Радиоактивный распад

Стабильные и нестабильные ядра. Ядра некоторых нуклидов способны сохраняться в неизменном виде неопределенно долгое время. Такие ядра называются стабильными. Ядра других нуклидов способны испускать различные частицы, превращаясь при этом в ядра других нуклидов. Такие ядра называются нестабильными или радиоактивными, а процессы их превращения – радиоактивным распадом. Известно несколько видов радиоактивного распада. Три из них были названы первыми тремя буквами греческого алфавита: α, β и γ. Спустя много лет был открыт четвертый вид распада – спонтанное деление ядер. Все эти виды радиоактивного распада имеют различные особенности, но их протекание во времени подчиняется одному закону.

Основной закон радиоактивного распада. Все виды распада протекают спонтанно, т.е. самопроизвольно. Это означает, что применительно к одному ядру невозможно сказать, когда оно распадется – через минуту, через час или через миллион лет. Но когда ядер в образце много, то одни распадаются раньше, другие – позже, и можно установить, как в среднем будет уменьшаться число ядер в образце в результате их распада. Это уменьшение числа ядер описывается формулой:

N(t)=N_o e^-λt,

которая и выражает собой основной закон радиоактивного распада, которому подчиняются все виды радиоактивных превращений. Здесь N_o – число ядер в начальный момент времени, N(t) – число ядер, которые останутся к моменту времени t после начала отсчета, а λ – т.н. постоянная (или константа) распада, которая определяет его скорость: чем больше λ, тем быстрее происходит распад.

При радиоактивном распаде нуклидов появляются новые нуклиды, которые часто также являются нестабильными, т.е. также подверженными радиоактивному распаду. Значит, радиоактивный распад одного типа ядер приводит к накоплению новых, может быть радиоактивных, ядер. Процесс радиоактивного распада ядер и накопления новых иллюстрирует рис.1.3.

Период полураспада. Это время, в течение которого число ядер в образце в результате распада уменьшается в два раза. Период полураспада связан с константой распада соотношением:

.

Каждый радионуклид имеет свой период полураспада. У разных нуклидов значения Т могут иметь самые различные значения, в основном от 10¹⁶ лет до 10^-7 с, а в некоторых случаях значения Т выходят далеко за пределы даже этого интервала, как в ту, так и в другую сторону.

Активность. Силу радиоактивного образца выражают особой величиной, называемой активностью, которая равняется числу распадов, происходящих в образце в 1 с. Из этого определения следует, что активность

A = |dN/dt| = λN₀ e^-λt = A₀ e^-λt=λN(t),

т.е. что активность в любой момент времени пропорциональна числу ядер в образце и изменяется во времени вместе с ним по тому же экспоненциальному закону. Единицей активности в системе СИ является беккерель (Бк): 1 Бк = 1 с^-1 (т.е. 1Бк равен одному распаду в секунду). На практике часто пользуются внесистемной единицей кюри (Ки): 1 Ки = 3,7·10¹⁰ Бк, а также её долями: 1 мКи = 10^-3 Ки и 1 мкКи = 10^-6 Ки..

Рис. 1.3 Распад и накопление радиоактивных нуклидов

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: