Для тех, кто ещё не устал !
АЛЬФА - РАСПАД
-альфа-частица (ядро атома гелия)
- характерен для радиоактивных элементов с порядковым номером больше 83
.- обязательно выполняется закон сохранения массового и зарядового числа.
- часто сопровождается гамма-излучением.
Реакция альфа-распада:
При альфа-распаде одного химического элемента образуется другой химический элемент, который в таблице Менделеева расположен на 2 клетки ближе к её началу, чем исходный.
Физический смысл реакции:
в результате вылета альфа-частицы заряд ядра уменьшается на 2 элементарных заряда
и образуется новый химический элемент.
Правило смещения:
При бета-распаде одного химического элемента образуется другой элемент, который расположен в таблице Менделеева в следующей клетке за исходным (на одну клетку ближе к концу таблицы).
БЕТА - РАСПАД
- бета-частица (электрон).
- часто сопровождается гамма-излучением.
- может сопровождаться образованием антинейтрино
( легких электрически нейтральных частиц, обладающих большой проникающей способностью).
- обяэательно должен выполняться закон сохранения массового и зарядового числа.
Реакция бета-распада:
Физический смысл реакции:
нейтрон в ядре атома может превращаться в протон, электрон и антинейтрино,
в результате ядро излучает электрон.
Правило смещения:
ДЛЯ ТЕХ, КТО ЕЩЁ НЕ УСТАЛ !
предлагаю написать реакции распада и сдать работу.
( составьте цепочку превращений)
1. Ядро какого химического элемента является продуктом одного альфа-распада
и двух бета-распадов ядра данного элемента ?
2.Ядро изотопа висмута получилось из другого ядра после одного альфа-распада и одного бета-распада.
Физические характеристики (масса,заряд,скорость,энергия,спектр) α,β,¥ частиц радиоактивного излучения.Радиоактивный фон.
МАССА — физическая характеристика тела, являющаяся мерой того сопротивления, которое оно оказывает любым изменениям своего состояния покоя или движения, т.е. мера инерции тела. Опытным путем установлено: чтобы сообщить телу ускорение a, к нему следует…
ЗарядЧисло протонов в ядре определяет непосредственно его электрический заряд, у изотопов одинаковое количество протонов, но разное количество нейтронов. Ядерные свойства изотопов элемента в отличие от химических, могут различаться чрезвычайно резко[1].
Впервые заряды атомных ядер определил Генри Мозли в 1913 году. Свои экспериментальные наблюдения учёный интерпретировал зависимостью длины волнырентгеновского излучения от некоторой константы , изменяющейся на единицу от элемента к элементу и равной единице для водорода:
, где
и — постоянные.
Из чего Мозли сделал вывод, что найденная в его опытах константа атома, определяющая длину волны характеристического рентгеновского излучения и совпадающая с порядковым номером элемента, может быть только зарядом атомного ядра, что стало известно под названием
1. Альфа-излучение - представляет собой ядра гелия, которые испускаются при радиоактивном распаде элементов тяжелее свинца или образуются в ядерных реакциях.
2. Бета-излучение - это электроны или позитроны, которые образуются при бета-распаде различных элементов от самых легких (нейтрон) до самых тяжелых.
Альфа-излучение имеет малую длину пробега частиц и характеризуется слабой проникающей способностью. Оно не может проникнуть сквозь кожные покровы. Пробег альфа-частиц с энергией 4 Мэв в воздухе составляет 2.5 см, а в биологической ткани лишь 31 мкм. Альфа-излучающие нуклиды представляют большую опасность при поступлении внутрь организма через органы дыхания и пищеварения, открытые раны и ожоговые поверхности.
Бета-излучение обладает большей проникающей способностью. Пробег бета-частиц в воздухе может достигать нескольких метров, а в биологической ткани нескольких сантиметров. Так пробег электронов с энергией 4 Мэв в воздухе составляет 17.8 м, а в биологической ткани 2.6 см.
Гамма-излучение имеет еще более высокую проникающую способность. Под его действием происходит облучение всего организма
радиоактивный фон естестественный радиационный фон, ионизирующий излучение, источником которых являются космические лучи и естествено распределенные в природе радионуклиды. Фоновому облучению подвергаются все живые организмы Земли
Основной закон радиоактивного распада.Период полураспада и активность .Единицы измеренияи формула связи этих величин
Закон радиоактивного распада — физический закон, описывающий зависимость интенсивности радиоактивного распада отвремени и количества радиоактивных атомов в образце. Во всех случаях, когда отделяли один из радиоактивных продуктов и исследовали его активность независимо от радиоактивности вещества, из которого он образовался, было обнаружено, что активность при всех исследованиях уменьшается со временем по закону геометрической прогрессии. Существует несколько формулировок закона, например, в виде дифференциального уравнения:
которое означает, что число распадов −dN, произошедшее за короткий интервал времени dt, пропорционально числу атомов Nв образце.
период полураспада".
Это время, за которое распадается половина имевшихся радиоактивных ядер.
Измерение представляет собой важнейшую задачу физики и техники. Для осуществления измерения необходимо не только располагать нужными измерительными приборами, но и установить соответствующиеединицы измерения, которые объединяются в некоторую систему.
Экспозиционная доза,ее мощность.Керма ее мощность. Единицы измерения этих величин
Экспозицио́нная до́за — мера ионизации воздуха в результате воздействия на него фотонов, равная отношению суммарного электрического заряда ионоводного знака, образованного ионизирующим излучением, поглощённым в некоторой массе сухого воздуха при нормальных условиях, к массе этого воздуха.Ке́рма — сумма начальных кинетических энергий всех заряженных частиц, освобождённых незаряженным ионизирующим излучением (таким как фотоны илинейтроны) в образце вещества, отнесённая к массе образца. Определяется коэффициентом где Etr — переданная заряженным частицам энергия. Керма в общем случае отличается от поглощённой дозы. При низких энергиях первичного излучения керма примерно равна поглощённой дозе, тогда как при высоких энергиях К намного выше поглощённой дозы, поскольку часть энергии уносится из поглощающего объёма в форме рентгеновского тормозного излученияили быстрых электронов.
Единицы измерения:
· Международная система единиц (СИ) — Кл/кг;
· Внесистемная единица — рентген.
1 Гр = 100 рад1 рад = 0,01 Гр
Поглащенная доза,ее мощность,пероходной коэффициент качества.Единицы измерения этих величин
Поглощённая до́за — величина энергии ионизирующего излучения, переданная веществу. Выражается как отношение энергии излучения, поглощённой в данном объёме, к массе вещества в этом объёме.
Основополагающая дозиметрическая величина.
В Международной системе единиц (СИ) поглощенная доза измеряется в джоулях, деленных на килограмм (Дж/кг), и имеет специальное название — грэй(русское обозначение: Гр; международное: Gy) . Использовавшаяся ранее внесистемная единица рад равна 0,01 Гр.
При движении радиоактивного облака человек облучается снаружи всеми излучениями взвешенных в воздухе радиоактивных веществ, а также попавшими внутрь радионуклидами при дыхании. При проживании на загрязненной территории получаемая доза обусловлена как внешним, так и внутренним облучением. Разработаны экспериментальным путем для каждого вида радионуклидов переходные коэффициенты, взаимоувязывающие активность, мощность экспозиционной дозы, эффективную дозу.Беккерель (Bq): стандартная международная единица радиоактивности, равная одному распаду за секунду. Данное количество радиоактивных атомов имеет активность 1Бк, если в секунду распадается одно ядро. Каждый акт распада связан с эмиссией ионизирующего излучения. 1 Бк=1 расп/сек. Это - очень небольшая единица, равная примерно 27 пикокюри.
Кюри(Ci): традиционная (внесистемная) единица измерения радиоактивности, равная радиоактивности 1 грамма чистого радия. Она эквивалентна 37 млрд. распадов в секунду (37 млрд. беккерелей). 1 Ки=3,7*1010 расп/сек = 3,7*1010 Бк.
Рад: внесистемная единица измерения поглощенной дозы радиации, определяемой как накопление 100 эргов энергии на 1 грамм ткани.
Грей (Gy): Международная единица поглощенной дозы, равная 100 радам.
1 Кл/кг - единица экспозиционной дозы в системе СИ. Специального названия не имеет. Это такое количество гамма- или рентгеновского излучения, которое в 1 кг сухого воздуха образует 6,24*1018 парионов, которые несут заряд в 1 кулон каждого знака. (1 кулон = 3*109 ед. СГСЭ = 0,1 ед. СГСМ). Физический эквивалент 1 Кл/кг равен 33 Дж/кг (для воздуха). Соотношения между рентгеном и Кл/кг следующие: 1 Р = 2,58*10-4 Кл/кг - точно. 1 Кл/кг = 3,88*103 Р - приблизительно.
Рентген: внесистемная единица экспозиционной дозы. Это такое количество гамма- или рентгеновского излучения, которое в 1 см3 сухого воздуха (имеющего при нормальных условиях вес 0,001293 г) образует 2,082*109 пар ионов. Эти ионы несут заряд в 1 эл. статическую единицу каждого знака (в системе СГСЭ), что в единицах работы и энергии (в системе СГС) составит около 0,114 эрг поглощённой воздухом энергии (6,77*104 Мэв). (1 эрг = 10-7 Дж = 2,39*10-8 кал). При пересчёте на 1 г воздуха это составит 1,610*1012 пар ионов или 85 эрг/г сухого воздуха. Таким образом физический энергетический эквивалент рентгена равен 85 эрг/г для воздуха. (По некоторым данным он равен 83,8, по другим - 88,0 эрг/г). Единица рентген может быть использована до значения энергии 3 Мэв рентгеновского и y - излучений. От 1 рентгена некостные биологические ткани получают радиационное воздействие, равное примерно 1 раду.
Рем (радиационный эквивалент человека): единица измерения эквивалентной поглощенной дозы радиации, учитывающая различные пути передачи энергии от ионизирующей радиации тканям человеческого организма (известна также как относительная биологическая эффективность). В то время как в радах и греях измеряется накопление энергии в тканях, ремы и зиверты измеряют биологический ущерб. В случае бета- и гамма-радиации рады и ремы равны друг другу. Однако, поскольку альфа-радиация наносит гораздо больший ущерб на единицу энергии, накопленной в живых тканях, измеренная в радах альфа-радиация должна быть умножена на равный 20 коэффициент с тем, чтобы получить результат в ремах. Указанный коэффициент 20 (называемый качественным фактором) принят в настоящее время, однако в будущем он может быть изменен в результате переоценки наносимого радиацией ущерба.
Зиверт(Sv): Стандартная единица измерения эквивалентной поглощенной дозы, равной 100 ремам (по имени шведского ученого Зиверта (R.М. Sievert) — первого председателя Международной комиссии по радиологической защите, МКРЗ). Это - единица эквивалентной и эффективной эквивалентной доз в системе СИ. 1 Зв равен эквивалентной дозе, при которой произведение величины поглощённой дозы в Грэях (в биологической ткани) на коэффициент WR будет равно 1 Дж/кг. Иными словами, это такая поглощённая доза, при которой в 1 кг вещества выделяется энергия в 1 Дж. При WR=1(для рентгеновского, γ-, β-излучений, электронов и позитронов) 1 Зв соответствует поглощённой дозе в 1 Гр.
Бэр – внесистемная единица эквивалентной дозы излучения – количество энергии любого вида, которое при поглощении в 1 г биологической ткани произведет биологическое действие, эквивалентное действию рентгеновского или γ-излучения при дозе в воздухе 1 рентген. До 1963 единица бэр определялась как биологический эквивалент рентгена (отсюда и название). 1 бэр = 1 рад * К = 100 эрг/г*К = 0,01 Гр*К = 0,01 Дж/кг*К = 0,01 Зиверт. При коэффициенте качества излучения К = 1, то есть для рентгеновского, гамма-, бета-излучений, электронов и позитронов, 1 бэр соответствует поглощённой дозе в 1 рад. 1 бэр = 1 рад = 100 эрг/г = 0,01 Гр = 0,01 Дж/кг = 0,01 Зиверт. Ещё в 50-х годах было установлено, что если при экспозиционной дозе в
Приборы для измерения доз,Мощностей доз.Способы защиты от ионизирующего излучения
Радиационный эффект зависит не толка от дозы излучения но в значительной мере и от ее мощности от скорости увелечения дозы со временем.Для контроля радиационной безопасности необходима иметь информацию о мощности доз излучения что позволяет определить иметь информация о мощности доз излучения что позволяет определить заранее полученную дозу за время облучения.
Мощность дозы – это доза излучения отнесенная к единице времени.В общем виде формулу мощности дозы P можно записать.
Ионизирующим излучением называют потоки корпускул (элементарных частиц) и потоки фотонов (квантов электромагнитного поля), которые при движении через вещество ионизируют его атомы и молекулы.
Наиболее известны альфа-частицы (представляющие собой ядра гелия и состоящие из двух протонов и двух нейтронов), бета-частицы (представляющие из себя электрон) и гамма-излучение (представляющее кванты электромагнитного поля определенного диапазона частот). Дуализм «частица – волна» квантового мира позволяет говорить об альфа-излучении и бета-излучении. Ионизирующими являются также рентгеновское, тормозное и космическое излучения, потоки протонов, нейтронов и позитронов.
Природное ионизирующее излучение присутствует повсюду. Оно поступает из космоса в виде космических лучей. Оно есть в воздухе в виде излучений радиоактивного радона и его вторичных частиц. Радиоактивные изотопы естественного происхождения проникают с пищей и водой во все живые организмы и остаются в них. Ионизирующего излучения невозможно избежать. Естественный радиоактивный фон существовал на Земле всегда, и жизнь зародилась в поле его излучений, а затем – много-много позже – появился и человек. Эта природная (естественная) радиация сопровождает нас в течение всей жизни.
Защита расстоянием – достаточно простой и надежный способ защиты. Это связано со способностью излучения терять свою энергию во взаимодействиях с веществом: чем больше расстояние от источника, тем больше процессов взаимодействия излучения с атомами и молекулами, что в конечном итоге приводит к снижению дозы облучения персонала.
Защита экранами – наиболее эффективный способ защиты от излучений. В зависимости от вида ионизирующих излучений для изготовления экранов применяют различные материалы, а их толщина определяется мощностью и излучением.