
- •1. ПРЕДЫСТОРИЯ
- •2. НАЧАЛО ИСТОРИИ ЯДЕРНОЙ ФИЗИКИ
- •3. ЭПОХА ПРАКТИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ ИДЕЙ ЯДЕРНОЙ ФИЗИКИ
- •4. СОВРЕМЕННАЯ ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА
- •5. РАЗВИТИЕ МЕТОДОВ РЕГИСТРАЦИИ ИЗЛУЧЕНИЙ
- •6. РАЗВИТИЕ УСКОРИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
- •7. РАЗВИТИЕ РЕАКТОРОСТРОЕНИЯ
- •1. ОСНОВНОЙ ЗАКОН РАДИОАКТИВНОГО РАСПАДА
- •2. СТАТИСТИКА РАСПАДА
- •3. РАСПАД СМЕСИ РАДИОНУКЛИДОВ
- •4. ПРОЦЕССЫ НАКОПЛЕНИЯ И РАСПАДА ГЕНЕТИЧЕСКИ СВЯЗАННЫХ РАДИОНУКЛИДОВ
- •4.1 Цепочка из двух изотопов
- •4.2 Цепочки из трёх и более изотопов
- •4.3 Радиоактивные равновесия
- •4.3.1 Случай отсутствия равновесия
- •4.3.2 Подвижное равновесие
- •4.3.3 Вековое равновесие
- •4.4 Разветвленный распад
- •4.5 Степень равновесности
- •4.6 Примеры радиоактивных распадов
- •1. ПРИМЕРЫ РАДИОАКТИВНЫХ СЕМЕЙСТВ
- •1.1 Семейства урана, тория и актиния
- •1.2 Семейство нептуния
- •2. ПРИРОДНЫЕ РАДИАКТИВНЫЕ СЕМЕЙСТВА
- •3. ТЕХНОГЕННЫЕ РАДИОНУКЛИДЫ – РОДОНАЧАЛЬНИКИ ЕСТЕСТВЕННЫХ РЯДОВ
- •4. ОТКРЫТОСТЬ СИСТЕМЫ И СДВИГИ РАДИОАКТИВНЫХ РАВНОВЕСИЙ
- •5. КОНЦЕПЦИЯ ЭКВИВАЛЕНТНОСТИ РАДИОТОКСИЧНОСТИ ПРИРОДНЫХ И РЕАКТОРНЫХ РАДИОАКТИВНЫХ СЕМЕЙСТВ
- •6. РАДИОАКТИВНЫЕ ЦЕПОЧКИ ТЕХНОГЕННЫХ НУКЛИДОВ
- •1. ЯВЛЕНИЕ ИЗОТОПИИ
- •1.1 Историческая справка
- •1.2 Изотопы и изобары
- •1.3 Применение изотопов
- •2. ЯДЕРНО-ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НЕКОТОРЫХ ИЗОТОПОВ
- •3. КОММЕРЧЕСКИЕ РАДИОАКТИВНЫЕ ИЗОТОПЫ
- •4. ИЗОТОПНЫЕ ЭФФЕКТЫ
- •5. АНАЛИЗ ИЗОТОПНОГО СОСТАВА
- •6. РАЗДЕЛЕНИЕ ИЗОТОПОВ
- •6.1 Общие замечания
- •6.2 Газовая диффузия
- •6.3 Диффузия в потоке пара (противопоточная масс-диффузия)
- •6.4 Термодиффузия
- •6.5 Газовое центрифугирование
- •6.6 Электромагнитное разделение.
- •6.7 Химическое обогащение
- •6.8 Аэродинамическая сепарация
- •6.9 AVLIS (испарение с использованием лазера).
- •6.10 Дистилляция
- •6.11 Электролиз
- •6.12 Изотопный обмен
- •7. ПРОИЗВОДСТВО ИЗОТОПОВ
- •7.1 Производство стабильных изотопов
- •7.2 Получение изотопов в ядерных реакторах
- •7.3 Получение изотопов на ускорителях
- •1. ИОНИЗИРУЮЩЕЕ ИЗЛУЧЕНИЕ И ЕГО ПОЛЕ
- •2. ВИДЫ ИЗЛУЧЕНИЙ
- •2.1. Корпускулярное излучение
- •2.1.1 Альфа-излучение
- •2.1.2 Протонное излучение
- •2.1.3 Нейтронное излучение
- •2.1.4 Электронное излучение
- •2.1.5 Бета-излучение
- •2.2 Космическое излучение.
- •2.3 Электромагнитное излучение
- •2.3.1 Рентгеновское излучение
- •2.3.2 Гамма излучение
- •2.3.3 Тормозное излучение
- •2.3.4 Излучение Черенкова-Вавилова
- •2.3.5 Синхотронное излучение
- •2.3.6 Переходное излучение
- •3. СВОЙСТВА ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ
- •4. ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ
- •4.1 Терминология: радиоактивные источники излучений и их характеристики
- •4.2 Классификация источников излучения.
- •4.2.1 Источники рентгеновского излучения.
- •4.2.2 Ускорители
- •4.2.3 Нейтронные источники
- •1. ПРОХОЖДЕНИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ СКВОЗЬ ВЕЩЕСТВО
- •1.1 Терминология: взаимодействие ионизирующих излучений со средой
- •1.2 Типы взаимодействия излучения с веществом
- •1.3 Ионизация и возбуждение
- •2. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ТЯЖЕЛЫХ ЧАСТИЦ С ВЕЩЕСТВОМ
- •2.1 Взаимодействие заряженной частицы с электроном
- •2.2 Ионизация и возбуждение атома
- •2.3 Тормозная способность
- •2.4 Пробег
- •3. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРОНОВ С ВЕЩЕСТВОМ
- •3.1 Потери энергии движущимися электронами
- •3.2 Эффективный пробег электронов
- •3.4 Каскадный ливень
- •4.1 Процессы поглощения гамма-излучения
- •4.2 Поглощение гамма-излучения.
- •5. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ НЕЙТРОНОВ С ВЕЩЕСТВОМ
- •1. ЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ С УЧАСТИЕМ НЕЙТРОНОВ
- •1.1 Радиационный захват нейтрона
- •1.2 Реакции с образованием протонов
- •1.4 Реакции деления под действием нейтронов
- •1.6 Неупругое рассеяние нейтронов
- •1.7 Упругое рассеяние нейтронов
- •2. ЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ С УЧАСТИЕМ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ
- •2.2 Реакции под действием протонов
- •2.3 Ядерные реакции под действием заряженных частиц, ускоренных при высоких энергиях
- •2.4 Ядерные реакции с тяжёлыми ионами
- •2.5 Ядерные реакции с участием электронов, мюонов, мезонов, гиперонов и античастиц
- •3. ФОТОЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ
- •4. ТЕРМОЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ
- •1. КЛАССИФИКАЦИЯ ЯДЕРНЫХ РЕАКЦИЙ
- •2. ЗАКОНЫ СОХРАНЕНИЯ В ЯДЕРНЫХ РЕАКЦИЯХ
- •2.1 Барионный заряд
- •2.2 Энергия и импульс
- •2.3 Закон сохранения импульса
- •2.4 Момент количества движения
- •2.5 Чётность
- •2.6 Изотопический спин
- •3. КИНЕТИКА И ВЫХОД ЯДЕРНОЙ РЕАКЦИИ
- •3.1 Сечение ядерной реакции
- •3.2 Скорость ядерной реакции
- •4. МЕХАНИЗМЫ ЯДЕРНЫХ РЕАКЦИЙ
- •4.1 Модель составного ядра
- •4.2 Оптическая модель
- •4.3 Модель прямых механизмов
- •1. ВЫНУЖДЕННОЕ ДЕЛЕНИЕ ЯДЕР
- •1.1 Особенности процесса деления
- •1.2 Жидкокапельная модель ядра в описании деления
- •1.3 Оболочечная модель ядра в интерпретации процесса деления
- •2. ПРОЦЕСС ВЫНУЖДЕННОГО ДЕЛЕНИЯ
- •2.1 Вероятность деления
- •2.2 Стадии процесса деления
- •2.3 Энергетика процесса деления
- •2.4 Продукты деления
- •1. ЦЕПНЫЕ ПРОЦЕССЫ
- •1.1 Цепные реакции в химии
- •1.2 Ядерные цепные реакции
- •1. 3 Цепная реакция деления
- •1.4 Ядерный взрыв
- •1.5 Ядерная безопасность
- •2 КРИТИЧЕСКАЯ МАССА
- •3. ЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ В АТОМНОЙ БОМБЕ
- •3.1 Урановый заряд
- •3.1.1 Делящиеся изотопы урана
- •3.1.2 Устройство и принцип работы урановой атомной бомбы
- •3.2 Плутониевый заряд
- •4 НЕЙТРОННОЕ ОРУЖИЕ
- •1. ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ НЕЙТРОНОВ С ВЕЩЕСТВОМ
- •1.1 Свойства нейтронов
- •1.2 Свойства нейтронов различных энергий
- •1.3 Замедление нейтронов
- •1.4 Замедлители нейтронов
- •1.5 Диффузия нейтронов
- •1.6 Альбедо нейтронов
- •2. НЕЙТРОНЫ В ЯДЕРНОМ РЕАКТОРЕ
- •2.1 Генерация нейтронов
- •2.2 Радиационный захват
- •2.3 Рассеяние нейтронов в реакторе
- •2.4 Основные характеристики нейтронных полей
- •2.5 Размножение нейтронов
- •2.6 Критичность реактора
- •2.7 Распространение нейтронов в среде
- •3. УПРАВЛЕНИЕ ЯДЕРНЫМ РЕАКТОРОМ
- •3.1 Реактивность реактора
- •3.2 Нейтронный цикл
- •3.3 Управление реактором на тепловых нейтронах
- •1. ИСТОРИЯ АТОМИЗМА
- •2. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
- •2.1 Размеры атома
- •2.2 Масса атома
- •2.3 Заряд ядра атома
- •2.4 Внутренняя энергия атома
- •3. ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ АТОМА
- •3.1 Атом Бора
- •3.2 Теория атома водорода
- •3.3 Квантовомеханическая теория сложных атомов
- •3.4 Электронные оболочки атома и периодическая система элементов
- •4. АТОМНЫЕ ПРОЦЕССЫ
- •4.1 Ионизация
- •4.2 Эмиссия рентгеновского излучения
- •1. РАСПРОСТРАНЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ И ИЗОТОПОВ
- •2. НАЧАЛЬНЫЙ НУКЛЕОСИНТЕЗ
- •3. ЭВОЛЮЦИЯ ЗВЁЗД
- •4. СКОРОСТЬ ТЕРМОЯДЕРНЫХ РЕАКЦИЙ
- •5. ЗВЁЗДНЫЙ НУКЛЕОСИНТЕЗ
- •5.1 Ядерные реакции в звёздном нуклеосинтезе
- •5.3 Горение гелия
- •5.4 Синтез ядер с А<60
- •5.5 Синтез ядер с А>60
- •5.5.1 s-Процесс
- •5.5.3 р-Процесс
- •6. ПРОБЛЕМА СОЛНЕЧНОГО НЕЙТРИНО
- •6.1 Ожидаемые источники солнечного нейтрино, энергии и потоки
- •6.2 Детектирование нейтрино
- •6.3 Проблема солнечного нейтрино
- •7. СИНТЕЗ Li, Be и B
- •1. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЯДЕРНОГО СИНТЕЗА
- •1.1 Термодинамика ядерного синтеза
- •1.2 Реакции ядерного синтеза
- •1.3 Термоядерные топлива
- •2. ТЕРМОЯДЕРНЫЙ СИНТЕЗ В ЗЕМНЫХ УСЛОВИЯХ
- •2.1 Водородная бомба
- •2.2 Термоядерный синтез в тепловом урановом реакторе
- •3. УПРАВЛЯЕМЫЙ ТЕРМОЯДЕРНЫЙ СИНТЕЗ
- •3.1 Временные и температурные условия
- •3.2 Магнитное удержание плазмы
- •3.2.1 Плазма
- •3.2.2 Плазма и УТС
- •3.2.3 Системы с замкнутой магнитной конфигурацией
- •3.2.4 Открытые магнитные конфигурации
- •4. УСТАНОВКИ С МАГНИТНЫМ УДЕРЖАНИЕМ
- •4.1 Токамак
- •4.2 Пинч с обращенным полем (ПОП)
- •4.3 Стелларатор
- •4.4 Открытая ловушка
- •4.5 Плазменный фокус
- •4.6 Галатея
- •5. УСТАНОВКИ ИНЕРЦИОННОГО СИНТЕЗА
- •6. ВОДОРОДНАЯ БОМБА
- •1. АКТИВАЦИОННЫЙ АНАЛИЗ
- •1.1 Основы метода
- •1.2 Практика нейтронно-активационного анализа
- •1.2.2 Анализ наведённой активности
- •1.3 Применения активационного анализа.
- •1.4 Преимущества и недостатки активационного анализа
- •2. РЕНТГЕНОВСКИЙ ЭМИССИОННЫЙ АНАЛИЗ
- •3. РЕЗЕРФОРДОВСКОЕ ОБРАТНОЕ РАССЕЯНИЕ
- •1. ОСОБЕННОСТИ КВАНТОВОЙ МЕХАНИКИ
- •2. КОРПУСКУЛЯРНО-ВОЛНОВОЙ ДУАЛИЗМ
- •3. ПРИНЦИП НЕОПРЕДЕЛЁННОСТИ ГЕЙЗЕНБЕРГА
- •4. МАТЕМАТИЧЕСКИЙ АППАРАТ КВАНТОВОЙ МЕХАНИКИ
- •4.1 Уравнение Шрёдингера
- •4.2 Волновая функция
- •4.3 Потенциальная яма
- •5. ПРИНЦИП ПАУЛИ
- •6. РАСПРЕДЕЛЕНИЯ
- •6.1 Распределение Максвелла-Больцмана
- •6.2 Распределение Бозе-Эйнштейна
- •6.3 Распределение Ферми-Дирака
- •1. АТОМНОЕ ЯДРО – общие сведения
- •2. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЯДРА
- •2.1 Открытие ядра
- •2.2 Заряд атомного ядра
- •2.3 Масса атомного ядра
- •2.4 Размеры ядра и распределение плотности ядерной материи
- •2.5 Спин и магнитный момент ядра
- •Как и составляющие его нуклоны, ядро имеет собственные моменты: спин, магнитный момент и электрический квадрупольный момент.
- •2.6 Энергия связи и устойчивость ядер
- •2.7 Электрический момент ядра
- •2.8 Чётность
- •2.9 Изоспин нуклонов и ядер
- •3. ЯДЕРНЫЕ СИЛЫ
- •1. МОДЕЛИ СТРОЕНИЯ АТОМНОГО ЯДРА
- •1.1 Классификация моделей
- •1.2 История развития моделей ядра
- •2. КАПЕЛЬНАЯ МОДЕЛЬ СТРОЕНИЯ ЯДРА
- •3. ОБОЛОЧЕЧНАЯ МОДЕЛЬ ЯДРА
- •3.1 Экспериментальное обоснование оболочечной модели
- •3.2 Построение оболочечной модели
- •3.3 Ядерные потенциалы и энергетические уровни ядра
- •3.4 Систематика энергетических уровней
- •3.5 Следствия оболочечной модели
- •1. ЧАСТИЦЫ
- •2. КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ
- •3. СВОЙСТВА НЕКОТОРЫХ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ЧАСТИЦ
- •3.1 Фотон
- •3.2 Протон
- •3.3 Нейтрон
- •3.4 Нейтрино
- •4. КВАРКИ
- •5. ЯДЕРНЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТИЯ
- •5.1 Виды взаимодействий
- •5.2 Сильные взаимодействия
- •5.3 Квантовая хромодинамика
- •6. АНТИМАТЕРИЯ
- •1. РАДИОАКТИВНОСТЬ
- •2. ИСТОРИЧЕСКАЯ СПРАВКА
- •3. СТАТИСТИКА РАСПАДА
- •4. ЗАКОНЫ СОХРАНЕНИЯ В РАСПАДАХ
- •5.1 Долина ядерной стабильности
- •5.2 Новые тяжёлые элементы
- •5.3 «Доводородные» элементы
- •5.4 «Экзотические» ядра
- •5.5 На пути к нейтронной материи
- •1. РАДИОАКТИВНЫЙ РАСПАД И ИОНИЗИРУЮЩИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ
- •2. ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ЯДЕРНЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ
- •2.1 Альфа-распад
- •2.1.1 Основные особенности
- •2.2 Бета - распад
- •2.2.3 Электронный захват
- •2.3.1 Внутренняя конверсия электронов
- •2.3.2 Ядерная изомерия
- •1. КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССОВ РАСПАДА
- •2. СПОНТАННОЕ ДЕЛЕНИЕ
- •2.1 Самопроизвольное деление тяжёлых ядер
- •2.2 Механизм деления
- •2.3 Энергетика спонтанного деления
- •2.4 Продукты деления
- •2.5 Спонтанное деление из изомерного состояния
- •3. ПРОТОННАЯ РАДИОАКТИВНОСТЬ
- •4. НЕЙТРОННАЯ РАДИОАКТИВНОСТЬ
- •7. ЗАПАЗДЫВАЮЩЕЕ ДЕЛЕНИЕ
- •8. КЛАСТЕРНАЯ РАДИОАКТИВНОСТЬ
- •9. БЕТА-РАСПАД ПОЛНОСТЬЮ ИОНИЗИРОВАННОГО АТОМА
4.4 Разветвленный распад
Разновидностью общей схемы радиоактивного распада является разветвленный распад. Ветвление означает, что при распаде радионуклида образуется не один дочерний нуклид, а два (иногда и несколько) нуклида:
A |
λb |
(45) |
→B |
||
|
λc |
|
|
→C |
|
Если число атомов вещества А в данный момент – NA, то скорость этого распада вещества составляет:
dN A |
=− |
λ −λ |
N |
A |
=−λ |
N |
A |
(46) |
||
dt |
||||||||||
|
b |
c |
|
A |
|
|
При рассмотрении общего процесса распада следует учитывать обе константы λb и λc; при этом изотоп В образуется со скоростью λbNA, однако вещество А распадается со скоростью (λb+λc)NA. Заметим, что А может иметь только один период полураспада, определяемый в этом случае равенством t1/2=0.693/(λb+λc). При
определении периода полураспада исходят из общей скорости уменьшения количества радиоактивного вещества вне зависимости от механизма процессов, приводящих к уменьшению активности.
Если имеется цепочка радиоактивных превращений, содержащая разветвления, то, применяя к ней общее решение константы λi в числителях слагаемых в точках разветвления следует заменить парциальными
константами λi*; каждую ветвь надо просчитывать самостоятельно. Если вслед за разветвлением цепочки после
ряда распадов снова соединяются (как это наблюдается в естественных радиоактивных семействах), то число атомов ниже этой точки получается суммированием радиоактивных превращений по обеим цепочкам.
При наличии разветвлений общая величина константы радиоактивного распада равняется сумме констант распада в каждом из возможных направлений: λ=Σλi Соответственно, вероятность каждого из возможных путей распада fi=λi/λ, а период полураспада данного i-го варианта радиоактивного превращения связан с наблюдаемым общим периодом полураспада соотношением Ti=T/fi
Если обозначить постоянную распада некоторого нуклида ряда как λi, то общая постоянная распада
|
λ ≡ λ1 + λ2 +...+ = ∑λi |
|
(47) |
||||||
а общий период полураспада |
|
|
|
i=1 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|||
1 |
|
1 |
|
1 |
N |
1 |
|
||
= |
+ |
+... ≡ ∑ |
(48) |
||||||
|
Т1/ 2 |
Т1,1/ 2 |
Т2,1/ 2 |
Тi,1/ 2 |
|||||
|
|
|
i=1 |
|
Доля распадов, происшедших по i-ой моде задаётся уравнением:
f |
i |
≡ |
λi |
= |
λi |
(49) |
|
Σλ |
|||||||
|
|
|
λ |
|
|||
|
|
|
i |
|
|
|
Аналогично, неточность в энергии, связанная с данным состоянием, Е, принципом неопределённости Гайзенберга, может быть рассчитана из времени жизни каждой моды распада. Тогда общая ширина уровня:
N
Г=Г1+Г2+Г3+…= ∑Гi (50)
i=1
где Γ = |
1 |
|
τ |
||
i |
||
|
i |
Это соотношение особенно полезно в интерпретации состояний распада, сформированных внутриядерными реакциями, в которых конкурируют такие процессы, как α-распад, эмиссия протонов, эмиссия нейтронов и т.п. при снятии возбуждения ядра. В этом случае мы можем выразить общую ширину как
Г=Гα+Гр+Гn (51)

N5a (t)
N5b (t)
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 16. Распад радона-220 (торон) и его активного налета, Цепочка: |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Tn(1)—ThA(2)—ThB(3)—ThC(4)—[(вилка)—66%ThC’(5a)— |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
34%ThC’’(5b)], |
|
N1(t)=N0*exp(-λ1t), |
|
|
|
N 2 (t) = N10 |
|
|
λ1 |
|
|
|
|
(exp(− λ1t)− exp(− λ2t)), |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
λ |
2 |
− |
λ |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
exp(− λ3t) |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
exp(− λ1t) |
|
|
|
|
exp(− λ2t) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
N3(t) = N10λ1λ2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(λ |
2 |
− |
λ |
)* (λ |
3 |
− |
λ |
) |
(λ − |
λ |
2 |
)* (λ |
3 |
− λ |
2 |
) |
(λ |
− λ |
3 |
)* (λ |
2 |
− λ |
3 |
) |
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
1 |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
exp(− λ1t) |
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
exp(− λ2t) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
N |
|
(t) = N |
λ λ λ |
(λ |
− λ )* (λ − λ |
|
)* (λ |
4 |
− λ ) |
(λ |
− |
λ |
)* (λ − |
λ |
|
)* |
(λ |
− |
λ |
2 |
) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
2 |
|
1 |
3 |
1 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
1 |
|
2 |
|
3 |
2 |
|
t) |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 1 2 3 |
|
|
|
|
|
exp(− λ t) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
exp(− λ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
3 |
|
|
|
+ |
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(λ |
− λ |
)* (λ |
− |
λ ) |
* |
(λ |
− λ ) |
(λ |
− |
λ |
)* (λ |
−λ )* (λ |
−λ |
|
|
|
) |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
3 |
2 |
|
|
3 |
|
|
4 |
3 |
|
|
|
|
1 |
|
|
4 |
2 |
|
|
4 |
|
|
|
|
3 |
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
exp(− λ1t) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
(λ |
2 |
− λ )* (λ |
3 |
− λ )* (λ |
4 |
|
− |
λ |
) |
* |
(λ |
5a |
|
− |
|
λ |
|
) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
exp(− λ2t) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
(λ |
− λ |
2 |
)* |
(λ |
3 |
|
− λ |
2 |
)* |
(λ |
4 |
|
− λ |
2 |
)* (λ |
5a |
− λ |
2 |
|
) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
exp(− λ3t) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
= N10λ1λ2λ3λ4 pa |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
+ (λ |
− λ |
3 |
)* |
(λ |
2 |
|
− λ |
3 |
)* |
|
(λ |
4 |
|
− λ |
3 |
)* |
|
(λ |
5a |
|
− λ |
3 |
) + |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
exp(− λ4t) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
(λ |
− λ |
|
)* |
(λ |
|
|
|
|
|
|
|
)* (λ |
|
− λ |
|
|
|
|
|
) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
4 |
2 |
|
− λ |
4 |
)* (λ |
3 |
|
− λ |
4 |
4 |
5a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
exp(− λ5a t) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
(λ |
− λ |
5a |
)* (λ |
2 |
− |
λ |
5a |
)* (λ |
3 |
− λ |
5a |
) |
* (λ |
4 |
|
− λ |
5a |
) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
exp(− λ1t) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
(λ |
2 |
− λ )* (λ |
3 |
− |
λ ) |
* |
(λ |
4 |
− |
λ |
) |
* |
(λ |
5b |
|
− |
λ |
) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
exp(− λ2t) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
(λ |
− λ |
2 |
)* (λ |
3 |
− λ |
2 |
)* |
|
(λ |
4 |
|
− λ |
2 |
)* |
|
(λ |
5b |
|
− λ |
2 |
|
) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
exp(− λ3t) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A1=N1*λ1; A2=N2*λ2, A3=N3*λ3, A4=N4*λ4, A5a=N5a*λ5a, A5b=N5b*λ5b. Т1=54.5 с; |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
= N10λ1λ2λ3λ4 pb + |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
(λ |
− λ |
3 |
)* (λ |
2 |
|
− λ |
3 |
|
)* (λ |
4 |
− λ |
3 |
)* |
(λ |
5b |
|
− λ |
3 |
) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
exp(− λ4t) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
(λ |
− λ |
4 |
)* (λ |
2 |
− λ |
4 |
)* |
(λ |
3 |
|
− λ |
4 |
)* |
|
(λ |
4 |
− λ |
5b |
|
) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
exp(− λ5bt) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
(λ |
− λ |
5b |
)* (λ |
2 |
|
− λ |
5b |
)* (λ |
3 |
− λ |
5b |
)* (λ |
4 |
|
− |
λ |
5b |
) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т2=0,158 с; T3=3.852*104 с; Т4= 1.766*10-5 с; Т5а=2.9*10-7 с; Т5b=3.727*10-3
с; N10=10000. а) Активность изотопов 1 (кривая 1) и 2 (кривая 2). Ранние времена; б) Активность изотопов 1 (кривая 1) и 2 9кривая 2) Средние времена; в) Активность изотопа 3. Средние времена; г) Активности изотопов 3 (кривая 1) и 4 (кривая 2). Большие времена; д) Активности изотопов 4 (кривая 1), 5а (кривая 2), 5б (кривая 3) и суммарная активность изотопов 5 (кривая 4); е) Активность изотопа 4 (кривая 1) и суммарная активность изотопа 5 (кривая 2).
Рис. 17. Распад активного налета (дочерних продуктов распада)
торона (220Rn). Логарифмический масштаб.
Пример 1. Нуклид 64Cu (Т1/2=12,7 час) распадается по двум каналам: электронный захват (61%) и β- - распад (39%). Чему равны периоды полураспада по каждому каналу? Чему равна парциальная ширина распада по электронному захвату?
Решение. λ=ln2/12,7 час=5,46х10-3 ч-1; λ=λЭЗ+λβ=λЭЗ+(39/61)λЭЗ; λЭЗ=3,329х10-2 ч-1; Т1/2,ЭЗ=(ln2)/λЭЗ=20,8ч; λβ=(39/61)λЭЗ=2,128x10-2 ч-1; Т1/2,β=(ln2)/λβ=32,6 ч; τЭЗ=Т1/2,ЭЗ/ln2=30 ч=108131 с;
ГЭЗ=ħ/τ=6,582x10-22 МэВ c/ 108131 c=6,1x10-27 МэВ. Все радиоактивные ядра естественного происхождения имеют малые парциальные ширины. Как Вы заметили, 64Cu способен распадаться и на 64Zn и на 64Ni. Это не обычно, но всё же может происходить с некоторыми нечётно – нечётными ядрами.
В качестве других примеров, на Рис. 16 и 17 приведены кривые распада торона (радона – 220) и образование активного налета. Рассматривался участок ряда:
−7
↑ 66% →ThC' 2.9 x10 c →
(52)
220 Rn 54.5c →ThA 0.158c →ThB 10.7час→ThC 10.9час→
↓ 34% →RaC'' 3.1мин→
Здесь продукты распада существенно более долгоживущие по сравнению с радоном, но тоже имеется вилка.
4.5Степень равновесности
Взависимости от схемы распада радиоактивные цепочки могут быть простыми (линейные) или сложными (с ветвлениями). В сложных цепочках важно знать коэффициенты ветвления, характеризующие
приходящуюся на данный вид превращения долю переходов. Степень равновесности ηi дочерних радионуклидов по отношению к материнскому определяется соотношением их периодов полураспада,
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ηi = |
Ai |
|
= |
Ni λi |
= |
NiT1 |
|
|
|
|
|
(53) |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Для первого дочернего элемента: |
|
|
A1 |
|
N1λ1 |
N1Ti |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
N2λ2 |
|
|
|
λ2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
η |
2 |
= |
|
|
= |
|
|
{1− exp[− |
(λ |
2 |
− λ )t]} |
|
|
(54а) |
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
N1λ1 |
|
|
λ2 |
− λ1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
exp[− (λ2 − λ1 )t] |
exp[− (λ3 − λ1 )t] |
|
|||||||||||||||||||||||||
η3 = |
N3λ3 |
= λ2 |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
− |
|
|
|||||||||||||||||||||
|
λ3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
(54б) |
|||||||||||||
N λ |
|
(λ |
2 |
− |
λ )(λ |
− λ ) |
(λ |
− λ |
2 |
)(λ |
− λ |
2 |
) |
(λ |
− λ |
)(λ |
2 |
− λ |
) |
||||||||||||||||||
|
1 1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
3 |
|
|
1 |
|
|
1 |
|
|
3 |
|
|
|
1 |
3 |
|
3 |
|
|
|
и т.д.
Таким образом, если символом А обозначить активность, гамма-эквивалент, энергетический выход или гамма-постоянную, то при наличии простой цепочки суммарные характеристики будут определяется соотношением:
n |
|
A = A1 + ∑Aiηi . |
(55) |
i =2
В сложной цепочке с коэффициентами ветвления ωi суммарные характеристики определяются соотношением:
n |
|
A = A1 + ∑ωi Aiηi . |
(56) |
i=2
Замечание. Приведенные здесь выражения следует учитывать при использовании значений энергетических выходов и гамма-постоянных радиоактивных нуклидов для дозиметрических расчетов.
4.6 Примеры радиоактивных распадов
Ториевый ряд.
Два изотопа могут находиться в различном соотношении в зависимости от того, в каком равновесии они находятся. Пусть 212Pb(ThB) отделен от всех других изотопов. После истечения 10 час он придет в равновесие с дочерним 212Bi(ThC). В данном случае 212Bi находится в подвижном равновесии с 212Pb. Но 212Pb и 212Bi могут находиться в вековом равновесии с 232Th, родоначальником этого ряда. В первом случае количество дочернего 212Bi определяется из соотношения:
n |
λPb |
|
1.82 10−5 |
|
||
NBi = NPb |
|
= NPb |
|
|
= 0.105NPb |
|
λBi − λPb |
1.91 10−4 |
−1.82 10−5 |
||||
|
|
|
Во втором случае с тем же количеством 212Pb находится уже другое количество 212Bi:

N Bib = NPb λλPb = 0.095NPb,
Bi
т.е. |
N Bin |
= |
λBi |
=1.105. |
N b |
|
|||
|
|
λBi − λPb |
||
|
Bi |
|
|
|
Этот пример показывает, что при соизмеримых периодах полураспада необходимо учитывать, какой тип равновесия связывает интересующую нас пару изотопов.
Распад мезотория. Если между двумя радиоактивными изотопами в ряду распада находится короткоживущий изотоп, то можно при расчетах принимать, что третий изотоп образуется непосредственно из первого. Примером
может служить переход MsThI (228Ra) через MsThII (228Ac) в RdTh (228Th) MsTI λ1 →MsThII λ2 →RdTh λ3 →
Т1=6.7 года, Т2=6.13 часа, Т3=1.9 года.
Действительно, количество атомов RaTh:
N3 = N10λ1λ2[ |
|
|
e−λ1t |
|
|
+ |
|
e−λ2t |
|
|
+ |
|
e−λ3t |
|
|
] |
|
(λ |
2 |
− λ )(λ − λ ) |
(λ − λ |
)(λ − λ |
2 |
) |
(λ − λ )(λ |
2 |
− λ ) |
||||||||
|
|
1 |
3 |
1 |
1 |
2 |
3 |
1 |
3 |
3 |
|
при условии λ2>>λ1 и λ2>>λ3, а также e-λ2t=0 имеем:
N |
|
= N |
λ λ |
[ |
|
e−λ1t |
+ |
|
e |
−λ2t |
] = |
N |
λ |
(e |
−λ t |
− e |
−λ t |
) |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 1 |
1 |
3 |
|||||||||
|
λ |
(λ |
− λ ) |
λ |
(λ |
|
− λ ) |
λ |
− λ |
|||||||||||
|
3 |
|
10 1 2 |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
2 |
3 |
1 |
|
2 |
|
3 |
|
3 |
1 |
|
|
|
|
|
т.е. практически накопление третьего изотопа цепочки происходит так, как будто он образуется непосредственно из первого.
Продолжим цепочку
MsTI λ1 →MsThII λ2 →RdTh λ3 →ThX λ4 →
(Т4=3.64 дня) и рассмотрим образование ThX (224Ra).
Вследствие малого периода полураспада MsThII его количество можно не учитывать. Обозначим числа атомов в начальный момент времени (t=0) для MsThI, RdTh и ThX через M0, R0 и X0 соответственно.
Количество атомов ThX для момента времени t обозначим через Х; оно состоит из трех слагаемых: числа атомов, оставшихся к моменту времени t от начального количества их Х0, т.е. ϕ(Х0); числа атомов ThX, образовавшихся
из R0 атомов радиотория ϕ(R0), и числа атомов ThX, образовавшихся из M0 атомов MsThI ϕ(M0).
X=ϕ(X0)+ϕ(R0)+ϕ(M0)
Значение каждого из этих слагаемых вычисляется по общим формулам. Обозначим константы распада ThX, RdTh и MsThI через λX, λR, λM, может написать три выражения для определения чисел атомов, указанных выше:
ϕ(X 0 ) = X 0e−λX t |
|
|
|
||||
ϕ(R ) = |
R0λR |
(e−λRt − e−λX t ) |
|
|
|
||
|
|
|
|
||||
0 |
λX |
− λR |
|
|
|
||
|
|
|
|
||||
ϕ(M 0 ) = M |
|
|
e−λM t |
|
e−λRt |
||
0λM λR [ |
|
+ |
|
+ |
|||
(λR − λM )(λX − λM ) |
(λM − λR )(λX − λR ) |
e−λX t
+ (λM − λX )(λR − λX )]
Производя суммирование, получим выражение для общего количества атомов ThX к моменту времени t:
|
|
|
|
R |
λ |
|
+ |
|
|
|
|
M λ |
|
λ |
|
|
|
|
|
−λ t |
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
X = X 0 − |
|
0 |
|
R |
|
|
|
|
|
0 |
M R |
|
|
|
e |
X |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
λX − λR |
|
|
(λM − λX )(λR − λM ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
R |
λ |
R |
|
|
|
|
M |
0 |
λ |
M |
λ |
R |
|
|
|
−λ |
t |
|
|
|
M |
0 |
λ |
M |
λ |
R |
|
−λ t |
||||
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
M |
|||||||||
+ |
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
e |
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
e |
|
λX −λR |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(λR −λM )(λX −λM ) |
|
||||||||||||||||
|
|
(λM −λR )(λX −λR ) |
|
|
|
|
|
Taк как величина радиоактивной постоянной λХ значительно больше двух других, а именно λХ=0.19 д-1, λR=10-
3 д-1, λХ=2.8x10-4 д-1, то можно упростить полученное выражение для случаев, когда значения времени очень
малы и очень велики.
Для малых значений t по сравнению с T1/2Х можно положить
e−λRt = e−λM t =1
Приняв во внимание, что λR<<λX и λM<<λX и произведя соответствующие преобразования, получим:
X = X 0e |
−λ t |
M λ λ |
|
− R0 |
λ |
|
−λ |
t |
+ |
R |
λ |
|
|||||
|
+ |
2 |
|
|
e |
|
|
0 |
|
R |
|||||||
|
X |
|
0 |
M R |
|
|
|
|
|
R |
X |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
λX |
|
|
|
|
λx |
|
|
|
λX |
|
||||
или приближенно: |
|
|
|
|
|
|
|
λR |
(1− e−λX t |
) |
|
|
|
|
|||
X ≈ X |
|
e−λX t + R |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
0 |
|
|
0 λ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
X |
|
|
|
|
|
|
|
|
Если выразить количества атомов ThX в единицах равновесного 232Th, получим для малых значений t:
X ≈ X0e−λX t + R0 (1−e−λX t )
Для больших значений t, когда e-λXt=0, имеем:
X = |
|
|
λ |
|
+ |
|
|
M λ λ |
−λ t |
+ |
|
M |
|
|
λ λ |
|
e |
−λ t |
= |
|||||||||||||||
R0 |
|
R |
|
|
0 M R |
|
|
e |
|
R |
|
|
0 |
|
M R |
M |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
λX |
|
|
|
(λM −λR )λX |
|
|
|
|
(λR −λM )λX |
|
|
|
|||||||||||||||||
= |
λ |
|
|
|
|
|
− |
|
|
M λ |
−λ t |
+ |
|
M λ |
|
|
|
e |
−λ |
|
t |
] = |
|
|
|
|||||||||
|
R |
|
[ R0 |
|
|
|
|
0 M |
e |
|
|
R |
|
|
0 |
|
M |
|
|
|
M |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
λX |
|
|
|
|
(λM −λR ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
(λR −λM ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
= |
λR |
[R e−λRt + |
M 0λM |
|
|
(e−λmt −e−λRt )] |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
(λM −λR ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
λX |
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В единицах равновесного тория получим следующее выражение для количества Х атомов тория при больших значениях t:
X = R e−λRt + |
M 0λR |
(e−λM t −e−λRt ) |
|
||
0 |
λR −λM |
|
|
|
Уран. Если между долгоживущим изотопом и его короткоживущим потомком находится промежуточный радиоактивный изотоп большой продолжительности жизни, например, в случае образования радия из урана
через ионий:
U (I + II ) →→→ Io →→→ Ra →
238U +U →→→230Th →→→226Ra →
T = 4.5x106 лет Т = 8300 летТ =1590 лет
то вычисление производится следующим образом. В общей формуле для числа атомов радия
N3 = N10λ1λ2[ |
|
|
e−λ1t |
|
|
+ |
|
e−λ2t |
|
|
+ |
|
e−λ3t |
|
|
] |
|
(λ |
2 |
− λ )(λ − λ ) |
(λ − λ |
)(λ − λ |
2 |
) |
(λ − λ )(λ |
2 |
− λ ) |
||||||||
|
|
1 |
3 |
1 |
|
1 |
2 |
3 |
|
|
1 |
3 |
3 |
|
можно положить e-λ1t=0, тогда
|
|
1 |
|
|
|
e−λ2t |
|
e−λ3t |
|
|
||
N3 |
= N10λ1λ2 |
|
+ |
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
λ λ |
λ |
(λ |
− λ ) |
λ |
(λ − |
λ ) |
||||||
|
|
2 |
3 |
2 |
2 |
3 |
|
3 |
3 |
2 |
|
Разлагая e-λ2t и e-λ3t в ряды и ограничиваясь членами второго порядка, находим:
N = N λ λ [ 1 |
|
+ |
1− λ t |
+ |
λ22t2 |
1 − λ t + |
λ32t2 |
||||||||
|
|
|
2 |
|
2 + |
|
|
3 |
2 ] |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
3 |
10 1 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
λ λ |
|
|
λ |
(λ |
− λ ) |
|
λ |
(λ − λ ) |
|||||||
|
2 |
3 |
|
2 |
2 |
|
3 |
|
3 |
3 |
2 |
|
После преобразования получаем:
N3 ≈ N10λ1λ2 t2
2
Радон. Начальный участок радиоактивного ряда 222Rn имеет вид:
↑ 0.04%→RaC' 1.32 мин→
222Rn 3.82дня→RaA 3.05 мин→RaB 26.8 мин→RaC 19.7 мин→
↓ |
99.6% |
1.6 x10−4c |
→RaC'' →
Здесь интересно участие вилки. На кривых изменения активностей радона, продуктов его распада заметны только два первых члена ряда, остальные быстро достигают векового равновесия и их кривые сливаются с предыдущими.