Радиоактивтілік. Радиоактивтіліктің ортақ заңдылықтары. Радиоактивтілік изотоптың сипаттамалары.

Радиоактивтілік деп кейбір ядролардың өз бетімен бір немесе бірнеше бөлшек шығарып түрленуін атайды. Мұндай түрленуге душар ядроларды радиоактивті деп, ал олар шығаратын бөлшектер ағынын радиоактивтік нұр деп атайды. Түрлену тән емес ядроларды нық дейді. Радиоактивтік ыдырау кезінде ядроның Z атомдық нөмері де, А массалық саны да өзгеруі мүмкін. Екеуіде өзгермей ядроның ішкі күйі ғана, оған сәйкес, энергиясы ғана өзгеруі мүмкін.

Радиоактивтік ыдырау өту үшін, ол энергиялық тиімді болуы тиіс, яғни, ыдырайтын ядроның массасы ыдыраудан кейінгі жүйенің - пайда болған жарқыншақ ядро мен бөлшектердің - толық массасынан артық болуы керек. Бұл шарт радиоактивтік ыдырау үшін қажет, бірақ әрқашан жеткілікті емес. Кейде энергиялық тиімді құбылыстар басқа сақталу заңдарының орындалмауының салдарынан орын алмайды.

Пайда болу тегіне байланысты радиоактивтіліктің екі түрі болады. Адамның іс әрекетіне тәуелсіз, табиғатта онда элементтер пайда болғаннан бері бар, радиоактивтілік табиғи деп аталады. Ал, адамзаттың іс әрекетіне байланысты пайда болған немесе қолдан жасалған радиоактивтілік жасанды деп аталады.

Табиғатта радиоактивтіліктің үш түрі кездеседі: a-ыдырау, b-ыдырау, g-нұрлану. Бұлармен қатар табиғи радиоактивтілік қатарына ауыр ядролардың өздігінен бөлінуін де қосады.

Радиоактивтік ыдырау таза статистикалық құбылыс. Берілген ядроның қай уақытта ыдырайтынын алдын ала айту мүмкін емес. Мұндай құбылыстарды сипаттау үшін оқиғаның ықтималдылығы ұғымын қолданады. Радиоактивтік ыдырау үшін мұндай шама ядроның уақыт бірлігі ішінде ыдырауының ықтималдылығын анықтайтын шама l. Оны ыдырау тұрақтысы деп де атайды. Радиоактивтік берілген ядроның (дәлірек оның күйінің) қасиеті. Яғни, ядроның радиоактивтік қасиеті оның күйін өзгерткенде ғана өзгереді, берілген күйдегі ядро үшін тұрақты.

Бұдан өте кішкене t мен t+dt уақыт аралығында ыдырайтын ядролардың саны осы кезде бар ядролардың N саны мен осы dt уақыт аралығына пропорционал болу керек.

(9.1)

мұндағы "-"таңбасы уақыт өткен сайын ядролардың санының азаятындығын білдіреді.

- берілген дайындаманың активтілігі деп аталады. Ол уақыт бірлігі ішінде ыдырайтын ядролардың орташа санын береді. Активтіліктің Халыкаралық жүйедегі бірлігі – Беккерель. 1 Беккерель - секундына 1 ыдырау болатын дайындаманың активтілігі. (9.1)-ді интегралдасақ - ядролар санының уақытқа тәуелділігі

(9.2)

шығады. Мұндағы N₀- алғашқы, кездегі ядролар саны.

Радиоактивті ядроны, l-ыдырау тұрақтысымен қатар, жартылай ыдырау периоды Т_1/2 (көптеген түсініксіздік тумайтын жерде біз оны Т мен белгілейміз) мен t орташа өмір сүру уақытымен сипаттайды.

Жартылай ыдырау периоды деп ядролардың саны екі есе язаюға кететін уақытты айтады. Демек, ядролардың бастапқы саны N₀ болса T уақыт өткеннен кейін олардың саны N₀/2 болады.

(9.3)

Жартылай ыдырау периодын пайдаланып, (3.3)-формуласын

(9.4)

түріне келтіруге болады.

t уақыт өмір сүрген, яғни, t=0 ден t ға дейін ыдырамай, t мен t+dt уақыт аралығында ыдыраған ядролар саны (3.2)-ден

Осыдан ядролардың орташа өмір сүру уақыты

(9.5)

Ядроның орташа өмірі t ядролар саны е-есе азаятын уақытты береді.

Радиоактивті ядроның ыдырау қасиетін сипаттайтын шамалардың өзара тәуелділігі

(9.6)

Радиоактивтіліктің осыған дейін алынған заңдары құрамында ыдыраудың бір-ақ түріне душар, ыдыраудың нәтижесінде нық ядролар беретін ядролардың бір-ақ түрі бар дайындама үшін дұрыс. Мұндай дайындаманың құрамындағы ядролардың санының өзгерісі (9.2) экспонентамен, ал оның логарифмі

(9.7)

түзуімен беріледі. Сәйкес, дайындаманың активтілігінің А=lN уақытқа тәуелділігі

(9.8)

өрнегімен анықталады.

Мысалы, үш бірінен кейін бірі өтетін түрленулер үшін жүйе, мынадай теңдеулерден тұрады:

(9.9)

Бұл жүйелерден, активтілікті түрінде анықтаудың кезкелген жағдайда дұрыс еместігін көрсетеді. Бұл теңдеу тек тізбек басталатын, аналық ядролардың активтілігін анықтау үшін ғана жарайды. Басқа жағдайларда жеке N_і ядролардың активтілігін

(9.10)

теңдеуімен, ал дайындаманың активтілігін

(9.11)

теңдеуімен анықтау керек.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: