- •Атомная и ядерная физика
- •1.Физика атомного ядра
- •2.Физика частиц
- •Лекция (вводная) физика атома
- •1.Постулат стационарных состояний: электрон в атоме находится в состояниях в которых он не излучает. Спектр энергий атома дискретный. Где главное квантовое число.
- •2.Условие частот: электрон в атоме, переходя из одного стационарного состояния в другое состояние , излучает (или поглощает) квант электромагнитной энергии
- •3.Правило квантования орбит: момент импульса электрона в стационарном состоянии при движении по орбите квантован
- •Модуль2 физика атомного ядра лекция 1 физика ядра
- •1.1.2. Дефект массы ядра. Энергия связи ядра слайд2
- •Нукл/см3, (1.12)
- •1.3.4.Гамма-излучение возбужденных ядер и его характеристики. Эффект Мёссбауэра (ядерный гамма-резонанс).
- •Лекция 2 ядерные реакции
- •1.4.Ядерные реакции
- •1.Реакция синтеза изотопов водорода дейтрона и тритона с образованием ядра гелия и нейтрона:
- •2. Реакция синтеза двух дейтронов:
- •1.Превращение водорода в гелий, происходящее на звездах, в реакциях водородного и углеродного циклов.
- •1.5.1.Прохождение тяжелых заряженных частиц (протонов, α-частиц) через вещество. Формула Бора для ионизационных потерь
- •1.5.3. Прохождение гамма-квантов через вещество. Закон ослабления узкого пучка гамма-квантов. Линейный и массовый коэффициент ослабления. Взаимодействие γ-квантов с веществом
- •1.5.4. Прохождение нейтронов через вещество. Ослабление потока нейтронов. Замедление нейтронов. Диффузия нейтронов
- •1.6.1.Источники заряженных частиц. Ускорители. Источники γ-квантов. Источники нейтронов
- •Лекция 4 ядерные реакторы
- •[Част/см2] (3.4)
- •[Част/см2 сек] (3.5)
- •3.2.2. Действие ионизирующих излучений на структуру вещества. Химическое действие ядерных излучений
- •1.Степень(легкая): нервнорегуляторные нарушения сердечно-сосудистой системы и нестойкое умеренное падение количества эритроцитов и реже падение количества тромбоцитов.
- •2.Способность рождаться и уничтожаться при с помощью сильного, электромагнитного, или слабого взаимодействий между ними.
- •3.Элементарные частицы разделяются на классы лептонов (легкие), адронов (сильные) и калибровочных бозонов.
- •2.2.2.Экспериментальное подтверждение кварковой модели адронов. Эксперименты в области высоких энергий
- •2. Искривление пространства-времени определяется не только массой вещества, но и всеми видами энергии физических полей присутствующими в системе.
- •3.Изменения гравитационного поля распространяются в вакууме со скоростью света. Сравнение свойств гравитационного и других взаимодействий см. В табл.2.6
- •0 Ступень –базовый ускоритель - инжектор подает протоны с энергией 50 Мэв подает в бустер (промежуточный накопитель) и затем в первую ступень.
- •2.Принцип Коперника – Наше положение во Вселенной не является центральным, выделенным.
- •2.Плотность вещества во Вселенной близка к критической плотности 4,7 10-30 г/см3.
- •3.Общее вещество во Вселенной состоит из видимого (светящегося) вещества, темной материи и темной энергии.
- •4.Во Вселенной не обнаружено заметного количества антивещества (барионная ассиметрия Вселенной).
- •6.Вселенная обладает крупномасштабной трехмерной ячеисто-сетчатой структурой в виде «пены».
- •Модуль2 Физика атомного ядра
- •Модуль 3 Физика частиц
- •Литература.
[Част/см2] (3.4)
Плотность потока ионизирующих частиц – флюенс частиц за малый промежуток времени , деленный на этот промежуток
[Част/см2 сек] (3.5)
Экспозиционная доза (доза облучения) –отношение суммарного заряда всех ионов одного знака созданных в воздухе при полном торможении всех вторичных электронов, которые были образованы фотонами в малом объёме воздуха, деленный на массу воздуха в этом объёме:
[Кл/кг] (3.7)
Рентген –внесистемная единица экспозиционной дозы. При дозе в 1 рентген в 1см3 воздуха (при 0оС и 760 мм рт ст) образуется 2,08 109 пар ионов имеющих заряд 1 СГС каждого знака.
1 Р =2,54 10-4 Кл/кг соответствует 96 эрг/г, (3.8)
Мощность экспозиционной дозы - приращение экспозиционной дозы за малый промежуток времени, деленное на этот промежуток:
[мкР/сек] (3.9)
где микроРентген =10-6 Рентген.
Дозиметрические приборы регистрируют только мощность экспозиционной дозы.
Поглощенная доза излучения – средняя энергия ионизирующего излучения поглощенная элементарным вещества, деленная на единицу массы вещества в этом объёме:
[Дж/кг] (3.10)
В системе СИ 1 Грей =1Дж/кг = 100 рад = 100 эрг/г
При расчете поглощенной дозы принимается следующий состав мягкой биологической ткани: 76,2% кислорода, 11,15 углерода, 10,15 водорода, 2,6% азота (по массе). Тканевая молекула живого организма . В условиях электронного равновесия экспозиционной дозе 1Р соответствует поглощенная доза в воздухе 0,873 рад, в ткани человека 0,96 рад.
Для электромагнитного фотонного излучения, чем выше , тем больше поглощенная доза. Поглощенная доза для нейтронного излучения зависит от энергии нейтронов.
Коэффициент качества излучения - безразмерный коэффициент показывает во сколько раз радиационноная опасность в случае хронического облучения выше чем в случае образцового гамма-излучения с энергией 1Мэв. Коэффициент качества для различных видов излучения приведен в табл.3.1.
Табл.3.1
|
Вид излучения |
Коэффициент качества |
1 |
Рентгеновское и излучение |
1 |
2 |
Электроны и позитроны |
1 |
3 |
Нейтроны с энергией <20 кэв |
3 |
4 |
Протоны с энергией <10 Мэв |
10 |
5 |
Нейтроны с энергией 0.5 Мэв |
10 |
6 |
Нейтроны с энергией 5 Мэв |
7 |
7 |
-излучение с энергией<10 Мэв |
20 |
8 |
Тяжелые ядра отдачи |
20 |
Эквивалентная доза - поглощенная доза излучения умноженная на средний коэффициент качества излучения для биологической ткани стандартного состава
(3.11)
[H]=1 Зиверт = 100 бэр (внесистемная единица бэр-биологический эквивалент рентгена).
Эквивалентная доза используется в радиационной безопасности для учета вредных эффектов при хроническом облучении человека малыми дозами не превышающими 250 мЗв в год (5 предельно допустимых доз в год). Эквивалентную дозу нельзя использовать для оценки последствий аварийного облучения человека. Не существует приборов, измеряющих поглощенную и экивалентную дозы. Их можно только рассчитать.
Естественный фон ионизирующего излучения космические лучи, радиоактивность почвы, воды, воздуха создают в среднем мощность эквивалентной дозы
сантизиверт/год = 0,125 бэр/год (3.12)