Главная страница Случайная страница
КАТЕГОРИИ:
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Радиоактивность. Единицы радиоактивности.
|
|
Радиоактивность представляет собой самопроизвольное превращение ядер одних элементов в другие с переходом ядер в более стабильное состояние с выделением избыточной энергии и испусканием ионизирующих излучений определенного вида (корпускулярных либо квантовых).
Радиоактивные превращения характеризуются:
1. способом выделения избыточной энергии, которая отдается либо в виде альфа- или бета-частиц определенной энергии, либо электромагнитного излучения;
2. временем протекания и вероятностью распада нестабильных ядер в единицу времени.
Радиоактивный распад ядер подчиняется статистическим законам, т.к. нельзя предвидеть время распада конкретного нестабильного ядра, и характеризуется постоянной распада - константой λ.За единицу времени в среднем распадается λ N ядер. Величину λ N называют активностью (А), она характеризует излучение группы ядер в целом, а не отдельного ядра.
Уменьшение количества активных ядер с течением времени происходит в соответствии с законом радиоактивного распада, который описывается экспоненциальной кривой и формулируется следующим образом: за равные промежутки времени происходит превращение равных долей активных атомов.
Активность описывает количество атомов, распадающихся в единицу времени. Скорость радиоактивного распада - величина постоянная для каждого радионуклида. Радиоактивный распад до полного самоуничтожения описывается уравнением:
Аt = A0 × e-0, 693·t/T,
где А0 - активность в начальный момент,
Аt - активность по прошествии промежутка времени t,
Т - период полураспада, т.е. время, в течение которого распадается половина радионуклида.
Существует две основные единицы активности:
1) системная - Беккерель (Бк, Bq),
2) традиционная (внесистемная) - Кюри (Ки, Ci).
1 Бк равен активности нуклида в радиоактивном источнике, в котором за время 1 с происходит 1 акт распада (1 Бк = 1 распад/сек). Единица названа в 1975 г. в честь французского ученого А. Беккереля (A. Becquerel, 1852-1908 г.).
Бк - это одно ядерное превращение за 1 секунду (1 распад в 1 с). В связи с тем, что это малая активность, на практике используют кратные производные. Кратные производные 1 Беккереля
| 101 Бк - декаБк (даБк, dаВq) | 109 Бк-гигаБк (ГБк, GВq) |
| 102 Бк-гектоБк (гБк, hВq) | 1012Бк-тераБк(ТБк, ТВq) |
| 103 Бк-килоБк (кБк, кВq) | 1015 Бк - петаБк (ПБк, PВq) |
| 106 Бк-мегаБк (МБк, MВq) | 1018Бк-эксаБк (ЭБк, EВq) |
Единица Кюри (Ки, Ci) названа в честь французских ученых П. Кюри и М. Складовской-Кюри и введена в 1910 г. Она означает такое количество радиоактивного вещества, которое распадается с интенсивностью 3, 7× 1010 распадов в 1 секунду, т.е. 1 Ки = 3, 7× 1010 Бк, 1 Бк = 2, 703× 10-11 Ки.
Кюри – это крупная единица, поэтому на практике часто используют дольные производные (таблица 1.4). Таблица 1.4. Дольные производные 1 Кюри
| 10-1 Ки - децикюри (дКи, dCi) | 10-9 Ки - нанокюри (нКи, nCi) |
| 10-2 Ки - сантикюри (сКи, сCi) | 10-12 Ки - пикокюри (пКи, рCi) |
| 10 -3 Ки - милликюри (мКи, mCi) | 10-15 Ки - фемтокюри (фКи, fCi) |
| 10-6 Ки - микрокюри (мкКи, μ Ci) | 10-18 Ки - аттокюри (аКи, аCi) |
5. Нестабильные ядра претерпевают 4 основных типа радиоактивных превращений: альфа-распад, бета-превращение, гамма-превращение и спонтанное деление ядер. Тип радиоактивного превращения определяется видом частиц, испускаемых при распаде. Процесс радиоактивного распада всегда экзотермичен, т.е. идет с выделением энергии. Исходное ядро называется материнским, а получающееся после распада ядро – дочерним.
1. Альфа-распад состоит в том, что тяжелое ядро самопроизвольно испускает альфа-частицу, т.е. это чисто ядерное явление. Известно более 200 альфа-активных ядер, почти все они имеют порядковый номер больше 83. Энергия альфа-частиц тяжелых ядер чаще всего находится в интервале от 4 до 9 МэВ. Например, альфа-излучающими радионуклидами являются Am-241, Ra-226, Rn-222, U-238 и 235, Th-232, Pu-239 и 240.
2. Бета-превращение ядер - это внутринуклонный процесс, т.е. в ядре распадается одиночный нуклон, происходит внутренняя перестройка ядра, вылетающие из ядра при β -распаде частицы (электрон e-, позитрон e +, нейтрино v, антинейтрино V) рождаются во время распада. Энергия бета-частиц варьирует в широком диапазоне: от 0 до Emax (полная энергия, выделяющаяся при распаде) и измеряется в кэВ, МэВ. Для одинаковых ядер распределение вылетающих электронов по энергиям является закономерным и называется спектром электронов β -распада или бета-спектром.
3. Гамма-распад. За счет энергии возбуждения ядро испускает гамма-квант, переходя в более стабильное состояние. Массовое число и атомный номер при этом не изменяются. Гамма-излучение - явление внутриядерное, спектр гамма-излучения всегда дискретен. Испускаемые ядрами гамма-кванты обычно имеют энергию от десятков кэВ до нескольких МэВ. Гамма-превращение (или изомерный переход) претерпевают ядра следующих изотопов: Rb-81m, Cs-134m, Cs-135m, In-113m, Y-90m.
4. Спонтанное деление тяжелых ядер возможно у ядер, начиная с массового числа 232. Ядро делится на 2 сравнимых по массам осколка. Именно спонтанное деление ядер ограничивает возможности получения новых трансурановых элементов. В ядерной энергетике используется процесс деления тяжелых ядер при захвате ими нейтронов. В результате деления образуются осколки с избыточным количеством нейтронов, которые затем претерпевают несколько последовательных превращений (чаще - бета-распад).