Документ Microsoft Word. 1. Физические основы радиоактивности Радиоактивность и сопутствующие ей ионизирующие излучения существовали задолго до зарождения жизни на Земле
 Скачать 330.84 Kb.
|
|
1. Физические основы радиоактивности Радиоактивность и сопутствующие ей ионизирующие излучения существовали задолго до зарождения жизни на Земле. Считается, что ионизирующие излучения сопровождали большой взрыв, с которого, как мы сейчас полагаем, началось существование нашей Вселенной около 20 млрд лет назад. С того времени радиация постоянно наполняет космическое пространство, а радиоактивные материалы вошли в состав Земли с самого ее рождения. Х-лучи, названные впоследствии рентгеновскими, были открыты немецким физиком Вильгельмом Конрадом Рентгеном в 1895 году, а 24 февраля 1896 года на заседании Французской академии наук профессор Анри Беккерель сообщил о том, что соединения урана испускают лучи, обладающие свойством ионизировать воздух. Это свойство затем было названо естественной радиоактивностью.  Открытием А. Беккереля заинтересовались крупнейшие ученые того времени, среди которых Мария и Пьер Кюри, Эрнест Резерфорд и Фредерик Содди. Впоследствии было открыто много других радиоактивных элементов, но внимание исследователей сосредоточилось вокруг трех из них – урана, тория и радия. Все это привело к зарождению совершенно новой науки – ядерной физики, бурное развитие которой началось в XX веке и привело, в конце концов, к созданию управляемых ядерных реакторов и атомного оружия. Это произошло в сороковых годах прошлого века сначала в США, а затем в Советском Союзе. Таким образом, 40-е годы XX столетия можно считать началом вступления человечества в атомную эру. С момента создания атомной промышленности начала формироваться радиационная безопасность, хотя отдельные ее аспекты разрабатывались уже вскоре после открытия рентгеновских лучей. Под радиационной безопасностью понимается состояние защищенности настоящего и будущего поколений людей от вредного для их здоровья воздействия ионизирующего излучения. Радиационная безопасность – комплексная система научно обоснованных мероприятий, направленных на обеспечение безопасного использования источников ионизирующего излучения в промышленности, медицине, науке, сельском хозяйстве и других областях человеческой деятельности. Сегодня нет такой хозяйственной отрасли, где бы не использовали источники радиации. Кроме предприятий ядерной энергетики, атомной промышленности и атомного флота, источники ионизирующих излучений, радионуклиды и ядерно-физические установки используются в научно-исследовательских институтах, медицинских учреждениях, в сельском хозяйстве и т.д. Ядра атомов состоят из положительно заряженных частиц – протонов, и нейтральных в электрическом отношении частиц – нейтронов, которые в целом называются нуклонами. Они находятся в постоянном движении, и между ними действуют внутриядерные силы притяжения. Число протонов в ядре соответствует порядковому номеру элемента в периодической системе Менделеева и определяет зарядовое число Z. Суммарное число протонов и нейтронов (А) соответствует атомной массе химического элемента и называется округленным массовым числом ядра. Количество нейтронов N равно разности между массовым числом и зарядовым числом: N = А – Z. Для обозначения ядер химических элементов используют символ  . Например, уран имеет порядковый номер 92 и атомную массу 238 - .Строение атома: При сообщении электронам извне дополнительной энергии они могут переходить с одного энергетического уровня (орбиты) на другой или даже покидать пределы данного атома. Атомы, обладающие избытком энергии, называют возбужденными. Переход электронов с внешних орбит на внутренние сопровождается рентгеновским излучением. При сильных электрических воздействиях электроны вырываются из атома, удаляются за его пределы, а атом превращается в положительный ион. Атом, присоединивший один или несколько электронов – в отрицательный. Процесс образования ионов из нейтральных атомов называется ионизацией. В природе большинство химических элементов состоит из смеси атомов с различным числом нейтронов, но с постоянным числом протонов – такие атомы называются изотопами. Изотопы - разновидности атомов какого-либо химического элемента, которые имеют одинаковый атомный (порядковый) номер, но при этом разные массовые числа. Например, природный хлор состоит из двух видов атомов, в ядрах которых содержится по 18 (75,4%) или 20 (24,6%) нейтронов и 17 протонов. Изотопы занимают одно и то же место в периодической таблице, обозначаются как и , а массовое число хлора равно 35,5. Элемент уран состоит из изотопов 238U – 98,5% и 235U – 1,5%.Для обозначения любых атомов, отличающихся составом ядра (либо с разным числом нуклонов, либо с различным соотношением между числом протонов и нейтронов), существует термин нуклид. Все изотопы (нуклиды) подразделяются на 2 группы: стабильные и радиоактивные. Ядра изотопов первой группы устойчивы и не подвержены самопроизвольному распаду. Вторая группа изотопов обладает ядрами, способными самопроизвольно распадаться и превращаться в ядра других элементов. Такие изотопы называются нестабильными или радиоактивными. Радионуклиды – это нуклиды, ядра которых нестабильны (радиоактивны). Ядра атомов в стабильном состоянии устойчивы, но изменяют свое состояние при нарушении определенного соотношения протонов и нейтронов. Если в ядре слишком много протонов или нейтронов, то такие ядра неустойчивы и претерпевают радиоактивные превращения, в результате которых изменяется состав ядра, т.е. ядро атома одного химического элемента превращается в ядро атома другого химического элемента – это явление называется радиоактивностью, а сам процесс – ядерным (радиоактивным) распадом или ядерным превращением. Радиоактивность – превращение атомных ядер одних химических элементов в ядра других химических элементов с выделением энергии в виде электромагнитного излучения (гамма- и рентгеновское излучения) и корпускулярных частиц (альфа-, бета-, нейтронное, позитронное излучения). Количество любого радиоактивного изотопа со временем уменьшается вследствие радиоактивного распада. Радиоактивный распад - спонтанное изменение состава (заряда, массового числа) или внутреннего строения нестабильных атомных ядер путём испускания элементарных частиц или ядерных фрагментов. Каждый радиоактивный химический элемент обладает собственной постоянной скоростью распада. Эта скорость измерима и называется периодом полураспада элемента. Период полураспада элемента – это время (Т), в течение которого спонтанно распадается половина первоначального количества радиоактивных ядер данного элемента. Например, период полураспада урана-235 равен 7.1 . 108 лет. Постоянная радиоактивного распада – λ показывает, какая доля ядер данного изотопа распадается в единицу времени. Размерность постоянной распада выражают в обратных единицах времени: с-1, мин-1, ч-1 и т.д., чтобы показать, что количество радиоактивных ядер убывает. Основной закон радиоактивного распада устанавливает, что за единицу времени распадается всегда одна и та же доля имеющихся в наличии ядер. Между постоянной распада и периодом полураспада имеется обратная зависимость, что выражается уравнениями: λ = 0,693 / T, T = 0,693 / λ. Радиоактивные излучения, происходящие в природе без внешнего воздействия, называются естественной радиоактивностью. Излучения, полученные посредством искусственных ядерных реакций, называются искусственной или наведенной радиоактивностью. Существует два типа измерений радиационных явлений: а) измерение активности источника излучения; б) измерение дозы излучения. Скорость ядерных превращений характеризуется активностью – числом ядерных превращений в единицу времени. В системе СИ за единицу активности радионуклидов принимается единица беккерель (Бк), равная одному ядерному превращению в 1 секунду: 1 Бк = 1 распад/с = 1 с-1. Внесистемной единицей активности радионуклидов является единица Кюри (Ки) – это такое количество радиоактивных веществ, в котором число радиоактивных превращений в 1 секунду равно 3,7 × 1010. Эта величина соответствует радиоактивности 1 г радия. 1 Ки = 3,7 × 1010 расп./с = 3,7 × 1010 Бк. Единицей гамма-активности радиоактивных источников является эквивалент 1 мг радия. Миллиграмм эквивалент радия (мг-экв. радия) равен активности любого радиоактивного препарата, гамма-излучение которого создает при одинаковых условиях такую же мощность экспозиционной дозы, как гамма-излучение 1 мг радия государственного эталонапри платиновом фильтре 0,5 мм на расстоянии 1 см от источника. Точечный источник в 1 мг (1 мКи) радия создает мощность экспозиционной дозы 8,4 Р/ч. Эта величина называется ионизационной гамма-постоянной радия и обозначается символом Кγ. Например, гамма-постоянная Co-60 составляет 13,5 Р/ч – это значит, что активность Co-60 в 1,6 раза выше, чем 1 мг (1 мКи) радия. Гамма-эквивалент любого изотопа М связан с его активностью А (мКи) через ионизационную гамма-постоянную радия соотношениями: М = А . Кγ / 8,4; А = М . 8,4 / Кγ. Эти соотношения позволяют сделать переход от активности радиоактивных веществ, выраженной в мг-экв. радия, к активности, выраженной в мКи, и наоборот. ◄ Вопросы к экзамену Начало формы Перейти на...  Конец формы Основные источники ионизирующих излучений ► Пропустить Оглавление Оглавление 1. Физические основы радиоактивности 2. Ядерные превращения 3. Биологическое действие ионизирующих излучений Пропустить Настройки Настройки Управление книгой Печатать книгу Печатать эту главуПропустить Навигация Навигация В начало Личный кабинет Мои курсы Общие курсы Институт архитектуры, строительства и дизайна Институт недропользования Промэкологии и безопасности жизнедеятельности 20.03.01 Техносферная безопасность Радиационная безопасность Участники Оценки Физические и биологические основы радиационной без... Общие понятия радиоактивностиИТ в управлении БЖД Основы химии_1 Институт заочно-вечернего обучения Институт информационных технологий и анализа данных Институт лингвистики и межкультурной коммуникации Физической культуры и спорта © Центр электронного обучения ИРНИТУ Справка Задать вопрос в техподдержку Вы зашли под именем Плотников Денис Сергеевич (Выход) Радиационная безопасность Скачать мобильное приложение |