16. Понятие о радиоактивности. Постоянная радиоактивного распада, период полураспада.

17. Закон радиоактивного распада, единицы измерения активности.

Процесс самопроизвольного превращения неустойчивых изотопов одного хим. элемента в изотопы др. элемента, сопровождающихся испусканием элементарных частиц и излучением квантов энергии, наз. радиоактивностью в-ва. В-во является р/активным, если оно содержит р/нуклиды. Распад большого количества ядер любого р/активного в-ва подчиняется статическому закону, в котором учитывается, что распад данного ядра является случайным событием, имеющим опред. вероятность.

Если в нач. момент времени to в веществе содержалось No р/активных ядер, то спустя время t их число станет равным N : N=No*e^-λt

где No – количество ядер в данном объеме вещества в момент времени t= 0; N – количество ядер в том же объеме вещества в момент времени t; λ – постоянная р/активного распада.

Постоянная р/активного распада показывает среднее время жизни р/активного ядра, оцениваемое выражением λ=1/τ, где τ– продолжительность жизни р/нуклида. Для характеристики устойчивости ядер относительно распада пользуются понятием периода полураспада Т_1/2. Он равен времени, в течение которого исходное количество ядер данного в-ва распадается наполовину, т.е. N = 1/2No. Связь между Т_1/2 и λ :

T_1/2 = ln2 /λ =0,693 / λ

Число распадов ядер данного в-ва в единицу времени характеризует активность в-ва. Активность определяется величиной A=Ao*e^-λt, где Aо – р/активность в-ва в начальный момент времени. A – активность через время t.

Активность в-ва с теч. времени уменьшается по закону р/активного распада, но в любой момент времени ее уровень существенно зависит от начальной активности. Начальная активность в свою очередь определяется начальным содержанием р/нуклидов Nо и периодом полураспада Т_1/2. При большом значении периода полураспада Т_1/2 спад активности в-ва происходит медленно, а при малом значении Т_1/2 – наоборот, быстро. Вместе с тем при одном и том же значении N₀ начальная активность при малом значении Т_1/2 выше, чем при большом значении. За ед. измерения активности в системе СИ принят беккерель (Бк). Это активность данного кол-ва в-ва, если в нем за одну секунду происходит распад одного р/нуклида. Эта единица активности мала, поэтому используются кратные ей единицы – килобеккерель (кБк) или мегабеккерель (МБк). Часто используется внесистемная единица активности – кюри (Кu). Такой активностью обладает один грамм радия, в котором за одну секунду происходит 3,7⋅10¹⁰ распадов. Взаимосвязь между единицами р/активности: 1Кu = 3,7⋅10¹⁰ Бк;

Если р/нуклиды распределены по объему в-ва (в продуктах питания, питьевой воде и т.д.) или по его поверхности, то пользуются соотв. объемной Аоб и поверхностной As активностью. Тогда Аоб измеряется в Бк/м³ , Бк/л или Ku/л, а As в Бк/м², Кu/м². Характеризуя в целом устойчивость ядер, следует заметить, что она снижается с возрастанием их массового числа. Естественная р/активность легких и средних ядер – редкое явление. Среди тяжелых атомов, начиная с Аm>200, естественная р/активность есть универсальное явление. Они образуют радиоактивные семейства, наз. по наиболее живущему (с наибол. A_1/2) «родоначальнику» семейства.