|
|||||||
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция |
Виды радиоактивного распадаРадиоактивностью называют самопроизвольный распад неустойчивых ядер с образованием других ядер и испусканием элементарных частиц. Естественная радиоактивность характерна для ядер, существующих в природных условиях, искусственная - для ядер, образующихся в результате ядерных реакций. Вид распада определяется строением ядра, соотношением и общим количеством протонов и нейтронов, характером ядерных сил. При любых видах распада, естественно, сохраняются законы сохранения энергии и заряда. Альфа-распад сопровождается испусканием a -частицы (ядра атома гелия). При этом ядро элемента X, имеющего порядковый номер Z (число протонов) и массовое число А превращается в ядро нового элемента Y по схеме: ® , вытекающей из законов сохранения. Например: ® . Более подробное рассмотрение этой реакции распада показывает, что сумма масс покоя образовавшегося ядра урана и альфа-частицы меньше массы покоя ядра плутония, то же можно утверждать относительно их энергий покоя. Разница этих энергий определяет кинетическую энергию альфа-частицы и образовавшегося ядра урана. Кроме того, при альфа-распаде образующееся ядро нового элемента может находиться в возбужденном состоянии. Переход ядра в невозбужденное состояние сопровождается излучением энергии в виде гамма-кванта. С учетом этих процессов реакцию альфа-распада плутония следует записать в виде: ® . В ядерной физике и радиационной медицине энергию частиц и квантов излучения принято измерять в мегаэлектронвольтах (МэВ). Напомним, что 1 МэВ = 1,6×10-19 Кл ×106 В = 1,6×10-13Дж. Альфа-частица, испускаемая при распаде определенного ядра, имеет одно из нескольких возможных дискретных значений энергии – энергетический спектр является линейчатым. Например, для распада вид этого спектра показан на рис.2.1. В этом случае альфа-частица обладает максимальной энергией 5,15 МэВ, а гамма-фотон - 0,38 МэВ. Следует иметь в виду, что образовавшиеся при распаде новые ядра могут быть подвержены дальнейшим радиоактивным превращениям до тех пор, пока не образуется стабильное ядро. Бета-распад сопровождается взаимными превращениями нейтронов и протонов внутри ядра. Он подразделяется на три вида: I) Электронный (или b - - распад), В этом случае ядро радионуклида, испуская электрон, образует ядро нового элемента с порядковым номером на единицу больше исходного: ® . Может возникнуть вопрос - откуда появляется электрон, если в соответствии с ядерной моделью электронов в ядре нет? Противоречия здесь нет, поскольку образование электрона происходит за счет внутриядерногопревращения нейтрона в протон: ® . Детальное рассмотрение этого распада с подсчетом энергии нейтрона и продуктов распада показывает, что наряду с протоном и электроном при распаде нейтрона должна возникать ещё одна электрически нейтральная частица с ничтожно малой массой, которая была названа нейтрино. Точнее, при Различие между нейтрино и антинейтрино состоит в том, что у первой частицы спин направлен вдоль движения, а у второй - против. Итак, при всех видах b - - распада наряду с электроном возникает антинейтрино и этот распад может быть описан схемой: ® . Схематически b - -распад проиллюстрирован рис 2.2 на примере превращения ядра в . Один из пяти нейтронов ядра атома лития в процессе распада превращается в протон с испусканием электрона и антинейтрино. В результате образуется неустойчивое ядро , распадающееся в дальнейшем на две альфа-частицы. Энергия, выделяющаяся при электронном распаде, распределяется между электроном, антинейтрино и остающимся после распада ядром. Поэтому энергия b - частиц, испускаемых при распаде, принимает всевозможные значения от 0 до Еmах. На рис.2.3 приведено распределение электронов по энергиям (энергетический спектр b - частиц) для распада висмута . Для всех случаев b - распада энергетические спектры сплошные. Для каждого конкретного радионуклида существует свое характерное значение максимальной энергии частицы Еmax. Рассмотрим некоторые примеры В первое время после аварии основной вклад в суммарную радиоактивность давал радиоактивный иод, распадающийся по схеме: ®. . В данном случае электронный распад сопровождается испусканием гамма-квантов. Максимальная энергия образующихся при этом распаде электронов составляет 0,81 МэВ, а гамма-квантов – 0,72 МэВ. Причем скорость распада иода велика (за 8 суток распадается примерно половина ядер) – число электронов и гамма-квантов, испускаемых за единицу времени велико. Поэтому наличие радиоактивного иода легко обнаруживается по интенсивному гамма-излучению. Распад радиоактивного также сопровождается испусканием гамма-квантов: . Максимальная энергия b -частицы составляет 1,18 МэВ, g- кванта – 0,66 МэВ. Скорость распада у существенно ниже, чем у - здесь половина ядер рападается примерно за 30 лет. Распад радиоактивного не сопровождается испусканием ® . Образующееся в результате распада ядро атома иттрия так же является неустойчивым и распадается с испусканием электрона, превращаясь в стабильное ядро циркония: . Радиационное заражение среды радионуклидами, не испускающими при распаде g -квантов, обнаруживается более сложным образом, поскольку как будет показано далее, регистрация b -излучения представляет более сложную задачу, чем обнаружение g -излучения. 2) Позитронный (или b + -распад). В этом случае при распаде испускается позитрон, образуется ядро нового элемента, порядковый номер которого на единицу меньше исходного и возникает ещё нейтрино. Схема распада: . Позитрон образуется в результате внутриядерного превращения протона в нейтрон: . Примером такого распада может служить превращение фосфора в кремний: . 3) Электронный захват (или е-захват) заключается в том, что электрон, принадлежащий одной из внутренних оболочек атома, захватывается ядром, в результате чего протон ядра превращается в нейтрон с выделением нейтрино по схеме: .
Примером е-захвата может служить превращение бериллия в литий: . Поскольку при данном виде радиоактивности высвобождается место для электрона во внутренней оболочке атома, происходит переход электрона на это место из оболочки более удаленной от ядра, что порождает при е-захвате возникновение характеристического рентгеновского излучения. На рис.2.4 проиллюстрирован случай захвата ядром электрона с К-оболочки (К-захват) и возникновения характеристического излучения при переходе электрона с L на К-оболочку. Поиск по сайту: |
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.005 сек.) |