Лекція №2 Види радіоактивних розпадів І випромінювань 8



Сторінка1/22
Дата конвертації15.02.2018
Розмір1.55 Mb.
ТипЛекція
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   22





РАДіОЕКОЛОГіЯ
znak

КОНСПЕКТ ЛЕКЦіЙ

створено для студентів екологічних спеціальностей

Конспект лекцій розроблено Ахмедзяновим В.Р. у Російскому університеті дружби народів

Переклад та доповнення: Петрук Роман Васильович

ЗМІСТ


Лекція 1 Будова речовини 3

Лекція № 2 Види радіоактивних розпадів і випромінювань 8

Лекція № 3. Активність радіонуклідів 15

Лекція № 4. Взаємодія іонізуючого випромінювання з речовиною 23

Взаємодія альфа-і бета-випромінювання з речовиною 23

Взаємодія нейтронів з речовиною 26

Взаємодія гамма-випромінювання з речовиною 28

Лекція № 5. Дози радіоактивного опромінення 32

Лекція № 6. Детектори іонізуючих випромінювань 39

Іонізаційні детектори 40

Сцинтиляційні детектори 43

Напівпровідникові детектори 44

Лекція № 7. Вплив радіації на біологічну тканину 46

Теорії прямої дії радіації 46

Теорії непрямої дії іонізуючих випромінювань 49

Радіочутливість тварин 51

Лекція № 8. Вплив радіації на організм людини. променева хвороба 53

Гостра променева хвороба 55

Хронічна променева хвороба 57

Лекція № 9. Фактори опромінення населення 60

Космічне випромінювання 60

Природно-радіоактивні елементи 61

Радон 66

Техногенний вплив 70

Лекція № 10. Розрахунок доз від зовнішнього іонізуючого випромінювання 77

Точкове джерело 77

Радіаційне забруднення місцевості (площинне джерело) 79

Лекція № 11. Розрахунок доз від внутрішнього іонізуючого випромінювання 84

Лекція № 12. Ядерна енергетика 90

ВВЕР і РБМК: порівняльні характеристики 99

Реактор на швидких нейтронах 100

Лекція № 13. Радіоактивні відходи 101

Виведення з експлуатації ядерних реакторів 110

Лекція № 14.Радіоекологічна оцінка територій 111

Міграція радіонуклідів 111

Лекція № 15 Радіоекологія і закон 116

Лекція № 16 Аварійні ситуації та оцінка ризику 119




Лекція 1 Будова речовини


Рис. 1. Схематична будова речовини.

Фізична матерія складається з елементарних частинок. Але що означає «елементарна частинка»? Термін «елементарна» швидше відноситься до рівня наших знань.

Якщо б сто років тому у хіміка або у фізика запитали, чи можна розглядати атом як елементарну частинку, то, ймовірно, більшість відповіло б ствердно, оскільки тодішня наука не знала будови атома і навіть не припускала, що атом має яку-небудь будову.

Пізніше, коли з'ясувалося, що будова атома складна, поняття елементарності перенесли на ядра. Проте тепер ми знаємо, що і ядра володіють складною будовою. Взагалі можна сказати, що на кожному етапі розвитку науки ми називаємо елементарними ті частинки, будову яких не знаємо і які розглядаємо як точкові.

Слід навести ще одне міркування загального порядку, що відноситься до числа частинок. Якби хімік чи фізик, нічого не знаючи про атомну природі речовини, почав вивчати хімічні явища і відкрив перший атом, наприклад атом заліза, він міг би припустити, що має справу з елементарною частинкою. Але якщо після атома заліза буде відкрито атом іншої речовини, наприклад атом сірки, потім кисню і т.д. (Зрозуміло, наведена мною послідовність абсолютно довільна), то впевненість дослідника в елементарності атома зменшиться, оскільки наявність такого великого числа частинок протирічить самому поняттю елементарності. Для елементарних частинок, відомих у даний час, положення не відрізняється істотно від щойно змальованого.

Першою елементарною частинкою, як відомо, є електрон, відкритий приблизно сто років тому. Потім був відкритий протон; деякий час були відомі тільки ці дві елементарні частинки. Потім відкрили нейтрон, і елементарних частинок стало вже три.

«Самими елементарними» частками в даний час вважаються кварки, які складають основу нуклонів (Мал. 1).

Далі, є значно більш другорядна частка, так званий гравітон, що є квантом гравітаційного поля. Ця частинка, цілком ймовірно, існує, якщо тільки наші представлення про гравітацію правильні. У всякому разі, гравітон дуже важко виявити безпосередньо, тому що він майже так само не спостерігається, як і нейтрино.

Однак, в курсі радіоекології ми зупинимося тільки на загальноприйнятих уявленнях про будову матерії і не будемо розглядати гіпотетичні точки зору, оскільки вони вже належать до галузі ядерної фізики.

Відомо, що атом схожий на Сонячну систему в мініатюрі (Мал. 2). Навколо крихітного за розмірами ядра (Сонця) рухаються по орбітах електрони (планети). Розміри ядра в 100 000 разів менше розміру атома, але щільність його так велика, що фактично маса атома зосереджена в його ядрі.

Рис. 2. Схематичне зображення шарів електронної оболонки.

Діаметр ядра атома дорівнює приблизно 10-13 ... 10-12 см і становить 0,0001 діаметра всього атома. Проте практично вся маса атома (99,95 ... 99,98%) зосереджена в його ядрі. Розраховано, що якщо б вдалося отримати 1 см3 чистого ядерного речовини, то маса його становила б 100 ... 200 млн. т.

Електрони обертаються навколо ядра всередині електронних оболонок 1, 2, 3, ..., яким відповідають літерні позначення K, L, M ... Електронні оболонки, в свою чергу складаються з підгруп (підрівнів), що визначають орбітальну конфігурацію електронів: s, p, d і т.д. Електронний стан атома позначають комбінаціями з цих двох параметрів з верхніми індексами, які вказують на кількість електронів. Наприклад, для кисню (в основному стані) 1s2, 2s2, 2p4.

Ядро атома складається з дрібних частинок - позитивно заряджених протонів p і нейтральних нейтронів n (Мал. 3). Протон має один позитивний елементарний електричний заряд і масу рівну одній атомної одиниці.



warning

1 елементарний електричний заряд = 1,6 10-19 Кл (найменший заряд, який існує в природі).




warning

1 атомна одиниця маси (а.о.м.) - це відносна (безрозмірна) величина атомної маси, яка чисельно дорівнює 1/12 маси атома вуглецю 12С (+1,6599 10-24 г).

Нейтрон не має заряду, але маса в нього також дорівнює одиниці (зліва вгорі пишеться атомна маса, внизу - заряд). Заряд електрона (-1), а маса дуже маленька (а.е.м.), тому нею часто нехтують.

Число протонів в ядрі визначає, до якого хімічному елементу відноситься даний атом: атом водню містить тільки один протон (атомний номер дорівнює одиниці), атома кисню - 8, атома стронцію - 38, атома урану - 92. За кількістю протонів в ядрі (заряду ядра) впорядковані всі елементи в таблиці Д.І. Менделєєва


warning

«Періодична система хімічних елементів» – майже у всіх країнах окрім СНД вона називається саме так. Про Менделеева знають, але таблицю його іменем не називають, оскільки одночасно з Менделеевим, або й раніше, вона була відкрита Лотар Майєром, за що у 1882 Лондонське королівське товариство присудило золоті медалі Деві з формулюванням «За відкриття періодичних співвідношень атомних ваг» спільно Менделєєву і Маєру.

Рис. 3. Схематична будова атомів водню (H) і Гелію (He).

 Якщо ядра атомів складаються тільки з нуклонів (протонів і Нейтронів), то як пояснити стійкість цих ядер?

Здавалося б, одноіменно заряджені протони відповідно до закону Кулона, відштовхуються один від одного, повинні були б розлетітися в різні боки. Проте насправді ядра атомів дуже міцні утворення.

Рис. 4. Ядра ізотопів водню.

Вважають найбільш ймовірним, що ядерні сили виникають в процесі безперервного обміну між нуклонами особливими частками (квантами ядерного поля), які називають π-мезонами або піонами. Ядерні сили короткодіючі. Вони значні тільки на дуже малих відстанях, порівнянних з поперечником самих ядерних частинок (10-13 см).

Ядра атомів одного і того ж елемента містять однакову кількість протонів, але число нейтронів може відрізнятися. Атоми, що мають ядра з однаковою кількістю протонів, але з різним числом нейтронів, відносяться до різних модифікацій одного і того ж хімічного елемента і називаються ізотопами (Мал. 4). Щоб відрізнити ізотопи один від одного, до символу елемента приписують число, рівне сумі всіх частинок в ядрі даного ізотопу. Так, стронцій-90() містить 38 протонів і 52 нейтрона; стронцій-89 () містить 38 протонів і 51 нейтрон; цезій-137 () - 55 протонів і 82 нейтрона; цезій-134 () - 55 протонів і 79 нейтронів. Ядра різних ізотопів одного і того ж хімічного елемента називають нуклідами.

Якщо ядра будь-якого елементу знаходяться в метастабільних (порушених) енергетичних станах, то вони називаються ізомерами. Час життя в таких станах зазвичай невеликий і складає долі секунди - нукліди швидко переходять в стабільний енергетичний стан з виділенням енергії (гамма-кванта). Символічно такий метастабільний стан позначається буквою m, поставленої поруч з масовим числом (80mBr).

У природі існують атомні ядра з однаковим масовим числом, але з різним атомним номером. Такі атоми називають ізобарами (наприклад, ).

Атомні ядра різних елементів з рівним числом нейтронів називають ізотони (наприклад, і в ядрі першій шість протонів і сім нейтронів, в ядрі друга сім протонів і сім нейтронів теж).

Деякі нукліди стабільні. Це означає, що ці ядра в звичайних умовах не зазнають жодних перетворень. Більша ж частина нуклідів нестабільна - вони без жодного зовнішнього впливу (спонтанно) випромінюють енергію і перетворюються в інші нукліди. Це пов'язано з тим, що внутрішньоядерні сили мають властивість насичення, тобто кожен нуклон взаємодіє тільки з обмеженим числом сусідніх нуклонів (через те, що ядерні сили короткодіючі). Тому при збільшенні числа нуклонів в ядрі ядерні сили значно ослаблюються. Цим пояснюється менша стійкість ядер важких елементів, в яких міститься значна кількість протонів і нейтронів.

Процес розпаду ядер йде до тих пір, поки не виникнуть стабільні нукліди. При кожному акті розпаду вивільняється енергія у вигляді радіоактивного випромінювання. У природі існують три основних типи випромінювань: альфа-випромінювання (потік ядер гелію), бета-випромінювання (потік електронів-позитронів) і гамма-випромінювання (потік жорсткого електромагнітного випромінювання). Весь процес мимовільного розпаду нестабільного нукліда називається радіоактивним розпадом, а сам нуклід - радіонуклідом. В даний час відомо близько 300 стабільних ізотопів і більше 1500 радіоактивних.


 Контрольні питання

1. Властивості нейтрона: заряд, маса?

2. Властивості протона: заряд, маса?

3. Властивості електрона: заряд, маса?

4. Що таке ізотопи?

5. Що таке ізотони?

6. Що таке ізомери?

7. Що таке ізобари?

8. Чим відрізняється нуклід від радіонукліда?

9. Що таке елементарний електричний заряд і чому він дорівнює?

10. Що таке атомна одиниця маси і чому вона дорівнює?

11. Що таке явище радіоактивного розпаду?

12. Чому ядра деяких ізотопів нестабільні?
  Рекомендована література


  1. Ферми Энрико. Лекции по атомной физике. Пер. А.С. Компанейца, изд. второе. – Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2001. С. 144.



Поділіться з Вашими друзьями:
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   22

Схожі:

Лекція №2 Види радіоактивних розпадів І випромінювань 8 icon9 клас І. Мистецтво в просторі культури Види і мова мистецтв
Види І мова мистецтв. Види мистецтва та специфіка їх художньо-образної мови. Просторові, часові та просторово-часові (синтетичні)...
Лекція №2 Види радіоактивних розпадів І випромінювань 8 iconЛекція №2 Основні аспекти інформатики. Архітектура персональних комп'ютерів Основні розділи лекції
Виникла на стику всіх медичних дисциплін, досліджує всі види медичної інофрмації, зв’язки між ними І формує системний підхід в осмисленні...
Лекція №2 Види радіоактивних розпадів І випромінювань 8 iconДіяльність В.І. Вернадського
Наукові праці присвячено дослідженням хімічного складу земної кори, атмосфери, гідросфери, міграції хімічних елементів у земній корі,...
Лекція №2 Види радіоактивних розпадів І випромінювань 8 iconСкладні речення, їх види
Мета: повторити, закріпити, узагальнити знання учнів про складні речення, їх групи, вдосконалювати вміння І навички визначати види...
Лекція №2 Види радіоактивних розпадів І випромінювань 8 iconЛекція Предмет та основні функції релігії Лекція 2
Термін "релігія" походить, за Цицероном, від латинського "геge1е" шанувати, почитати, І означає "богошанування", "культ"; або ж,...
Лекція №2 Види радіоактивних розпадів І випромінювань 8 iconПрограма курсу за вибором зі світової літератури «Мотиви й образи світової літератури в музичному мистецтві»
Заняття Мистецтво. Види мистецтва. Література, музика як види мистецтва
Лекція №2 Види радіоактивних розпадів І випромінювань 8 iconТема: Види мистецтва та специфіка їх художньо-образної мови. Просторові, часові та просторово-часові (синтетичні) види мистецтв. Поняття «образ» у мистецтві. Світ людини й образ світу у мистецьких шедеврах
Просторово-часові (синтетичні) види мистецтв. Поняття «образ» у мистецтві. Світ людини
Лекція №2 Види радіоактивних розпадів І випромінювань 8 iconТема: Види мистецтва та специфіка їх художньо-образної мови. Просторові, часові та просторово-часові (синтетичні) види мистецтв. Поняття «образ» у мистецтві. Світ людини й образ світу у мистецьких шедеврах
Просторово-часові (синтетичні) види мистецтв. Поняття «образ» у мистецтві. Світ людини
Лекція №2 Види радіоактивних розпадів І випромінювань 8 iconКурс лекцій київ «либідь» 1997 зміст передмова вступ тема східна азія. Тибет І великий степ у середні віки лекція китай (закінчення) Лекція великий степ
Головна редакція літератури з духовного відродження України та історико-філософських наук
Лекція №2 Види радіоактивних розпадів І випромінювань 8 iconМатеріали для опрацювання художнякультур а
Види мистецтва та специфіка їх художньо-образної мови. Просторові, часові та просторово-часові (синтетичні) види мистецтв. Поняття...


База даних захищена авторським правом ©biog.in.ua 2017
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка