Опыт выполняется следующим об разом


Чтобы посмотреть этот PDF файл с форматированием и разметкой, скачайте его и откройте на своем компьютере.
Опыт выполня
ется следующим об разом͘ В непосредственной близости от источника нейтронов
помещается пластинка алюминия, или железа, или вообще того элемента, который желательно
изучить, и оставляется на некоторое время, которое может составлять минуты, часы, дни (в
зав
исимости от случая)͘ Нейтроны, вылетающие из источника, ударяют в какие
-
либо из ядер
вещества͘ При этом происходит множество реакций самого различного типа»

2
Типы радиоактивных превращений ядер

Основной характеристикой атома

являются 2 числа͗

1͘ массовое число (A)


равно сумме протонов и нейтронов ядра

2͘ атомный номер (Z) в периодической системе элементов Менделеева


равен числу протонов в
ядре, т͘ е͘ соответствует заряду ядра͘

Тип радиоактивного превращения определяется

Видом частиц, испуск
аемых при распаде
.
Процесс радиоактивного распада всегда экзотермичен, т͘ е͘ идет с выделением энергии͘ Исходное
ядро называется материнским (в нижеприведенных схемах обозначено символом X), а
получающееся после распада ядро


дочерним (в схемах


символ Y
).

Нестабильные ядра претерпевают 4 основных типа радиоактивных превращений͗

А)

Альфа
-
распад



состоит в том, что тяжелое ядро самопроизвольно испускает альфа
-
частицу, т͘
е͘ это чисто ядерное явление͘ Известно более 200 альфа
-
активных ядер, почти все они и
меют
порядковый номер больше 83 (Am
-
241; Ra
-
226; Rn
-
222; U
-
238 и 235͖ Th
-
232; Pu
-
239 и 240)͘ Энергия
альфа
-
частиц тяжелых ядер чаще всего находится в интервале от 4 до 9 МэВ͘


Примеры альфа
-
распада
:



Б)

Бета
-
превращение



это внутринуклонный процесс͖ в ядре распадается одиночный нуклон,
при этом происходит внутренняя перестройка ядра и появляются вылетающие из ядра b
-
частицы
(электрон

, позитрон

, нейтрино

, антинейтрино

)͘ Примеры радионуклидов,
претерпевающих бета
-
превращение͗ тритий (:
-
3); C
-
14͖ радионуклиды натрия (Na
-
22, Na
-
24);
радионуклиды фосфора (P
-
30, P
-
32)͖ радионуклиды серы (S
-
35, S
-
37)͖ рад
ионуклиды калия (K
-
40,
K
-
44, K
-
45); Rb
-
87͖ радионуклиды стронция (Sr
-
89, Sr
-
90)͖ радионуклиды йода (=
-
125, I
-
129, I
-
131, I
-
134)͖ радионуклиды цезия (Cs
-
134, Cs
-
137).

Энергия бета
-
частиц варьирует в широком диапазоне͗ от 0 до Emax (полная энергия,
выделяюща
яся при распаде) и измеряется в кэВ, МэВ͘ Для одинаковых ядер распределение
вылетающих электронов по энергиям является закономерным и называется

Спектром
электронов

B
-
распада, или бета
-
спектром
͖ по спектру энергии бета
-
частиц можно провести
идентификацию р
аспадающегося элемента͘

Один из примеров бета
-
превращения одиночного нуклона


Распад свободного
нейтрона

(период полураспада 11,7 мин)͗


Виды бета
-
превращения ядер͗

1) электронный распад
:

.

Примеры электронного распада͗

,


2)

Позитронный распад
:


Примеры позитронного распада͗

,


3)

Электронный захват


-
захват, т͘ к͘ я
дро поглощает один из электронов атомной оболочки,
обычно из К
-
оболочки)͗


Примеры электронного захвата͗

,


В)

Гамма
-
превращение (изомерный переход)



внутриядерное явление, при котором за счет
энергии возбуждения ядро испускает гамма
-
квант, переходя в более стабильное состояние͖ при
этом массовое число и атомный номер не изменяются͘ Спектр гамма
-
излучения всегда дискретен͘
Испускаемые ядрами гамма
-
кв
анты обычно имеют энергию от десятков кэВ до нескольких МэВ͘
Примеры радионуклидов, претерпевающих гамма
-
превращение͗ Rb
-
81m; Cs
-
134m; Cs
-
135m; In
-
113m; Y
-
90m.

, где индекс “m” означает метастабильное состояние ядра͘

Пример гамма
-
превращения͗


Г)

С
понтанное деление ядер



возможно у ядер, начиная с массового числа 232͘ Ядро делится на
2 сравнимых по массам осколка͘ Именно спонтанное деление ядер ограничивает возможности
получения новых трансурановых элементов͘ В ядерной энергетике используется процесс деления
тяжелых ядер

при захвате ими нейтронов͗


В результате деления образуются осколки с избыточным количеством нейтронов, которые затем
претерпевают несколько последовательных превращений (чаще


бета
-
распад)͘


















http:/
/spacereal.ru/kosmicheskaya
-
radiaciya/


2.

Природные радионуклиды, не входящие в радиоактивные семейства

Существуют природные радионуклиды, не входящие в семейства͖ их периоды полураспада очень
высоки͘ Радиоэкологическое значение из них имеют только два͗ изотоп калия (
40
К) и изотоп
рубидия (
87
Rb)͘ В природном калии содержится 0,0119 % изотопа
40
К, поэтому он в
ходит в состав
почв, горных пород, Мирового океана и “живого вещества”, даже тела человека͘ Так, средняя
активность тела человека весом 70 кг (содержего 130 г калия) равна 4·10
3

Бк͘



3.

Радионуклиды космогенного происхождения

Они образуются при взаимодействии космических лучей с газами земной атмосферы и некоторыми
элементами земной коры͘ Наиболее радиоэкологически важные изотопы


углерод
-
14 (
Т
1/2

= 5730
лет) и тритий (
Т
1/2

= 12,35 года)͘ Тритий (радиоактивный водород) и углер
од
-
14 (
14
С) образуются
непрерывно, так как мы не можем ограничить взаимодействие космического излучения с
атмосферой͘ Скорость образования
14
С остаётся неизменной уже 15 000 лет [6], поэтому он
находится в равновесии с углеродом биосферы (т͘е͘ доля радиоугл
ерода в составе стабильного
практически постоянна) и поступает в организм человека с водой, воздухом, растительной и
животной пищей, став составной частью человеческого тела͘ На определении количества
14
С
основан метод оценки возраста органических материало
в, произведённых из “живого вещества”
(например, дерева), и отмерших организмов͘ Радиоуглеродный метод разработан американским
радиохимиком У͘ Либби (Нобелевская премия 1960 года) и применим при определении возраста
объектов не старше 50 000 лет͘

Доля

14
С
в смеси со стабильными изотопами (
12
С и
13
С), из которых состоит элемент углерод, при жизни
любого организма постоянна вследствие непрерывного обмена веществ (метаболизма)͘ Эта доля
такая же, как у углерода, который входит в состав углекислого газа атмосфер
ы (CO
2
)͖ именно этот
газ участвует в фотосинтезе, который “строит” тело всех растений͘ В отмерших материалах из
-
за
прекращения метаболизма доля
14
С вследствие его распада только убывает со скоростью
радиоактивного распада (
А
=
А
о
е
-
λt
, где λ = ln 2/
Т
1/2
)͘ Эта экспериментально устанавливаемая доля
находится в строгом количественном соответствии с отрезком времени, который прошёл с момента
прекращения метаболизма (например, естественного отмирания или срубания дерева) до момента
определения доли
14
С͘ Так ус
танавливают “возраст” археологических и палеонтологических
объектов органического происхождения͘


Малая доза


это доза, соответствующая одном
у событию пролета частицы сквозь заданную
чувствительную мишень (ядро)͘


Приложенные файлы

  • pdf 3934463
    Размер файла: 594 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий