Радиоактивность. Радиоактивный распад. Виды распада.

Радиоактивностью называют самопроизвольный распад неустойчивых ядер с испусканием других ядер или элементарных частиц. Характерным признаком, отличающим ее от других видов ядерных превращений, является самопроизвольность этого процесса. Различают радиоактивность естественную и искусственную. Естественная радиоактивность встречается у неустойчивых ядер, существующих в природных условиях. Искусственной называют радиоактивность ядер, образованных в результате различных ядерных реакций. Принципиального различия между естественной и искусственной радиоактивностями нет. Им присущи общие закономерности. Радиоактивный распад — это статистическое явление. Рассмотрим основные типы радиоактивного распада.

Альфа-распад состоит в самопроизвольном превращении одного ядра в другое ядро с испусканием а-частицы. -распад сопровождается -излучением Схему альфа-распада с учетом правила смещения записывают в виде

где X и Y— символы соответственно материнского и дочернего ядер. Примером -распада является превращение радона в поло полоний, а полония в свинец.

Бета-распад заключается во внутриядерном взаимном превращении нейтрона и протона. При -распаде возможно возникновение -излучения.Различают три вида -распада.

1. Электронный, или ^-распад, который проявляется в вылете из ядра ^-частицы. Энергии ^-частиц принимают всевозможные значения от 0 до Е_maх, спектр энергий сплошной. Это не соответствует дискретным ядерным энергетическим состояниям. Схема ^-распада с учетом правила смещения: где — обозначение антинейтрино.

2. Позитронный, или ⁺-распад. Схема ⁺-распада: где — обозначение нейтрино. Примером ⁺-распада является превращение рубидия в криптон

3. Электронный, или е-захват. Этот вид радиоактивности заключается в захвате ядром одного из внутренних электронов атома, в результате чего протон ядра превращается в нейтрон.Схема электронного захвата:

Примером е-захвата может быть превращение бериллия в литий.

7

Основной закон радиоактивного распада. Активность. Удельная, массовая и поверхностная активность.

Радиоактивный распад — это статистическое явление. Невозможно предсказать, когда распадется данное нестабильное ядро, можно лишь сделать некоторые вероятностные суждения об этом событии. Для большой совокупности радиоактивных ядер можно получить статистический закон, выражающий зависимость нераспавшихся ядер от времени. Пусть за достаточно малый интервал времени dt распадается dN ядер. Это число пропорционально интервалу времени dt, а также общему числу N радиоактивных ядер: dN = -Ndt, где  — постоянная распада, пропорциональная вероятности распада радиоактивного ядра и различная для разных радиоактивных веществ. Знак «» поставлен в связи с тем, что dN < 0, так как число нераспавшихся радиоактивных ядер убывает со временем. Разделим переменные и проинтегрируем, и в результате потенцируя это выражение, имеем: N = N₀ e^t. Это и есть основной закон радиоактивного распада: число радиоактивных ядер, которые еще не распались, убывает со временем по экспоненциальному закону.

Работая с радиоактивными источниками, важно знать число частиц или -фотонов, вылетающих из препарата в секунду. Это число пропорционально скорости распада, поэтому скорость распада, называемая активностью, является существенной характеристикой радиоактивного препарата:

Таким образом, активность препарата тем больше, чем больше радиоактивных ядер и чем меньше их период полураспада. Активность препарата со временем убывает по экспоненциальному закону. Единица активности — беккерелъ (Бк), что соответствует активности нуклида в радиоактивном источнике, в котором за 1 с происходит один акт распада. Наиболее употребительной единицей активности является кюри (Ки); 1Ки = = 3,7 • 10¹⁰ Бк = 3,7 • 10¹⁰ с^-1. Кроме того, существует еще одна внесистемная единица активности — резерфорд (Рд); 1Рд = 10⁶Бк= Ю⁶ с^-1.Для характеристики активности единицы массы радиоактив­ного источника вводят величину, называемую удельной массо­вой активностью и равную отношению активности изотопа к его массе. Удельная массовая активность выражается в беккерелях на килограмм (Бк/кг).