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:

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.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: