Радиоактивность

Историю ядерной физики принято отсчитывать с 1896 г., когда А. Беккерель обнаружил, что минералы содержащие уран самопроизвольно испускают лучи, вызывающие почернение фотопластинки завернутой в черную бумагу.

Вскоре Мария и Пьер Кюри обнаружили еще два радиоактивных элемента радий и полоний.

Исследования показали, что радиоактивность возникает в результате распада нестабильного ядра.

Радиоактивными являются все элементы с атомным номером более 83, остальные элементы могут иметь радиоактивные изотопы.

Виды радиоактивных излучений

Воздействуя на радиоактивное излучение магнитным полем Э. Резерфорд (1899 г.) выделил два вида лучей: α-лучи и β-лучи. В 1900 г. Ф. Вилард обнаружил третью составляющую излучения—γ-лучи.

Альфа-распад—превращение атомных ядер, сопровождаемое испусканием α-частиц.

Бета-распад—превращение атомных ядер, сопровождаемое испусканием электронов.

Гамма-излучение—представляет электромагнитное излучение высокой энергии, возникающее при ядерных превращениях (в частности при a и b-распаде).

Обратите внимание:

Чистое радиоактивное вещество (чистый изотоп) излучает только частицы одного сорта — или a-частицы, или b-частицы

Задание: Укажите причину разделения радиоактивного излучения на три составляющих потока в магнитном поле.

В 1902 г. Э. Резерфорд и Ф. Содди доказали, что в ходе радиоактивного распада происходит самопроизвольное превращение атомов одного химического элемента в атомы другого химического элемента (правило смещения).

Проникающая способность радиоактивного излучения

Задание: Какая составляющая радиоактивного излучения обладает наибольшей проникающей способностью?

Свойства радиоактивного излучения

Все радиоактивные излучения обладают химическими действиями (вызывают почернение фотопластинок).
Радиоактивное излучение вызывает ионизацию газов.
Радиоактивные излучения вызывают люминесценцию ряда твердых и жидких тел.
Оказывает биологическое действие.

Закон радиоактивного распада

Опытным путем Э. Резерфорд установил, что активность радиоактивного распада убывает с течением времени. Для каждого радиоактивного вещества существует определенный интервал времени (период полураспада) в течение которого активность радиоактивного распада убывает в два раза.

Радиоактивный распад любого вида происходит по закону радиоактивного распада, установленным Ф. Содди. Этот закон имеет следующее выражение:

Интересно, что…

радиоактивность мужчин и женщин различна – из-за разного содержания в их организмах радиоактивного изотопа калия.

Задание: За какое время остается половина радиоактивных ядер? Четвертая часть? Восьмая часть?

Период полураспада некоторых элементов

Задание: Было взято 10⁶ ядер атомов углерода с периодом полураспада 20 мин. Через какое время останется половина ядер атомов? Четвертая часть?

Биологическое действие радиоактивного излучения

Излучения радиоактивных веществ оказывают сильное воздействие на все живые организмы. Действия проявляются в ионизации молекул и соответственно изменение клетки – разрушение хромосом, нарушение способности к делению, изменение проницаемости клеточных мембран и др.

Для количественной оценки действия ионизирующего излучения на живые организмы вводят следующие величины:

Поглощенная доза излучения:

E – поглощенная энергия

M – масса вещества

[D]=1 Гр (грей)=1 Дж/1 кг

Экспозиционная доля излучения представляет энергетическую характеристику излучения и оценивается по эффекту ионизации сухого атмосферного воздуха:

q – суммарный электрический заряд ионов образующийся при облучении в воздухе

m – масса воздуха

[X]=1 Кл/1 кг

Внесистемная единица – рентген.

1 Р=2,58×10^-4 Кл/кг

Эквивалентная доза поглощенного излучения:

[H]=Зв (зиверт)

внесистемная единица – бэр. 1 бэр=0,01 Зв.

По правилам МАГАТЭ, предельная доза облучения 500 миллибэр в год для населения и 5 бэр для людей вредных профессий (не считая фонового излучения).

Интересно знать, что…

одна выкуренная сигарета сокращает жизнь на 15 минут. Кроме того, человек, выкуривая каждый день 20 сигарет, получает такую же дозу облучения, как при ежедневном рентгеновском облучении.

Источники ионизирующих излучений и их доля в общем объеме

Интересно знать, что …

Естественный радиационный фон создается космическими лучами и радиоактивностью окружающей среды.

Задание: Какая доза гамма-излучения считается опасной для человека?

Задание: От каких источников радиоактивного излучения человек получает наибольшую дозу облучения в течении жизни?

Методы защиты от радиоактивного излучения

Методы защиты от внешнего облучения:

удаление от источников излучения на большое расстояние;
ограничение времени пребывания на загрязненной местности или вблизи радиоактивного источника;
ограждение радиоактивного источника экраном из материала, эффективно поглощающих радиоактивное излучение (свинец, графит, бор, кадмий и т. д.).

Методы защиты от внутреннего облучения:

дозиметрический контроль воздуха, осадков и местности;
дозиметрический контроль продуктов питания;
применение веществ, ослабляющих воздействие радиоактивных излучений на организм.