Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника



Радиоактивность. Характеристики радиоактивных излучений




и потоков частиц

 

Единственным реально используемым в информационных методах свойством, проявляющимся без какого-либо воздействия извне, является радиоактивность.

 

Естественная радиоактивность самопроизвольный распад ядер атомов, протекающий с определѐнной вероятностью, характерной для данного радионуклида.

 

Ядро становится неустойчивым и самопроизвольно распадается при отклонении от соотношения, связывающего атомный номер элемента Z с его массовым числом A: Z=A/(1,98+A2/3), что, как правило, характерно для тяжѐлых элементов. Этот процесс называется радиоактивным распадом, а элементы с неустойчивыми ядрами – радиоактивными. Различают естественные, встречающиеся в природе, и искусственные (продукты ядерных реакций) радиоактивные элементы.

 

Известны следующие основные типы радиоактивных превращений: альфа-распад, бета-распад (электронный и позитронный распады, электронный захват), спонтанное деление ядер (имеет подчинѐнное значение и возможно лишь у тяжѐлых ядер). Для естественных радиоактивных элементов в равной мере характерен α-распад и электронный β-распад, для искусственных характерны β-превращения, включая и электронный захват.

 

И альфа- и бета-распады сопровождаются гамма-излучением.

 

В табл. 6.1 приведена характеристика различных радиоактивных превращений. Радиоактивный распад протекает с изменением состава и энергетического состояния ядра.

 

Альфа-распад это вылет α-частицы (42 He), сопровождающийся уменьшением заряда ядра Z на две единицы по сравнению с материнским нуклидом. При таком распаде ядра испускают коротковолновое (от десятков до первых сотен кэВ) электромагнитное γ-излучение сравнительно небольшой интенсивности. Начальная кинетическая энергия α-частицы, образовавшейся при распаде ядра при движении еѐ в веществе, вызывает сильную ионизацию атома. Поэтому еѐ проникающая способность весьма низка (десятки микрон).

 

 


                  Таблица 6.1  
  Характеристика различных радиоактивных превращений  
                   
            Элементы, для      
  Тип Схема которых данный Вид излучений,  
превращений превращений тип распада сопровождающих распад  
            преобладает      
Альфа-распад Вылет α-частицы Тяжѐлые (Z≥83), α-излучение;    
            TRс числом γ-излучение    
            нейтронов 84 низкоэнергетическое;  
                электроны внутренней  
                конверсии;    
                характеристическое  
                фотонное излучение  
Бета-распад n p + b -   ~ Благоприятно β-излучение с  
электронный     + n, при условии непрерывным спектром;  
где        
-распад)       (A-Z)/Z>1   γ-излучение разных  
~          
    n – антинейтрино     энергий; электроны  
                 
                внутренней и парной  
                конверсии;    
                характеристическое  
                фотонное изучение  
        +       +    
Бета-распад p n + b + n, Благоприятно β -излучение с  
   
позитронный где       при условии непрерывным спектром;  
+-распад)       (A-Z)/Z≤1   γ-излучение разных  
    ν – нейтрино     энергий    
                   
Электронный p + e n + n, E-захват   γ-излучение разных  
захват Слабое возбуждение сопутствует β+-, энергий;    
(E-захват) ядра       реже β-распаду характеристическое  
                фотонное изучение  
Спонтанное Вылет     двух Th, U,   n-излучение; γ-излучение;  
деление ядер осколков (два новых трансурановые β-излучение осколков  
    ядра с   новыми элементы        
    массовыми            
    числами)     и          
    нейтронов деления          

Электронный бета-распад возникает в результате внутриядерного превращения нейтрона в протон, при этом испускается быстрый электрон и антинейтрино.

 

Если распад позитронный, протон превращается в нейтрон с испусканием положительно заряженного позитрона и нейтрино, порядковый номер элемента уменьшается на единицу.

 

Энергетический спектр β-частиц непрерывный, максимум кривой распределения энергий β-частиц приходится в среднем на энергию, равную 28 % от максимального уровня энергии β-частиц. При переходе дочерних ядер

 


бета-распада с промежуточных энергетических уровней на основной испускаются γ-кванты с энергией от десятков до тысяч кэВ. Среди естественных радионуклидов основными излучателями γ-квантов являются именно β-излучатели.

 

При недостатке нейтронов в ядре протон может превратиться в нейтрон в результате захвата электрона обычно с ближайшего к ядру K-уровня. Этот тип распада называют E-захватом. При восполнении образовавшейся вакансии на K-уровень переходит электрон с более высокого уровня, что сопровождается испусканием γ-кванта. Поскольку захват орбитального электрона происходит раньше, чем заполнение образовавшейся вакансии, то испускание γ-кванта относят к конечному ядру.

 

Длины волн γ-излучения естественных радионуклидов находятся в диапазоне 3,1·10-11–4,7·10-13 м, энергия квантов меняется в пределах

0,04-2,6 МэВ (1 МэВ=1,602·10-13 Дж).

 

Спонтанное деление ядер возможно у естественно неустойчивых ядер, если Z2/A=50. При этом ядро самопроизвольно раскалывается на два разлетающихся осколка.

 

Продукты распада радиоактивных элементов также могут распадаться, образуя цепочки радиоактивных элементов, называемых семействами или рядами (урановый, ториевый, актиноурановый ряды).

 

Излучения и потоки элементарных частиц, испускаемые при самопроизвольном распаде ядер радиоактивных элементов и продуктов их распада, отличаются энергетическими спектрами и интенсивностью.

 

Естественной радиоактивностью обладают урановые, ториевые руды, а также руды, содержащие природные радиоактивные элементы, такие как

 

1940 K, 8737Rb, 14762Sm и др.

 

В табл. 6.2 приведены характеристики радиоактивных элементов земной коры.

 

Наибольший интерес для радиометрического обогащения представляют урановые и ториевые руды.

 

На рис. 6.1 и 6.2 приведены радионуклиды и спектры их излучения для уранового и ториевого рядов.

 

 


 

Рис. 6.1. Радионуклиды уранового ряда и их спектры излучения (238U – 99,28 % в природном U)

 

 


 

 

Рис. 6.2. Радионуклиды ториевого ряда и их спектры излучения


 

 


Таблица 6.2

 


Дата добавления: 2014-12-23; просмотров: 41; Нарушение авторских прав





lektsii.com - Лекции.Ком - 2014-2023 год. (0.008 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав
Главная страница Случайная страница Контакты