Вопрос  №1

    В какое ядро превратится ядро цезия  , испустив ? Записать уравнение реакции. 

    Решение: обозначим неизвестное ядро символом . Так как при - распаде атомный номер изменяется на -2, а массовое число на -4, то =98-2=96. А=235-4=231. Следовательно, ядро превратиться в ядро . Уравнение реакции имеет вид: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Вопрос  №11

    За 10 дней распалось 75% начального количества радионуклидов. Определить период полураспада  радионуклида.

    Решение:

      Закон радиоактивного распада: 

       где N₀ - число ядер в начальный момент времени (t=0)

       N - число ядер, оставшихся к моменту времени t.

       dN - число ядер, распавшихся за малый интервал времени dt,

        - постоянная радиоактивного  распада (вероятность распада  ядра в единицу времени).

    Определим период полураспада: 

      

 

T_1\2=2 дня.

Ответ: Период полураспада T_1\2=2 дня. 
 
 
 
 
 
 
 

    Задание №21

    Найти толщину слоя половинного ослабления узкого пучка  – квантов для воды, если линейный коэффициент ослабления µ=0,047см^-1 

    Решение:

    Закон ослабления узкого пучка  – квантов слоем вещества толщиной Х:  
 
 

    где: – поток – квантов в веществе на глубине , - поток – квантов, падающих на вещество.

    . Следовательно:  
 

    

 

 

Ответ :  
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Вопрос  №31

    Определить  массу , имеющую активность А = 10 кБк. Период полураспада считать извесным. 

    Решение:  
 

    Число атомов радиоактивного изотопа равно:

    N=N_A*m\M

    A=m*ln2*N_A/M*

    где: – постоянная радиоактивного распада.

    Для определения массы перепишем формулу: 

    где: - период полураспада. 

    Ответ:  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Вопрос  №41

    Доза  излучения, поглощенного человеком, составила 1мГн, причем 80% поглощенной энергии  пришлось на долю – квантов , а 20% на долю α-излучения. Определить полученную человеком эквивалентную дозу. 

    Эквивалентная доза – поглощенная доза в органе или ткани, умноженная на взвешивающий коэффициент для данного излучения.

    Н = Зв, 

    Ответ: 4,8 Зв. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Задание №51.

     Какое из радиоактивных излучений  (a-,b-,g-) представляет наибольшую опасность в случае: а) внутреннего б) внешнего облучения ?

       Основными процессами взаимодействия заряженных частиц сравнительно малых энергий (≤20МэВ) с веществом являются упругое и неупругое рассеяния, тормозное излучение. Упругое рассеяние происходит в результате электромагнитного взаимодействия заряженных частиц с кулоновским полем ядра. При этом изменяется направление движения частицы, а ее энергия практически остается такой же, как и до взаимодействия.

       Неупругое рассеяние происходит при взаимодействии заряженной частицы с электронами  атома. При этом часть энергии  частицы передается электрону, который  в результате либо переходит в  более высокое энергетическое состояние, либо вылетает за пределы атома. В  первом случае говорят о возбуждении, во втором — об ионизации атома. Одновременно с уменьшением энергии  налетающая частица изменяет направление  первоначального движения. Электроны, выбитые из атомов среды, способны производить  вторичную ионизацию атомов. Другой неупругий электромагнитный процесс  — тормозное (радиационное) излучение  — возникает при торможении заряженной частицы в электрическом поле атомного ядра.

       Важнейшие физические характеристики заряженных частиц — удельная потеря энергии (количество энергии, теряемой частицей на единице  пути) и пробег. Удельная потеря энергии  на ионизацию не зависит от массы  частицы, пропорциональна квадрату ее заряда и концентрации электронов в среде и обратно пропорциональна  квадрату скорости частицы. Обычно процессы ионизации играют доминирующую роль в потерях энергии заряженными  частицами. Так, для электронов с  энергией 1 МэВ потери энергии из-за упругого взаимодействия меньше ионизационных  потерь примерно в 20 раз, а в случае α-частиц вклад упругого рассеяния в замедление вообще не заметен. Радиационные потери энергии существенны только для быстрых электронов, если их энергия превышает несколько мегаэлектрон-вольт. Для остальных частиц радиационные потери не важны: они обратно пропорциональны квадрату массы частицы.

  В таблице 1 приведены пробеги α- и β-частиц в воздухе и биологической ткани. Как видно из таблицы, пробеги, особенно α-частиц, очень малы. Слой воздуха толщиной 10см, тонкая фольга, резиновые перчатки, одежда полностью экранируют ос-частицы. 

Таблица 1.

Пробеги α и β-частиц в воздухе и биологической ткани, см

 

* Для β-частиц приведена максимальная энергия в спектре.

  Хотя  пробег β-частиц значительно больше, чем α-частиц, защита от β-излучения не вызывает проблем. Несколько миллиметров алюминия или стекла обычно полностью экранируют поток β-частиц. Однако для высокоактивных источников β-частиц с энергией, превышающей 1 МэВ, приходится учитывать, что часть энергии уносится высокоэнергетическими γ-квантами, возникающими при торможении β-частиц и обладающими большой проникающей способностью.

       Взаимодействие  γ-излучения с веществом. В области энергии γ-квантов от 20 кэВ до 10 МэВ, к которой относятся γ-кванты реакторных источников излучений и встречающихся в природе радионуклидов, основными процессами взаимодействия с веществом являются фотоэффект, комптоновское рассеяние (комптон-эффект) и образование электронно-позитронных пар.

       Остановимся крайне бегло на физике перечисленных  процессов. При фотоэффекте падающий γ-квант поглощается, передает всю свою энергию одному из атомных электронов, в результате чего последний покидает атом. Сечение фотоэффекта для различных сред лежит в пределах от 100 до 10 000 б (барнов) и пропорционально Z⁵/Е_γ^7/2, где Z, — заряд ядра атома поглощающей среды; Е_γ — энергия γ-кванта. Поэтому фотоэффект играет особо существенную роль лишь в случае g-квантов небольших энергий и тяжелых веществ, т. е. материалов с большим Z.

       В отличие от фотоэффекта комптоновское  рассеяние не приводит к полному  поглощению γ-кванта. Этот процесс состоит в следующем: γ-квант в результате упругого взаимодействия передает часть энергии электрону и при этом рассеивается, а электрон начинает двигаться. Комптоновское рассеяние преобладает над другими процессами взаимодействия γ-квантов в довольно широком диапазоне энергий: от 0,5 до 5 МэВ в свинце; от 1 до 10 МэВ в железе, и от 0,02 до 23 МэВ в воздухе.

       Образование электронно-позитронных пар происходит в электромагнитном поле ядра или  атомного электрона. При этом γ-квант рождает пару электрон — позитрон, которой и передает всю свою энергию (по законам сохранения распасться на электрон — позитрон в отсутствие дополнительного тела γ-квант не может). Для того чтобы рождение пары произошло, энергия γ-квантов должна превышать 1,02 МэВ.

       Таким образом, в результате всех процессов  замедления и захвата γ-квантов происходит ионизация вещества. Это крайне важный момент: если речь идет о ткани человеческого тела, то ионизация и обусловливает вредное биологическое воздействие излучения на живой организм

       В таблице 2 приводятся значения линейного коэффициента ослабления γ-излучения для железа, бетона и свинца. В ядерной энергетике железо (в виде стали тех или иных марок) применяется для баков реакторов; из бетона делается защита; свинец же, как тяжелый элемент, может специально применяться в качестве защиты от γ-квантов. 

Таблица 2.  

Линейный  коэффициент ослабления γ-излучеиия для железа, бетона и свинца и линейный коэффициент поглощения в свинце, см ^–1