16. Сводка видов радиоактивного распада

16. Сводка видов радиоактивного распада

В табл. 2 сведены основные виды радиоактивности и дано описание изменений в ядре материнского радионуклида

Таблица 2

Виды радиоактивности

Мода распада Обозначение Источник ИзменениеZ ИзменениеN ИзменениеA
Альфа a Тяжелое ядро -2 -2 -4
Бета b- Избыток нейтронов +1 -1 0
Гамма g Избыток энергии 0 0 0
Изомерный переход IT Избыток энергии 0 0 0
Позитрон b+ Избыток протонов -1 +1 0
Рентгеновское излучение* X (Рентгеновская трубка) - - -
Внутренняя конверсия e- Избыток энергии 0 0 0
Электронный захват e Избыток протонов -1 +1 0
Нейтрон* n Избыток нейтронов 0 -1 -1
(Источники нейтронов, ядерные реакторы) - - -

* Эти виды излучения чаще связываются с другими источниками, а не с радиоактивным распадом

Вопросы для самопроверки 2

Теперь посмотрите, сколько Вы усвоили из прочитанного, ответив на следующие вопросы в Вашей рабочей тетради:

1.      Используйте Вашу диаграмму нуклидов, чтобы найти формы и энергии испускаемого излучения следующих радиоизотопов. Как эти радионуклиды распадаются?

a)   Be-7.

b)   Na-22.

c)   P-32.

d)   Po-210.

2.      Какие две формы распада приводят к продуктам распада, энергия которых лежит в определенном интервале?

3.             Заполните промежутки подходящим словом или фразой:

a)      Испускание _______ ____ обычно связывается с альфа- или бета-распадом и служит для удаления избыточной энергии из ядра атома.

b)      Радионуклиды, которые не испускают гамма-квант немедленно после другого распада, но испускают гамма квант через несколько минут или часов, известны как _________ радионуклиды.

c)      Процесс, когда гамма-квант испускается из ядра через несколько минут или часов, известен как _________ _________.

4.      Какие две формы распада приводят к испусканию характеристического рентгеновского излучения?

5.      Каковы два вида излучений, сопровождающих внутреннюю конверсию?

Теперь сверьте Ваши ответы с модельными ответами в рабочей тетради.

3. ПОСТОЯННАЯ РАСПАДА, АКТИВНОСТЬ, ПЕРИОД ПОЛУРАСПАДА

Параметры распада – это физические величины, которые описывают процесс распада радионуклида. Этими параметрами являются постоянная распада, активность, и период полураспада, и каждая величина является характерной для каждого радионуклида и его содержания в образце. Некоторые математические выражения используются в последующих разделах, для описания параметров распада. Если Вы не уверены в своих знаниях экспонент, или логарифма, потратьте время и просмотрите снова важные разделы Модуля 1.2 «Основы математики».

3.1.      Закон радиоактивного распада и постоянная распада

Радиоактивный распад радиоактивного материала случаен по своей природе, и невозможно оценить точно, когда отдельный атом собирается распадаться. Однако, если взглянуть на большое количество атомов как на одно целое, то распад будет происходить по четкой статистической модели, известной как закон радиоактивного распада.

Этот закон можно записать в виде экспоненциального уравнения 1:

N = N0e-lT [1]

где             N0 – начальное число ядер,

T – прошедшее время,

l постоянная радиоактивного распада, и

N число ядер, оставшихся после распада за время T.

Постоянная распада l - это доля ядер, подвергающихся распаду, в единицу времени (секунду или год).

Постоянная распада фиксирована для конкретного радионуклида, и не изменяется в зависимости от любых химических или физических изменений нуклида.

3.2.      Активность

Определение

В радиационной защите более важно знать, сколько излучения испускается, чем то, сколько радиоактивных атомов остаются в образце. Следовательно, такая величина, как активность, используется для того, чтобы определить число распадов радиоактивного материала в единицу времени (обычно секунды).

Активность (A) радионуклида определяется как число распадов в секунду в радиоактивном веществе

Обратите внимание, что активность и атомное массовое число имеют то же самое обозначение (A) и число ядер, и число нейтронов имеют то же самое обозначение (N). Вы должны, поэтому, быть осторожны, что Вы понимаете под каждым символом, всякий раз, когда они используются.

!

Единицы и величины

Единицей активности является беккерель (Бк), и один беккерель равен одному распаду в секунду.

1 Бк = 1 распад в секунду

Следует отметить, что первой единицей активности была кюри (Ки), которая первоначально определялась как величина активности имеющего то же самое число распадающихся в секунду атомов как один грамм радия-226. Кюри был позже переопределен как 3,7 x 1010 распадов в секунду (или 37 ГигаБеккерелей).

1 Ки = 3,7 x 1010 Бк = 37 ГБк

В радиационной защите, часто необходимо использовать различные приставки (кило, Мега, Гига и т.д). В табл. 3 перечислены приставки единиц, наиболее часто используемые.

Таблица 3

Приставки единиц

Дробные Кратные
Обозначение Приставка Множитель Обозначение Приставка Множитель
д деци 10-1 к кило 103
с санти 10-2 М Мега 106
м милли 10-3 Г Гига 109
m, или мк микро 10-6 Т Тера 1012
н нано 10-9
пк пико 10-12
фм фемто 10-15

Пример 1 показывает, каким образом производить переход между приставками.

Пример 1

Если активность радионуклида равна 10 МегаБеккерель (10 МБк),

a)      чему это равно в Беккерелях?

Из табл. 3 видно, что Мега означает умножение на 106. Значит, для преобразования МегаБеккерелей в Беккерели мы должны умножить на 106 следующим образом:

10 МБк = 10 x 106 Бк = 107 Бк

Ответ: 10 МБк равны 107 Бк

b)      чему это равно в ГигаБеккерелях (ГБк)?

Из таблицы 3, мега обозначает умножение на 106. а гига – на 109. Следовательно, приставка мега обозначает, что величина в 103 (или в 1000 раз) меньше чем Гига. Значит:

10 МБк = 10 x 10-3 ГБк = 10-2 ГБк = 0,01 ГБк

Ответ: 10 МБк равны 0,01 ГБк

Так же часто необходимо преобразовать старые единицы активности (Кюри) к новым единицам (Беккерели) и наоборот. В табл. 4 перечислены полезные переводные множители для старых и новых единиц активности

Таблица 4

Преобразование единиц активности

Кюри в Беккерели Беккерели в Кюри
1 mКи = 37 кБк1 mКи = 37 МБк

1 Ки = 37 ГБк

103 Ки = 37 ТБк

1 Бк = 2.7 x 10-11 Ки1 кБк = 2.7 x 10-8 Ки

1 МБк =2.7 x 10-5 Ки = 27 mКи

1 ГБк = 2.7 x 10-2 Ки = 27 мКи

1 ТБк = 2.7 x 10 Ки = 27 Ки

Примеры 2 и 3 иллюстрируют, как можно производить эти преобразования

Пример 2

Активность радиоактивного источника равна 5 микроКюри (5 mКи). Чему равна эта активность в Беккерелях (Бк)?

Ответ: Из таблицы 4, 1 mКи = 37 кБк.

Значит 5 mКи = 5 x 37 кБк = 185 кБк

5 mКи равны 185 кБк или 1,85 x 105 Бк

Пример 3

Активность радиоактивного источника равна 200 мегабеккерель (200 MБк). Чему равна эта активность в кюри(Ки)?

Ответ: Из таблицы 4, 1 MБк = 2,7 x 10-5 Ки = 27mКи.

Значит 200 MБк = 200 x 2,7 x 10-5 Ки = 540 x 10-5 Ки

= 5,4 x 10-3 Ки = 5,4 мКи

200 MБк равны 5,4 мКи or 5,4 x 10-3 Ки