Природные источники ионизирующих излучений 1. Космическое

Природные источники ионизирующих излучений 1. Космическое излучение Первичное космическое излучение Вторичное космическое излучение 2. Нуклиды радиоактивных рядов 3. Радионуклиды не входящие в ряды Радионуклиды земной коры Радионуклиды атмосферы

Первичное космическое излучение Состав Поток космических частиц высокой энергии (до 1020 э. В) Интенсивность ПКИ составляет 2 -4 см-2 с-1 Открыто в 1912 году австрийским физиком Виктором Ф. Гессом, лауреатом Нобелевской премии

Первичное космическое излучение Области околоземного пространства с Взаимодействие с магнитосферой Земли повышенной концентрацией заряженных частиц Радиационные пояса Земли Широтный эффект Восточно-западная асимметрия Открыты в 1958 году сотрудником НАСА Ван-Алленом и советским физиком С. Н. Верновым

Восточно-западная асимметрия Широтный эффект Является причиной полярных сияний Интенсивность комического Интенсивность космического излучения в стратосфере возрастает в увеличением излучения с западном географической широты направлении больше, чем в восточном Открыт в 1927 году независимо друг от друга Я. Клеем и А. Комптоном. Открыта в 1933 году Исследован С. Н. Верновым итальянским физиком Б. Росси

Первичное космическое излучение Взаимодействие с магнитосферой Земли Радиационные пояса Земли атмосфера Земли Широтный эффект Восточно-западная асимметрия Вторичное космическое излучение

Вторичное космическое излучение Поток частиц (адроны, лептоны, фотоны), образующихся в результате взаимодействия первичных космических лучей с ядрами атомов атмосферы. Адронная компонента Электрон-фотонная Мюонная

Вторичное космическое излучение Поток частиц (адроны, лептоны, Состав: π-мезоны, δ- фотоны), образующихся в нуклоны, возбужденные результате взаимодействия ядра, каоны, γ-кванты первичных космических лучей с ядрами атомов атмосферы. Механизм образования: π0 → γ + γ Адронная компонента + + е-, γ→е Электрон-фотонная Мюонная Механизм образования: π-→ μ- + ν; μ-→ е- + 2ν - - π + → μ+ + ν , μ+ → е + + 2 ν

Вторичное космическое излучение Интенсивность компонент на разных высотах На уровне моря Адронная 10 -5 частиц см-2 с-1 Электрон-фотонная 0, 7· 10 -2 частиц см-2 с-1 Мюонная 1, 7· 10 -2 частиц см-2 с-1 ПКИ 1 частица / м 2 2000 лет

Нуклиды радиоактивных рядов 232 Th Радиоактивный ряд 232 Th 7, 4 x 1010 л Нуклид- (4 n+0) α родоначальник 238 U 228 Th β- 228 Ac β- 228 Ra 8, 5 x 109 л 1, 9 лет 6, 1 лет 7, 6 лет α Радиоактивный ряд (семейство) – это Ra U Pa Th 224 α 234 2, 5 x 105 л β- 234 1, 2 мин β- 234 2, 4 дн группа радионуклидов, претерпевающих 7, 6 дн α Th α 230 последовательные -Raили (и) - Rn 220 8 x 103 л 54, 5 c α 226 α Po превращения 216 1, 6 x 103 л α 0, 16 c 222 Rn α 43, 8 дн 212 Po β- 212 Bi β- 212 Pb α 3 x 10 -7 c 60, 5 мин 10, 6 ч 218 Po α 3 мин 208 Pb β- 208 Tl α стабильный 30, 1 мин 214 Po β- 214 Bi β- 214 Pb 1, 5 x 10 -7 c 19, 7 мин 9. 8 ч α 210 Po β- 210 Bi β- 210 Pb β- 210 Tl 140 дн 5 дн 22 лет 1 мин α 206 Pb Радиоактивный ряд 238 U (4 n+2) стабильный

Нуклиды радиоактивных рядов ПРИРОДНЫЕ РАДИОАКТИВНЫЕ СЕМЕЙСТВА Ряд * Родоначальник Некоторые радионуклиды Изотопы радона Стабильн. (Т 12 , лет) ряда нуклид A=4 n+0 232 Th (1, 4 1010) 228 Ra, 228 Ac, 216 Po, 212 Bi 220 Rn (54 с) 208 Pb A=4 n+2 238 U (4, 5 109) 230 Th, 234 Pa, 226 Ra, 218 Po 222 Rn (3, 8 дн) 206 Pb A=4 n+3 235 U (7, 1 108) 227 Ac, 223 Ra, 223 Fr, 219 At, 219 Rn (3, 9 мин) 207 Pb * А - массовое число члена ряда; n - целое число в интервале 51 -59 ИСКУССТВЕННОЕ РАДИОАКТИВНОЕ СЕМЕЙСТВО A=4 n+1 237 Np (2, 2 106) 233 U, 225 Ra, 221 Fr, 212 Po, нет 209 Bi

Радионуклиды не входящие в ряды РАДИОНУКЛИДЫ АТМОСФЕРЫ ЗЕМНОЙ КОРЫ Основные реакции Скорость образования Существуют с момента образования планеты. 2 с) Нуклид образования Т 1/2 Распад Постоянно образуются в результате ядерных реакций, атомов. /(см индуцируемых , космическими лучами -. сравнимым с 3 Н Обладают (периодом полураспада, Большая часть 14 N n t) 12 С возрастом. H, 3 He, p, n) 7 Всего 12, 26 л образуется в 0, 25 14 N (р; 3 Земли. Be космогенных радионуклидов (70%) β известно около 20 таких верхних 7 Ве и нуклидов слоях атмосферы. Ве лишь около 30% -в тропосфере. 14 N (n, 3 p 5 n) 7 53 дн. β- 8, 1 · 10 -2 16 О (р, 5 р5 n) Ве 7 Нуклид 10 Ве Содержание в 14 N (р, 4 pn) 10 Ве Распад Нуклид - Содержание в -2 Распад 1, 5 х106 л β 4, 5 · 10 (Т 1/2, лет) элементе, % 16 О (р, 5 p 2 n) 10 Ве (Т 1/2, лет) элементе, % 14 N (n, р) 14 С -, +, эз 148 Sm (1, 2 1013) 40 K (1, 28 109) 0, 012 11, 3 2, 5 14 C 16 О (р, 3 р) 14 С 5730 л β 87 Rb (5 1011) 40 152 Gd (1, 1 1014) Аr (расщепл. ) 22 Na 27, 83 0, 28, 6 · 10 -5 22 Na - 2, 6 β+, ЭЗ 96 Zr. S 35 (3, 6 1017) Аr (расщепл. ) S 40 2, 8 35 - 87, 1192 Pt ( 1015) дн. β- 0, 79 · 10 -3 1, 4 36 Сl 40 Аr (р, 2 p 3 n) 36 Сl 3, 1· 105 л β- 1, 1 · 10 -3 115 In (5 1014) 95, 7 - Hf (2 10 ) 174 15 0, 2 39 Аr 40 Аr (n, 2 n) 39 Аr 270 л β- 5, 6 · 10 -3 123 Te (1, 2 1013) ( 1013) -, эз Te (1, 2 10 ) 82 Кr 0, 87 (n, 2 n) 81 Кr эз 180 Ta 0, 012 81 Кr 8, 1· 105 л ЭЗ 1, 5 х10 -7 - 10 -5 80 Kr (n, γ) 81 Кr

Дозовые нагрузки от природных источников радиации на уровне моря в среднем 2400 мк. Зв год

Дозовые нагрузки от космического излучения На высоте 400 км 20 мк. Зв/час На высоте 20 км 13 мк. Зв/час На высоте 12 км 5 мк. Зв/час На высоте 4 км 0, 2 мк. Зв/час Средняя мощность 355 мк. Зв/год эквивалентной дозы на уровне моря (0, 04 мк. Зв/час)