I. Изучение и анализ закона радиоактивного распада

Закон радиоактивного распада.Проникающая способность радиоактивных излучений

Задачи репродуктивного уровня

I. Изучение и анализ закона радиоактивного распада

Задача 1. Определите виды распадов, изображенные на рисунках 1; 2; 3. Опишите механизм протекания каждого распада.

Рисунок 1

Альфа распад

Ядро-испускает альфа частицу,которая состоит из двух протонов и двух нейронов(магическое число).Массовое число изотопа уменьшаеться на 4,а заряд ядра-на 2.

Рисунок 2

Бета-распад

В неустойчивом ядре нейрон превращаеться в протон при этом ядро испускает электрон и нейтрино.Массовое число(А) не изменяеться поскольку общее число протонов и нейтронов сохроняеться, а заряд ядра(Z)увеличиваеться на 1.

Рисунок 3

Гамма-распад

Возбужденное ядро испускает излучение с очень малой длиной волны (фотон),при этом энергия ядра уменьшаеться ,массовое число(A) и заряд ядра (Z) остаются неизменными.

Задача 2. Напишите формулы для одного альфа и одного бета распада:

Вариант 6. Rn

²²²Rn ²¹⁸Po₈₄

²²²Rn ₂₂₂Ac₈₉

Задача 3. Охарактеризуйте проникающую способность радиоактивных излучений и их влияние на организм человека

Проникающая способность a – излучения

a- излучение характеризуется малой проникающей способностью и сильным ионизирующим действием. Численное значение проникающей способности a-излучения соответствует пробегу a- частицы. Пробегом a-частицы называют длину траекторий (трека), по которой двигается частица в веществе с момента входа в вещество до полной стабилизации. Обычно треки a-частиц прямолинейны.

В результате неоднородности поглощающего энергию a-частиц вещества, не все a-частицы с равной начальной энергией имеют одинаковый пробег. Поэтому для более точного определения пробега a-частиц продифференцируем распределение числа стабилизировавшихся a-частиц по длине трека. Эти данные можно получить очень трудоемким экспериментальным путем. В результате дифференцирования (как правило, графическим способом) определяют значение среднего пробега a-частицы в веществе.

Проникающая способность b – излучения

По сравнению с a-излучением, ионизирующее действие b-частиц на единицу длины пройденного пути в веществе (удельная ионизация) меньше, а их проникающая способность, соответственно, больше.

При прохождении через вещество b-частицы легко рассеиваются в веществе, в связи с чем траектория b-частицы в 1,5 - 4 раза превышает пройденную толщину слоя вещества. Поэтому пробегом b-частиц данной энергии в веществе называют не длину траектории (как для a-частиц), а минимальную толщину поглотителя (вещества) при которой практически полностью задерживаются все электроны начального потока b-частиц.

Поскольку b-излучение имеет непрерывный энергетический спектр, то проникающая способность b-частиц характеризуется максимальным пробегом частиц. Максимальный пробег R_max соответствует пробегу в данном веществе b-частиц максимальной энергии E_max в данном спектре b-излучения.

Суммарный процесс поглощения и рассеяния b -излучения веществом характеризуется величиной ослабления потока b- излучения.

Ослабление моноэнергетических (E_b = const) электронов (возникающих, например, при внутренней конверсии g-излучения) в веществе подчиняется линейному закону.

Ослабление b-излучения с непрерывным энергетическим спектром описывается сложным законом, представляющим собой суперпозицию, которая возникает при сложении всего множества линейных кривых ослабления, соответствующих моноэнергетическим электронам со всевозможными энергиями от нулевой до максимальной энергии Е_max данного спектра b- излучения.

Проникающая способность g-излучения

g-излучение обладает высокой проникающей способностью, однако взаимодействие g-излучения с веществом сложнее, чем при корпускулярном излучении. К потерям энергии g-излучения приводят процессы, связанные сфотоэффектом, комптоновским рассеянием электронов в веществе и образованием электрон-позитронных пар.

Вклад каждого из процесса в ослабление g-излучения зависит от энергии g-квантов ядерного излучения и параметра Z вещества-поглотителя. Общая закономерность заключается в том, что вероятность потери энергии в процессе фотоэффекта и комптоновского рассеяния снижается с ростом энергии g-излучения, а вероятность образования электрон-позитронных пар растет (начиная с энергии 1,02 МэВ) с повышением энергии g-кванта. Вероятность потери энергии g-квантов с ростом параметра Z пропорционально Z - для комптоновского рассеяния, Z² - для процессов образования электрон-позитронных пар иZ⁴ - для процессов фотоэффекта. Иначе, с ростом параметра Z и энергии g-излучения будет увеличиваться вероятность процессов в ряду: фотоэффект - комптоновское рассеяние - возникновение электрон-позитронных пар.

Эмпирические данные свидетельствуют, что потеря энергии при прохождения параллельного потока g-кванта через вещество описывается экспоненциальным законом. Используя обозначения, принятые для описания ослабления b-излучения, можно представить ослабление g-излучения в виде

Экспоненциальный закон ослабления g-излучения предполагает отсутствие конечного пробега g-излучения в веществе-поглотителе. Поэтому проникающую способность g-излучения характеризуют толщиной слоя половинного ослабления d_1/2или коэффициентом ослабления m_g.