Канальный кипящий графитовый реактор Реакторы водо-водяного типа Реакторы на быстрых нейтронах Задачи по физике ядра Испытания ядерного оружия Атомные батареи Физика ядерного реактора

Радиоактивное излучение Атомные реакторы и батареи

КЛАССИФИКАЦИЯ ИСТОЧНИКОВ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Источником ионизирующего излучения может быть космический объект, земной объект, содержащий радиоактивный материал, или техническое устройство, испускающее или способное испускать ионизирующее излучение.

Источник ионизирующего излучения, ИИИ - объект, содержащий радиоактивный материал или техническое устройство, испускающее или способное в определенных условиях испускать ионизирующее излучение.

В зависимости от происхождения, ИИИ бывают естественные (космические лучи, гамма-излучение от земных пород, продукты распада радона и тория в воздухе и другие природные радионуклиды, присутствующие в окружающей среде) и искусственные (рентгеновское излучение, применяемое в медицине, радиоактивные осадки при использовании ядерного оружия, выбросы радионуклидов с отходами атомной станции в окружающую среду, а также гамма-излучение, используемое в промышленности).

Корпускулярные излучения

Как уже отмечалось, корпускулярные ионизирующие излучения возникают при радиоактивном распаде ядер неустойчивых изотопов. Различают естественную радиоактивность (самопроизвольный распад ядер неустойчивых изотопов, существующих в природе) и искусственную радиоактивность (наблюдается у изотопов, синтезированных посредством ядерных реакций в лабораторных условиях). Принципиального различия между ними нет, поскольку способ образования изотопа не влияет на его свойства и законы радиоактивного распада. Характер радиоактивного распада не зависит от вида химического соединения, агрегатного состояния вещества, температуры, давления, напряженности электрического и магнитного полей, т.е. от всех воздействий, которые могли бы привести к изменению  состояния электронной оболочки атома. Следовательно, радиоактивные свойства элементов обусловлены лишь структурой их ядер. Радиоактивный распад- это естественное радиоактивное превращение ядер элементов, происходящее самопроизвольно. Атомное ядро, претерпевающее радиоактивный распад, называют материнским, возникающее ядро - дочерним. Существует несколько типов реакций распада ядер: a -распад, b -распад, g - излучение ядер, спонтанное деление тяжелых ядер, протонная радиоактивность. Соответственно, при протекании этих ядерных реакций возникают a -излучение,  b-излучение, g -излучение, протонное излучение, нейтронное излучение.

 Альфа – излучение возникает при распаде атомных ядер и сопровождается испусканием α – частицы. Заряд α - частицы равен +2, масса равна 4 а.е.м. и со­впадает с массой ядра гелия 24Не. Соответственно, α – частица состоит из 2 протонов и 2 нейтронов. Таким образом, α -излучение представляет собой поток ядер атомов гелия, обладающих высокой скоростью. Начальная энергия α – частиц, возникающих при распаде различных радиоактивных элементов, составляет  от 2 до 11 МэВ. Так, при распаде изотопа радия 226Ra, вылетают α – частицы со скоростью 17 000 км/час и энергией 4,5 МэВ. Для каждого радиоактивного изотопа энергия α – частиц постоянна. Поэтому спектр α – излучения является монэнергетическим (монохроматическим). Альфа- излучение отклоняется электрическим и магнитным полями (Рис 5), обладает высокой ионизирующей способностью и малой проникающей способностью. Вследствие относительно большой массы и высокой начальной энергиии, траектория движения α – частицы в веществе прямолинейна. Длина пробега этих частиц в воздухе не превышает 10 см, в воде и биологических тканях - нескольких десятков микрометров. В воздухе на 1 см пути пробега, α – частица образует 100 - 250 тысяч пар ионов. Вследствие высокой ионизирующей способности, α – излучение характеризуется высоким коэфициентом относительной биологической эффективности и оказывает, соответственно, очень сильное деструктивное действие  на клетки и ткани живых организмов (более подробно см. на стр. ).

Схематично  реакции α-распада можно представить в таком виде :

AX →Z-2A-4 Y +4He, Внимание сделать

где X - материнское ядро, Y – дочернее ядро, 4He – ядро атома гелия (α –частица). Как видно, при α- распаде массовое число дочернего элемента уменьшается на 4, а зарядовое число — на 2 единицы. В качестве примеров α- распада можно привести реакции:

238U → 234Th + 4He

210Po → 206 Pb + 4He

Необходимое условие для протекания α-распада: масса материнского ядра должна быть больше суммы масс дочернего ядра и α –частицы. Этот тип ядерных реакций характерен для тяжелых ядер с массовыми числами А > 200 и зарядовыми числами Z > 82, так как только для таких ядер испускание α-частиц является энергетически выгодным. При радиоактивном распаде, α -частица образуется при столкновении движущихся внутри ядра двух протонов и двух нейтронов.

 b-излучение возникает при b- распаде ядер радиоактивных изотопов. b-частицы представляют собой электроны ( или позитроны), обладающие высокой скоростью. По своей физической природе эти электроны (позитроны) не отличаются от обычных электронов, входящих в состав атомов, т.е. имеют массу me = 9,11× 10-31 кг и заряд равный - 1. b-излучение отклоняется электрическим и магнитным полями; его ионизиру­ющая способность значительно меньше, а проникающая способ­ность гораздо больше, чем у a-частиц; оно сильно рассеивается веществом. b-частицы одного и того же радиоактивного элемента обладают различной скоростью и неодинаковой энергией. Это обьясняется тем, что при b- распаде из ядра атома одновременно вылетают электроны (позитроны) и нейтрино.


На главную