Радиоактивтивті қатар.

Ауыр элементтердің ядроларының өздігінен ыдырауы да радиоактивті ыдырауға

жатады. Кейбір элементтерде соңғы ыдырауда тұрақты элемент пайда болмайынша

орындала беретін тізбектелген ыдырау тізбегі байқалады. Осындай тізбекті құрайтын элементтер жиынтығы радиоактивті қатар деп аталады.

13. Радиоактивті ыдырау заңы. Ыдырау тұрақтысы.

Бір элементтің ядроларының радиоактивті ыдырауы біртіндеп жүреді және әртурлі

элементтерде әртүрлі жылдамдықпен орындалады. Радиоактивті ыдырау-ықтималдықтар теориясы заңдарына бағынатын статистикалық процесс. Әрбір ядроның ыдырау уақытын алдын-ала көрсету мүмкін емес, бірақ бұл теория бір ядроның белгілі бір уақыт аралығында (бірлігінде) ыдырау ықтималдығын анықтауға мүмкіндік береді.

Бұл ықтималдық коэффициентімен сипатталады және ол ыдырау тұрақтысы деп аталады, ол элементтің табиғатына, ыдырау уақытына байланысты болады. Ыдырау тұрақтысы бірлік уақытта бір ядроның ыдырау ықтималдығын көрсетеді.

Радиоактивті ыдыраудың негізгі заңы былайша тұжырымдалады: бірдей уақыт аралығында берілген элементтің барлық (яғни берілген уақыттың басында ыдырамаған) ядроларының бірдей үлесі ыдырайды. Ол ыдырау тұрақтысымен сипатталады. Осы заңнан шығады: уақыт аралығында ыдырайтын ядролар саны ( ) берілген бастапқы уақыт аралығында әлі ыдырамаған ядролар санына N және уақыт аралығына пропорционал болады: немесе - радиоактивті ыдыраудың негізгі занының дифференциалдық түрі, (минус таңбасы уақытқа байланысты N шамасының кемуін білдіреді). Осы теңдеудің шешуі экспоненциалды функция болып табылады: Осы теңдеу уақытқа байланысты ыдырамаған ядролар санын анықтайтын радиоактивті ыдыраудың негізгі заңы (интегралдық түрі) болып табылады.

Мұндағы - бастапқы ядролар саны ( кезеңіндегі), N саны- уақытқа байланысты ыдырамаған (яғни активті) ядролар саны. Ол жоғарыда көрсетілген тәуелділік бойынша уақытқа байланысты кемиді Ыдыраған ядролар саны уақытқа байланысты мынадай тәуелділікте өзгереді:

Жартылай ыдырау периоды

Әртүрлі элементтердің ыдырау жылдамдығы тәжірибеде жартылай ыдырау

периодымен ( ) сипатталады.

Радиоактивті ядролардың нақты (берілген) санының жартысы ыдырайтын уақыт аралығы жартылай ыдырау периоды деп аталады. Жартылай ыдырау периодын былайша анықтауға болады.

болғанда ыдырамаған ядролар саны болады.

Мұндағы немесе , ендеше

Элементтердің (изотоптардың) жартылай ыдырау периоды өте кең диапазонда

ерекшеленеді- миллиондаған жылдардан секундтық үлеске дейін.

14. Радиоактивті ыдырау белсенділігі.

Радиоактивті сәулеленудің көздерін тәжірибеде қолдану кезінде көздің белсенділігі деген шаманың мәні зор. Радиоактивті көздің белсенділігі (активтілік А) деп радиоактивті элементтерде бірлік уақытта орындалатын жалпы ыдырау санын айтады. Ол салыстырмалы ыдырау жылдамдығына, ядролардың нақты санына, яғни көздегі изотоптың массасына байланысты. Активтілік берілген радиоактивті элементтердің абсолют ыдырау жылдамдығын сипаттайды: ;

Радиоактивтіліктің негізгі заңы мен жартылай ыдырау периодының формулаларын салыстырып, мына өрнекті аламыз:

Радиоактивті элементтің активтілігі уақыт бірлігінде ыдырайтын ядролар санына (изотоптар массасына) пропорционал және оның жартылай ыдырау периодына кері пропорционал. Ыдырау тұрақтысын анықтайтын формула:

Активтіліктің өлшем бірлігіне Халықаралық Бірліктер Жүйесінде (СИ) Беккерель (Бк) алынады. Практикада Кюри деген өлшем бірлігі қолданылады: .

Кюри-секундына ыдырауды беретін препараттың активтілігі. Сонымен қатар

секундына 10⁶ ыдырау сәйкес келетін Резефорд (Рд) деп аталатын активтілік бірлігі де қолданылады.

Табиғаттағы радиоактивті элементтер

Радиоактивті элементтер өте аз мөлшерде болса да, табиғатта кездеседі. Жер қабығында радиоактивті элементтер көбінесе уран рудасында кездеседі. Топырақта калийдің ⁴⁰К (проценттің бірнеше үлесіндей мөлшерінде) радиоактивті изотопы кездеседі, және де атмосферада түзіліп, одан топыраққа тусетін көмірсутегінің ¹⁴С және сутегінің ³Н изотоптары кездеседі. Табиғи суларда топырақтан және тау жыныстарынан шайылып келетін радиоактивті заттар бар. Осы көздер емдік мақсатта қолданылады. Өсімдіктер радиоактивті заттарды топырақтан, судан және атмосферадан алады. Көміртегі изотопы космостық сәулелердің нейтрондары әсерінен атмосферадағы азоттан мынадан реакция бойынша түзіледі:

Ол фотосинтез кезінде өсімдіктермен игеріледі. Жануарлар ағзасына радиоактивті заттар тамақпен, сумен, ауамен келеді және экскременттермен шығарылады, сондықтан олардың ағзада жиналуы болмайды. Осылайша, радиоактивті заттар бар барлық табиғатта радиоактивті сәулелену болады, ол космостық сәулеленумен бірге табиғи радиоактивті қорды кұрайды. Өсімдіктер мен жануарлар осы радиоактивті фонға және сыртқы ортаның физикалық факторларына бейімделген.