Ядерные реакции. Методы получения радионуклидов
ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЯДЕР АТОМОВ.
1. Электрический заряд ядра. Ядра всех атомов заряжены положительно. Их заряд определяется числом протонов Z, входящих в состав ядра, и может быть найден по порядковому номеру соответствующего элемента в таблице Менделеева: qя = Ze, где qя – заряд ядра, е – положительный заряд, численно равный заряду электрона. 2. Масса ядра. Она не на много отличается от массы атома. Массу ядра выражают в атомных единицах массы (а.е.м.). За 1 а.е.м. принята 1/12 массы изотопа углерода с массовым числом 12. 1 а.е.м. = (1,66043 ± 0,00031)´ 10-27 кг. Например: тр = 1,00728 а.е.м., тп = 1,00867 а.е.м., тa = 4,00152 а.е.м. 3. Массовое число. Это целое число (А), ближайшее к атомной массе атома, выраженной в а.е.м. Массовое число равно числу нуклонов в ядре. А = Z + N, где N – число нейтронов в ядре. Символическая запись ядра: . Нижний индекс у элемента означает порядковый номер Z, верхний – массовое число А. 4. Радиус ядра. Радиусы всех ядер могут быть вычислены по приближенной формуле (1) В ядерной физике длину выражают в фемтометрах (1 фм = 10-15м). В этих единицах вместо (1) имеем . 5. Спин ядра. Ядро характеризуют спином, который равен сумме спинов нуклонов. Спины протона и нейтрона одинаковы: . Спин ядра, состоящего из четного числа нуклонов равен целому числу , а ядра гелия - нулю. Ядро, состоящее из нечетного числа нуклонов, имеет спин, равный нечетному числу . Например, спин ядра трития равен , а ядра лидия . 6. Магнитный момент ядра. Со спином ядра связан магнитный момент ртя. Его выражают в ядерных магнетонах Бора mя. Магнитный момент протона ~ , нейтрона Знак «-» означает, что магнитный момент нейтрона или ядра ориентирован противоположно спину.
Радиоактивность. Основной закон радиоактивного распада. Активность. Радиоактивностью называется самопроизвольный распад неустойчивых ядер с испусканием других ядер или элементарных частиц. Естественная радиоактивность – встречается у неустойчивых ядер, существующих в природе. Искусственной радиоактивностью называется распад ядер, образованных в результате различных ядерных реакций. Имеется три вида радиоактивного излучения: a, b, g. Альфа-излучение – поток частиц с высокой энергией, которую представляют ядра гелия. a-частица состоит из двух протонов и двух нейтронов и обозначается Бета-излучение – поток частиц с высокой кинетической энергией, которую представляют либо электроны, либо позитроны. b-частица обозначается или или (позитрон). Гамма-излучение – имеет электромагнитную природу и представляет фотонов с высокой энергией ~ от 1 до 2-3 МэВ и малой длиной волны от 0,1 нм и меньше. Обозначается - g c индексом, указывающим энергию фотонов, например, g0,5 или g2,0. Радиоактивный распад есть явление статистическое. Пусть за малый интервал времени dt распадается dN ядер. dN = -lN dt, где l - постоянная распада. Эта величина пропорциональна вероятности распада и различается для разных радиоактивных веществ. Знак «-» поставлен в связи с тем, что dN< 0, так как число не распавшихся радиоактивных ядер убывает со временем. (N0 – начальное число радиоактивных ядер) , потенцируя (1) . Это и есть основной закон радиоактивного распада. На практике вместо постоянной распада чаще используют другую характеристику радиоактивного изотопа – период полураспада Т. Это время, в течение которого распадается половина радиоактивных ядер. Чтобы установить связь между Т и l, подставим в (1) и t = T логарифмируя Работая с радиоактивными источниками, важно знать число частиц или g-фотонов, вылетающих из препарата а единицу времени. Это число пропорционально скорости распада, поэтому скорость распада называется активностью, является существенной характеристикой радиоактивного препарата: Таким образом, активность препарата будет тем больше, чем больше радиоактивность ядер и чем меньше их период полураспада. Активность препарата со временем убывает по экспоненциальному закону. Единица измерения активности в СИ – распад в секунду. Наиболее употребительной единицей активностью является Кюри (Ки). 1 Ки = 3,7 × 1010 расп./с 1 Беккерель (Бк) – соответствует активности нуклида в радиоактивном источнике, в котором за 1 с происходит один акт распада 1 Рд = 106 Бк = 106 с-1. Для характеристики активности единицы массы радиоактивного источника вводят величину, называемую удельной массовой активностью и равную отношению активности изотопа к его массе. Удельная массовая активность выражается в беккерелях на килограмм (Бк/кг). Существует еще одна внесистемная единица измерения активности – резерфорд (Рд), равная 106 расп/с.
Ядерные реакции. Методы получения радионуклидов. Искусственно-радиоактивные изотопы получают в результате ядерных реакций – взаимодействия нуклидов друг с другом и с ядерными частицами или фотонами, в результате которых происходит образование других нуклидов и частиц. Ядерная реакция условно обозначается следующим образом: вначале указывается символ исходного элемента (изотопа), а затем – образующегося в результате длиной ядерной реакции. В скобках между ними первой указывается воздействующая, а за нею – вылетающая частица или квант излучения. Например, 16О(t, n) 18F (t –тритон). Вероятность осуществления ядерных реакций количественно характеризуется эффективным поперечным сечением реакции (s) и выражаемым в барнах (10-24 см2). Для получения искусственно-радиоактивных нуклидов используют ядерные реакторы и ускорители заряженных частиц. 1) Многие радионуклиды, применяемые в биологии и медицине, получают в ядерном реакторе по ядерным реакциям радиационного захвата, то есть захвата ядром нейтрона с испусканием g-кванта.
Популярное: Организация как механизм и форма жизни коллектива: Организация не сможет достичь поставленных целей без соответствующей внутренней... Как вы ведете себя при стрессе?: Вы можете самостоятельно управлять стрессом! Каждый из нас имеет право и возможность уменьшить его воздействие на нас... Почему двоичная система счисления так распространена?: Каждая цифра должна быть как-то представлена на физическом носителе... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (1102)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |