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

Генераторы нейтронов.

Генераторы нейтронов обычно выдают нейтроны со средней энергией 14 МэВ (по d-t реакции) и 2.5 МэВ (по d-d реакции). Преимущества портативных нейтронных генераторов (НГ) с «отпаянной» нейтронной трубкой таковы: они практически не обладают радиационной опасностью в выключенном состоянии при хранении, если не принимать во внимание некоторую наведенную активность конструктивных материалов генератора; наличие регулируемого режима излучения нейтронов позволяет производить регистрацию полезных эффектов в интервалах между импульсами нейтронов, что улучшает фоновые условия при измерениях. К недостаткам НГ относятся высокая стоимость; ограниченный ресурс работы (до 300 часов); большие габариты по сравнению с источником из 252Cf (находящимся в рабочем состоянии, т.е. без защитного контейнера) и большая масса (от 5 кг и выше); значительное энергопотребление (от 200 Вт и выше); ограниченное время непрерывной работы (требуется периодическое отключение для охлаждения мишени); нестабильность выхода нейтронов от импульса к импульсу (до 50 %) и невозможность рассматривать нейтронный генератор как точечный источник в задачах обнаружения взрывчатого вещества.

Более мощными источниками нейтронов являются ядерные реакторы, плазменные установки для термоядерного синтеза и ускорители. Мощный экологически безопасный источник нейтронов, рентгеновского излучения, ионных и электронных пучков, строится на базе, основанной на плазменном фокусе с высокой частотой повторения (примером может служить установка ПФ-3, смонтированная в Курчатовском институте). Ещё более мощные источники нейтронов (порядка 2 МВт/м2) высоких энергий (14 МэВ) строятся на принципе газодинамической ловушки.

Задачи 

Какой наименьшей длиной волны будет обладать излучение рентгеновского аппарата, если напряжение между анодом и катодом составляет 100 кВ?

Каково напряжение между электродами  в рентгеновской трубке, если минимальная длина волны в спектре излучения 0,1 нм ?

Чему равна начальная энергия квантов рентгеновского излучения с частотой  n = 1012 МГц?

Рассчитайте энергию квантов g - излучения с длиной волны λ = 3·10-3 нм.

Начальная энергия квантов g - излучения Е0 = 8,26 МэВ. Какая длина волны у этого излучения?

Лекция 3. Закон радиоактивного распада. Механизмы взаимодействия ионизирующих излучений с облучаемым веществом.

Закон радиоактивного распада

Распад ядер изотопов происходит самопроизвольно, непрерывно и является статистическим процессом. Количество ядер атомов исходного изотопа непрерывно уменьшается, а количество продуктов распада непрерывно накапливается.  При радиоактивном распаде проявляется некоторая общая закономерность, которая заключается в том, что количество атомов данного радиоактивного изотопа, распадающихся в единицу времени, всегда составляет определенную, характерную для данного изотопа долю от полного числа еще не распавшихся атомов. Это связано с тем, что вероятность распада отдельного атома за промежуток времени Dt не зависит от условий, в которых находился и находится этот атом, а зависит только от времени. Поэтому число атомов DN, распавшихся за время Dt, пропорционально общему числу не распавшихся атомов. Этот закон математически можно выразить так:

-DN = lNDt

 где DN - число распавшихся ядер за промежуток времени Dt, N - число не распавшихся ядер, l - величина, пропорциональная вероятности распада одного ядра, называется постоянной распада и является константой, характерной для данного изотопа. Закон радиоактивного распада записывается в виде дифференциальных уравнений

-dN/dt = lNdt/dt = lN [1]

Величина -dN/dt есть абсолютная скорость распада ядер радиоактивного изотопа, называется активностью изотопа (А).

 Из уравнения [1] следует, что l = dN/dtN, т.е. l есть уменьшение числа не распавшихся ядер или доля ядер, распадающихся в единицу времени. Постоянная распада имеет размерность с-1. Чем выше l, тем быстрее происходит радиоактивный распад. Величина t = 1/l называется средней продолжительностью жизни атомов данного изотопа. Закон радиоактивного распада можно сформулировать и так: средняя продолжительность жизни атомов есть величина постоянная для данного изотопа. На практике удобно пользоваться интегральной формой этого закона.

где N0 - число атомов изотопа при t = 0, Nt - число атомов изотопа к моменту времени t.

 Период полураспада. Для характеристики радиоактивного распада вместо l используют величину, называемую периодом полураспада Т1/2. Период полураспада - это время, в течение которого в среднем распадается половина начального количества радиоактивных ядер. Если в формуле  возьмем t = Т1/2, Nt = N0/2, то

 или 

Прологарифмируем обе части уравнения.

 , , отсюда

, .

Тогда закон радиоактивного распада можно написать таким образом:

При регистрации ионизирующих излучений определяют число распадов в единицу времени.  Как было отмечено, мера количества радиоактивного вещества, выражаемая числом радиоактивных превращений в единицу времени называется активностью этого вещества и обозначается А.

A = - dN/dt =lN

 Единицей измерения активности в системе СИ является 1 распад/с = 1 Беккерель (Бк). Широко используются внесистемная единица измерения активности - Кюри (Ки). 1 Ки = 3,7×1010  Бк. В практической работе применяют единицы измерения активности милликюри (мКи), микрокюри (мкКи) и т.д


На главную