Биологическое действие излучения

Опыты Резерфорда

1911 Схема опыта Резерфорда по рассеянию α-частиц. K – свинцовый контейнер с радиоактивным веществом, Э – экран, покрытый сернистым цинком, Ф – золотая фольга, M микроскоп

Опыт Резерфорда опровергает существование модели Томсона, т.к. в результате опыта, при облучение в-ва а-частицами, некоторые частицы отклонялись на угол более 90⁰, что невозможно при равномерном распределении ⁺q по всему объёму атома (модель Томсона)

Планетарная модель атома

Э. Резерфорд (1911) Согласно этой модели, в центре атома располагается положительно заряженное ядро, в котором сосредоточена почти вся масса атома. Атом в целом нейтрален. Вокруг ядра, подобно планетам, под действием кулоновских сил со стороны ядра вращаются электроны.

4. Альфа, бета и гамма – излучение

Альфа – лучи (а) – ядра атомов гелия – 4

U ~ 15000 км/с

Отклоняются в электрических и магнитных полях

Малая проникающая способность (задерживаются листом бумаги 0,1 мм)

Бета – лучи (в) – поток электронов

Скорости различны

Отклоняются в электрических и магнитных полях

Средняя проникающая способность (при E < 1MэВ задерживаются листом металла в 1мм толщиной).

Гама лучи (у) – электромагнитное излучение

U ~ с (скорость света)

Не отклоняются в электрически и магнитных полях

Большая проникающая способность (останавливаются листом свинца 0,3 – 1 м)

5. Радиоактивность – это самопроизвольное превращение одних ядер в другие, сопровождающееся излучением радиоактивных частиц.

Правила смещения (правила Содди)

1903г. _z^mX=>_z^mY+₂⁴He – a-распад

_z^mX=>_z^mY+_-1⁰e - b-распад

Закон сохранения зарядового и массового чисел

При любых тепловых и химических явлениях суммарная масса реагирующих веществ остаётся неизменной.

Изотопы

Свойства

Содди (1911г)

1) одинаковые химические свойства (т.к. заряд постоянен)

2) различные физические свойства (т.к. m_атома непостоянна)

Томсон (1912г)

¹₁H – протий (водород) ²₁H - дейтерий ³₁H –тритий

Состав атома и атомного ядра

_Z^MX

Z = число протонов и электронов

M – Z = число нейтронов

M = число нуклонов

_-1⁰e ₀¹n ₁¹H - (электрон, нейтрон, протон); нуклон = протон + нейтрон

Ядерные силы

¹₁H < - > ¹₀n

Свойства

1) короткодействующие (10^-15м)

2) только силы притяжения

3) зарядовая независимость

4) не являются центральными

5) свойство насыщения

6)1F_яд=100F_кл

11. Дефект масс –разница между массами протонов и нейтронов в свободном состоянии и массой ядра.(∆M)

12. Энергия связи – Е, необходимая для расщепления ядра на отдельные нуклоны или Е, которая выделяется при образовании ядра из отдельных нуклонов. E= ∆M*c²=∆M*931,1(МэВ)= ∆M*1489,76*10^-19(Дж) 1МэВ=1,6*10^-19Дж

Удельная энергия связи

Е_св, которая приходится на один нуклон (E_уд=E_CB/число нуклонов)

14. Период полураспада (Т)

- скалярная физическая величина, промежуток времени, за которое радиоактивное вещество распадается наполовину.

15. Закон радиоактивного распада

16. Ядерные реакции. Виды. Условия осуществления. (деление тяжёлых ядер)

Ядерная реакция – превращение исходного атомного ядра при взаимодействии с какой-либо частицей в другое атомное ядро, сопровождающееся выбрасыванием частиц (a/b) или гамма - квантом энергии.

Виды 1)эндотермические – Е поглощается ∆M<0

2)экзотермические – Е выделяется ∆M>0

Цепная ядерная реакция.

-реакция, в которой частицы, вызывающие её, образуются как продукты этой реакции.

18. Условия управляемой ядерной реакции.

1) обогащение урана 235-го

2) m в-ва > критической массы (кр. m урана = 50 кг)

3) K=1 K=Ni/(Ni-1) (Ni – число нейтронов в данный момент реакции; Ni-1 – в предыдущий)

При K>1 (0,1%) взрыв (ядерная бомба)

K<1 затухание реакции

19. Ядерный реактор –устройство, в котором осуществляется управляемая ядерная реакция для выработки энергии.

Преимущества АЭС:
- ядерные реакторы не потребляют кислород и органическое топливо
- не загрязняют окружающую среду золой и вредными для человека продуктами органического топлива
- биосфера надежно защищена от радиоактивного воздействия при нормальном режиме эксплуатации АЭС.

Недостатки АЭС:
- необходимость захоронения радиоактивных отходов и демонтаж отслуживших свой срок реакторов
- опасность радиоактивного заражения местности при аварийных выбросах
- опасность экологических катастроф (1986 г. - Чернобыльская АЭС).

20. Термоядерная реакция (синтез лёгких ядер)

1969 (г.Москва)

³₁H+²₁H=>⁴₂He+¹₀n+Q t=10^-6c

1)T=10⁷K; 2)∆t=>T=const.

Неуправляемая термоядерная реакция – водородная бомба (запал в/б – ядерная бомба)

Проект термоядерного реактора:

Биологическое действие излучения

Ионизирующее излучение – это различные виды микрочастиц и физических полей, способные ионизировать вещество.

Свободный радикал – частица, содержащая один или несколько не спаренных электронов на внешней оболочке.

За всю жизнь человеку, не связанному с работой на радиоактивно опасных объектах (группа B), доза полученной радиации не должна превышать 70 мЗв

Доза ионизирующего облучения (D=Е/М) [Гр - в Греях] –показывает, какая доза ионизирующего излучения приходится на 1кг биологической ткани (тела) 1Гр = 1 Зв = 1 Дж / кг = 1 м² / с²

H=DK (Зв)

К – коэффициент биологической эффективности

Для бета, гамма и рентген – лучей = 1

Для нейтронов = 10

Для альфа – лучей = 20

Биологическое действие Е = mD [Дж]