul dezintegrării radioactive, atunci când întâlnirea se deplasează în interiorul miezului 2 protonul și 2 neutroni.
Flying prin materie, particulele alfa pierde treptat energia lor, cheltuiesc-o pe ionizarea gazelor. Mai mult decât atât, la începutul căii, când energia particulelor alfa este ridicată, ionizarea specifică este mai mică decât la sfârșitul căii.
Sub conducerea unei particule dintr-o substanță se înțelege grosimea unui strat al acestei substanțe, care poate trece prin această particulă până la oprirea completă. Calea particulelor este determinată în principal pentru particulele grele, deoarece traseul lor reprezintă o linie dreaptă cu cea mai mică împrăștiere. Kilometrajul particulelor alfa depinde atât de energia particulelor cât și de densitatea substanței în care se mișcă.
Prin rularea unei particule alfa puteți determina energia sa.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: