Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

3418

.pdf
Скачиваний:
70
Добавлен:
21.03.2016
Размер:
2 Мб
Скачать
☆

Например, атом кислорода записывается в виде 168 O , азота 147 N

и т. д. Большинство химических элементов имеет несколько разновидностей, отличающихся массой атомов. Ядра этих атомов содержат одинаковое число протонов, но различное число нейтронов и занимают одно и то же место в периодической системе элементов. Такие химические элементы называются изотопами. Например, изотопы угле-

рода: 116 C , 126 C, 136 C , 146 C, 156 C . Изотопы могут быть стабильными и не-

стабильными.

Радиоактивность – самопроизвольное превращение (спонтанное) неустойчивых изотопов химического элемента в другие изотопы (обычно другого) элемента, сопровождающееся испусканием элементарных частиц.

Радиоактивность подразделяют на естественную (наблюдается у неустойчивых изотопов) и искусственную (наблюдается у изотопов, полученных посредством ядерных реакций).

Естественное радиоактивное превращение ядер, происходящее самопроизвольно, называют радиоактивным распадом. Атомное ядро, испытывающее радиоактивный распад, называют материнским, возникающее ядро – дочерним.

Методические указания по решению задачи

1. Основными видами радиоактивного распада являются: альфа-

распад,

бета-распад,

которые

включают

β--распад,

β+-распад

и К-захват.

 

ядро ZM X

 

 

При

α-распаде

материнское

испускает

α-частицу,

представляющую собой ядро атома гелия 42 He , состоящее из двух протонов и двух нейтронов и превращается в дочернее ядро MZ −−24 Y . Схема такого радиоактивного распада имеет вид:

MZ X →MZ −−42Y + 42He .

При испускании α-частицы зарядовое число Z ядра Х уменьшается на 2 единицы, а массовое число М уменьшается на 4 единицы.

Например:

22789 Ac→22387 At + 42He .

31

При β+-распаде ядро испускает позитрон +1e и нейтрино νe . MZ X →+1e + ZM−1Y +νe (нейтрино).

При этом зарядовое число Z ядра Х уменьшается на единицу, а массовое число М остается прежним.

Например:

2714 Si→+1e + 2713Al +νe (нейтрино)

При β--распаде материнское ядроMZ X испускает электрон e и антинейтрино νe (электрически нейтральная элементарная частица).

Схема такого радиоактивного превращения имеет вид MZ X →−1e + Z M+1Y +νe (антинейтрино).

При таком распаде зарядовое число вновь образовавшегося элемента Z M+1Y увеличивается на единицу, а массовое М остается таким же.

Например:

203 Hg→

−1

e+203Te +ν

e

(антинейтрино).

80

81

 

Выброс β-частицыможет сопровождаться испусканием γ-квантов. При К-захвате ядро поглощает один из электронов из ближайшей к нему электронной К-оболочки атома и испускает нейтрино (нейтральная элементарная частица). Схема такого радиоактивного

превращения имеет вид:

MZ X +−1e→ZM−1Y +νe (нейтрино).

Захват ядром электрона, обычно с наиболее низкого электронного энергетического уровня (из К-оболочки), приводит к уменьшению порядкового номера (заряда) на единицу и не влияет на М – массовое число.

Например:

49V +

0e→49Y +ν

e

(нейтрино).

23

−1 22

 

Процесс последовательных ядерных превращений, как правило, заканчивается образованием стабильных ядер.

32

Радиоактивные превращения подчиняются закону радиоактивного распада:

N = N0 e−λt ,

где N, N0 – число атомов, не распавшихся на момент времени t и t0;

λ – постоянная радиоактивного распада, имеющая свое индивидуальное значение для каждого вида радионуклида, характеризующая скорость распада.

Время, в течение которого, вследствие превращений, распадается половина ядер, называется периодом полураспада Т1/2.

Период полураспада Т1/2 связан постоянной распада λ зависимостью Т1/2 = ln2/λ. Период полураспада у разных радионуклидов различный.

Скорость распада определяется активностью вещества

A = dNdt = A0 e−λt = λ N ,

где А и А0 – активности вещества в момент времени t и t0.

2. Количество радиоактивных атомов в массе вещества определяется по формуле:

N = m Na / M ,

(2.2)

где N – количество радиоактивных атомов; m – масса вещества, г;

Na – число Авогадро, моль (Na = 6,022 1023 моль-1); М – массовое число, моль-1.

Активность радионуклидов вычисляется следующим образом:

A =

0,693 N

,

(2.3)

T

 

 

 

 

1/ 2

 

 

где А – активность радионуклидов, Бк; N – число радиоактивных атомов; Т1/2 – период полураспада, с (табл. 2.3).

3. Пробег альфа-частиц вычисляют по следующим формулам:

– в воздухе:

R возд = 0,318 E

α

, если Еα ≥ 4 МэВ,

(2.4)

α

 

 

33

 

R возд = 0,56 E

α

, если Еα < 4 МэВ,

(2.5)

 

α

 

 

где R

возд – пробег альфа-частицы в воздухе, см;

 

α

 

 

 

Еα – энергия альфа-частицы, МэВ (табл. 2.3);

– в биологической ткани:

R б.т = 10−4

Mб.т Eα3

,

α

ρ

 

где Rαб.т – пробег альфа-частицы в биологической ткани, см; Мб.т – атомная масса биологической ткани,

ρ– плотность биологической ткани, г/см3.

Пробег бета-частиц вычисляют по зависимостям:

– в воздухе:

 

R возд = 450 Е ,

 

β

 

β

где R возд

– пробег бета-частицы в воздухе, см;

β

 

 

 

 

 

Еβ – энергия бета-частицы, МэВ;

 

 

– в биологической ткани

 

 

 

 

 

R

возд ρ

возд ,

 

R б.т = β

 

 

β

 

ρб.т

 

 

 

 

 

 

 

где Rβб.т – пробег бета-частицы в биологической ткани, см;

ρвозд – плотность воздуха, г/см3, (ρвозд = 0,0013 г/см3); ρб.т – плотность биологической ткани, г/см3;

– в алюминии

RβAl = 2,5 Eβ ,

где RβAl – пробег бета-частицы в алюминии, мм.

(2.6)

(2.7)

(2.8)

(2.9)

4. Мощность поглощенной дозы, создаваемой в органе или ткани, определяется:

~

10

−4

Е Аm ,

(2.10)

Д = 5,8

 

~

где Д – мощность поглощенной дозы, Гр/ч; Е – энергия альфа или бета-частиц, МэВ; Аm – удельная активность, кБк/г.

34

5. Поглощенная доза определяется:

 

~

 

(2.11)

Д = Д t при t << T1/2,

или

~

 

 

 

 

 

Д =

Д T1/2

при t >> T1/2,

(2.12)

0,693

 

 

 

где Д – поглощенная доза, Гр;

~

Д- мощность поглощенной дозы, Гр/ч; t – заданное время, ч;

Т1/2 – период полураспада, ч.

6. Тип защитного экрана выбирается из учебной литературы.

Таблица 2.3

Характеристики некоторых радиологически значимых радионуклидов

Радионуклид

Период

Еα, МэВ

Еβ, МэВ

Еγ, МэВ

полураспада Т1/2

 

 

 

 

Ba (барий) 137

2,55 минут

–

0,71

–

Zr (цирконий) 95

64,05 суток

–

0,115

0,756

U (уран) 235

7,13 108 лет

4,4

–

0,1

U (уран) 238

4,5 109 лет

4,18

–

0,049

Th (торий) 232

1,39 109 лет

3,98

–

–

Th (торий) 228

1,91 лет

5,42

–

0,137

Th (торий) 227

18,72 суток

5,76

–

–

Th (торий) 231

25,6 часа

–

0,31

–

Th (торий) 234

24,1 суток

–

0,19

0,093

Th (торий) 230

8 104 лет

4,2

–

–

U (уран) 234

2,48 105 лет

4,76

–

0,053

Ra (радий) 226

1620 лет

5,12

–

–

Ra (радий) 228

6,7 года

–

0,04

0,01

Cm (кюрий) 242

163 суток

6,12

–

–

Cm (кюрий) 243

32 года

6,06

–

0,278

Sr (стронций) 90

28,1 года

–

0,2

–

Cs (цезий) 137

30,17 лет

–

0,195

–

Pu (плутоний) 238

87,75 лет

5,456

–

0,044

Pu (плутоний) 239

2,44 104 лет

5,156

–

0,129

Po (полоний) 218

3,05 минут

6,0

–

–

Po (полоний) 216

0,158 секунд

6,77

–

–

35

Окончание табл 2.3

Радионуклид

Период

Еα, МэВ

Еβ, МэВ

Еγ, МэВ

полураспада Т1/2

 

 

 

 

Po (полоний) 212

3 10-7 секунд

8,12

–

–

Po (полоний) 210

138,4

суток

5,3

–

–

Pb (свинец) 214

26,8 минут

–

0,68

0,35

Pb (свинец) 212

10,6

часа

–

0,33

0,238

Ac (актиний) 228

6,13

часа

–

1,18

0,06

Ac (актиний) 227

21,77 лет

–

0,25

–

Bi (висмут) 214

19,7 минут

–

2,3

–

Bi (висмут) 212

60,5 минут

–

8,12

–

Bi (висмут) 210

5 суток

–

1,17

–

Y (иттрий) 90

64,1

часа

–

0,931

–

Nb (ниобий) 95

35,1 суток

–

0,046

–

Pa (протактиний) 231

3,4 104 лет

4,12

–

–

Rn (радон) 222

3,825

суток

5,32

–

–

36

Литература

1. Постник, М. И. Защита населения и хозяйственных объектов в чрезвычайных ситуациях / М. И. Постник. – Минск : ВШ, 2003. –

398 с.

2.Дорожко, С. В. Защита населения и хозяйственных объектов в чрезвычайных ситуациях. Радиационная безопасность : учеб. пособие. Ч. 1 / С. В. Дорожко, В. Т. Пустовит, Г. И. Морзак. – Минск : УП «Технопринт», 2001. – 222 с.

3. Дорожко, С. В. Защита населения и хозяйственных объектов в чрезвычайных ситуациях. Радиационная безопасность: учеб. пособие. Ч. 2 /С. В. Дорожко [и др.] – Минск : УП «Технопринт», 2002. – 261 с.

4.Дорожко, С. В. Защита населения и хозяйственных объектов в чрезвычайных ситуациях. Радиационная безопасность: учеб.- метод. пособие. Ч. 3 / С. В. Дорожко, В. П. Бубнов, В. Т. Пустовит. – Минск : УП «Технопринт», 2003. – 210 с.

5.Защита населения и объектов народного хозяйства в чрезвычайных ситуациях: учеб. для вузов / под ред. М. И. Постника. – Минск : Унiверсiтэцкае, 1997. – 278 с.

6.Жалковский, В. И. Защита населения в чрезвычайных ситуациях: учеб. пособие /В. И. Жалковский, З. С. Ковалевич. – Минск : Ми-

санта, 1998. – 112 с.

7.Защита объектов народного хозяйства от оружия массового поражения: справочник / под ред. Г. П. Демиденко. – Киев : ВШ, 1989. – 287 с.

8.Маргулис, У. Я. Атомная энергия и радиационная безопасность

/У. Я. Маргулис. – Москва : ЭАИ, 1988. – 224 с.

9.Бударков, В. А. Радиологический справочник / В. А. Бударков, В. А. Киршин, А. Е. Антоненко. – Минск : Ураджай, 1992. – 336 с.

10.Михнюк, Т. Ф. Безопасность жизнедеятельности: учеб. пособие

/Т. Ф. Михнюк. – Минск : Дизайн ПРО, 1998. – 240 с.

37

Содержание

 

Введение.....................................................................................................

3

Методические указания по выполнению контрольной работы.............

7

Раздел 1. Защита населения и хозяйственных объектов

 

в чрезвычайных ситуациях.......................................................................

8

1.1. Общий вопрос...........................................................................

8

1.2. Вопросы по вариантам к контрольным заданиям..................

8

1.3. Комплексная задача № 1 ..........................................................

9

Раздел 2. Основы радиационной безопасности....................................

24

2.1. Общая задача...........................................................................

25

2.2. Вопросы по вариантам............................................................

27

2.3. Комплексная задача № 2.........................................................

29

Литература...............................................................................................

37

38

Учебное электронное издание комбинированного распространения

Учебное издание

ЗАЩИТА НАСЕЛЕНИЯ

ИХОЗЯЙСТВЕННЫХ ОБЪЕКТОВ

ВЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЯХ. РАДИАЦИОННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ

Методические указания к контрольной работе по одноименному курсу

для студентов заочной формы обучения

Электронный аналог печатного издания

Авторы-составители: Крючек Николай Семенович Морозова Ольга Юрьевна Новикова Валентина Афанасьевна

Редактор

Л. Ф. Теплякова

Компьютерная верстка

Н. Б. Козловская

Подписано в печать 29.01.07.

Формат 60х84/16. Бумага офсетная. Гарнитура «Таймс». Ризография. Усл. печ. л. 2,20. Уч.-изд. л. 2,33.

Изд. № 232.

E-mail: ic@gstu.gomel.by http://www.gstu.gomel.by

Издатель и полиграфическое исполнение: Издательский центр Учреждения образования «Гомельский государственный технический университет имени П. О. Сухого».

ЛИ № 02330/0133207 от 30.04.2004 г. 246746, г. Гомель, пр. Октября, 48.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]