Сущность и пути изучения радиоактивности

Явление радиоактивности в физике. Приборы, применяемые для регистрации ядерных излучений, сущность их источников, их свойства и характеристики. Описание естественных и искусственных источников радиации. Природа радиоактивных излучений, пути их изучения.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Размещено на

Сущность и пути изучения радиоактивности

ВВЕДЕНИЕ

радиактивность ядерное излучение

Радиоактивность -- это испускание ядрами некоторых элементов различных частиц, сопровождающееся переходом ядра в другое состояние и изменением его параметров. Явление радиоактивности было открыто опытным путем французским ученым Анри Беккерелем в 1896 г. для солей урана. Беккерель заметил, что соли урана засвечивают завернутую во много слоев фотобумагу невидимым проникающим излучением.

Английский физик Э. Резерфорд исследовал радиоактивное излучение в электрических и магнитных полях и открыл три составляющие этого излучения, которые были названы б, -, -излучением.

б-Распад представляет собой излучение б-частиц (ядер гелия) высоких энергий. При этом масса ядра уменьшается на 4 единицы, а заряд -- на 2 единицы.

-Распад -- излучение электронов, заряд которых возрастает на единицу, массовое число не изменяется.

-Излучение представляет собой испускание возбужденным ядром квантов света высокой частоты. Параметры ядра при у-излучении не меняются, ядро лишь переходит в состояние с меньшей энергией. Распавшееся ядро тоже радиоактивно, т. е. происходит цепочка последовательных радиоактивных превращений. Процесс распада всех радиоактивных элементов идет до свинца. Свинец -- конечный продукт распада.

Приборы, применяемые для регистрации ядерных излучений, называются детекторами ядерных излучений. Наиболее широкое применение получили детекторы, обнаруживающие ядерные излучения по производимой ими ионизации и возбуждению атомов вещества: газоразрядный счетчик Гейгера, камера Вильсона, пузырьковая камера. Существует также метод фотоэмульсий, основанный на способности пролетающей частицы создавать в фотоэмульсии скрытое изображение. След пролетевшей частицы виден на фотографии после проявления.

Радиоактивные излучения оказывают сильное биологическое действие на ткани живого организма, заключающееся в ионизации атомов и молекул среды. Возбужденные атомы и ионы обладают сильной химической активностью, поэтому в клетках организма появляются новые химические соединения, чуждые здоровому организму. Под действием ионизирующей радиации разрушаются сложные молекулы и элементы клеточных структур. В человеческом организме нарушается процесс кроветворения, приводящий к дисбалансу белых и красных кровяных телец. Человек заболевает белокровием, или так называемой лучевой болезнью. Большие дозы облучения приводят к смерти.

1. ТЕРМИНОЛОГИЯ: РАДИОАКТИВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ИЗЛУЧЕНИЙ

Источник ионизирующего излучения - объект, содержащий радиоактивный материал илитехническое устройство, испускающее или способное в определенных условиях испускатьионизирующее излучение.

Радионуклидный источник ионизирующего излучения - источник ионизирующего излучения,содержащий радиоактивный материал.

Источник - все, что может вызывать облучение при испускании ионизирующего излучения иливыбросе радиоактивных веществ или материалов, и могут рассматриваться как единый источник вцелях радиационной защиты и безопасности. Например, вещества, выделяющие радон, являютсяисточниками, существующими в окружающей среде, гамма-облучающая установка для лучевойстерилизации является источником, используемым в практической деятельности для сохраненияпищевых продуктов, рентгеновская установка может быть источником, используемым в практическойдеятельности в целях радиодиагностики, а атомная электростанция является источником впрактической деятельности при производстве электроэнергии с использованием ядерного деления; - всеони могут рассматриваться в качестве источников (т.е., в плане сбросов в окружающую среду) или вкачестве группы источников (в целях профессиональной радиационной защиты). В общем смыслетермин источник (и особенно, закрытый источник) подразумевает радиоактивный источник небольшойинтенсивности, который может использоваться в медицинских целях или в промышленных приборах.

Естественный источник: Возникший естественным путем источник ионизирующего излучения, такойкак солнце и звезды (источники космического излучения), скалы и почва (наземные источникиионизирующего излучения).

Закрытый источник: Радиоактивное вещество, которое (a) постоянно находится в герметичнойкапсуле, или (б) жестко связано и находится в твердом состоянии.

Открытый источник - любой источник, который не подходит под определение закрытого источника.

Источник выброса - выражение для обозначения информации о реальном или потенциальном выбросерадиоактивного материала из данного источника, обычно в случае аварии. Это может включатьинформацию о присутствующих радионуклидах, составе, количестве, мощности и способе выбросаматериала.

Внешнее излучение источника - поток ионизирующих частиц, выходящих из радионуклидногоисточника излучения через его рабочую поверхность.

Закрытый источник - радиоактивный источник излучения, устройство которого исключаетпоступления содержащихся в нем радиоактивных веществ в окружающую среду в условиях примененияи износа, на которые он рассчитан.

Открытый источник - радиоактивный источник излучения, при использовании котороговозможно поступление содержащихся в нем радиоактивных веществ в окружающую среду.

Техногенный источник - источник ионизирующего излучения, специально созданный для егополезного применения или являющийся побочным продуктом этой деятельности.

Природный источник - источник природного происхождения, на который распространяетсядействие НРБ и ОСПОРБ.

Образцовый источник - радиоактивный источник излучения, служащий для проверки по немудругих источников и (или) приборов для измерения ионизирующих излучений и утвержденный(аттестованный) в качестве образцового в установленном порядке.

Контрольный источник - радиоактивный источник излучения, служащий для проверкиработоспособности и стабильности приборов для измерения ионизирующих излучений.

Промышленный источник - для облучательных установок, лучевой терапии, промышленнойдефектоскопии, стерилизации, дезинфицирования продуктов, обеззараживания отходов.

Точечный источник - радиоактивный источник излучения с линейными размерами,пренебрежимо малыми по сравнению с расстоянием между источником и детектором и длинойсвободного пробега частиц в материале источника (пренебрежимо малыми самопоглощением исаморассеянием излучения).

б - Распад в радиоактивном источнике - вылет б - частицы из ядра, при котором атомныйномер Z уменьшается на две единицы, массовое число А - на четыре единицы.

в - (минус) - Распад в радиоактивном источнике - вылет из ядра электрона и антинейтрино,при котором атомный номер увеличивается на одну единицу, а массовое число не изменяется (нейтронвнутри ядра переходит в протон).

в-(плюс) - Распад в радиоактивном источнике - вылет из ядра позитрона и нейтрино, прикотором атомный номер уменьшается на одну единицу, а массовое число не изменяется (протон внутриядра переходит в нейтрон).

Электронный захват в радиоактивном источнике - захват ядром орбитального электронаатома (обычно с К оболочки) с испусканием нейтрино, при котором атомный номер уменьшается наодну единицу, а массовое число не изменяется (протон внутри ядра превращается в нейтрон).

Изомерный переход в радиоактивном источнике - переход ядра из возбужденного состоянияв основное путем испускания фотона г- излучения, при котором не изменяются ни атомный номер, нимассовое число. Изомерный переход является одним из видов радиоактивного распада.Примечание. Ядра с одинаковыми атомными номерами и массовыми числами, но находящиесяв разных энергетических состояниях, называются ядерными изомерами.

2. ХАРАКТЕРИСТИКИ ИСТОЧНИКА

Любой источник излучения характеризуется:

1. Видом излучения - основное внимание уделяется наиболее часто встречающимся на практикеисточникам г-излучения, нейтронов, в-, в+-, б-частиц.

2. Геометрией источника (формой и размерами) - геометрически источники могут быть точечными ипротяженными. Протяженные источники представляют суперпозицию точечных источников и могутбыть линейными, поверхностными или объемными с ограниченными, полубесконечными илибесконечными размерами. Физически точечным можно считать такой источник, максимальные размерыкоторого много меньше расстояния до точки детектирования и длины свободного пробега в материалеисточника (ослаблением излучения в источнике можно пренебречь). Поверхностные источники имеюттолщину много меньшую, чем расстояние до точки детектирования и длина свободного пробега вматериале источника. В объемном источнике излучатели распределены в трехмерной областипространства.

3. Мощностью и ее распределением по источнику - источники излучения наиболее частораспределяются по протяженному излучателю равномерно, экспоненциально, линейно или покосинусоидальному закону.

4. Энергетическим составом - энергетический спектр источников может быть моноэнергетическим(испускаются частицы одной фиксированной энергии), дискретным (испускаются моноэнергетическиечастицы нескольких энергий) или непрерывным (испускаются частицы разных энергий в пределахнекоторого энергетического диапазона).

5. Угловым распределением излучения - среди многообразия угловых распределений излученийисточников для решения большинства практических задач достаточно рассматривать следующи...