Вопрос 28: Радиоактивные семейства.
Во многих случаях наблюдаются цепочки радиоактивных распадов, в которых ядра находятся в «родственных отношениях» друг к другу. Радиоактивные ряды (семейства) – ряды генетически связанных радионуклидов, в которых каждый последующий возникает в результате α- или β-распадов предыдущего. Каждое семейство имеет родоначальника – радионуклид с наибольшим Т1/2
При α-распаде массовые числа изменяются на величины кратные 4, а при β-распаде – не изменяются. Среди членов каждого ряда есть как долгоживущие, так и короткоживущие радиоизотопы. Из-за непрерывного пополнения за счет распада самого долгоживущего члена ряда все члены семейства всегда присутствуют в земной коре.
В случае, когда имеется более двух генетически связанных друг с другом элементов, говорят о существовании радиоактивного ряда.
Тяжёлые ядра с массовым числом А, превышающим А = 208, подвержены α-распаду вследствие того, что в них велика роль кулоновской энергии. Если при этом массовое число намного превышает 208, то ядро переходит в стабильное состояние путём цепи последовательных распадов. Однако не все распады в этой цепи являются α-распадами. При каждом α- распаде массовое число уменьшается на 4 единицы, а число протонов – только на два, и поэтому число нейтронов увеличивается. В результате после потери нескольких α-частиц ядро становится склонным к β-распаду, при котором внутри ядра один из нейтронов превращается в протон по схеме n → p + β- + . В радиоактивных рядах процессы α-распада и β-рас пада поэтому обычно чередуются друг с другом.
В принципе может существовать только четыре различных радиоактивных ряда (табл. 5), в которых А равно 4n; 4n + 1; 4n + 2; 4n + 3. Радиоактивный ряд обычно начинается с изотопа, время жизни которого очень велико и близко к времени жизни Земли ∼ 109 лет (имеются, правда, и исключения).
В третьем ряду родоначальником ряда был плутоний Pu94 239 с Т = 104 лет, но он успел распасться и в естественном виде не обнаруживается. Последний ряд был предсказан теоретически и создан в лабораторных условиях после усовершенствования методов искусственного получения изотопов. Естественный изотоп Np93237 за время существования Земли давно распался и в настоящее время в земной коре тоже практически отсутствует. Из сравнения периодов полураспада родоначальников становится ясно почему в земле очень много тория и почему в естественной смеси изотопов U92238 значительно больше, чем U23592
Радиоактивные семейства заканчиваются образованием стабильного ядра.
Вопрос 31: Определение активности радионуклида относительным методом.
Для измерения радиоактивности проб используются методы абсолютного и относительного счета. При абсолютном счете регистрируются все частицы корпускулярного излучения или кванты, испускаемые радиоактивным источником в единицу времени, т.е. в полном телесном угле 4π.
Поскольку установки для абсолютных измерений обычно довольно сложны и дороги, на практике чаще всего используют более простые и дешевые измерительные устройства, осуществляющие измерение радиоактивности относительным методом.
При относительном счете регистрируется лишь некоторая часть от общего количества испускаемых частиц или квантов излучения. Сущность относительного метода заключается в измерении активности радионуклида в исследуемой пробе и сопоставлении ее с активностью стандарта, измеренной при идентичных условиях.
№36 определение периода полураспада долгоживущих радионуклидов
См лаб раб
№ 35 Определение максимальной энергии бета распада по поглощению излучения в алюминии
См лаб раб
№ 33 период полураспада, постоянная распада. Связь периода полураспада с постоянной распада единицы измерения
Период полураспада (Т) - это время, в течение которого распадается половина исходного числа радиоактивных ядер.
Он характеризует скорость распада различных элементов.
ПОСТОЯННАЯ РАСПАДА (λ) — статистическая вероятность распада атома за единицу времени
Nt = N0·e-λt ,
Nt = N0/2
№ 32определение периода полураспада короткоживущего радионуклида
Метод, описанный здесь, применяется для определения периодов полураспада, лежащих в интервале от нескольких минут до нескольких месяцев или даже лет.
На практике поступают следующим образом. В строго постоянных условиях через некоторые промежутки времени определяют регистрируемую активность Аt данной пробы. Измерения продолжают до тех пор, пока активность не уменьшится по крайней мере в два раза.
При обработке результатов экспериментальных данных необходимо построить график распада данного изотопа. По оси абсцисс (горизонтальная ось) откладывается время t, прошедшее с момента начала измерений, а по оси ординат (вертикальная ось) – регистрируемая активность Аt или же ее логарифм в зависимости от того, применяют полулогарифмическую или миллиметровую бумаги.
Если имеется полулогарифмическая бумага, то достаточно нанести значения регистрируемых активностей в зависимости от времени. Через полученные точки проводят прямую. Далее находят с помощью графика время, по истечении которого регистрируемая активность снижается в два раза. Это время и будет периодом полураспада.
При построении графика на миллиметровой бумаге находят значения логарифмов регистрируемой активности и наносят их на бумагу в зависимости от времени. Получают график. На оси ординат находят значение, численно равное lg2 (lg2 =0,3010), и проецируют это значение на ось абсцисс, определяя тем самым период полураспада.(+ лаба)