I. Некоторые сведения о радиоактивности

РАДИАЦИОННАЯ ГИГИЕНА

Методические указания для самостоятельной работы студентов по БЖД

 

 

Набережные Челны

 

УДК 614.876 (076)

Радиационная гигиена; Методические указания для самостоятельной работы студентов по курсу Гражданская оборона /Составители: Л.А. Носов, М.А. Пермяков, - Наб. Челны: Изд-во Камского политехнического института, 1995. -23с.

Методические указания предназначены для студентов, технических вузов специальностей 1201, 1202, 1203, 1204, 1211, 2103, 1807 по разделу гражданской обороны дисциплины "Безопасность жизнедеятельности". Излагаются сведения о взаимодействии ионизирующих излучений с веществом, зависимость радиационных повреждений организма от вида излучений. Даны понятия о протекании острой лучевой болезни.

Табл.: 8. Без иллюстраций.

Рецензент нач. штаба ГО ЧС г. Наб. Челны полковник И.И. Кадамов.

Печатается в соответствии с решением научно-методического совета Камского политехнического института от 3 февраля 2005г.

 

Камский государственный

Политехнический институт, 2005.

Некоторые термины и понятия ядерной физики

Атом - наименьшая частица элемента, сохраняющая его свойства.

Атомная масса (атомный вес) - масса атома, выраженная в атомных единицах массы.

Атомная единица массы (а.е.м.) - за единицу принята 1/12 массы изотопа углерода с массовым числом 12: 1 а.е.м. = 1,66 _* 10^-27кг.

Обозначение изотопа элемента - ¹²₆С, 6 - порядковый номер элементе в таблице Менделеева (равный количеству протонов в ядре и электронов на орбитах), а 12 – атомная масса изотопа. Количество нейтронов в ядре ¹²₆С - 12-6 = 6 нейтронов. Другой изотоп углерода ¹⁴₆С - количество протонов тоже - 6, а количество нейтронов 14 – 6 = 8 нейтронов. Изотопы элемента имеют одно и то же количество протонов в отличаются друг от друга количеством нейтронов.

Распад ядра - самопроизвольное превращение атомных ядер некоторых элементов, приводящее к изменению их атомного номера. Радиоактивный распад не может быть ни ускорен, ни замедлен, а идет с вполне определенной скоростью, сопровождаясь излучением α, b и g лучей (a - распад, b - распад, a, b - распад).

Деление ядра - разрушение (в т.ч. и самопроизвольное) ядра на 2 - 4 осколка. Деление сопровождается излучением нейтронов и g - квантов; основную часть энергии деления уносят осколки ядра.

Расщепление ядра - деление тяжелого ядра на две части при захвате им нейтроне сопровождается излучением нейтронов и g - квантов. На расщеплении ядер урана и плутония основана ядерная энергетика и ядерное оружие.

I. Некоторые сведения о радиоактивности

В 1896 году, работая с солями урана и фотоматериалами, ученый-физик в третьем поколении Антуан Анри Беккерель обнаружил излучение неизвестной природы, приникающее через непрозрачную преграду и засвечивающее фотоматериалы.

В 1898 году Пьер Кюри связал это излучение с самопроизвольным распадом ядер некоторых элементов. Само это явление он назвал радиоактивностью, а элементы -радиоактивными.

Работая с радием, Пьер и Мария Склодовская-Кюри, обнаружили, что пучок излучения расщепляется в магнитном поле на 3 составляющие, которые ими были названы a - лучи, b - лучи, g - лучи. Было установлено, что a - лучи это поток ядер гелия ⁴₂Не; β - лучи - это поток электронов; g - лучи - это поток коротковолнового электромагнитного излучения. В природе наблюдается несколько цепей последовательного превращения активных элементов, например: ядро урана -238 выбрасывает ядро гелия (α - частицу) и превращается в торий-234; ядро тория, выбрасывает электрон (β - частицу) и превращается в протактиний; ядро протактиния выбрасывает электрон (β - частицу) и превращается в уран-234; ядро урана -234 выбрасывает ядро гелия (α - частицу) и превращается в торий - 230. Ядро тория так же выбрасывает ядро гелия и превращается в радий-226. Ядро радия выбрасывает ядро гелия (α - частицу) и превращается в радон - 222. Ядро радона выбрасывает ядро гелия (α - частицу) и превращается в полоний и так далее до стабильного нуклида свинца. Все описанное изображается в виде цепи превращений:

конце цепи -

Если ядра некоторых стабильных нуклидов подвергнуть бомбардировке нейтронами, то образуются искусственные активные нуклиды. Например, при бомбардировке кобальта:

Образовавшееся после β распада кобальта ядро никеля находится в возбужденном состоянии и "сбрасывает" энергию через излучение жесткого электромагнитного кванта.

Для гражданской обороны большое значение имеет именно искусственная радиоактивность, как результат ядерных реакций, протекающих при ядерном (термоядерном) взрыве или при работе ядерного реактора.

Активные нуклиды распадаются с некоторой (каждый со своей) скоростью:

Активность, очевидно, прямо пропорциональна исходному количеству радиоактивного нуклида: А = λН, где λ. -постоянная распада, т.о.

Þ Þ lnN = - lt + C.

В момент времени t =0, N = N₀, следовательно N = N₀ ехр (- λτ).

Для характеристики активности вводится понятие "период полураспада", т.е. время, в течение которого распадается половина ядер. Значит N₀ /2= N₀ ехр(- λτ_½), после сокращения на N₀ прологарифмируем уравнение:

ln2 = -λτ_½; τ_½ = ln2/λ = 0.6931/λ.

Введены следующие единицы активности:

Беккерель (Бк) = 1распад/секунду, Кюри (Кu) = 3,7*10¹⁰ распад/с = 37*10⁹ Бк.

Используются следующие относительные единицы:

Удельная активность - Бк/кг.

Объёмная концентрация Бк/л или Бк/м³, концентрация на площади Бк/м².

Каждый акт распада сопровождается высвобождением ядерной энергии, которая уносится самим ядром, a, b и g частицами.

В ядерной физике за единицу энергии принят электрон-вольт. Это приращение энергии, которое получает электрон, проходя разность потенциалов 1 вольт: 1 эВ =1,6 * 10^-19Дж., килоэлектрон-вольт - 1.6 * 10^-16 Дж, а мегаэлектрон-вольт - 1,6 * 10^-13 Дж.

Сопоставление энергетических уровней излучений различного рода дано в табл.1:

Излучение	Энергия кванта, частицы в эВ	Длина волны в метрах
радиоволны	менее 10-5	более 0,1
микроволновое	10-5... 10-2	10-1... 10-4
Инфракрасное	10-2... 1	10-4... 10-6
Видимая часть спектра солнца	1... 6	10-2... 10-9
Рентгеновское	103... 105	10-9... 10-11
Собственное гамма излучение	105 и более	Менее 10-11
Бета - излучение	104... 8*107	Свободные электроны или позитроны.
Альфа - излучение	106... 107	Ядра гелия

Пример энергетического спектра a - излучения в таблице 2:

радионуклид	обозначение	период полураспада	средняя энергия частицы электрон-вольт
неодим-144		2,4*1015 лет	1,83*106
торий-227		18,2 суток	6*106
полоний-212		45 секунд	11,65*106

Пример энергетического спектра β - излучения в табл.3:

радионуклид	обозначение	средняя энергия электрон-вольт	максимальная энергия электрон-вольт
тритий		5*103	18*103
натрий-24		0,55*106	4,2*106
галлий-76		2,7*10б	6*106
углерод-15		2,9*106	9,8*106

Энергия g - излучения: кобальт-57 - 14,4*10³ эВ; цезий-136 - 86,3*10³ эВ; цезий-138 - 1005*10³ эВ; азот-16 - 7,1*10⁶ эВ.

123Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: