Протонная и двупротонная радиоактивность

Протонная радиоактивность открыта в 1963 г. Г.Флеровым. Схема протонной радиоактивности:

(8.48.20)

Двупротонная радиоактивность предсказана В.Гольданским (1960 г.), открыта в 1983 г. Дж. Черни в Беркли. При двупротонной радиоактивности ядро испускает два протона:

(8.48.21)

f- распад

В 1984 г. Х.Роуз и Г.Джонс открыли спонтанное испускание ядрами ядер углерода . Позже был обнаружен спонтанный распад других ядер с вылетом тяжелых фрагментов (кластеров) – и ( - радиоактивность). Для объяснения - распада рассматривают возбуждение ядра, затрагивающее часть нуклонов вблизи его поверхности. В ядерных реакциях возбуждение таких колебаний может привести к появлению гигантских резонансов, в результате которых ядро принимает грушевидную форму. В этом случае могут образоваться фрагмент и остаточное ядро.

Спонтанное деление тяжелых ядер

Открыто в 1940 г. Г.Флеровым и К.Петржаком. Они обнаружили самопроизвольное деление ядер урана на две части с испусканием нескольких нейтронов:

(8.48.22)

Наблюдается у тяжелых ядер. Известно более 50 изотопов тяжелых ядер, для которых наблюдается спонтанное деление.

- Излучение

При переходе атомного ядра из возбужденного состояния с энергией в основное или менее возбужденное состояние с энергией испускется – фотон, или – излучение. Частота - излучения определяется соотношением

(8.48.23)

- излучение представляет собой коротковолновое электромагнитное излучение с длиной волны 10^-10 м. При столь коротких длинах волн волновые свойства - излучения проявляются слабо, на первый план выступают корпускулярные свойства. - излучение представляет собой поток - квантов с энергией от 10 кэВ до 3 МэВ. Так как ядро обладает дискретным набором энергетических состояний, то спектр - излучения дискретный.

При прохождении - излучения через вещество, оно взаимодействует с электронами и ядрами. Основными видами взаимодействия являются: фотоэффект на электронной оболочке атома; комптоновское рассеяние квантов свободными электронами; рождение электрон – позитронной пары в электростатическом поле атомного ядра. Интенсивность пучка - излучения убывает по мере распространения в веществе по закону

(8.48.24)

где – интенсивность падающего на вещество потока фотонов, – интенсивность потока после прохождения слоя вещества толщиной , – коэффициент поглощения. Коэффициент поглощения зависит от энергии кванта. - излучение обладает большой проникающей способностью.

Дозы излучения

Поглощение энергии ионизирующего излучения приводит к изменению физико-химических характеристик вещества, а у живых организмов – к возникновению неблагоприятных биологических последствий. Мерой радиационного воздействия является доза излучения.

Экспозиционная доза – мера ионизационного действия электромагнитного излучения в воздухе. Она определяется как отношение суммарного заряда всех ионов одного знака , созданных в воздухе, к массе воздуха в этом объеме:

(8.48.25)

Экспозиционная доза в СИ измеряется в Кл/кг. Распространенной внесистемной единицей экспозиционной дозы является рентген (Р): 1Р=2,58∙10^-4 Кл/кг.

Поглощенная доза – определяется энергией ионизирующего излучения, поглощенная единицей массы облучаемого вещества:

(8.48.26)

Поглощенная доза в СИ измеряется в греях (Гр): 1 Гр = 1 Дж/кг. На практике применяется внесистемная единица поглощенной дозы – рад: 1 рад = 10^-2 Гр.

Эквивалентная доза. При одной и той же поглощенной дозе в тканях живого организма биологический эффект оказывается различным для разных видов излучения. Для оценки степени радиационной опасности при различных видах облучения используют коэффициент качества излучения , который устанавливается на основании медико-биологических данных. Он показывает, во сколько раз радиационная опасность в случае хронического облучения для данного вида излучения выше, чем в случае образцового рентгеновского излучения при одинаковой поглощенной дозе. Для электромагнитного излучения и бета-излучения , для тепловых нейтронов для нейтронов с энергией 0,5 МэВ для - частиц и осколков деления

Мерой ожидаемой радиационной опасности при облучении живых организмов служит эквивалентная доза:

(8.48.27)

Единицей эквивалентной дозы в СИ является зиверт (Зв): 1 Зв = 1 Дж/кг. В практике распространении внесистемная единица – бэр: 1 бэр = 10^-2 Зв.