1 ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 14 Радиоактивность, виды радиоактивного

1 ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 14 Радиоактивность, виды радиоактивного распада. Основные законы радиоактивного распада. Взаимодействие ионизирующего излучения с веществом. Дозиметрия ионизирующего излучения

2 Радиоактивность Ядро 1 → → ядро 2 + элементарная частица 2 A a Z z. X y Y Z – число протонов А – число нуклонов N = A – Z – число нейтронов q = +1, 6 · 10 -19 Кл m p = 1, 6726 · 10 -27 кг q = 0 Кл m n = 1, 67 50 · 10 -27 кг

3 Естественная и искусственная 4 4 2 2α He 4 4 2 2α A A Z ZX Y α – распад: Протонная радиоактивность 1 1 Hp 1 1 A A Z ZX Y p Спонтанное деление ядер тяжелых элементов 2 2 1 2 2 2 A A A Z Z Z X Y Y Распады

4β – распад: Взаимные превращения в ядре протона и нейтрона 1 1 0 0 1 1 n p e 1 1 0 1 p n e 1 0 1 1 1 0 p e n 0 0 1 1βe – электрон 0 0 1 1 βe – позитрон γ – излучение 0 0 γ γ max 1 2ε νh W W

5 dt. Nd. N t e. NN 0 2 ln 21 T N dtd. N A с распад A с распад Ки. A 10 10700, 31 Закон радиоактивного распада 1 2 02 t T N N

6 Какова активность препарата, если в течение 10 мин распадается 10 000 ядер этого вещества? d. N A dt dt = d. N = За один год начальное количество радиоактивного изотопа уменьшилось в три раза. Во сколько раз оно уменьшится за два года? 1λ 0 t N N e 01 3 N 1λ 1 3 t e 1 λ 2 tx e

7 За какое время t распадается ¼ начального количества ядер радиоактивного изотопа, если период его полураспада Т 1/2 =24 ч? 12λ 0 02 t Tt N N e N За время t = 8 суток распалось k = ¾ начального количества ядер радиоактивного изотопа. Определить период полураспада T 1/2. 03 4 N 243 2 4 t 12 02 t T N N

8 Активность А препарата уменьшилась в k = 250 раз. Оценить скольким периодам полураспада T 1/2 равен протекший промежуток времени t? N dtd. N A λ 0λ t N e λ 0 t. A e 1 20 2 t TA За время t = 1 сут активность изотопа уменьшилась от A 1 =118 ГБк до A 2 =7, 4 ГБк. Оценить период полураспада T 1/2 этого нуклида.

9 После Чернобыльской аварии в некоторых местах загрязненность почвы радиоактивным цезием-137 была на уровне 45 Ки/км 2. Оценить через сколько лет активность в этих местах снизится до относительно безопасного уровня 5 Ки/км 2. Период полураспада цезия-137 равен Т 1/2 = 30 лет.

10 Допустимая активность йода-131 в щитовидной железе человека должна быть не более 5 н. Ки. У некоторых людей, находившихся в зоне Чернобыльской катастрофы, активность йода-131 доходила до 800 н. Ки. Оценить через сколько дней активность снижалась до нормы? Период полураспада йода-131 равен 8 суткам.

11 Ионизирующие излучения: Х – излучение; γ – излучение потоки заряженных частиц: α – излучение; β – излучение; n – излучение; р — излучениепотоки квантов:

12 Взаимодействие излучения с веществом = = изменение состояния носителей излучения + + изменение состояния вещества = f (свойства носителей + свойства вещества) Стадии взаимодействия: 1. Физическая 2. Физико-химическая 3. Химическая 4. Биологическая

13 Физическая стадия Носитель изменяет направление распространения и теряет энергию Вещество изменяет энергетическое и электрическое состояние

14 Количественные оценки свойств излучения и вещества при их взаимодействии на первой стадии: 1. Линейная тормозная способность вещества: d. E S dldl. E ; 0 E d. E p S = f (свойства вещества; E ; q )

152. Линейная плотность ионизации: dl i dn S i dl E i = f (свойства вещества; E ; q ) 3. Средний линейный пробег R

16α – излучение Направление движения не меняется 4 2 He

17 i l. R

19β – излучение Направление движения меняется 0 1 e

21γ – излучение 0 0γ 0 I 0 I Ip x μ 0 x I I e μ μ +μ +μ μ – линейный коэффициент ослабления

22 Действие излучения на вещество 1. Поглощенная доза: E D m Дж p = кг. D 1 Гр = 100 рад. Физическое воздействие 2. Мощность поглощенной дозы: E N m t

233. Экспозиционная доза Равна заряду всех положительных ионов, образующихся под действием излучения в единице массы воздуха при нормальных условиях Кл 1 кг X 4 Кл 1 2, 58 10 кг. X Энергетический эквивалент 1 Рентгена: 4 Дж 1 P 88 10 кг :

24 Мощность экспозиционной дозы: X d. X P dt P c При постоянной мощности экспозиционной дозы: XX P t

25 D f X 1 – 4,

264. Эквивалентная доза: H KD [ Н ] = 1 Зв = 100 бэ. РБиологическое воздействие 1 n i i. H K

27 Человек массой 60 кг в течение 6 ч подвергался действию γ — излучения, мощность которого составляла 30 мк. Р/час. Считая, что основным поглощающим элементом являются мягкие ткани, найти экспозиционную, поглощенную и эквивалентную дозы облучения. X d. X P dtm = 60 кг К = 1 f = 1 Р Х = 30 мк. Р/час t = 6 час Мощность экспозиционной дозы: Экспозиционная доза излучения: XX P t мк. Р = Р

28 Поглощенная доза излучения: D f X рад. Р 1 Гр = 100 рад D = Гр Эквивалентная доза: H KDD = рад Зв Гр

29 Тканью массой m = 10 г поглощается N = 10 9 α-частиц с энергией ε = 5 Мэ. В. Найти эквивалентную дозу облучения. m ε = 5 Мэ. В = Поглощенная доза: εE E N D m m m Гр Эквивалентная доза облучения: 20 K H KD Зв