- •Министерство образования Республики Беларусь
- •1.2. Строение атомного ядра
- •1.3. Стабильные и радиоактивные изотопы
- •1.4. Понятие о радиоактивности
- •1.5. Типы ядерных превращений
- •1.6. Ядерные и термоядерные реакции
- •14054Xe → 14055Sr →14056Ba→14057La→14058Ce (стабильный)
- •9437Rb→9438Sr→9439y→9440Zn (стабильный)
- •1.7. Период полураспада радионуклидов. Закон радиоактивного распада
- •Лекция № 2 основные свойства ионизирующих излучений
- •2.1. Понятие об ионизирующих излучениях
- •2.2. Характеристика отдельных видов излучений
- •2.3. Взаимодействие радиоактивных излучений с веществом
- •Лекция № 3 основные дозовые величины
- •3.1. Понятие о дозиметрии
- •3.2. Активность радионуклида. Единицы активности
- •3.3. Экспозиционная доза
- •3.4. Поглощённая доза
- •3.5. Эквивалентная доза
- •3.6. Эффективная эквивалентная доза
- •3.7. Другие дозовые величины
- •3.8. Переходные коэффициенты
- •Методы и организация дозиметрического контроля
- •4.1. Общие сведения
- •4.2. Ионизационный метод
- •4.3. Сцинтилляционный метод
- •4.4. Люминесцентный метод
- •4.5. Химический метод
- •4.6. Фотографический метод
- •4.7. Дозиметрические приборы
- •4.8. Дозиметрический контроль
- •Основные источники облучения человека
- •5.1. Понятие о радиационном фоне
- •5.2. Космическое излучение
- •5.3. Внешние источники радиации земного происхождения
- •5.4. Искусственная радиоактивность
- •5.5. Характеристика основных естественных и искусственных радионуклидов
- •Радиоизотопы и биосфера
- •6.1. Поведение радионуклидов в почве
- •6.2. Нуклиды и растительный мир
- •6.3. Аэральное загрязнение растений
- •6.4. Поступление радионуклидов в организм гидробионтов
- •6.5. Действие излучений на растения
- •6.6. Действие излучений на животных
- •Биологическое действие ионизирующих излучений
- •7.1. Пищевые цепочки
- •7.2. Пути поступления радионуклидов в организм человека
- •7.3. Распределение радионуклидов в организме
- •7.4. Выведение радионуклидов из организма
- •7.5. Основные этапы действия ионизирующих излучений
- •7.6. Радиационные повреждения на различных уровнях биологической организации:
- •Клинические проявления действия радиации
- •8.1. Факторы, влияющие на степень тяжести лучевых поражений
- •8.2. Внешнее и внутреннее облучение
- •8.3. Лучевые поражения организма
- •8.4. Отдалённые последствия облучения человека
- •8.5. Генетические поареждения
- •Острая и хроническая лучевая болезнь
- •9.1. Острая лучевая болезнь
- •9.2.Клиническая характеристика периодов костномозговой формы олб
- •9.3. Хроническая лучевая болезнь
- •9.4. Действие малых доз радиации
- •10.Нормы и правила радиационной безопасности
- •10.1. Международная деятельность в области радиационной защиты
- •10.2. Регламентация радиационного воздействия
- •10.3. Нормы радиационной безопасности (нрб-2000)
- •10.4. Санитарные правила работы с радиоактивными веществами
- •11. Гигиенические аспекты радиационной безопасности
- •11.1. Мероприятия радиационной безопасности
- •11.2. Пути снижения внешнего облучения
- •11.3. Пути снижения внутреннего облучения
- •11.4. Мероприятия по ускорению выведения радионуклидов из организма
- •11.5. Пути снижения содержания радионуклидов в продукции растениеводства и животноводства
- •Обеспечение безопасной жизнедеятельности на территориях. Загрязненных радионуклидами
- •12.1. Общие понятия о безопасности жизнедеятельности
- •12.2. Виды деятельности на территории с радиоактивным загрязнением Виды деятельности в зоне эвакуации (отчуждения)
- •Виды деятельности в зоне первоочередного отселени
- •Виды деятельности зоне последующего отселения
- •Виды деятельности в зоне с правом на отселение
- •Виды деятельности в зоне проживания с периодическим радиационным контролем
- •Меры по защите здоровья населения, осуществляемые на территориях радиоактивного загрязнения.
- •12.3. Концепция проживания населения (радиационной защиты) а) Основные защитные мероприятия.
- •Б) Контрмеры, направленные на получение чистой продукции.
- •В средний и поздний периоды после выпадения радионуклидов.
- •В лесном хозяйстве
- •В) Выведение радионуклидов из пищевых продуктов при технологической и кулинарной обработке
- •Литература
1.3. Стабильные и радиоактивные изотопы
Если ядра атомов состоят из протонов, то как объяснить устойчивость этих ядер? Ведь одноименно заряженные протоны согласно закону Кулона, отталкиваясь, друг от друга, должны были бы разлететься в разные стороны. Однако в действительности ядра атомов очень прочные образования. Следовательно, кроме Кулоновских сил отталкивания в ядре действуют и силы притяжения. Эти силы назвали ядерными силами. Они действуют между нуклонами, т.е. между протоном и протоном, протоном и нейтроном, нейтроном и нейтроном. Они значительны только на малых расстояниях, сравнимых с поперечником самих ядерных частиц (10-13см). С увеличением расстояния между ядерными частицами ядерные силы быстро уменьшаются и становятся практически равными нулю. Так, если на расстоянии 10-15м ядерные силы приблизительно в 100 раз превышают Кулоновские силы отталкивания, то уже на расстоянии 10 –14м они оказываются мизерными.
Ядерные силы обладают свойством насыщения, т.е. каждый нуклон взаимодействует только с ограниченным числом соседних нуклонов. Поэтому при увеличении числа нуклонов в ядре ядерные силы значительно ослабевают. Этим объясняется меньшая устойчивость ядер тяжелых элементов, в которых содержится значительное количество протонов и нейтронов. Так как с увеличением атомного номера увеличение числа нейтронов преобладает, говорят о «разрыхляющем» действии нейтронов.
Чтобы разделить ядро на составляющие его протоны и нейтроны и удалить их из поля действия ядерных сил, надо совершить работу, т.е. затратить энергию. Эта энергия называется энергией связи ядра. Энергия связи частиц в ядрах составляет несколько миллионов электрон-вольт (эВ). Например, энергия связи ядра гелия составляет 28 МэВ, дейтерия – 2,2 МэВ, азота – 104,5 МэВ, урана – 1800 МэВ. Средняя энергия связи, приходящаяся на один нуклон, называется удельной энергией связи, она равна 7 – 8,5 МэВ. Чтобы “взорвать” ядро, нужно приложить такую же энергию “извне”.
В зависимости от того, какие силы в ядре превалируют, ядро является или стабильным или нестабильным. Наибольшую энергию связи, а следовательно и максимальную стабильность имеют ядра, располагающиеся в середине таблицы Д.И.Менделеева (в районе железа). Устойчивость ядра зависит от соотношения количества протонов и нейтронов в ядре. Количество протонов в ядре всегда равно или меньше количества нейтронов. Отношения массы атома к числу протонов должно быть равно или больше 2 (А/Z >,=2). Для легких элементов это отношение равно 2, для тяжелых – 2,6. Чем меньше в ядре нейтронов, тем ядро устойчивее. Если в ядре слишком много протонов или нейтронов, то такие ядра неустойчивы и претерпевают самопроизвольные радиоактивные превращения, в результате которых ядро атома одного элемента превращается в ядро атома другого элемента.
Ядра с четным количеством протонов имеют большую стабильность изотонов и более распространены в природе, чем ядра с нечетным количеством протонов. Наиболее устойчивыми являются ядра с четным количеством протонов и четным количеством нейтронов (“четно-четные” ядра). Самыми устойчивыми являются ядра, содержащие по 2, 8, 20, 50, 82 протона и нейтрона (“дважды магические ядра”): 24Не – гелий, 816О – кислород, 2040Са – кальций.
Наименее устойчивыми являются ядра с нечетным количеством протонов и нечетным количеством нейтронов («нечетно-нечетные» ядра).
В начале и середине таблицы Д.И.Менделеева количество протонов и нейтронов в ядрах в основном равно: 2 4He, 612С, 816О, 1632S и поэтому ядра чаще стабильны. С увеличением атомного номера Z и увеличением количества нейтронов по сравнению с протонами все в большей степени проявляется их «разрыхляющее» действие и ядра становятся менее устойчивыми. У элементов с атомным номером от 84 до 92 ядерные силы уже не способны обеспечивать полную устойчивость ядер. Эти элементы оказываются нестабильными: Rn-222, Ra-226, U-238 и т.д.
Стабильность понижается не только в сторону более тяжелых, но и в сторону более легких элементов: кислород 16, 17, 18 – стабильный, а кислород – 13, 14, 15, 19, 20 – не стабильный; кальций – 40, 42, 43, 44, 46, 48 – стабильный, а кальций – 37, 38, 39, 41, 45, 47, 49, 51 – не стабильный.
Таким образом, низкой стабильностью отличаются ядра с недостаточным и излишним содержанием нейтронов.