Радіоактивність та види іонізуючого випромінювання
Лабораторна робота № 1.
„ ОЦІНКА РІВНЯ РАДІАЦІЙНОГО ФОНУ ТА ЗАБРУДНЕНОСТІ ВОДИ, ҐРУНТУ, ХАРЧОВИХ ПРОДУКТІВ”
Мета роботи: лабораторна робота виконується з метою вивчення основних понять радіоактивності, негативного впливу радіації на оточуюче середовище та ознайомлення з приладами й методами для виміру потужності випромінювання, радіаційного фону та рівня забрудненості води, ґрунту, харчових продуктів за g-випромінюванням.
Короткі теоретичні відомості
Радіоактивність та види іонізуючого випромінювання
Радіація — це іонізуюче випромінювання, що виникає у процесі самочинного розпаду ядра атома нестабільного нукліда хімічного елемента.
Якісною характеристикою випромінювання є вид та енергія випромінювання, проникна здатність, період піврозпаду, кількісною — активність (радіоактивність).
Радіоактивність - це здатність ядер деяких хімічних елементів мимоволі розпадатися з утворенням ядер нових хімічних елементів і випусканням іонізуючого випромінювання.
Кожен хімічний елемент може мати декілька ізотопів, які містять в ядрі однакову кількість протонів, але різне число нейтронів і однакове число електронів в атомній оболонці. Ізотопи посідають одне і те ж місце в періодичній системі елементів. Розрізняють стабільні (стійкі) ізотопи і нестабільні (радіоактивні) ізотопи. Хімічні елементи, що займають в періодичній системі місця з 1-го по 83-є мають як стабільні, так і радіоактивні ізотопи; наприклад, водень складається з трьох ізотопів: двох стабільних (1Н протій, 2Н дейтерій) і одних радіоактивних (3Н тритій). Найважчим елементом, що має стабільний ізотоп, є вісмут (Вi, z=83). Елементи, що стоять в періодичній системі після вісмуту, стабільних ізотопів не мають, наприклад, уран складається з трьох радіоактивних ізотопів 238U, 235U, 234U.
Швидкість розпаду радіоактивного ізотопу характеризується періодом напіврозпаду (Т1/2) - це час, за який розпадається половина радіоактивної речовини. Період напіврозпаду не залежить від кількості речовини і завжди постійний (період напіврозпаду радону 222Rn = 3,8 доби, урану 235U = 7.108 років, 238U = 4,5.109 років).
Радіоактивний розпад має статистичну природу; атомні ядра перетворюються незалежно один від одного; кожен радіонуклід має характерну для нього вірогідність розпаду. Для окремого атома нестабільного нукліда не можна передбачити момент його перетворення. Вірогідність розпаду обумовлена властивостями даного виду ядер, тобто вона не залежить від хімічного і фізичного стану радіонукліда.
Іонізуючими називають такі випромінювання, які, проходячи через середовище, викликають її іонізацію. Крім іонізації випромінювання можуть спричиняти збудження молекул середовища. Енергію іонізуючого випромінювання вимірюють в позасистемних одиницях електрон-вольтах (еВ), 1еВ = 1,6.10-19 Дж. Ультрафіолетове випромінювання і видиме світло не відносять до іонізуючих.
За своєю природою іонізуюче випромінювання буває фотонним і корпускулярним. Фотонне випромінювання включає g-випромінювання і рентгенівське випромінювання.
g-випромінювання - це фотонне випромінювання, що виникає при зміні енергетичного стану атомних ядер або при анігіляції частинок (наприклад, електрона і позитрона). Воно володіє високою проникною здатністю (середній пробіг фотонів в повітрі складає близько ста метрів, а в біологічній тканині - до 10 - 15 см), представляє основну небезпеку як джерело зовнішнього опромінювання. Рентгенівське випромінювання - це фотонне випромінювання, що складається з гальмівного або характеристичного випромінювання. Під гальмовим розуміють випромінювання, що виникає при зменшенні кінетичної енергії заряджених частинок, а під характеристичним - що виникає при зміні енергетичного стану електронів атома.
Корпускулярне випромінювання - це іонізуюче випромінювання, що складається з частинок із масою, відмінною від нуля. Воно буває слідуючих видів:
- b (β+, β-) - випромінювання, що складається з електронів або позитронів, випускається при ядерних перетвореннях. Бета-частки володіють малим пробігом (декілька метрів в повітрі і декілька сантиметрів в біологічній тканині), випромінювачі бети небезпечні при проникненні в легені і шлунково-кишковий тракт як внутрішні опромінювачі;
- a- випромінювання, що складається з частинок, що мають будову, аналогічну ядру атома гелію, тобто з двох протонів і двох нейтронів, альфа-частки володіють дуже малим пробігом (не більше декількох сантиметрів в повітрі і не більше 0,1 мм в біологічній тканині). Випромінювачі Альфи небезпечні при проникненні всередину організму як джерела внутрішнього опромінення;
- протонне випромінювання, що складається з протонів;
- нейтронне випромінювання, що складається з нейтронів.