9. Что такое радиоактивность, изотопы, радионуклиды?

В конце XIX в. были сделаны два чрезвычайно важных открытия: в 1895 г. немецким физиком В.К. Рентгеном был открыт новый, неизвестный вид из­лучения. В 1896 г. французский физик А.А.Беккерель обнаружил, что уран са­мопроизвольно испускает невидимые лучи, вызывающие свечение некото­рых веществ и потемнение фотопластинки. Это свойство было названо ра­диоактивностью, а излучение — радиоактивным. Радиоактивность — это са­мопроизвольное превращение (распад) атомных ядер, приводящее к измене­нию атомного номера или энергетического состояния ядра.

Французские физики М.Складовская-Кюри и П. Кюри установили, что радиоактивностью обладает не только уран, но и некоторые другие элементы, в частности, радий, торий, вновь открытый ими элемент полоний. Они экс­периментально доказали, что при радиоактивном распаде испускаются аль­фа- или бета-частицы.

В результате радиоактивных превращений возникают ядерные излучения, основными из которых являются альфа-частицы, бета-частицы, гамма-лучи, нейтроны, рентгеновские лучи.

Альфа-частицы представляют собой поток ядер гелия (\Не), состоящих из двух протонов и двух нейтронов.

Бета-частицы поток электронов или позитронов (позитрон — положи­тельно заряженная частица с той же массой, что и у электрона, заряд которого по абсолютной величине равен заряду электрона). Данному радионуклиду Присущ вполне определенный тип распада.

Нейтроны — это элементарные частицы, не имеющие зарядов. Нейтрон­ное излучение возникает при ядерных реакциях, при распаде ядер. Образую­щиеся при этом нейтроны движутся с огромными скоростями и несут энер­гию в несколько МэВ. Нейтроны обладают большой проникающей способ­ностью К ионизирующим излучениям электромагнитной природы также от­носится рентгеновское излучение. Оно возникает в электронных оболочках атомов. В результате радиоактивных превращений количество атомов данно­го радиоактивного изотопа постепенно уменьшается. Закон уменьшения ко­личества радиоактивных атомов во времени называется законом радиоактив­ного распада. Сущность его в том, что количество радиоактивных атомов дан­ного изотопа, распадающихся за единицу времени, пропорционально коли­честву всех радиоактивных атомов или, иными словами, за одну секунду рас­падается всегда одна и та же доля радиоактивных атомов данного изотопа не­зависимо от их количества. Уменьшение количества радиоактивных атомов у одних изотопов идет быстрее, у других — медленнее. Для каждого радиоак­тивного изотопа средняя скорость, с которой происходит распад атомов, есть величина постоянная и неизменная, характерная только для него.

10. Основные свойства ионизирующих излучений и их сравнительная характеристика.

Радиация будет ионизирующей в том случае, если она способна разрывать химические связи молекул, составляющие живые организмы, и тем самым вы­зывать биологически важные изменения. Свет, радиоволны также, как и радиа­ционное тепло от Солнца, представляют разновидность радиации. Однако они не вызывают повреждений путем ионизации, хотя, конечно, могут оказывать биологические эффекты, если увеличить интенсивность их воздействия.

Ионизирующее излучение бывает следующего происхождения.

Альфа-частицы — ядра атомов гелия, состоящие из двух протонов и двух нейтронов, имеют положительный заряд, относительно тяжелы. Обычно аль­фа-частицы испускаются при радиоактивном распаде тяжёлых изотопов та­ких атомов, как уран или радий. Взаимодействуя с атомами, альфа-частицы выбивают из них электроны. Атом, который потерял хотя бы один электрон. уже перестает быть электронейтральным и приобретает избыток положитель­ного заряда. В таких случаях говорят, что он становится положительным ионом, электрон, покинувший атом, может присоединиться к другому атому, создавая тем самым отрицательный ион. Таким образом, вдоль пути прохож­дения альфа-частицы образуются ионы, причем возникают они парами, в ко­торых один ион положительный, а другой — отрицательный. Альфа-частицы очень сильно ионизируют вещество. В воде или биологической среде каждый третий атом на пути распространения этих частиц подвергается ионизации. Способность ионизировать атомы и молекулы является очень важной осо­бенностью излучения.

Другой важной характеристикой излучения является длина его пробега.

Эта характеристика зависит, разумеется, от плотности среды, в которой рас­пространяется излучение. Альфа-частицы имеют относительно малую длину пробега. В воздухе, например, она составляет всего несколько сантиметров, а обычный лист бумаги становится для нее непреодолимой преградой. В резу­льтате ионизации альфа-частица тратит много энергии и. если даже не стал­кивается с каким-либо ядром, скорость ее постепенно снижается. В конце концов она захватывает два свободных электрона, превращаясь в результате в нейтральный атом гелия.

Существует свыше 300 изотопов, испускающих альфа-излучения. Подав­ляющее их большинство — изотопы тяжелых элементов. Список открывается иридием и платиной, включает, в частности, полоний, радий, уран, плутоний и завершается элементом под номером 110.