Билет№39.

РАДИОАКТИВНОСТЬ-самопроизвольное превращение атомов одного элемента в атомы других элементов, сопровождающееся испусканием частиц и жесткого электромагнитного излучения.

Вещества, способные создавать ионизирующие излучения, различаются активностью (А), т.е. числом радиоактивных превращений в единицу времени. В системе СИ за единицу активности принято одно ядерное превращение в секунду (распад/с). Эта единица получила название беккерель (Бк). Внесистемной единицей измерения активности является кюри (Ки), равная активности нуклида, в котором происходит 3,7 · 10¹⁰ актов распада в одну секунду, т.е. 1 Ки = 3,7·10¹⁰ Бк.

Единице активности кюри соответствует активность 1 г радия (Rа).

Для характеристики ионизирующих излучений введено понятие дозы облучения. Различают три дозы облучения: поглощённая, эквивалентная и экспозиционная.

Степень, глубина и форма лучевых поражений, развивающихся среди биологических объектов при воздействии на них ионизирующего излучения, в первую очередь зависят от величины поглощённой энергии излучения или поглощённой дозы (Дпогл).

Поглощённая доза - энергия, поглощённая единицей массы облучаемого вещества.

За единицу поглощённой дозы облучения принимается грей (Гр), определяемый как джоуль на килограмм (Дж/кг). Соответственно

1 Гр = 1 Дж/кг.

В радиобиологии и радиационной гигиене широкое применение получила внесистемная единица поглощённой дозы - рад. Рад - это такая поглощённая доза, при которой количество поглощённой энергии в 1г любого вещества составляет 100 эрг независимо от вида и энергии излучения. Соразмерность грея и рада следующая:

1 Гр= 100 рад.

Опыт Резерфорда:

В-магнитное поле.

Ф-фотопластинка

П-радиоактивный препарат

К-свинцовый сосуд.

Проникающая способность: a - излучение характеризуется малой проникающей способностью. и сильным ионизирующим действием. Численное значение проникающей способности a -излучения соответствует пробегу a - частицы. Пробегом a -частицы называют длину траекторий (трека), по которой двигается частица в веществе с момента входа в вещество до полной стабилизации. Обычно треки a -частиц прямолинейны.

По сравнению с a -излучением, ионизирующее действие b -частиц на единицу длины пройденного пути в веществе (удельная ионизация) меньше, а их проникающая способность, соответственно, больше. При прохождении через вещество b -частицы легко рассеиваются в веществе, в связи с чем траектория b -частицы в 1,5 - 4 раза превышает пройденную толщину слоя вещества. Поэтому пробегом b -частиц данной энергии в веществе называют не длину траектории (как для a -частиц), а минимальную толщину поглотителя (вещества) при которой практически полностью задерживаются все электроны начального потока b –частиц.Поскольку b-излучение имеет непрерывный энергетический спектр, то проникающая способность b -частиц характеризуется максимальным пробегом частиц. g -излучение обладает высокой проникающей способностью, однако взаимодействие g -излучения с веществом сложнее, чем при корпускулярном излучении. К потерям энергии g -излучения приводят процессы, связанные с фотоэффектом, комптоновским рассеянием электронов в веществе и образованием электрон-позитронных пар.

Правило смещения Содди:

Правило смещения Содди для α-распада:

Правило смещения Содди для бета-распада:

Получение радиоактивных изотопов: для получения искусственных радиоактивных изотопов обычно используют ядерные реакторы и ускорители элементарных частиц. Существует отрасль промышленности, специализирующаяся на производстве таких элементов.

Билет№40.

Основные характеристики радиоактивного распада

Все виды самопроизвольных (спонтанных) радиоактивных превращений (и распада, и деления) - процесс случайный, статистический.

Все виды самопроизвольного радиоактивного распада характеризуются временем жизни радионуклида и его активностью, то есть скоростью распада. Показателем времени жизни радионуклида, скорости его распада является период полураспада. Используется также радиоактивная постоянная или постоянная (константа) распада.

Период полураспада (T1/2)- время, в течение которого половина радиоактивных атомов распадается и их количество уменьшается в 2 раза. Периоды полураспада у всех радионуклидов разные - от долей секунды (короткоживущие радионуклиды) до миллиардов лет (долгоживущие).

Активность - это количество актов распада (в общем случае актов радиоактивных, ядерных превращений) в единицу времени (как правило, в секунду). Единицами измерения активности являются беккерель и кюри.

Радиоактивная постоянная (постоянная или константа распада) l - это доля атомов, распадающихся в 1 секунду.

l = 0,693/Т1/2 (сек-1), где

0,693 - это ln 2 из закона радиоактивного распада Nt = N0 х e-lt, где

N0 и Nt - число радиоактивных атомов в начальный (нулевой) момент времени и число атомов, оставшихся к моменту t;

t - время в секундах.

Закон радиоактивного распада:

Скорость превращения всё время пропорциональна количеству систем, еще не подвергнувшихся превращению. Существует несколько формулировок закона, например, в виде дифференциального уравнения: которое означает, что число распадов , произошедшее за короткий интервал времени пропорциональнo числу атомов в образце N.

ПДДО:200 мЗв

Билет№41.

Атомное ядро состоит из нуклонов — положительно заряженных протонов и нейтральных нейтронов, которые связаны между собой при помощи сильного взаимодействия. Протон и нейтрон обладают собственным моментом количества движения (спином). Атомное ядро, рассматриваемое как класс частиц с определённым числом протонов и нейтронов, принято называть нуклидом. оличество протонов в ядре называется его зарядовым числом Z — это число равно порядковому номеру элемента, к которому относится атом в натуральном ряду элементов в таблице Менделеева. Количество протонов в ядре определяет структуру электронной оболочки нейтрального атома и, таким образом, химические свойства соответствующего элемента. Количество нейтронов в ядре называется его изотопическим числомN . Ядра с одинаковым числом протонов и разным числом нейтронов называются изотопами. Ядра с одинаковым числом нейтронов, но разным числом протонов — называются изотонами. Термины изотоп и изотон используются также применительно к атомам, содержащим указанные ядра, а также для характеристики нехимических разновидностей одного химического элемента. Полное количество нуклонов в ядре называется его массовым числом и приблизительно равно средней массе атома, указанной в таблице Менделеева. Нуклиды с одинаковым массовым числом, но разным протон-нейтронным составом принято называть изобарами.

Между одинаково заряженные протонами действуют электростатические силы отталкивания, однако ядро не "разлетается" на отдельные частицы. Между протонами и нейтронами внутри ядра действуют ядерные силы - силы притяжения, намного превосходящие электростатические.

Ядерные силы по величине в 100 раз превосходят электростатические и называются сильным взаимодействием.

Ядерные силы проявляются лишь на расстояниях внутри ядра, поэтому считаются короткодействующими, в то время как электростатические силы - дальнодействующими.

А. Эйнштейн показал, что количество заключенной в веществе энергии непосредственно связано с его массой соотношением:

Е = mc²,

где Е – энергия, Дж;

m – масса, кг;

с – скорость света, м/с (с = 3•10⁸ м/с).

Физическая сущность этого уравнения состоит в том, что в природе нет нематериального движения. Как нет и не может быть материи без движения. Материя и движение неотделимы друг от друга. Выделение (или поглощение) энергии системой ведет к уменьшению (или увеличению) ее массы на величину ∆m, называемую дефектом массы:

∆Е = ∆mc²

Энергия, которую необходимо затратить для разделения ядра на свободные нуклоны (без сообщения им кинетической энергии), названа энергией связи ядра Е_св.

Разность между суммой масс свободных нуклонов и массой ядра называется дефектом массы атомного ядра ∆mя.

Энергия связи ядра Eсв, МэВ, связана с дефектом массы соотношением:

Есв = 931∆mя,

где ∆mя – дефект массы ядра, а.е.м.;

931 – энергетический эквивалент 1 а.е.м., МэВ.

Полная энергия связи ядра с атомным номером Z и массовым числом А равна:

Eсв = 931[Z•mp + (A – Z)•mn – mя],

где mя – масса ядра, а.е.м.;

mn – масса нейтрона, а.е.м.;

mp – масса протона, а.е.м.

Однако, прочность ядра определяет не полная энергия связи Есв, а энергия связи, приходящаяся на 1 нуклон данного ядра, т.е. удельная энергия связи:

Еуд = Eсв/А

Энергетическим выходом ядерной реакции называется разность энергий покоя ядер и частиц до и после реакции.

.