Lektura 16

Mga elemento ng pisika ng atomic nucleus

Mga tanong

1. Ang batas ng radioactive decay.

Mga reaksyong nuklear at ang kanilang mga pangunahing uri.

Mga pattern ,  At nabubulok.

Mga dosis ng radiation.

Fission chain reaction.

6. Mga reaksyon ng pagsasanib (mga reaksyong thermonuclear).

1. Ang batas ng radioactive decay

Sa ilalim radioactive decay maunawaan ang natural na radioactive transformation ng nuclei na kusang nangyayari.

Tinatawag na atomic nucleus na dumaranas ng pagkabulok maternal, ang umuusbong na core – mga subsidiary.

Ang teorya ng radioactive decay ay sumusunod sa mga batas ng istatistika. Bilang ng mga core d N, nabubulok sa pagitan ng oras mula sa t dati t+ d t, proporsyonal sa yugto ng panahon d t at numero N hindi nabubulok na nuclei noong panahong iyon t:

d N = – λ N d t , (1)

λ  pare-pareho radioactive decay, na may  1 ; Ang minus sign ay nagpapahiwatig na ang kabuuang bilang ng radioactive nuclei ay bumababa sa panahon ng proseso ng pagkabulok.

(2)

saan N 0  panimulang numero hindi nabubulok nuclei sa isang pagkakataon t = 0;N- numero hindi nabubulok nuclei sa isang pagkakataon t.

Batas ng Radioactive Decay: ang bilang ng mga undecayed nuclei ay bumababa sa paglipas ng panahon ayon sa isang exponential law.

Ang intensity ng proseso ng pagkabulok ay nailalarawan sa pamamagitan ng dalawang dami:

kalahating buhayT 1/2  oras kung kailan ang unang bilang ng radioactive nuclei ay hinahati;

average na buhay τ ng isang radioactive nucleus.

. (3)

Mga kalahating buhay T 1 /2
				4.510 9 na taon

Kabuuang pag-asa sa buhay d N ang mga core ay pantay t|dN| = λ Nt d t. Sa pamamagitan ng pagsasama ng ekspresyong ito t(i.e. mula 0 hanggang ∞) at hatiin sa paunang bilang ng mga core N 0 , nakukuha natin ang average na panghabambuhay na τ ng isang radioactive nucleus:

. (4)

integral ng talahanayan:

Kaya, ang average na panghabambuhay na τ ng isang radioactive nucleus ay ang reciprocal ng radioactive decay constant na λ.

AktibidadA ng isang nuclide sa isang radioactive source ay ang bilang ng mga pagkabulok na nangyayari sa nuclei ng isang substance sa 1 s:

Bk - becquerel, (5)

Ang 1Bq ay ang aktibidad ng isang nuclide, kung saan ang isang kaganapan ng pagkabulok ay nangyayari sa loob ng 1 s.

Extra-systemic unit – curie [Ci]: 1[Ci] = 3.710 10 [Bq].

Ang radioactive decay ay nangyayari alinsunod sa tinatawag na displacement rules (isang kinahinatnan ng mga batas ng conservation of charge at mass number), na ginagawang posible upang matukoy kung aling nucleus ang lumitaw bilang resulta ng pagkabulok ng isang naibigay na parent nucleus.

Panuntunan ng displacement para sa α-decay:
. (6)

Panuntunan ng bias para sa beta decay:
, (7)

saan
- nucleus ng ina; Y simbolo ng butil ng bata;
- helium nucleus (α-particle);  simbolikong pagtatalaga ng isang elektron (ang singil nito ay  e, at ang mass number ay zero).

Ang nuclei na nagreresulta mula sa radioactive decay ay maaaring maging radioactive. Ito ay humahantong sa paglitaw ng isang chain o serye ng radioactive transformations , nagtatapos sa isang matatag na elemento. Ang mga huling nuclides ay:
,
,
,
.

1. Mga reaksyong nuklear at ang kanilang mga pangunahing uri

Reaksyon ng nukleyar – ay ang proseso ng interaksyon ng isang atomic nucleus sa isa pang nucleus o elementary particle, na sinamahan ng pagbabago sa komposisyon at istraktura ng nucleus at ang paglabas ng mga pangalawang particle o γ– dami .

, , (8)

X, Y pinagmulan at huling mga butil; SA intermediate compound core; A, b- pambobomba at naglalabas ng mga particle.

Ang unang reaksyong nuklear ay isinagawa ni E. Rutherford noong 1919

(9)

Sa panahon ng mga reaksyong nuklear, ilan mga batas sa konserbasyon: salpok, enerhiya, angular momentum, singil. Bilang karagdagan sa mga klasikal na batas sa konserbasyon na ito sa mga reaksyong nuklear, ang batas sa konserbasyon ng tinatawag na bayad sa baryon (ibig sabihin, ang bilang ng mga nucleon - mga proton at neutron).

Pag-uuri ng mga reaksyong nuklear

sa pamamagitan ng uri ng mga particle na kasangkot :

sa ilalim ng impluwensya ng mga neutron ;

sa ilalim ng impluwensya ng mga sisingilin na particle (proton, particle, atbp.);

sa ilalim ng impluwensya ng quanta.

2. ayon sa enerhiya ng mga particle na nagdudulot sa kanila :

mababang enerhiya  1 eV (na may mga neutron);

average na enerhiya  1 MeV (na may quanta, particle);

mataas na enerhiya  10 3 MeV (kapanganakan ng mga bagong elementarya na particle);

3. Sa uri ng nuclei na kasangkot sa mga ito:

sa magaan na nuclei (A<50);

sa mga medium core (50<А<100);

sa mabigat na nuclei (A>100);

4. sa pamamagitan ng likas na katangian ng mga pagbabagong nuklear :

sa paglabas ng mga neutron;

na may paglabas ng mga sisingilin na particle;

pagkuha ng mga reaksyon (isang quantum ay ibinubuga).

3. Mga regularidad ng ,  at nabubulok

pagkabulok: nuclei ng pangunahing mabibigat na elemento ay aktibo ( A> 200, Z > 82), halimbawa:

(10)

Ang  particle ay nabuo sa pamamagitan ng pagpupulong ng dalawang proton at dalawang neutron, ay may bilis na 1.410 7 ...210 7 m/s, na tumutugma sa mga energies na 4.0...8.8 MeV.

Batas ng Geiger-Nattall:
, (11)

R  mileage, ang distansyang nilakbay ng isang particle sa isang substance hanggang sa ganap itong huminto;
.Ang mas maikli ang kalahating buhay ng isang radioactive na elemento, mas malaki ang saklaw, at samakatuwid ay ang enerhiya mga particle.

 isang particle na may enerhiya na 4.2 MeV ay napapalibutan ng isang potensyal na hadlang ng mga puwersa ng Coulomb na 8.8 MeV. Ang pag-alis nito ay ipinaliwanag sa quantum mechanics sa pamamagitan ng tunnel effect.

 pagkabulok: ang elektron ay ipinanganak bilang resulta ng mga prosesong nagaganap sa loob ng nucleus. kasi ang bilang ng mga nucleon ay hindi nagbabago, ngunit Z tataas ng 1, pagkatapos ang isa sa mga neutron ay nagiging proton na may pagbuo ng isang electron at paglabas antineutrino:

(12)

Ang teorya ng  decay na may neutrino emission ay iminungkahi ni Pauli noong 1931 at eksperimento na nakumpirma noong 1956. Ito ay may mataas na kakayahan sa pagtagos: ang isang neutrino na may enerhiya na 1 MeV sa lead ay naglalakbay sa landas na 10 18 m!

pagkabulok: ay hindi nagsasarili, ngunit sumasama sa  at  nabubulok.  ang spectrum ay discrete; ito ay nailalarawan hindi sa pamamagitan ng alon, ngunit sa pamamagitan ng mga katangian ng corpuscular.  quanta, pagkakaroon ng zero rest mass at walang bayad, ay hindi maaaring bumagal sa medium, ngunit maaari alinman maabsorb, o kumawala. Ang mataas na penetrating power ng  radiation ay ginagamit sa  flaw detection.

Radioactivity. Ang pangunahing batas ng radioactive decay.

Ang radioactivity ay ang kusang pagkabulok ng hindi matatag na nuclei na may paglabas ng iba pang nuclei at elementarya na mga particle.

Mga uri ng radyaktibidad:

1. Natural

2. Artipisyal.

Ernest Rutherford - ang istraktura ng atom.

Mga uri ng radioactive decay:

α-pagkabulok: à + ; β-pagkabulok: à +

Ang pangunahing batas ng radioactive decay. N= N o e -lt

Ang bilang ng hindi nabubulok na radioactive nuclei ay bumababa ayon sa isang exponential law. Ang L(lambda) ay ang decay constant.

Patuloy na pagkabulok. Half life. Aktibidad. Mga uri ng radioactive decay at ang kanilang spectra.

Ang L(lambda) ay isang decay constant, proporsyonal sa posibilidad ng pagkabulok ng isang radioactive nucleus at iba para sa iba't ibang radioactive substance.

kalahating buhay ( T )- Ito ang panahon kung kailan nabubulok ang kalahati ng radioactive nuclei. T=ln2/l=0.69/l.

Ang aktibidad ay nailalarawan sa pamamagitan ng rate ng pagkabulok. A=-dN/dT=lN=lN o e -lt =(N/T)*ln2

[A]-becquerel (Bq) = 1 pagkabulok/segundo.

[A]-curie (Ci). 1 Ci=3.7*10 10 Bq=3.7*10 10 s -1

[A]-rutherford(Rd). 1Рд=10 6

Mga uri ng radioactive decay. Offset na panuntunan.

Alpha decay (pinakamahina): A Z X> 4 2 He + A-4 Z-2 Y

Beta decay: A Z X> 0 -1 e + A Z+1 Y

Ang spectra ng enerhiya ng mga particle ng maraming radioactive na elemento ay binubuo ng ilang linya. Ang dahilan para sa paglitaw ng naturang istraktura ng spectrum ay ang pagkabulok ng paunang nucleus (A, Z) sa isang nasasabik na estado ng nucleus (A-4, Z-2. Para sa alpha decay, halimbawa). Sa pamamagitan ng pagsukat ng spectra ng mga particle, makakakuha ng impormasyon tungkol sa likas na katangian ng mga nasasabik na estado ng nucleus.

Mga katangian ng pakikipag-ugnayan ng mga sisingilin na particle sa bagay: linear ionization density, linear stopping power, average linear range. Mga kakayahan sa pagpasok at pag-ionize ng alpha, beta at gamma radiation.

Ang mga sisingilin na particle, na kumakalat sa bagay, ay nakikipag-ugnayan sa mga electron at nuclei, bilang isang resulta kung saan ang estado ng parehong bagay at mga particle ay nagbabago.

Linear ionization density ay ang ratio ng mga ions ng sign dn na nabuo sa pamamagitan ng isang charged ionized particle sa isang elementary path dL sa haba ng path na ito. I=dn/dL.

Linear braking capacity - ito ang ratio ng enerhiyang dE na nawala ng isang naka-charge na ionizing particle kapag dumadaan sa elementarya na landas dL sa haba ng landas na ito. S=dE/dL.

Average na linear mileage - Ito ay ang distansya na ang isang ionizing particle ay naglalakbay sa pamamagitan ng isang substance nang hindi nagbabanggaan. Ang R ay ang average na linear mileage.

Kinakailangang isaalang-alang ang kakayahang tumagos ng radiation. Halimbawa, ang mabibigat na atomic nuclei at mga particle ng alpha ay may napakaikling saklaw sa bagay, kaya mapanganib ang mga radioactive alpha source kung papasok ang mga ito sa katawan. Sa kabaligtaran, ang gamma rays ay may makabuluhang penetrating power dahil binubuo sila ng mga high-energy photon na walang charge.

Ang kakayahang tumagos ng lahat ng uri ng ionizing radiation ay nakasalalay sa enerhiya.

1. Radioactivity. Ang pangunahing batas ng radioactive decay. Aktibidad.

2. Mga pangunahing uri ng radioactive decay.

3. Dami ng mga katangian ng pakikipag-ugnayan ng ionizing radiation sa bagay.

4. Natural at artipisyal na radyaktibidad. Radioactive na serye.

5. Paggamit ng radionuclides sa medisina.

6. Mga accelerator ng mga sisingilin na particle at ang kanilang paggamit sa medisina.

7. Biophysical na batayan ng pagkilos ng ionizing radiation.

8. Pangunahing konsepto at pormula.

9. Mga gawain.

Ang interes ng mga doktor sa natural at artificial radioactivity ay dahil sa mga sumusunod.

Una, ang lahat ng nabubuhay na bagay ay patuloy na nakalantad sa natural na background radiation, na binubuo ng cosmic radiation, radiation mula sa mga radioactive na elemento na matatagpuan sa mga layer ng ibabaw ng crust ng lupa, at radiation mula sa mga elementong pumapasok sa katawan ng mga hayop kasama ng hangin at pagkain.

Pangalawa, ang radioactive radiation ay ginagamit sa gamot mismo para sa diagnostic at therapeutic na layunin.

33.1. Radioactivity. Ang pangunahing batas ng radioactive decay. Aktibidad

Ang kababalaghan ng radyaktibidad ay natuklasan noong 1896 ni A. Becquerel, na naobserbahan ang kusang paglabas ng hindi kilalang radiation mula sa mga uranium salt. Di-nagtagal, itinatag ni E. Rutherford at ng Curies na sa panahon ng radioactive decay, ang He nuclei (α-particles), electron (β-particles) at hard electromagnetic radiation (γ-rays) ay ibinubuga.

Noong 1934, natuklasan ang pagkabulok na may paglabas ng mga positron (β + -decay), at noong 1940, natuklasan ang isang bagong uri ng radioactivity - kusang fission ng nuclei: ang isang fissioning nucleus ay nahahati sa dalawang fragment ng maihahambing na masa na may sabay na paglabas. ng mga neutron at γ -quanta. Ang proton radioactivity ng nuclei ay naobserbahan noong 1982.

Radioactivity - ang kakayahan ng ilang atomic nuclei na kusang (spontaneously) transform sa ibang nuclei na may paglabas ng mga particle.

Ang atomic nuclei ay binubuo ng mga proton at neutron, na may pangkalahatang pangalan - mga nucleon. Tinutukoy ng bilang ng mga proton sa nucleus ang mga kemikal na katangian ng atom at tinutukoy ng Z (ito ay serial number elemento ng kemikal). Ang bilang ng mga nucleon sa isang nucleus ay tinatawag Pangkalahatang numero at tukuyin ang A. Nuclei na may parehong atomic number at magkaibang mass number ay tinatawag isotopes. Ang lahat ng isotopes ng isang elemento ng kemikal ay mayroon pareho Mga katangian ng kemikal. Ang mga pisikal na katangian ng isotopes ay maaaring mag-iba nang malaki. Upang magtalaga ng mga isotopes, gamitin ang simbolo ng elemento ng kemikal na may dalawang indeks: A Z X. Ang mas mababang index ay ang serial number, ang itaas na index ay ang mass number. Kadalasan ang subscript ay tinanggal dahil ito ay ipinahiwatig ng mismong simbolo ng elemento. Halimbawa, sumusulat sila ng 14 C sa halip na 14 6 C.

Ang kakayahan ng isang nucleus na mabulok ay depende sa komposisyon nito. Ang parehong elemento ay maaaring magkaroon ng parehong stable at radioactive isotopes. Halimbawa, ang carbon isotope 12 C ay matatag, ngunit ang isotope 14 C ay radioactive.

Ang radioactive decay ay isang statistical phenomenon. Nailalarawan ang kakayahan ng isang isotope na mabulok pare-pareho ang pagkabulokλ.

Panay ang pagkabulok- ang posibilidad na ang nucleus ng isang ibinigay na isotope ay mabubulok bawat yunit ng oras.

Ang posibilidad ng pagkabulok ng nuklear sa isang maikling panahon dt ay matatagpuan sa pamamagitan ng formula

Isinasaalang-alang ang formula (33.1), nakakakuha tayo ng expression na tumutukoy sa bilang ng nabubulok na nuclei:

Ang formula (33.3) ay tinatawag na pangunahing batas ng radioactive decay.

Ang bilang ng radioactive nuclei ay bumababa sa paglipas ng panahon ayon sa isang exponential law.

Sa pagsasagawa, sa halip pare-pareho ang pagkabulokλ ibang dami ang kadalasang ginagamit, tinatawag kalahating buhay.

Half life(T) - panahon kung kailan ito nabubulok kalahati radioactive nuclei.

Ang batas ng radioactive decay gamit ang kalahating buhay ay nakasulat tulad ng sumusunod:

Ang graph ng pagtitiwala (33.4) ay ipinapakita sa Fig. 33.1.

Ang kalahating buhay ay maaaring napakahaba o napakaikli (mula sa mga fraction ng isang segundo hanggang sa maraming bilyong taon). Sa mesa Ipinapakita ng Figure 33.1 ang kalahating buhay para sa ilang elemento.

kanin. 33.1. Pagbaba sa bilang ng nuclei ng orihinal na sangkap sa panahon ng radioactive decay

Talahanayan 33.1. Mga kalahating buhay para sa ilang elemento

Para sa rate antas ng radyaktibidad isotope ay gumagamit ng isang espesyal na dami na tinatawag aktibidad.

Aktibidad - bilang ng nuclei ng isang radioactive na gamot na nabubulok sa bawat yunit ng oras:

Ang SI unit ng aktibidad ay becquerel(Bq), 1 Bq ay tumutugma sa isang kaganapan ng pagkabulok bawat segundo. Sa pagsasagawa, higit pa

parang bata na hindi sistematikong yunit ng aktibidad - curie(Ci), katumbas ng aktibidad ng 1 g 226 Ra: 1 Ci = 3.7x10 10 Bq.

Sa paglipas ng panahon, bumababa ang aktibidad sa parehong paraan tulad ng pagbaba ng bilang ng hindi nabubulok na nuclei:

33.2. Mga pangunahing uri ng radioactive decay

Sa proseso ng pag-aaral ng phenomenon ng radioactivity, natuklasan ang 3 uri ng ray na ibinubuga ng radioactive nuclei, na tinatawag na α-, β- at γ-rays. Nang maglaon, natuklasan na ang mga particle ng α at β ay mga produkto ng dalawang magkaibang uri ng radioactive decay, at ang mga γ ray ay isang byproduct ng mga prosesong ito. Bilang karagdagan, ang mga γ-ray ay sinamahan ng mas kumplikadong mga pagbabagong nuklear, na hindi isinasaalang-alang dito.

Pagkabulok ng alpha ay binubuo sa kusang pagbabagong-anyo ng nuclei sa paglabasα -mga particle (helium nuclei).

Ang α-decay scheme ay nakasulat bilang

kung saan ang X, Y ay ang mga simbolo ng nuclei ng ina at anak na babae, ayon sa pagkakabanggit. Kapag nagsusulat ng α-decay, maaari mong isulat ang "Siya" sa halip na "α".

Sa panahon ng pagkabulok na ito, ang atomic number Z ng elemento ay bumababa ng 2, at ang mass number A ay bumaba ng 4.

Sa panahon ng α-decay, ang nucleus ng anak na babae, bilang panuntunan, ay nabuo sa isang nasasabik na estado at, sa paglipat sa ground state, naglalabas ng isang γ-quantum. Ang pangkalahatang pag-aari ng mga kumplikadong microobject ay mayroon sila discrete isang hanay ng mga estado ng enerhiya. Nalalapat din ito sa mga kernel. Samakatuwid, ang γ-radiation mula sa nasasabik na nuclei ay may discrete spectrum. Dahil dito, ang spectrum ng enerhiya ng α-particle ay discrete.

Ang enerhiya ng emitted α-particles para sa halos lahat ng α-active isotopes ay nasa hanay na 4-9 MeV.

Beta decay ay binubuo sa kusang pagbabagong-anyo ng nuclei na may paglabas ng mga electron (o mga positron).

Ito ay itinatag na ang β-decay ay palaging sinasamahan ng paglabas ng isang neutral na particle - isang neutrino (o antineutrino). Ang particle na ito ay halos hindi nakikipag-ugnayan sa bagay at hindi na isasaalang-alang pa. Ang enerhiya na inilabas sa panahon ng beta decay ay random na ibinahagi sa pagitan ng beta particle at ng neutrino. Samakatuwid, ang spectrum ng enerhiya ng β-radiation ay tuloy-tuloy (Fig. 33.2).

kanin. 33.2. Enerhiya spectrum ng β-pagkabulok

Mayroong dalawang uri ng β decay.

1. Electronic Ang β - -decay ay binubuo ng pagbabago ng isang nuclear neutron sa isang proton at isang electron. Sa kasong ito, lilitaw ang isa pang particle ν" - isang antineutrino:

Isang electron at isang antineutrino ang lumilipad mula sa nucleus. Ang electron β - decay scheme ay nakasulat sa form

Sa panahon ng electronic β-decay, ang order number ng Z element ay tumataas ng 1, ngunit ang mass number A ay hindi nagbabago.

Ang enerhiya ng β-particle ay nasa hanay na 0.002-2.3 MeV.

2. Positronic Ang β + -decay ay nagsasangkot ng pagbabago ng isang nuclear proton sa isang neutron at isang positron. Sa kasong ito, lilitaw ang isa pang particle ν - isang neutrino:

Ang pagkuha ng elektron mismo ay hindi gumagawa ng mga ionizing particle, ngunit ginagawa nito sinamahan ng X-ray radiation. Ang radiation na ito ay nangyayari kapag ang espasyo na nabakante sa pamamagitan ng pagsipsip ng isang panloob na elektron ay napuno ng isang elektron mula sa panlabas na orbit.

Gamma radiation ay may katangiang electromagnetic at kumakatawan sa mga photon na may wavelengthλ ≤ 10 -10 m.

Ang gamma radiation ay hindi isang malayang uri ng radioactive decay. Ang radiation ng ganitong uri ay halos palaging sinasamahan hindi lamang ang α-decay at β-decay, kundi pati na rin ang mas kumplikadong mga reaksyong nuklear. Ito ay hindi pinalihis ng mga electric at magnetic field, ay may medyo mahina na ionizing at napakataas na kakayahang tumagos.

33.3. Mga katangian ng dami ng pakikipag-ugnayan ng ionizing radiation sa bagay

Ang epekto ng radioactive radiation sa mga buhay na organismo ay nauugnay sa ionization, na sanhi nito sa mga tisyu. Ang kakayahan ng isang particle na mag-ionize ay depende sa uri at enerhiya nito. Habang lumalalim ang isang butil sa bagay, nawawala ang enerhiya nito. Ang prosesong ito ay tinatawag pagsugpo sa ionization.

Upang matukoy ang dami ng pakikipag-ugnayan ng isang sisingilin na particle sa bagay, maraming dami ang ginagamit:

Kapag ang enerhiya ng particle ay bumaba sa ibaba ng enerhiya ng ionization, ang epekto ng ionizing nito ay titigil.

Average na linear mileage(R) ng isang charged ionizing particle - ang landas na dinaanan nito sa isang substance bago mawala ang kakayahang mag-ionize nito.

Isaalang-alang natin ang ilang mga katangian ng pakikipag-ugnayan ng iba't ibang uri ng radiation sa bagay.

Alpha radiation

Ang alpha particle ay halos hindi lumihis mula sa paunang direksyon ng paggalaw nito, dahil ang masa nito ay maraming beses na mas malaki

kanin. 33.3. Pag-asa ng linear ionization density sa landas na nilakbay ng isang α-particle sa medium

ang masa ng electron kung saan ito nakikipag-ugnayan. Habang tumagos ito nang malalim sa sangkap, unang tumataas ang density ng ionization, at kailan pagkumpleto ng pagtakbo (x = R) bumaba nang husto sa zero (Larawan 33.3). Ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na habang bumababa ang bilis ng paggalaw, ang oras na ginugugol nito malapit sa isang molekula (atom) ng daluyan ay tumataas. Ang posibilidad ng pagtaas ng ionization sa kasong ito. Matapos ang enerhiya ng α particle ay maihahambing sa enerhiya ng molecular thermal motion, nakukuha nito ang dalawang electron sa substance at nagiging helium atom.

Ang mga electron na nabuo sa panahon ng proseso ng ionization, bilang panuntunan, ay lumalayo sa α-particle track at nagiging sanhi ng pangalawang ionization.

Ang mga katangian ng pakikipag-ugnayan ng mga α-particle sa tubig at malambot na mga tisyu ay ipinakita sa Talahanayan. 33.2.

Talahanayan 33.2. Ang pag-asa ng mga katangian ng pakikipag-ugnayan sa bagay sa enerhiya ng α-particle

Beta radiation

Para sa paggalaw β -Ang mga particle sa bagay ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang curvilinear na hindi mahuhulaan na tilapon. Ito ay dahil sa pagkakapantay-pantay ng masa ng mga partikulo na nakikipag-ugnayan.

Mga Katangian ng Pakikipag-ugnayan β -Ang mga particle na may tubig at malambot na tisyu ay iniharap sa talahanayan. 33.3.

Talahanayan 33.3. Ang pag-asa ng mga katangian ng pakikipag-ugnayan sa bagay sa enerhiya ng β-particle

Tulad ng mga particle ng α, ang kakayahan ng ionization ng mga particle ng β ay tumataas sa pagbaba ng enerhiya.

Gamma radiation

Pagsipsip γ -ang radiation ng bagay ay sumusunod sa exponential law na katulad ng batas ng absorption ng X-ray radiation:

Ang mga pangunahing proseso na responsable para sa pagsipsip γ -radiation ay ang photoelectric effect at Compton scattering. Gumagawa ito ng medyo maliit na bilang ng mga libreng electron (pangunahing ionization), na may napakataas na enerhiya. Nagdudulot sila ng mga proseso ng pangalawang ionization, na hindi maihahambing na mas mataas kaysa sa pangunahin.

33.4. Natural at artipisyal

radioactivity. Radioactive na serye

Mga tuntunin natural At artipisyal may kondisyon ang radyaktibidad.

Natural tinatawag na radioactivity ng isotopes na umiiral sa kalikasan, o ang radioactivity ng isotopes na nabuo bilang resulta ng mga natural na proseso.

Halimbawa, natural ang radyaktibidad ng uranium. Ang radioactivity ng carbon 14 C, na nabuo sa itaas na mga layer ng atmospera sa ilalim ng impluwensya ng solar radiation, ay natural din.

Artipisyal tinatawag na radioactivity ng isotopes na nagmumula bilang resulta ng aktibidad ng tao.

Ito ang radioactivity ng lahat ng isotopes na ginawa sa mga particle accelerators. Kasama rin dito ang radioactivity ng lupa, tubig at hangin na nangyayari sa panahon ng pagsabog ng atom.

Likas na radioactivity

Sa unang panahon ng pag-aaral ng radyaktibidad, ang mga mananaliksik ay maaari lamang gumamit ng mga natural na radionuclides (radioactive isotopes) na nakapaloob sa mga bato sa lupa sa sapat na malalaking dami: 232 Th, 235 U, 238 U. Tatlong radioactive series ang nagsisimula sa mga radionuclides na ito, na nagtatapos sa stable isotopes Pb. Kasunod nito, natuklasan ang isang serye na nagsisimula sa 237 Np, na may huling stable nucleus na 209 Bi. Sa Fig. Ipinapakita ng Figure 33.4 ang row na nagsisimula sa 238 U.

kanin. 33.4. Serye ng uranium-radium

Ang mga elemento ng seryeng ito ay ang pangunahing pinagmumulan ng panloob na radiation ng tao. Halimbawa, ang 210 Pb at 210 Po ay pumapasok sa katawan na may kasamang pagkain - sila ay puro sa isda at molusko. Ang parehong isotopes na ito ay naipon sa mga lichen at samakatuwid ay naroroon sa karne ng reindeer. Ang pinakamahalaga sa lahat ng likas na pinagmumulan ng radiation ay 222 Rn - isang mabigat na inert gas na nagreresulta mula sa pagkabulok ng 226 Ra. Ito ay nagkakahalaga ng halos kalahati ng dosis ng natural na radiation na natanggap ng mga tao. Nabuo sa crust ng lupa, ang gas na ito ay tumagos sa atmospera at pumapasok sa tubig (ito ay lubos na natutunaw).

Ang radioactive isotope ng potassium 40 K ay patuloy na naroroon sa crust ng lupa, na bahagi ng natural na potassium (0.0119%). Mula sa lupa, ang elementong ito ay pumapasok sa pamamagitan ng root system ng mga halaman at kasama ang mga pagkaing halaman (cereal, sariwang gulay at prutas, mushroom) sa katawan.

Ang isa pang pinagmumulan ng natural na radiation ay cosmic radiation (15%). Tumataas ang intensity nito sa mga bulubunduking lugar dahil sa pagbaba ng proteksiyon na epekto ng atmospera. Ang mga mapagkukunan ng natural na background radiation ay nakalista sa Talahanayan. 33.4.

Talahanayan 33.4. Component ng natural na radioactive background

33.5. Paggamit ng radionuclides sa gamot

Radionuclides ay tinatawag na radioactive isotopes ng mga elemento ng kemikal na may maikling kalahating buhay. Ang ganitong mga isotopes ay hindi umiiral sa kalikasan, kaya ang mga ito ay nakuha nang artipisyal. Sa modernong gamot, ang radionuclides ay malawakang ginagamit para sa diagnostic at therapeutic na mga layunin.

Aplikasyon ng Diagnostic batay sa piling akumulasyon ng ilang mga elemento ng kemikal ng mga indibidwal na organo. Ang yodo, halimbawa, ay puro sa thyroid gland, at calcium sa mga buto.

Ang pagpapakilala ng mga radioisotopes ng mga elementong ito sa katawan ay ginagawang posible upang makita ang mga lugar ng kanilang konsentrasyon sa pamamagitan ng radioactive radiation at sa gayon ay makakuha ng mahalagang impormasyon sa diagnostic. Ang pamamaraang ito ng diagnostic ay tinatawag sa pamamagitan ng may label na paraan ng atom.

Therapeutic na Paggamit radionuclides ay batay sa mapanirang epekto ng ionizing radiation sa mga selula ng tumor.

1. Gamma therapy- paggamit ng high-energy γ-radiation (60 Co source) upang sirain ang malalim na mga bukol. Upang maiwasan ang mababaw na mga tisyu at organo na mapasailalim sa mga nakakapinsalang epekto, ang pagkakalantad sa ionizing radiation ay isinasagawa sa iba't ibang mga sesyon sa iba't ibang direksyon.

2. Alpha therapy- panterapeutika paggamit ng α-particle. Ang mga particle na ito ay may makabuluhang linear ionization density at nasisipsip ng kahit isang maliit na layer ng hangin. Samakatuwid therapeutic

Ang paggamit ng mga alpha ray ay posible sa pamamagitan ng direktang pakikipag-ugnay sa ibabaw ng organ o kapag pinangangasiwaan sa loob (gamit ang isang karayom). Para sa pagkakalantad sa ibabaw, ginagamit ang radon therapy (222 Rn): pagkakalantad sa balat (mga paliguan), mga organ ng pagtunaw (pag-inom), at mga organ sa paghinga (paglanghap).

Sa ilang mga kaso, panggamot na paggamit α -ang mga particle ay nauugnay sa paggamit ng neutron flux. Sa pamamaraang ito, ang mga elemento ay unang ipinakilala sa tissue (tumor), ang nuclei kung saan, sa ilalim ng impluwensya ng mga neutron, naglalabas. α -mga particle. Pagkatapos nito, ang may sakit na organ ay na-irradiated ng isang stream ng mga neutron. Sa ganitong paraan α -nabubuo ang mga particle nang direkta sa loob ng organ kung saan dapat magkaroon sila ng mapanirang epekto.

Ipinapakita sa talahanayan 33.5 ang mga katangian ng ilang radionuclides na ginagamit sa medisina.

Talahanayan 33.5. Mga katangian ng isotopes

33.6. Siningil na particle accelerators at ang kanilang paggamit sa medisina

Accelerator- isang pag-install kung saan, sa ilalim ng impluwensya ng mga electric at magnetic field, ang mga nakadirekta na beam ng mga sisingilin na particle na may mataas na enerhiya (mula sa daan-daang keV hanggang sa daan-daang GeV) ay ginawa.

Lumilikha ang mga accelerator makitid beam ng mga particle na may ibinigay na enerhiya at maliit na cross section. Ito ay nagpapahintulot sa iyo na magbigay itinuro epekto sa irradiated na mga bagay.

Paggamit ng mga accelerator sa medisina

Ang mga electron at proton accelerators ay ginagamit sa gamot para sa radiation therapy at diagnostics. Sa kasong ito, parehong ang pinabilis na mga particle mismo at ang kasamang X-ray radiation ay ginagamit.

Bremsstrahlung X-ray ay nakuha sa pamamagitan ng pagdidirekta ng isang sinag ng mga particle sa isang espesyal na target, na siyang pinagmumulan ng X-ray. Ang radiation na ito ay naiiba sa X-ray tube sa pamamagitan ng makabuluhang mas mataas na quantum energy.

Synchrotron X-ray nangyayari sa panahon ng acceleration ng mga electron sa ring accelerators - synchrotrons. Ang nasabing radiation ay may mataas na antas ng direksyon.

Ang direktang epekto ng mabilis na mga particle ay nauugnay sa kanilang mataas na kakayahang tumagos. Ang nasabing mga particle ay dumadaan sa mga mababaw na tisyu nang hindi nagdudulot ng malubhang pinsala at may epekto sa pag-ionize sa pagtatapos ng kanilang paglalakbay. Sa pamamagitan ng pagpili ng naaangkop na enerhiya ng butil, posible na sirain ang mga tumor sa isang naibigay na lalim.

Ang mga lugar ng aplikasyon ng mga accelerator sa gamot ay ipinapakita sa Talahanayan. 33.6.

Talahanayan 33.6. Application ng mga accelerators sa therapy at diagnostics

33.7. Biophysical na batayan ng pagkilos ng ionizing radiation

Tulad ng nabanggit sa itaas, ang epekto ng radioactive radiation sa mga biological system ay nauugnay sa ionization ng mga molekula. Ang proseso ng pakikipag-ugnayan ng radiation sa mga selula ay maaaring nahahati sa tatlong magkakasunod na yugto (mga yugto).

1. Pisikal na yugto binubuo ng paglipat ng enerhiya radiation sa mga molecule ng isang biological system, na nagreresulta sa kanilang ionization at excitation. Ang tagal ng yugtong ito ay 10 -16 -10 -13 s.

2. Physico-kemikal ang yugto ay binubuo ng iba't ibang uri ng mga reaksyon na humahantong sa muling pamamahagi ng labis na enerhiya ng nasasabik na mga molekula at ion. Bilang isang resulta, lubos na aktibo

mga produkto: mga radical at bagong ions na may malawak na hanay ng mga kemikal na katangian.

Ang tagal ng yugtong ito ay 10 -13 -10 -10 s.

3. Yugto ng kemikal - ito ang pakikipag-ugnayan ng mga radical at ions sa isa't isa at sa mga nakapaligid na molekula. Sa yugtong ito, nabuo ang pinsala sa istruktura ng iba't ibang uri, na humahantong sa mga pagbabago sa mga biological na katangian: ang istraktura at pag-andar ng mga lamad ay nagambala; Ang mga sugat ay nangyayari sa mga molekula ng DNA at RNA.

Ang tagal ng yugto ng kemikal ay 10 -6 -10 -3 s.

4. Biyolohikal na yugto. Sa yugtong ito, ang pinsala sa mga molekula at subcellular na istruktura ay humahantong sa iba't ibang mga functional disorder, sa napaaga na pagkamatay ng cell bilang isang resulta ng pagkilos ng mga apoptotic na mekanismo o dahil sa nekrosis. Maaaring mamana ang pinsalang natanggap sa biological stage.

Ang tagal ng biological stage ay mula sa ilang minuto hanggang sampu-sampung taon.

Pansinin natin ang mga pangkalahatang pattern ng biyolohikal na yugto:

Malaking kaguluhan na may mababang sumisipsip na enerhiya (isang nakamamatay na dosis ng radiation para sa mga tao ay nagiging sanhi ng pag-init ng katawan ng 0.001°C lamang);

Epekto sa mga susunod na henerasyon sa pamamagitan ng namamana na kagamitan ng cell;

Nailalarawan sa pamamagitan ng isang nakatagong, nakatagong panahon;

Ang iba't ibang bahagi ng mga selula ay may iba't ibang sensitivity sa radiation;

Una sa lahat, ang paghahati ng mga selula ay apektado, na lalong mapanganib para sa katawan ng isang bata;

Nakakapinsalang epekto sa mga tisyu ng isang may sapat na gulang na organismo kung saan mayroong dibisyon;

Ang pagkakatulad ng mga pagbabago sa radiation sa patolohiya ng maagang pagtanda.

33.8. Mga pangunahing konsepto at pormula

Pagpapatuloy ng talahanayan

33.9. Mga gawain

1. Ano ang aktibidad ng gamot kung ang 10,000 nuclei ng sangkap na ito ay nabulok sa loob ng 10 minuto?

4. Ang edad ng mga sinaunang sample ng kahoy ay maaaring humigit-kumulang na tinutukoy ng partikular na aktibidad ng masa ng 14 6 C isotope sa kanila. Ilang taon na ang nakararaan pinutol ang puno na ginamit sa paggawa ng isang bagay, kung ang tiyak na aktibidad ng masa ng carbon dito ay 75% ng tiyak na aktibidad ng masa ng lumalagong puno? Ang kalahating buhay ng radon ay T = 5570 taon.

9. Matapos ang aksidente sa Chernobyl, sa ilang mga lugar ang kontaminasyon ng lupa na may radioactive cesium-137 ay nasa antas na 45 Ci/km 2 .

Pagkatapos ng ilang taon bababa ang aktibidad sa mga lugar na ito sa medyo ligtas na antas na 5 Ci/km 2? Ang kalahating buhay ng cesium-137 ay T = 30 taon.

10. Ang pinahihintulutang aktibidad ng yodo-131 sa thyroid gland ng tao ay dapat na hindi hihigit sa 5 nCi. Sa ilang mga tao na nasa Chernobyl disaster zone, ang aktibidad ng iodine-131 ay umabot sa 800 nCi. Pagkaraan ng ilang araw ay bumaba sa normal ang aktibidad? Ang kalahating buhay ng iodine-131 ay 8 araw.

11. Upang matukoy ang dami ng dugo ng isang hayop, ginagamit ang sumusunod na paraan. Ang isang maliit na dami ng dugo ay kinuha mula sa hayop, ang mga pulang selula ng dugo ay pinaghihiwalay mula sa plasma at inilagay sa isang solusyon na may radioactive phosphorus, na na-assimilated ng mga pulang selula ng dugo. Ang mga may label na pulang selula ng dugo ay muling ipinapasok sa sistema ng sirkulasyon ng hayop, at pagkaraan ng ilang oras ay natukoy ang aktibidad ng sample ng dugo.

ΔV = 1 ml ng naturang solusyon ay iniksyon sa dugo ng ilang hayop. Ang paunang aktibidad ng volume na ito ay katumbas ng A 0 = 7000 Bq. Ang aktibidad ng 1 ml ng dugo na kinuha mula sa ugat ng isang hayop sa isang araw mamaya ay katumbas ng 38 pulses bawat minuto. Tukuyin ang dami ng dugo ng hayop kung ang kalahating buhay ng radioactive phosphorus ay T = 14.3 araw.

Radioactive radiation at mga uri nito

Noong 1896, ang Pranses na pisiko na si A. Becquerel, habang pinag-aaralan ang luminescence ng uranium salts, ay hindi sinasadyang natuklasan ang kanilang kusang paglabas ng radiation ng isang hindi kilalang kalikasan, na kumilos sa isang photographic plate, nag-ionize ng hangin, tumagos sa manipis na mga plato ng metal, at nagdulot ng luminescence. ng isang bilang ng mga sangkap. Sa pagpapatuloy ng pag-aaral ng hindi pangkaraniwang bagay na ito, natuklasan ng mag-asawang Curie - Marie at Pierre - na ang Becquerel radiation ay katangian hindi lamang ng uranium, kundi pati na rin ng maraming iba pang mabibigat na elemento, tulad ng thorium at actinium. Ipinakita rin nila na ang uranium pitchblende (ang mineral kung saan mina ang uranium metal) ay naglalabas ng radiation na ang intensity ay maraming beses na mas malaki kaysa sa uranium. Kaya, posible na ihiwalay ang dalawang bagong elemento - mga carrier ng Becquerel radiation: polonium at radium.

Pinangalanan ang nakitang radiation radioactive radiation , at ang phenomenon mismo ay ang paglabas ng radioactive radiation - radyaktibidad.

Mga uri ng radioactive radiation:

1) - radiation

Ito ay pinalihis ng mga electric at magnetic field, ay may mataas na kakayahan sa pag-ionize at mababang kakayahang tumagos. Kumakatawan sa isang stream ng helium nuclei; ang singil ng -particle ay +2e, at ang masa ay tumutugma sa masa ng helium isotope nucleus. Batay sa paglihis ng mga particle sa electric at magnetic field, ang kanilang tiyak na singil ay natukoy, ang halaga kung saan nakumpirma ang kawastuhan ng mga ideya tungkol sa kanilang kalikasan.

2) -radiation

Pinalihis ng mga electric at magnetic field; ang kakayahang mag-ionize nito ay mas mababa (sa pamamagitan ng humigit-kumulang dalawang order ng magnitude), at ang kakayahang tumagos nito ay mas malaki kaysa sa mga particle. Ito ay isang daloy ng mabilis na mga electron (ito ay sumusunod mula sa kahulugan ng kanilang partikular na singil).

3) -radiation

Hindi ito pinalihis ng mga electric at magnetic field, medyo mahina ang kakayahang mag-ionize at napakataas na kakayahan sa pagtagos, at nagpapakita ng diffraction kapag dumadaan sa mga kristal. Ito ay short-wave electromagnetic radiation na may napakaikling wavelength m at, bilang resulta, binibigkas ang mga katangian ng corpuscular, i.e. ay isang daloy ng mga particle – quanta (photon).

Radioactivity– ang kakayahan ng ilang atomic nuclei na kusang (kusang) mag-transform sa ibang nuclei na may paglabas ng iba't ibang particle:

1) Natural - naobserbahan sa hindi matatag na isotopes na umiiral sa kalikasan;

2) Artipisyal - naobserbahan sa isotopes na na-synthesize sa pamamagitan ng nuclear reactions sa laboratoryo.

Batas ng Radioactive Decay

Radioactive decay- natural na pagbabago ng nuclei na kusang nangyayari.

Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay istatistika, samakatuwid ang mga konklusyon na sumusunod mula sa mga batas ng radioactive decay ay probabilistic sa kalikasan.

Ang radioactive decay ay pare-pareho- posibilidad ng pagkabulok ng nuklear sa bawat yunit ng oras, katumbas ng bahagi ng pagkabulok ng nuclei sa 1 s.

Batas ng Radioactive Decay: Dahil sa spontaneity ng radioactive decay, maaari nating ipagpalagay na ang bilang ng nuclei dN na nabubulok sa average sa pagitan ng oras mula t hanggang t+dt ay proporsyonal sa time interval dt at ang bilang N ng nuclei na hindi nabulok ng oras t:

[ N ay ang bilang ng hindi nabubulok na nuclei sa oras t; - ang unang bilang ng hindi nabubulok na nuclei sa oras t=0; -radioactive decay constant]

Half life ()- ang tagal ng panahon kung saan, sa karaniwan, ang bilang ng hindi nabubulok na nuclei ay bumababa ng kalahati.

Average na buhay ng isang radioactive nucleus:

Aktibidad ng nuclide- ang bilang ng mga pagkabulok na nagaganap sa sample nuclei sa 1 s:

Yunit ng aktibidad - 1 Bq: 1 becquerel - ang aktibidad ng isang nuclide sa isang radioactive source, kung saan ang isang kaganapan ng pagkabulok ay nangyayari sa 1 s. 1Bq= 2.703 curies.

5. Offset na mga panuntunan para sa - At -nabubulok

Ina core- isang atomic nucleus na sumasailalim sa radioactive decay.

Bata kernel- isang atomic nucleus na nagreresulta mula sa radioactive decay.

Offset na Mga Panuntunan– mga patakaran na nagpapahintulot sa isa na matukoy kung aling nucleus ang lumitaw bilang resulta ng pagkabulok ng isang ibinigay na parent nucleus. Ang mga patakarang ito ay bunga ng mga batas na nalalapat sa panahon ng radioactive decay - ang batas ng konserbasyon ng mga numero ng singil at ang batas ng konserbasyon ng mga numero ng masa.

Mga batas ng konserbasyon ng singil at mga numero ng masa

1) Ang kabuuan ng mga numero ng singil ng umuusbong na nuclei at mga particle ay katumbas ng numero ng singil ng orihinal na nucleus.

2) ang kabuuan ng mga mass number ng umuusbong na nuclei at mga particle ay katumbas ng mass number ng paunang nucleus.

Ang mga tuntunin sa paglilipat ay bunga ng mga batas ng konserbasyon ng singil at mga numero ng masa.

Pagkabulok ng alpha tinatawag na kusang pagkabulok ng isang atomic nucleus sa isang daughter nucleus at isang alpha particle (nucleus ng isang atom 4 Siya).

Ang pagkabulok ng alpha ay kadalasang nangyayari sa mabigat na nuclei na may Pangkalahatang numero

A≥ 140 (bagaman mayroong ilang mga pagbubukod).

Panuntunan ng displacement para sa α-decay: , nasaan ang helium nucleus (a-particle),

Halimbawa (alpha decay uranium-238 sa thorium-234):

Bilang resulta ng pagkabulok ng α, inililipat ng atom ang 2 mga selula sa simula mga periodic table(iyon ay, ang nuclear charge Z bumababa ng 2), ang mass number ng nucleus ng anak na babae ay bumababa ng 4.

Beta decay

Pinatunayan ni Becquerel na ang mga β-ray ay isang pagkilos ng bagay mga electron. Ang beta decay ay isang pagpapakita mahinang interaksyon.

Konsepto ng radioactivity

Batas ng Radioactive Decay

Ang dami ng radyaktibidad at mga yunit nito

Ionizing radiation, ang kanilang mga katangian.

Mga Pinagmumulan ng AI

1. Konsepto ng radioactivity

Ang radioactivity ay ang kusang proseso ng pagbabagong-anyo (pagkabulok) ng atomic nuclei, na sinamahan ng paglabas ng isang espesyal na uri ng radiation, na tinatawag na radioactive.

Sa kasong ito, nangyayari ang pagbabago ng mga atomo ng ilang elemento sa mga atomo ng iba.

Ang mga radioactive na pagbabago ay katangian lamang ng mga indibidwal na sangkap.

Ang isang substance ay itinuturing na radioactive kung ito ay naglalaman ng radionuclides at sumasailalim sa radioactive decay.

Radionuclides (isotopes) - ang nuclei ng mga atom na may kakayahang kusang pagkabulok ay tinatawag na radionuclides.

Upang makilala ang isang nuclide, gamitin ang simbolo ng isang elemento ng kemikal, ipahiwatig ang atomic number (bilang ng mga proton) at ang mass number ng nucleus (bilang ng mga nucleon, ibig sabihin, ang kabuuang bilang ng mga proton at neutron).

Halimbawa, ang 239 94 Pu ay nangangahulugan na ang nucleus ng isang plutonium atom ay naglalaman ng 94 protons at 145 neutrons, para sa kabuuang 239 nucleon.

Ang mga sumusunod na uri ng radioactive decay ay umiiral:

Beta decay;

Pagkabulok ng alpha;

Kusang fission ng atomic nuclei (neutron decay);

Proton radioactivity (proton fusion);

Dalawang-proton at cluster radioactivity.

Beta decay ay ang proseso ng pagbabago ng isang proton sa isang neutron o isang neutron sa isang proton sa nucleus ng isang atom na may paglabas ng isang beta particle (positron o electron)

Pagkabulok ng alpha - katangian ng mabibigat na elemento, ang nuclei kung saan, simula sa numero 82 ng talahanayan ng D.I Mendeleev, ay hindi matatag, sa kabila ng labis na mga neutron at kusang nabulok. Ang nuclei ng mga elementong ito ay pangunahing naglalabas ng nuclei ng helium atoms.

Spontaneous fission ng atomic nuclei (neutron decay) - ito ang kusang fission ng ilang nuclei ng mabibigat na elemento (uranium-238, californium 240,248, 249, 250, curium 244, 248, atbp.). Ang posibilidad ng spontaneous nuclear fission ay hindi gaanong mahalaga kumpara sa alpha decay. Sa kasong ito, ang nucleus ay nahahati sa dalawang fragment (nuclei) ng magkatulad na masa.

1. Batas ng Radioactive Decay

Bumababa ang katatagan ng nuclei habang tumataas ang kabuuang bilang ng mga nucleon. Depende din ito sa ratio ng bilang ng mga neutron at proton.

Ang proseso ng sunud-sunod na pagbabagong nuklear, bilang panuntunan, ay nagtatapos sa pagbuo ng matatag na nuclei.

Ang radioactive transformations ay sumusunod sa batas ng radioactive decay:

N = N 0 e λ t ,

kung saan ang N, N 0 ay ang bilang ng mga atomo na hindi nabubulok minsan t at t 0 ;

Ang λ ay ang radioactive decay constant.

Ang halaga λ ay may sariling indibidwal na halaga para sa bawat uri ng radionuclide. Ito ay nagpapakilala sa rate ng pagkabulok, i.e. nagpapakita kung gaano karaming mga nuclei decay bawat yunit ng oras.

Ayon sa equation ng batas ng radioactive decay, ang curve nito ay exponential.

1. Ang dami ng radyaktibidad at mga yunit nito

Tinatawag ang oras kung kailan nabubulok ang kalahati ng nuclei dahil sa kusang pagbabagong nuklear kalahating buhay T 1/2 . Ang kalahating buhay na T 1/2 ay nauugnay sa decay constant na λ sa pamamagitan ng dependence:

T 1/2 = ln2/λ = 0.693/λ.

Ang kalahating buhay na T 1/2 ng iba't ibang radionuclides ay iba at malawak na nag-iiba - mula sa mga fraction ng isang segundo hanggang daan-daan at kahit libu-libong taon.

Mga kalahating buhay ng ilang radionuclides:

Iodine-131 - 8.04 araw

Cesium-134 - 2.06 taon

Strontium-90 - 29.12 taon

Cesium-137 - 30 taon

Plutonium-239 - 24065 taon

Uranium-235 - 7.038. 10 8 taon

Potassium-40 - 1.4 10 9 taon.

Ang reciprocal ng decay constant ay tinawagaverage na buhay ng isang radioactive atom t :

Ang rate ng pagkabulok ay tinutukoy ng aktibidad ng substance A:

A = dN/dt = A 0 e λ t = λ N,

kung saan ang A at A 0 ay ang mga aktibidad ng substance minsan t at t 0 .

Aktibidad– isang sukatan ng radyaktibidad. Ito ay nailalarawan sa bilang ng mga pagkabulok ng radioactive nuclei sa bawat yunit ng oras.

Ang aktibidad ng isang radionuclide ay direktang proporsyonal sa kabuuang bilang ng radioactive atomic nuclei sa oras t at inversely proportional sa kalahating buhay:

A = 0.693 N/T 1/2.

Ang SI unit ng aktibidad ay ang becquerel (Bq). Ang isang becquerel ay katumbas ng isang pagkabulok bawat segundo. Ang extrasystemic unit ng aktibidad ay ang curie (Ku).

1 Ku = 3.7 10 10 Bq

1Bq = 2.7 10 -11 Ku.

Ang curie activity unit ay tumutugma sa aktibidad ng 1 g ng radium. Sa pagsasanay sa pagsukat, ang mga konsepto ng volumetric A v (Bq/m 3, Ku/m 3), surface A s (Bq/m 2, Ku/m 2), at partikular na A m (Bq/m, Ku/m) ginagamit din ang aktibidad.