- •Ядерная физика
- •51.Состав и характеристика атомного ядра
- •52.Дефект массы и энергии связи ядер
- •53.Ядерные силы
- •54.Закон радиоактивного распада
- •55.Виды радиоактивного излучения
- •56.Взаимодействие ионизирующего излучения с веществом
- •57.Методы наблюдения и регистрации ионизирующих излучений
- •58.Поглощение и экспозиционная доза
- •59.Эквивалентная и эффективная эквивалентная дозы ионизирующих излучений
- •60. Естественные и искусственные источники излучения
- •61.Ядерные реакции
- •62.Цепная реакция деления
- •63.Ядерный реактор
54.Закон радиоактивного распада
Радиоактивность – самопроизвольное превращение одних ядер в другие, сопровождаемое испусканием элементарных частиц. Радиоактивность бывает искусственной и естественной.
- закон радиоактивного распада,где N0- количество радиоактивных ядер в нач. реакции, N- количество нераспавшихся ядер за единицу времени, λ- постоянная распада.
- период полураспада
Виды радиоактивного распада:
1)α-распад: поток ядер гелия . Распад протекает по схеме:
2)β-распад:
Электронный:
Позитронный:
Электронный захват:
Активность – число распадов за единицу времени.
Единицы измерения активности: беккерель (Бк) = 1распад в сек., кюри (Ки) = 1 распад в мин.
1°. Естественной радиоактивностью называется самопроизвольное превращение ядер неустойчивых изотопов одного химического элемента в ядра изотопов других химических элементов. Естественная радиоактивность сопровождается испусканием определенных частиц: а-, р-излуче- ний, антинейтрино (VI.4.7.6°), а также электромагнитного излучения (у-излучение). Естественная радиоактивность, как правило, наблюдается у тяжелых ядер элементов, располагающихся в периодической системе Менделеева (VI.2.9.1°) за свинцом. Существуют и легкие естественно- радиоактивные ядра: изотопа калия "К. изотопа углерода "С, рубидия URb и др.
2°. Состав радиоактивных а-, (}- и у-излучений (радиоактивные излучения) установлен по их отклонению в магнитном поле, направленном перпендикулярно плоскости рис. VI.4.2. На этом рисунке 1 — толстостенный сосуд из свинца, 2 — радиоактивный источник.
Известно, что а-излучение несет положительный заряд, равный по абсолютному значению удвоенному заряду электрона, и представляет собой поток ядер гелия.
Р-частицы являются потоком быстрых электронов с энергией, достигающей 10 МэВ, и скоростью, близкой к скорости света в вакууме.
у-излучение представляет собой жесткое электромагнитное излучение, оно обладает наибольшей из всех радиоактивных излучений проникающей способностью. Частоты у-излучения превышают частоты самых жестких рентгеновских лучей (V.3.6.10). Квантовые свойства у-излучения (V.5.1.50) проявляются еще в большей степени, чем у рентгеновских лучей.
3°. Свойства радиоактивных излучений, установленные по их взаимодействию с веществом:
а) Все радиоактивные излучения в той или иной степени обладают химическими действиями, в частности, вызывают почернение фотопластинок (V.5.6.20).
б) Радиоактивные излучения вызывают ионизацию газов, а иногда и твердых и жидких тел, сквозь которые они проходят.
в) Радиоактивные излучения возбуждают люминесценцию ряда твердых и жидких тел (V.3.3.10).
Перечисленные свойства лежат в основе экспериментальных методов обнаружения и исследования радиоактивных излучений (VI.4.6.Г—6°).
Естественно-радиоактивные превращения не зависят от внешних условий, а также не зависят от того, происходят ли эти превращения в веществе, находящемся в виде химически чистого элемента или химического соединения.
Отсюда следует, что радиоактивные превращения являются свойством атомных ядер.
Основной закон радиоактивного распада: число распадающихся ядер тем больше, чем больше их имеется в наличии и чем длительнее время, в течение которого происходит распад. Число А N материнских ядер, распадающихся за промежуток времени от t до t+At, пропорционально чис-- лу N ядер, существующих к моменту времени t, и интервалу времени At:
AN = -KN-At.
Знак минус указывает на убыль числа ядер в результате радиоактивного распада. Положительный коэффициент пропорциональности % называется постоянной распада (радиоактивной постоянной) для данного вида ядер. Постоянная распада представляет собой относительную убыль числа ядер, подвергающихся распаду за единицу времени:
■ — AN/N
Tt •
Постоянная К имеет размерность с-1 и характеризует долю ядер, распадающихся за единицу времени, т. е. определяет скорость радиоактивного распада. Величина т=1Д, называется средней продолжительностью жизни радиоактивного изотопа (среднее время жизни). Значения % и т не зависят от внешних условий и определяются лишь свойствами атомного ядра.
5°. Закон радиоактивного распада указывает на то, что радиоактивные превращения атомных ядер являются статистическими процессами (статистический характер радиоактивных превращений). Невозможно предсказать, какое именно ядро радиоактивного изотопа распадается в данное мгновение. Распад любого из ядер является событием, имеющим равную вероятность. Поэтому в законе п. 4° речь идёт лишь о числе одинаковых ядер AN, которые распадаются за промежуток времени At. На рис. VI.4.3 показана зависимость относительной убыли AN IN числа радиоактивных ядер от промежутка времени At.