Елементи ядерної фізики, та одиниці їх виміру

Основу побудови любого хімічного елемента складає – атом. Атоми є найменшою частинкою хімічного елемента, вони відрізняються один від одного масами і розмірами. Атом має складну побудову. В центрі нього знаходяться ядро, навколо ядра обертаються електрони. Ядра атомів, у свою чергу, складаються з протонів і нейтронів, загальна назва яких – нуклони. Число протонів характеризує хімічні властивості елемента і його атомним номером згідно періодичної системи Менделєєва, а сумарне число протонів і нейтронів в ядрі становить масове число елементів. Елементи, які мають різні масові числа при одному і тому ж атомному номері, називають ізотопами.

Наприклад хімічний елемент сальцій С де 20 – кількість протонів і номер в періодичній системі Менделєєва, 40- кількість протонів і нейтронів в ядрі даного хімічного елемента – масове число.

Якщо взяти хімічний елемент уран U то він має в ядрі 92 протони і 146 нейтронів, тобто надлишок нейтронів.

Атоми хімічних елементів, які мають ядра з однакові числа протонів, які відрізняються числом нейтронів і є різновидностями подібних хімічних елементів і називаються ізотопами даного хімічного елемента.

Наприклад, хімічний елемент водень (Н) – має три ізотопи: Н - протоій існує в природі; Н – дейтерів; Н – тритій.

Ізотопи хімічних елементів діляться на дві категорії: стабільні (нукліди) і радіоактивні (радіонукліди).

Нукліди без зовнішнього впливу зберігають сталий склад ядра.

Радіонукліди - з часу самочинно випромінюють в навколишнє середовище промені (частинки), виділяють енергію в ядра інших хімічних елементів. Перетворення ядра проходить до тих пір, поки даний радіонуклід не перетвориться в нуклід.

Наприклад: уран – 238 на шляху самочинних перетворень створює 14-цять ізотопів, поки на стане стабільним нуклідом – свинцем.

Фізичний процес який лежить в основі утворення радіонуклідів під час розпаду ядра називають ядерними реакціями.

Інколи радіоактивним розпадом називають процес мимовільного перетворення нестійких ядер атомів в більш стійкі.

Отже під терміном радіоактивність слід розуміти - самочинне перетворення (розпад) атомних ядер деяких хімічних елементів, які призводять до перетворення їх атомного і масового числа. Відомо три шляхи звільнення ядерної енергії: радіоактивний розпад ядра, поділ важких ядер і сполучення легких ядер атомів у більш важкі.

Розпад радіоактивних ядер супроводжується іонізуючими випромінюваннями. Внаслідок радіоактивного розпаду в навколишнє середовище випромінюються альфа

(α), бета (ß) і гамма (γ) промені які називаються іонізаційними випромінюваннями і створюють небезпеку опромінення живих організмів. Крім того в опроміненні людини приймають участь рентгенівські промені, космічні промені, сонячна радіація.

Характеристика іонізуючих випромінювань з точки зору їх впливу на живі організми.

Альфа промені - це потік позитивно заражених частинок, які являють собою ядра атомів гелію. З ядра, що зазнає радіоактивного розпаду, ці частинки викидаються зі швидкістю, яка досягає 20тис.км/с. проникаюча їх здібність в повітрі – 0,02см, в органічних тканинах до 0,01мм. З точки зору їх впливу на живий організм (людини, тварини) вони створюють внутрішнє опромінення, так як одяг, взуття, засоби захисту захищають людину. Але при попаданні в нутро організму через дихальні шляхи, з їжею, водою, пилом вони викликають найбільш потужне внутрішнє опромінення.

Бета промені – це потік негативно-заражених частинок – електронів, що випускаються ядрами атомів. Бета промені викидаються з ядра радіоактивного атома з різними швидкостями. При цьому швидкість деяких електронів досягає швидкості світла. Проникаюча здібність в повітрі – 0,2 см, в органічних частинах – 0,04мм. Створюють внутрішнє опромінення, захист від їх впливу аналогічний як і при альфа променів, навіть листок паперу затримує їх.

Гамма-промені – це кванти енергії, які випромінюються ядрами атомів. Цей вид випромінювання має найбільшу проникаючу здатність ніж альфа і бета променів. В повітрі вони поширюються понад 100метрів, в органічних частинах – понад 10см і створюють зовнішнє опромінення.

З точки зору організації протирадіаційного захисту населення, захисту галузей рослинництва і тваринництва в умовах радіаційного забруднення необхідно визначити такі величини, як інтенсивність випромінювань радіонуклідів, їх активність, час їх існування, щільність забруднення території радіонуклідами.

Інтенсивність випромінювань радіонукліда характеризується числом таких випромінюванням в одиницю часу. У всіх радіонуклідів імовірність розпаду ядра в одиницю часу є величиною сталою і позначається буквою лямда (λ).

Інтенсивність радіонуклідів для проведення розрахунків визначається потужністю дози опромінення або рівнем радіації на місцевості (Рср), які визначаються в рентгенах (Р) на годину (Р/год), мілірентген на годину (мл/год) мікро рентген на годину (мкр/год), мр/год = 1 р, мкр/год = = 1 р.

Для характеристики терміну розпаду радіонуклідів використовується такий параметр як період половинного розпаду (Т_1/2). Т_1/2 це час, на протязі якого число ядер даного радіонукліда за рахунок самочинних перетворень зменшиться наполовину. Крім того він поділяє радіонукліди на короткоживучі і довго живучі, до короткоживучих радіонуклідів відносяться ті, терміни половинного розпаду яких складає до декількох діб.

По досвіду аварії на ЧАЕС найбільш небезпечні з короткоживучих радіонуклідів – йод – 131, період половинного розпаду складає - 8 діб.

До довгоживучих радіонуклідів, які існують на територіях забруднених після аварії на ЧАЕС відносяться Стронцій – 90 (Sr – 90) період половинного розпаду 26-28 років, Цезій – 137 (С_s – 137) – 30 років, плутоній – 286 відповідно – 87,5 років, плутоній – 239 – 24065 роки, плутоній – 240 - 6537 років.

Кількість радіонуклідів викинутих в навколишнє середовище визначається в кюрі (Кі). По досвіду аварії на ЧАЕС таких радіонуклідів було викинуто 65МКІ, що склало лише 3,5% наявних на четвертому енергоблоці.

Кількісним показником випромінювань радіонуклідів є активність (А). при переході на площадні характеристики число радіоактивних перетворень в одиницю часу визначається як Кі/км²,у воді Кі/л середовища.

Таким чином, користуючись даними величинами є можливим організовувати захист галузі рослинництва, тваринництва, населення і т.п.

Поиск по сайту: