Студопедия
Случайная страница | ТОМ-1 | ТОМ-2 | ТОМ-3
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Естественная и искусственная радиоактивность

Читайте также:
  1. Естественная вентиляция (аэрация)
  2. Естественная жизнь ума.
  3. Естественная концепция мира Р. Авенариуса
  4. Естественная магия, естествознание, наука, религия
  5. Естественная система ценностей
  6. Индукция родов – это искусственная стимуляция начала родового процесса до спонтанного начала изгнания фетоплацентарного комплекса.

Ядра некоторых изотопов могут самопроизвольно превращаться в ядра других элементов с выделением энергии. Этот процесс называют радиоактивностью. Естественная радиоактивность впервые обнаружена на солях урана в 1896г. французским физиком А. Беккерелем и исследована затем Пьером и Марией Кюри. Было установлено, что радиоактивный распад сопровождается испусканием α-, β-, и γ-лучей. Большинство естественных радиоактивных элементов образует радиоактивные семейства, где каждый радиоактивный элемент возникает из предыдущего и, в свою очередь, превращается в последующий. Процесс радиоактивных превращений продолжается до тех пор, пока не образуется устойчивый изотоп. Для некоторых естественных радиоактивных элементов (40К, 87Rb, 152Sm и др.) распад ограничивается одним звеном превращения.

Искусственная радиоактивность открыта в 1934г. французскими учеными Ирен и Фредериком Жолио-Кюри. Они установили, что при облучении стабильных элементов α-частицами образуются радиоактивные изотопы фосфора, азота и кремния – элементов, не име6ющих естественных радиоактивных изотопов. В дальнейшем при облучении стабильных элементов α-частицами, протонами, дейтронами и нейтронами, были получены радиоактивные изотопы всех химических элементов, начиная от водорода и кончая ураном, причем для большинства элементов получено несколько радиоактивных изотопов.

Существуют следующие основные виды распада природных радиоактивных элементов.

1. Испускание α-частицы, представляющей собой положительно заряженное ядро гелия с атомным номером Z=2 и массовым числом М=4. Ядро, образовавшееся в результате α-распада, имеет массовое число на четыре единицы, а порядковый номер на две единицы меньше, чем у исходного ядра, например:

.

2. Испускание отрицательных или положительных α-частиц - электрона (обозначается е- или β-) или позитрона (е+ или β+), представляющих собой заряженные частицы с примерно одинаковой массой (me=0,9035-10-27г), составляющей всего 1/1835 часть массы протона. При этом массовое число продукта распада такое же, как у исходного ядра, а порядковый номер увеличивается или уменьшается на одну единицу, например:

.

В приведенных записях реакций отмечена важная особенность β-распада: он всегда сопровождается испусканием нейтральной частицы с нулевой массой — нейтрино v при β+-распаде и антинейтрино v при β--распаде. Очень часто основные (обязательные) продукты распада, α- и β-частицы, а также нейтрино (антинейтрино) , уносят не всю энергию реакции распада. Избыток энергии испускается в виде одного или нескольких -квантов

.

3. Захват ядром электрона одной из оболочек атомов. В результате этого процесса, называемого электронным захватом (ЭЗ), атомный номер (как и при β+-распаде) уменьшается на одну единицу, а энергия реакции уносится нейтрино и в некоторых случаях также -γ-излучением, например:



.

При занятии вакантного места на электронной оболочке другим электроном возникает также характеристическое рентгеновское излучение элемента — продукта реакции.

Электронный захват с К-, L-оболочек принято называть соответственно (К-захватом, L-захватом и т. д.

4. Самопроизвольное деление некоторых тяжелых ядер (238U, 232Th) на две части, обычно с неодинаковой массой. При самопроизвольном делении помимо осколков деления излучаются два или три нейтрона, а иногда и другие частицы. Вновь образовавшиеся ядра обычно нестабильны и распадаются путем испускания нескольких нейтронов и β--частиц. В ядерной геофизике вызывает интерес испускание некоторыми продуктами деления так называемых запаздывающих нейтронов, сопровождающих β-распад, например:

Регистрацию таких нейтронов используют для определения содержания урана.

5. Испускание одного или двух протонов, при котором масса и заряд уменьшаются на одну или две единицы, наблюдается лишь у части искусственных радиоактивных изотопов с исключительно большим дефицитом нейтронов (соответственно с избытком протонов), например:

Загрузка...

 

.

 

Этот вид распада недавно открыт советскими учеными, и его значение для ядерной геофизики еще не изучено.

Иногда к радиоактивному распаду относят также переход некоторых ядер из метастабильного (относительно устойчивого возбужденного) состояния в основное с испусканием одного или нескольких γ-квантов. При этом ядерного превращения (в смысле изменения его массы или заряда) не происходит. Однако закон уменьшения числа активных (метастабильных) ядер совпадает с законом радиоактивного распада, что и оправдывает отнесение этого процесса, называемого изомерным переходом (ИП), к особому виду радиоактивности.

Возбужденное ядро-изомер некоторого элемента МХ принято обозначать МmХ. Изомеры обычно получают возбуждением ядер при бомбардировке ядерными частицами или иногда как промежуточный продукт при распаде некоторых ядер. Например, при распаде UX1 кроме изотопа 234Pa(UZ) образуется его изомер 234mPa(UX2), имеющий другой период полураспада .

Обычно радиоактивный элемент распадается одним из перечисленных выше способов. Однако многие из них могут распадаться различными путями. Так, например, 226Ra в 99 % случаев превращается в 222Rn, излучая α-частицу с энергией 4,9 МэВ. Однако наблюдается переход радия в радон и с испусканием двух частиц: α -частицы с энергией 4,7 МэВ и γ-кванта с энергией 0,2 МэВ. Некоторые радиоактивные элементы распадаются, образуя два или более новых элементов. Так, около 12 % атомов 40К испытывают К-захват и превращаются в атомы аргона 40Аr с последующим излучением γ -квантов с энергией 1,46 МэВ. Остальные 88 % 40К превращаются в атомы кальция 40Са с излучением β-частицы. Распад искусственных радиоактивных элементов, как правило, сопровождается испусканием электронов (или позитронов) и γ –лучей.

В природе обнаружено более 50 естественных радиоактивных элементов. Наиболее распространены тяжелые элементы, входящие в состав радиоактивных семейств урана , актиноурана AcU и тория ( ,рис. 5.1). В ничтожно малых количествах в природе встречаются элементы семейства нептуния , распад которых ограничивается одним звеном превращений. Из анализа рис. 5.1 следует, что характер распада этих семейств имеет много общего.

Рис. 5.1. Схема радиоактивных превращений семейств урана (а),

тория (б) и актиноурана (в).

 

Родоначальники семейств характеризуются самыми большими массовыми числами и относятся к наиболее долгоживущим. Распад всегда протекает в сторону образования все легких элементов В середине цепи превращений каждого семейства имеются радиоактивные газы – эманации, которые относятся к группе инертных. Далее образуются группы короткоживущих элементов, часть атомов которых испытывает α-распад, а другая часть распадается с испусканием β-частиц. Эти элементы образуют ответвления рядов (вилки). Конечным продуктом распада всех трех семейств являются стабильные изотопы свинца , и , которые принято обозначать также RaG, AcD и ThD соответственно.

 


Дата добавления: 2015-07-08; просмотров: 161 | Нарушение авторских прав


Читайте в этой же книге: Практическое задание № 6 | И классификация методов электроразведки | Нормальные поля точечных и дипольных источников | Электрическое профилирование (ЭП). | Вертикальные электрические зондирования | Горных пород | Метод естественного электрического поля | Метод вызванной поляризации | Общие принципы электромагнитных зондирований. | Дистанционные и частотные зондирования |
<== предыдущая страница | следующая страница ==>
Магнитотеллурическое зондирование| Устойчивое и подвижное радиоактивное равновесие

mybiblioteka.su - 2015-2018 год. (0.008 сек.)