No Image

Что такое естественная радиоактивность каковы состав

СОДЕРЖАНИЕ
0 просмотров
16 октября 2019

Естественная радиоактивность присутствует в нашей жизни повсеместно, она является частью среды обитания человека. Это явление было открыто в 1896 году французским ученым по фамилии А. Беккерель, который обнаружил источник естественной радиоактивности совершенно случайно во время проведения опыта по изучению воздействия на фотопластинку, которая была завернута в черную бумагу, флюоресцирующего сернистого цинка.

Что же такое естественная радиоактивность? Это превращение атомных ядер одного химического элемента в ядра атомов другого элемента. Этот процесс всегда сопровождается радиоактивным излучением. Большой вклад в изучение данного вопроса внесла выдающийся ученый-физик Мария Склодовская-Кюри. Именно она в 1898 году открыла элементы радий и полоний.

Ученые-физики доказали, что естественная радиоактивность не подвержена изменениям под воздействием внешних условий. Она может быть двух видов: протонная, а также двухпротонная.

Естественная радиоактивность включает в состав несколько компонентов. К ним относятся: космическое излучение, радиоактивные вещества, постоянно находящиеся в земле, а также источник излучения, который находится в строительных материалах, в пище и воде.

Если просчитать в процентном соотношении, то естественная радиоактивность может быть представлена следующим образом: 73 % – связано с воздействием природных источников радиации, которые повсеместно окружают нас, 13 % – создается за счет медицинских процедур (наиболее значима по величине рентгеноскопия), а 14 % излучения приходится на лучи из космоса.

Солнечная радиация обладает колоссальной мощностью, но Землю от нее надежно защищает атмосфера, однако, чем выше расстояние от поверхности Земли, тем сильнее действие космического излучения. Ученые наблюдают удвоение ее действия через каждые 1000 метров. Например, при полете самолета, когда он набирает высоту примерно 10 000 метров, уровень радиации в салоне превышает естественный почти в 10 раз.

Вспышки, которые периодически появляются на Солнце, также являются мощнейшей составляющей «естественного» радиационного фона. Следующие источники – это частицы, которые входят в состав строительных материалов, отходов от сжигания угля, а также фосфорных удобрений.

Как же распределен уровень естественной радиоактивности на планете? Ученые просчитали, что он колеблется в размере 5 -20 микрорентген в час. При этом перед человечеством встает вопрос, насколько вреден такой показатель для жизнедеятельности людей, населяющих нашу планету.

По этому вопросу высказывания ученых неоднозначны. Одни считают, что ущерб от излучения незначителен, другие утверждают, что он вызывает тяжелые заболевания и мутации, но вполне очевидно, что этот вопрос требует более глубокого исследования.

Значительно повлиять на радиоактивный фон человек практически не может, поэтому необходимо оградить себя от воздействия тех негативных факторов, которые превышают допустимые значения.

  • 1 бэр = 0,01 Зиверт;
  • 1 мбэр = 0,01 милли Зиверт.

Космическое излучение эквивалентно годовой дозе 30 мбэр (300 мкЗв), но, например, на высоте приблизительно 10 км доза облучения будет уже в 100 раз больше. Уровень радиации отличается на различных континентах и в отдельно взятых странах. Во Франции, США и Японии он равен 30 – 60 миллибэр в год. Население этих преуспевающих стран получает ежегодно 100—150 мбэр радиации за счет имеющегося фона. В России этот показатель в среднем составляет 65 мбэр/год.

Пути, по которым попадают в организм радиоактивные вещества, могут быть самыми разнообразными. Наиболее распространенные из них: через легкие, с пищей, через кожу путем абсорбции. Повышенный радиоактивный фон негативно влияет на организм человека. Опасные вещества равномерно распределяются по всему организму пострадавшего. Если принимать во внимание все источники радионуклидов, то годовая доза для человека в среднем составляет 135 мбэр.

Читайте также:  Лейкоцитарный индекс интоксикации понижен у ребенка отзывы
Этот видеоурок доступен по абонементу

У вас уже есть абонемент? Войти

Введение

В 1896 году А. Беккерель открыл радиоактивность. А. Беккерель изучал флуоресценцию урановой смолки. И однажды он обнаружил, что даже при условии, что свет не падает на урановый препарат, завернутый в бумагу, тот все равно излучает лучи, которые Беккерель ранее считал рентгеновскими. Он думал, что флуоресценция получается тогда, когда солнечный свет попадает в урановую смолку, а вследствие этого она излучает рентгеновские лучи.

Оказалось, что никакого предварительного облучения не нужно, смолка все равно излучает какие-то лучи.

В 1898 году супруги Пьер и Мария Кюри опубликовали результаты своих работ. Они выяснили, что такое свойство излучать присуще не только урановой смолке и урансодержащим материалам, а такое же излучение дает торий. Вследствие экспериментов, супруги Кюри пришли к выводу, что в смолке содержатся элементы, которые обладают большей активностью излучения лучей. В июле 1898 года супруги Кюри опубликовали открытие новых элементов. Первый из них – полоний, а второй, который был более сильным по активности излучения, – радий.

Также супруги Кюри ввели термин – радиоактивность.

В 1899 году Э.Резерфорд опубликовал свои исследования, в которых он дифференцировал радиоактивное излучение на три компонента: α-, β- и γ- лучи. Он обнаружил, что излучение содержит один положительно заряженный компонент – α, отрицательно заряженный компонент – β, и нейтральный компонент – γ.

В 1900 году П. Виллар обнаружил дифракцию γ-лучей и подтвердил их волновую природу. γ-лучи оказались квантами больших энергий. Они принадлежат спектру электромагнитных волн.

В 1901 году А. Беккерель измерил отношение величины заряда к массе у β-частиц. Он доказал, что β-частицы – это электроны больших энергий, движущиеся с очень большой скоростью.

с – скорость света

В 1902 году Э. Резерфорд установил, что в урановой смолке имеются летучие компоненты, которые он назвал эманация тория, эманация радия. В дальнейшем оказалось, что это радиоактивный газ – полоний.

В 1903 году Э.Резерфорд измерил отношение величины заряда к массе у α-частиц. Чтобы это измерить, потребовалось создать очень сильные магнитные поля. Резерфорд установил, что α-частицы – это ядра гелия.

В 1903 году А. Беккерель, Пьер и Мария Кюри получили Нобелевскую премию.

Пьер и Мария Кюри исследовали свойства α-излучения.

Они ввели понятие активность радиоактивного препарата (а). Мария Кюри установила, что за 1 час 1 г радия выделяет энергию W. И затем вычислила, сколько энергии приходится на одну α-частицу (W α).

ΔN – число распадов в радиоактивном препарате

Δt – единица времени

N – количество вещества

λ – постоянная распада

Получилась огромная энергия:

В дальнейшем Мария Кюри уточнила свои эксперименты. Оказалось, что чистые α-частицы дают Wα = 4,7 МэВ

Во всех изученных радиоактивных препаратах энергия α-частиц, вылетающих из ядра, лежит в пределах [3÷10] МэВ.

Читайте также:  Антифриз можно ли пить

α-частицы обладают малой проникающей способностью, они очень действенны. Частица, имея такую энергию, пробегает в воздухе:

За это время она проводит ионизацию сотен тысяч атомов, образуя сотни тысяч пар ионов.

α-частицы проникают через тонкое стекло, через тонкую металлическую фольгу.

А. Беккерель и Кауфман изучали свойства β-лучей.

А.Беккерель показал, что:

Wk – кинетическая энергия β-частиц

При такой энергии масса электрона начинает меняться. Кауфман измерил зависимость массы от скорости движения. Он экспериментально нашел выражение для зависимости массы электрона от скорости его движения:

mβ – масса движущегося электрона

m – масса покоящегося электрона

Для вычисления кинетической энергии β-частицы, надо пользоваться формулами из теории относительности:

β-излучение обладает большой проникающей способностью. При этом ионизирующая способность β-излучения небольшая, так как она на очень большой скорости пролетает атом, почти не успевая его ионизировать:

От β-излучения может спасти прорезиненная одежда, которая применяется в экспериментах.

Виллар показал, что γ-лучи представляют собой кванты электромагнитного излучения, очень высокой частоты и маленькой длины волны.

lпр – длина свободного пробега

Чтобы защититься от γ-излучения, которое имеет вредные последствия для организма, необходима преграда в виде свинца, толщиной не менее 1 дм.

Таким образом, к 1903 году сложилось ясное представление о том, что такое радиоактивность.

Радиоактивное излучение является следствием спонтанного превращения ядер одних элементов в ядра других элементов, с выбросом либо α-частицы(ядро гелия), либо β-частицы (электрона), что приводит к изменению заряда и массы ядер. Получаются новые ядра, но сам процесс является спонтанным. В данной ситуации необходимо применять законы статистического характера.

Приборы для изучения радиоактивного излучения:

1. Счетчик Гейгера–Мюллера (подсчитывает число радиоактивных частиц, вылетевших из препарата), 1908–1928 г.г.

2. Камера Вильсона (позволяет проследить треки радиоактивных частиц), 1912 г.

3. Пузырьковая камера Глезера, 1952.

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

Если вы нашли ошибку или неработающую ссылку, пожалуйста, сообщите нам – сделайте свой вклад в развитие проекта.

Естественная радиация была всегда: до появления человека, и даже нашей планеты. Радиоактивно всё, что нас окружает: почва, вода, растения и животные. В зависимости от региона планеты уровень естественной радиоактивности может колебаться от 5 до 20 микрорентген в час.

Откуда же берется естественная радиоактивность? Существует три основных источника:

1. Космическое излучение и солнечная радиация — это источники колоссальной мощности, которые в мгновение ока могут уничтожить и Землю, и всё живое на ней. К счастью, от этого вида радиации у нас есть надёжный защитник — атмосфера.

2. Излучение земной коры. Помимо космического излучения радиоактивна и сама наша планета. В её поверхности содержится много минералов, хранящих следы радиоактивного прошлого Земли: гранит, глинозём и т.п. Сами по себе они представляют опасность лишь вблизи месторождений, однако человеческая деятельность ведёт к тому, что радиоактивные частицы попадают в наши дома в виде стройматериалов, в атмосферу после сжигания угля, на участок в виде фосфорных удобрений, а затем и к нам на стол в виде продуктов питания.

3. Радон — это радиоактивный инертный газ без цвета, вкуса и запаха. Он в 7,5 раз тяжелее воздуха, и, как правило, именно он становится причиной радиоактивности строительных материалов. Радон имеет свойство скапливаться под землей в больших количествах, на поверхность же он выходит при добыче полезных ископаемых или через трещины в земной коре.

Читайте также:  Способ применения полисорба

В отличие от естественных источников радиации, искусственная радиоактивность возникла и распространяется исключительно силами людей. К основным техногенным радиоактивным источникам относят ядерное оружие, промышленные отходы, АЭС, медицинское оборудование, предметы старины, вывезенные из «запретных» зон после аварии Чернобыльской АЭС, некоторые драгоценные камни.

Радиоакти́вность— свойство атомных ядер самопроизвольно (спонтанно) изменять свой состав (заряд Z, массовое число A) путём испускания элементарных частиц или ядерных фрагментов. Соответствующее явление называется радиоактивным распадом. Радиоактивностью называют также свойство вещества, содержащего радиоактивные ядра.

Альфа-,бета- и гамма распад.

При альфа-распаде излучается α-частица (ядро атома гелия). Из вещества с количеством протонов Z и нейтронов N в атомном ядре оно превращается в вещество с количеством протонов Z-2 и количеством нейтронов N-2 и, соответственно, атомной массой А-4: (Z^A)X→(Z-2^(A-4))Y +(2^4)He. То есть происходит смещение образовавшегося элемента на две клетки назад в периодической системе.

Альфа-распад – это внутриядерный процесс. В составе тяжелого ядра за счет сложной картины сочетания ядерных и электростатических сил образуется самостоятельная α-частица, которая выталкивается кулоновскими силами гораздо активнее остальных нуклонов. При определенных условиях она может преодолеть силы ядерного взаимодействия и вылететь из ядра.

При бета-распаде излучается электрон (β-частица). В результате распада одного нейтрона на протон, электрон и антинейтрино, состав ядра увеличивается на один протон, а электрон и антинейтрино излучаются вовне: (Z^A)X→(Z+1^A)Y+(-1^0)e+(0^0)v. Соответственно, образовавшийся элемент смещается в периодической системе на одну клетку вперед.

Бета-распад – это внутринуклонный процесс. Превращение претерпевает нейтрон. Существует также бета-плюс-распад или позитронный бета-распад. При позитронном распаде ядро испускает позитрон и нейтрино, а элемент смещается при этом на одну клетку назад по периодической таблице. Позитронный бета-распад обычно сопровождается электронным захватом.

Кроме альфа и бета-распада существует также гамма-распад. Гамма-распад – это излучение гамма-квантов ядрами в возбужденном состоянии, при котором они обладают большой по сравнению с невозбужденным состоянием энергией. В возбужденное состояние ядра могут приходить при ядерных реакциях либо при радиоактивных распадах других ядер. Большинство возбужденных состояний ядер имеют очень непродолжительное время жизни – менее наносекунды.

Ядерные реакции.

Ядерная реакция – это процесс взаимодействия атомного ядра с другим ядром или элементарной частицей, сопровождающийся изменением состава и структуры ядра и выделением вторичных частиц или γ-квантов.

В результате ядерных реакций могут образовываться новые радиоактивные изотопы, которых нет на Земле в естественных условиях.

При ядерных реакциях выполняется несколько законов сохранения: импульса, энергии, момента импульса, заряда. В дополнение к этим классическим законам при ядерных реакциях выполняется закон сохранения так называемого барионного заряда (т. е. числа нуклонов – протонов и нейтронов). Выполняется также ряд других законов сохранения, специфических для ядерной физики и физики элементарных частиц.

Ядерные реакции могут протекать при бомбардировке атомов быстрыми заряженными частицами (протоны, нейтроны, α-частицы, ионы).

Ядерные реакции сопровождаются энергетическими превращениями. Энергетическим выходом ядерной реакции называется величина

Q = (MA + MBMCMD)c 2 = ΔMc 2 .

где MA и MB – массы исходных продуктов, MC и MD – массы конечных продуктов реакции. Величина ΔM называется дефектом масс. Ядерные реакции могут протекать с выделением (Q > 0) или с поглощением энергии (Q

“>

Комментировать
0 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
No Image Отравления
0 комментариев
No Image Отравления
0 комментариев
No Image Отравления
0 комментариев
No Image Отравления
0 комментариев
Adblock detector