Зміст

Стор.

Розділ І	ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ РАДІОЕКОЛОГІЇ ..	5
1	Фізичні основи радіоекології …………………..	5
§1.1	Види радіоактивних перетворень ……………..	5
§1.2	Закони радіоактивного розпаду ……………….	10
§1.3	Взаємодія ядерних випромінювань з речовиною …………………………………….….	24
1.3.1	Альфа-випромінювання …………………………..….	24
1.3.2	Бета-випромінювання ……………………………….	25
1.3.3	Гама-випромінювання ………………………….…….	27
1.3.4	Нейтрони ……………………………………………….	32
§1.4	Одиниці вимірювання іонізуючого випромінювання ………………………………...	38
1.4.1	Одиниці активності ………………………………….	38
1.4.2	Одиниці кількості радіонукліда ……………………	39
1.4.3	Одиниці концентрації радіоактивних елементів	40
1.4.4	Одиниці іонізуючого випромінювання …………….	41
§1.5	Основні поняття, визначення та покажчики екосистеми ……………………………………….	51
§1.6	Проблеми дозиметрії …………………………....	57
6.1	Поняття та визначення …………………………….	57
6.2	Моделі оцінки поглинених доз випромінювання від різних джерел .…………………………………….	57
6.2.1	Складові індивідуальної еквівалентної дози іонізуючого випромінювання …………………....	57
6.2.2	Розрахунок доз від зовнішнього опромінення ….	57
6.2.3	Розрахунок і оцінка еквівалентної дози випромінювання внаслідок потрапляння радіонуклідів в організм………………………….	66
6.2.4	Розрахунок і оцінка еквівалентної дози випромінювання внаслідок уживання води та їжі, забруднених радіонуклідами………………...	68
6.3	Надходження радіонуклідів у екосистему ………	72
6.3.1	Шляхи надходження ……………………………..	73
6.3.2	Коефіцієнт накопичення Кн і переходу Кп радіонуклідів у екосистемах ……………………..	74
6.3.3	Надходження радіонуклідів в агросистеми …….	76
6.4	Радіоємність екосистеми ………………………….	80
6.4.1	Радіоємність непроточного прісноводного водоймища ………………………………………..	80
6.4.2	Радіоємність агросистеми ……………………….	81
6.4.3	Міграція радіонуклідів в агроценозах …………..	83
6.5	Радіоелогія радону ……………………………………	88
Розділ ІІ	ЛАБОРАТОРНІ РОБОТИ ……………………..	91
Л.Р.№1	Визначення статистичних похибок ……………...	91
Л.Р.№2	Визначення уранового еквівалента калію за бета- і гама-випромінюванням …………………..	96
Л.Р.№3	Вивчення розподілу гама-поля над рудним тілом ……………………………………………….	103
Л.Р.№4	Визначення вмісту радію у воді еманаційним методом ……………………………………………	112
Л.Р.№5	Визначення природи радіоактивності за енергетичним спектром гама-випромінювання ...	125
Л.Р.№6	Вивчення концентратоміра РКП-305М та робота з ним ……………………………………………….	144
Л.Р.№7	Дозиметр-радіометр МКС-05 “ТЕРРА” та робота з ним ………………………………………	151

Розділ 1 ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ РАДІОЕКОЛОГІЇ

І Фізичні основи радіометрії

§1.1 Види радіоактивних перетворень

Явище радіоактивності було вперше відкрито в 1896 році французським фізиком Бекерелем. В подальшому де-тально радіоактивність досліджували П’єр і Марія Кюрі.

За сучасним уявленням атом складається з ядра і елек-тронів, які рухаються навколо ядра у енергетичних оболон-ках. Ядра атомів складаються з додатньо заряджених протонів “ ”, число яких відповідає атомному номеру “ ” і нейтронів “ ”, число яких дорівнює ( ), де - масове число еле-мента.

Радіоактивність – самодовільне перетворення (розпад) атомних ядер нестійких ізотопів одних елементів у ядра ізо-топів інших елементів, яке супроводжується випромінюван-ням -частинок, елементарних -частинок і фотонів. Радіоактивні елементи можуть розпадатись як природним шляхом так і штучним.

Розглянемо кожний із видів розпаду.

Альфа ( ) – розпад – вид радіоактивного перетворення важких атомних ядер, який супроводжується викиданням -частинок з ядра. При розпаді швидкість -частинок біля 20000 км/с. Альфа-частинка складається з двох протонів і двох нейтронів ( - ядро гелію). Даний розпад характерний близько 25 природним елементам кінця таблиці Менделеєва ( >82) та близько 100 штучним ядрам з дефіцитом нейтронів. Альфа-розпад ядра в дочірнє ядро символічно запису-ється рівнянням

. (1.1)

Наприклад: .

Існує певна форма запису рівняння ядерної реакції. В лівій частині записується ядро і частинка, що вступає в реак-цію, а в правій – продукти розпаду; між правою та лівою частинами ставиться стрілка (див. рівняння (1.1)).

Бета ( ) – розпад – тип радіоактивного перетворення нестабільних ядер. Розрізняють -розпад електронний ( ) і позитронний ( ).

Наведемо деякі позначення елементарних частинок:

• нейтрон ;

• протон або ;

• дейтрон або або ;

• -частинка або ;

• електрон або ;

• позитрон або ;

• гама-квант або ;

• нейтрино або ;

• тритій або або .

Бета-розпад супроводжується викиданням з ядра елек-трона ( ) та електронного антинейтрино. Символічно рівняння записується наступним чином:

. (1.2)

Для -розпаду характерно викидання з ядра пози-трона ( ) та електронного нейтрино. Символічно рівняння записується так:

. (1.3)

Відомо близько 900 бета-радіоактивних ядер ізотопів елементів таблиці Менделеєва. Тільки 20 з них є природні, решта – штучні.

Енергетичні переходи ядер при -розпаді супровод-жується випромінюванням -фотонів. Тому -випроміню-вання – неодмінний супутник -розпаду.

-захоплення – вид радіоактивного перетворення, що пов’язаний з захопленням електронів з найближчого до ядра шару самим ядром цього ж атома, а тому цей вид радіо-активного перетворення називають ще -захопленням. Сим-волічно рівняння -захоплення записується так:

. (1.4)

Всі види радіоактивних перетворень супроводжуються випро-мінюванням -фотонів (гама-квантів). Далі наведемо кілька прикладів запису рівняння штучних ядерних реакцій.

- перша штучно виконана люди- ною ядерна реакція (1919 р., Е. Резерфорд);

- перші реакції, при яких були

отримані штучні радіоактивні

ізотопи (Ірен і Фредерік

Жоліо Кюрі, 1934 р.);

- ядерна реакція, при якій впер-ше було отримано штучний хімічний елемент технецій, який відсутній в земній корі (Е. Сегре, 1937 р.);

- реакція, при якій було відкри-то легкий ізотоп гелію.

Наведемо приклад визначення кількості - і -час-тинок при розпаді одного з радіоактивних елементів. , розпадаючись, перетворюється в свинець .

Як видно з формули (1.1) -розпад приводить до зменшення атомної ваги ізотопа на 4 одиниці. Тобто -частинок. При кожному -розпаді поряд-ковий номер зменшується на 2, тобто при 8 розпадах ново-утворений ізотоп повинен мати на одиниць менше вихідного ізотопу. В нашому випадку порядковий номер но-воутвореного ізотопу мав би бути рівним . Нас-правді номер ізотопу свинцю дорівнює 82. Отже, крім -роз-паду повинен відбуватись ще якийсь процес, що призводить до збільшення порядкового номера елемента. Аналіз формули (1.2) вказує, що тільки -розпад збільшує порядковий номер на одиницю. Значить -частинок.

Питання для самоперевірки

1.1 Допишіть схеми радіоактивних перетворень:

1.1.1 ;

1.1.2 ;

1.1.3 .

1.2 Запишіть формулу -розпаду.

1.3 Запишіть формулу позитронного -розпаду.

1.4 Запишіть формулу перетворення -захопленням.

Допишіть схеми перетворень:

1.5.1 ;

1.5.2 ;

1.5.3 .

Завдання для самостійної роботи

1.1 Розрахувати, скільки утворилось - і -частинок в результаті наступних розпадів:

1.1.1) ; 1.1.2) ;

1.1.3) ; 1.1.4) ;

1.1.5) ; 1.1.6) ;

1.1.7) ; 1.1.8) ;

1.1.9) ; 1.1.10) ;

1.1.11) ; 1.1.12) ;

1.1.13) ; 1.1.14) ;

1.1.15) ; 1.1.16) ;

1.1.17) ; 1.1.18) ;

1.1.19) ; 1.1.20) .

1.2 У результаті якого радіоактивного перетворення утворились наступні елементи:

1.2.1) ; 1.2.2) ;

1.2.3) ; 1.2.4) ;

1.2.5) ; 1.2.6) ;

1.2.7) ; 1.2.8) ;

1.2.9) ; 1.2.10) .

Література

1 Степанюк В.П. Радіоекологія. Конспект лекцій. Івано-Франківськ, ІФДТУНГ, 1999. – 201 с.