Радиоактивность, характеристика радиоактивных излучений. Естественная и искусственная радиоактивность. Типы ядерных превращений

1. Тема : Радиоактивность, характеристика радиоактивных излучений. Естественная и искусственная радиоактивность. Типы ядерных

превращений.
Основная литература:
1.Радиобиология (Белов А.Д., Киршин В.А.,
Лысенко Н.П., Пак В.В., Рогожина Л.В.).
М.Колос, 1999 г.

2.

Радиоактивность – это явление
самопроизвольного излучения ионизирующей
радиации;
или:- это свойство атомных ядер некоторых
элементов самопроизвольно превращаться в ядра
других элементов с испусканием особого рода
излучения (называемого радиоактивным), это
явление называется радиоактивным распадом.
Различают радиоактивность естественную и
искусственную.
Естественная радиоактивность – это
радиоактивные явления происходящие в природе.
Искусственная радиоактивность – это
радиоактивные процессы в искусственно
полученных веществах.

3. Пока не была выяснена природа радиоактивного излучения все виды излучения классифицировали по отклонению в электромагнитном

поле (α+, β-, γ)

4. Характеристика радиоактивных излучений: 1. Альфа излучение: 4 2α+=2 (1 1Р)+2(1 0n) m=4,003 а.е.м., что в 7300 раз тяжелее

электрона.
Энергия 4 2α+ частиц 2-11 МэВ. Оно монохромно. В
воздухе пробег 4 2α+ частиц 3-10 см, в биологических
тканях в пределах 1 мкм (средний размер клетки).
Движение 4 2α+ частиц прямолинейно. В воздухе на 1 см
пути образуется 10-250 тыс. пар ионов.
2. Бета излучение –это поток ядерного излучения β- и
β+ частиц. β- частицы обладают разной энергией,
поэтому спектр их сплошной. У β- (е-) частиц пробег в
воздухе до 25 метров, в биологических тканях до
нескольких см. Их скорость в вакууме в пределах 0,30,99 С. На 1 см пути в воздухе они образуют 50-100 тыс.
пар ионов.

5. Расстояние, преодолеваемое β -лучами в веществе, называется длиной пробега, которая выражается единицами длины (мм, см, м…),

однако обычно для
этого используют массу в-ва, взятую в отношении к
единице площади (г/см2, мг/см2, кг/м2). По энергии
β- излучение разделяют на мягкое (0,015- 0,05 Мэв),
жёсткое (3-12 МэВ) и излучение средних энергий.

6. Гамма излучение (γ)- это поток электромагнитных волн большой энергии, ядерного происхождения. Оно различается по энергии (Е),

длине волны (λ)
или частоте (ν). По своей природе γ-излучение
близко тормозному рентгеновскому излучению.
Е γ = λ ν. Где λ-постоянная Планка = 4,13 х10-21
МэВ/с .
Параметры ядра при у-излучении не меняются,
ядро лишь переходит в состояние с меньшей
энергией.

7. γ -излучение имеет линейчатый спектр. Е γ естественных РН в пределах 2-3 МэВ, редко до 5-6 МэВ. Пробег в воздухе 100-150 м. γ

-кванты лишены
массы покоя. Они существуют только в движении, не
имеют заряда и поэтому не отклоняются в
электромагнитном поле. В вакууме распространяются
равномерно и прямолинейно со скоростью света (300 тыс.
км/сек).
γ –излучение редко монохроматично. Обычно оно
содержит набор γ-квантов разной энергии, что
называется линейчатым спектром излучения.
Пример: 131I→ 131Хе+ γ(0,08; 0,163; 0,364; 0,637; 0722) МэВ.
131Хе в свою очередь испускает еще 10 групп γ-квантов.
82Br излучает 11 групп γ-квантов (0,248 и 1,453 МэВ).
115Cd излучает 13 групп γ-квантов (0,248-1,28 МэВ).

8. Типы ядерных превращений: При нарушении соотношения протонов и нейтронов ядра атомов становятся неустойчивыми. Они

самопроизвольно претерпевают радиоактивные
превращения, испуская ионизирующее излучение.
Различают:
Альфа-распад, Бета-распад (β+ и β- ), электронный
захват, внутренняя конверсия, спонтанное деление
ядер, ядерный синтез, цепная ядерная реакция.

9.

Альфа распад. 2.Бета –распад :
Исходя из законов сохранения заряда и
массового числа альфа- и бетарадиоактивный распад можно записать в
виде:
1.

10. Правила смещения при радиоактивном распаде были впервые сформулированы Ф. Содди (1877-1856): при α+ - распаде ядро теряет

Правила смещения при радиоактивном распаде
были впервые сформулированы Ф. Содди (18771856): при α+ - распаде ядро теряет
положительный заряд (2+), и его масса убывает
приблизительно на 4 а.е.м.; при β-распаде заряд
ядра увеличивается на 1е+, а масса не
изменяется;
при β+ распаде заряд ядра уменьшается на 1е+, а
масса не изменяется.

11. 3. Электронный захват: один из протонов ядра захватывает е- с К- или L-орбиты атома 1 1Р + е- = 1 0n + ν-. Пример: 40 19К + е-

3. Электронный захват: один из протонов ядра захватывает
е- с К- или L-орбиты атома
1 Р + е - = 1 n + ν -.
1
0
Пример: 40 19К + е- = 40 18Ar + ν-.
При этом за счет перестройки электронов на орбиталях
атомов испускается характеристическое рентгеновское
излучение.
4. Внутренняя конверсия: переход ядра из возбужденного
состояния (вследствие радиоактивного распада) в
нормальное с испусканием гамма- квантов. У некоторых
изотопов избыток энергии может передаваться электронам
К- L-уровней, которые покидают пределы атома (у них
сплошной энергетический спектр). Это явление называют
внутренней конверсией. Выход конверсионных электронов
сопровождается характеристическим рентгеновским
излучением.

12. 5. Деление тяжелых ядер - это процесс, при котором нестабильное ядро делится на два крупных фрагмента сравнимых масс.

13.

6.Цепная реакция:

14. 7. Синтез ядер: при этом энергия, в расчете на один нуклон в несколько раз превышает удельную энергию, выделяющуюся в цепных

реакциях деления ядер.

15. Радиоактивное семейство (ряд)- это цепочка элементов, возникающих в результате последовательных радиоактивных превращений из

одного материнского
элемента. Семейства названы по первым элементам, с
которых начинаются радиоактивные превращения.
Известно 3 семейства:
1). Урана ( 238 92U) – Радия (14 превр.) → 206 82Pb
2). Тория ( 232 90Th) →(10 превр.) → 208 82Pb
3). Актиния ( 235 92U) →(10 превр.) → 205 82Pb