25) Радиоактивность. Виды радиоактивного распада. Закон радиоактивного распада.

Проводя измерение числа распадающихся атомов, учёные установили закон радиоактивного распада. Процесс распада атомов радиоактивных элементов происходит не со всеми атомами одновременно. Каждую секунду из общего числа атомов распадается только определённая часть их. Чем менее устойчивы атомы, тем большая доля их распадается за одинаковые промежутки времени. Каждый радиоактивный атом рано или поздно претерпевает превращение в более устойчивый атом. Количество таких элементов, как уран и торий, практически не изменяется в течение многих лет. Это — долгоживущие элементы. Есть и такие радиоактивные элементы, как, например, торий-С, который существует тысячную долю секунды. Это — короткоживущие элементы. Число атомов, распадающихся каждую секунду, зависит от начального количества атомов. Чем больше имеется атомов, тем больше их и распадается. Каждую секунду распадается одинаковая доля атомов данного радиоактивного элемента. Доля атомов, распадающихся каждую секунду, зависит от устойчивости ядер и называется радиоактивной постоянной. У короткоживущих элементов радиоактивные постоянные много больше, чем у долгоживущих. Поэтому для характеристики устойчивости радиоактивного элемента принято пользоваться величиной, называемой периодом полураспада. Период полураспада — это промежуток времени, в течение которого распадается половина начального количества атомов. Радиоактивность самопроизвольное превращение неустойчивого изотопа химического элемента в другой изотоп (обычно — изотоп другого элемента). Сущность явления Р. состоит в самопроизвольном изменении состава атомного ядра, находящегося в основном состоянии либо в возбуждённом долгоживущем состоянии. 1) Альфа распад, при котором исходное ядро испускает α частицу, которая по своему составу соответствует ядру гелия. При таком виде распада исходное ядро превращается в ядро нового элемента с зарядовым числом Z на 2 единицы меньше (то есть смещается в таблице Менделеева на два места влево) и массовым числом на 4 единицы меньше по сравнению с исходным. 2) Бета‑распад, при котором испускается электрон (b‑‑распад) или позитрон (b+‑распад). При b‑‑распаде один из нейтронов ядра превращается в протон, а  при  b+‑распаде один из протонов превращается в нейтрон, и массовое число у вновь возникшего ядра не отличается от исходного. Однако при b‑‑распаде получаемый в результате химический элемент смещается от исходного положения в таблице Менделеева на одну клетку правее, а при b+‑распаде – на одну клетку левее.

26) Дозиметрия (ионизирующих излучений) — раздел прикладной ядерной физики, предметом исследования которого является определение физических величин, характеризующих воздействие ионизирующих излучений на среду, и разработка методов и средств для измерения этих величин. В круг задач дозиметрии входят: измерение и расчет доз в полях источников излучений и в биологических объектах (тканевая дозиметрия), измерение активности радиоактивных препаратов и др.

Поглощенная доза излучения (D) - это величина определяемая энергией излучения (Дж) поглощаемой единицей массы (кг) облучаемого вещества. За единицу дозы в системе СИ принят грей (Гр):

D = 1Дж/1кг=1 Гр.

Поглощенная доза характеризует не само излучение, а степень воздействия его на среду. В принципе один и тот же поток излучения в различных средах и даже в различных участках одной среды может сформировать различную величину поглощенной дозы. Поэтому, когда говорят о поглощенной дозе, необходимо указывать, в какой среде она сформирована: в воздухе, воде или мягкой биологической ткани.

Для фотонного излучения введена специфическая величина в дозиметрии - экспозиционная доза. Численно она равна абсолютному значению полного заряда ионов одного знака, образованных в единице массы воздуха при полном торможении электронов и позитронов, освобожденных фотонами (рентгеновским излучением). То есть, это воздухоэквивалентная единица дозы, которая не предназначена для дозиметрии в веществе. Единицей измерения экспозиционной дозы в системе СИ является кулон/кг (Кл/кг), внесистемной единицей является рентген (Р).

1 Р = 2,58 • 10-4 Кл/кг (точно).

Физический смысл понятия эффективной дозы следующий: значение эффективной дозы (Е) соответствует такому уровню равномерного облучения всего организма, при котором суммарный выход стохастических последствий облучения у него будет таким же, как и в случае локального облучения органа (Т) эквивалентной дозой величины (Н):

Е = Н • WT

За единицу эффективной дозы в системе СИ тоже был принят зиверт (Зв). При равномерном облучении - эффективная доза равна эквивалентной дозе. При неравномерном облучении - эффективная доза равна произведению эквивалентной дозы на тканевый взвешивающий фактор, или равна такой эквивалентной дозе (при равномерном облучении), которая создает такой же риск неблагоприятных последствий.

Измерить эффективную дозу облучения организма невозможно. Ее рассчитывают, как сумму произведений эквивалентных доз (Н) в отдельных органах и тканях на соответствующие значения взвешивающих факторов 

Эквивалентная доза (Н) определяется как произведение поглощенной дозы (D) данного вида излучения на среднее значение взвешивающего фактора (коэффициента качества) ионизирующего излучения (WR) в данном элементе- объема биологической ткани. Значения WR для различных видов излучений представлены в таблице 1. Эта доза есть мера выраженности стохастических эффектов облучения. Она применима для оценки радиационной опасности хронического облучения излучением произвольного состава (и острого облучения дозой, менее 0,25 зиверт) и определяется по формуле:

Н = D • WR . За единицу эквивалентной дозы в системе СИ принят зиверт (Зв). Зиверт равен такой эквивалентной дозе, при которой, величина произведения поглощенной в биологической ткани дозы ионизирующего излучения на среднее значение взвешивающего фактора для этого излучения равна 1 Дж/кг. Внесистемной единицей является "бэр" (биологический эквивалент рентгена). 1 бэр = 0,01 Зв. Допустимые дозу облучения 40 мкР/час или 5 Р/год