Основной закон радиоактивного распада

Во всех случаях, когда отделяли один из радиоактивных продуктов и исследовали его активность независимо от радиоактивности вещества, из которого он образовался, было обнаружено, что активность при всех исследованиях уменьшается со временем по закону геометрической прогрессии. N=n₀ * e^-ln2/T. T - время, за которое распадается половина первоначально имеющегося количества ядер.

Основной закон радиоактивного распада

N=N₀e^-λt

где N — число нераспавшихся атомов в момент времени t; N₀— число нераспавшихся атомов в момент, принятый за начальный (при t=0); е — основание натуральных логарифмов; λ — постоян­ная радиоактивного распада.

Энергия связи ядра

Нуклоны связаны в ядра благодаря ядерным силам, которые значительно превосходят силы электростатического отталкивания, действующие между протонами. Для расщепления ядра необходимо преодолеть эти силы, т. е. затратить энергию. Соединение нуклонов с образованием ядра, напротив, сопровождается высвобождением энергии, которую называют энергией связи ядра E_св.

Под энергией связи ядра E_св понимают энергию, которая высвобождается в процессе образования из нуклонов атомного ядра.

У различных ядер она имеет разное значение.

Особенно важную характеристику представляет собой энергия связи, приходящаяся на один нуклон. Как видно из рисунка, наибольшей энергией связи на нуклон обладают изотопы с массовым числом около 50. Очевидно, что выигрыш в ядерной энергии удается достичь только в тех случаях, когда в результате превращения средняя энергия связи на нуклон увеличивается.

Ядерная энергия может выделяться при слиянии легких ядер (реакция синтеза ядер) или расщеплении тяжелых (деление ядер), поскольку в этих процессах увеличивается средняя энергия связи на нуклон.

Взаимосвязь энергии связи ядра и дефекта массы вытекает из соотношения Эйнштейна между энергией и массой E = mc².

Если

то

Используя принятые в атомной физике единицы (атомную единицу массы, а. е. м., и единицу энергии МэВ), после подстановки численного значения для с получаем:

Дефекту массы, равному 1 а. е. м., отвечает энергия связи ядра, равная 931.5037 МэВ.

Проникающая и ионизирующая способность радиоактивного излучения.

. Проникающая способность a- излучения

a - излучение характеризуется малой проникающей способностью и сильным ионизирующим действием. Численное значение проникающей способности a -излучения соответствует пробегу a - частицы. Пробегом a -частицы называют длину траекторий (трека), по которой двигается частица в веществе с момента входа в вещество до полной стабилизации. Обычно треки a -частиц прямолинейны.

В результате неоднородности поглощающего энергию a -частиц вещества, не все a -частицы с равной начальной энергией имеют одинаковый пробег. Поэтому для более точного определения пробега a -частиц продифференцируем распределение числа стабилизировавшихся a -частиц по длине трека. Эти данные можно получить очень трудоемким экспериментальным путем. В результате дифференцирования (как правило, графическим способом) определяют значение среднего пробега a -частицы в веществе.

Проникающая способностьb-излучения.

По сравнению с a -излучением, ионизирующее действие b -частиц на единицу длины пройденного пути в веществе (удельная ионизация) меньше, а их проникающая способность, соответственно, больше.

При прохождении через вещество b -частицы легко рассеиваются в веществе, в связи с чем траектория b -частицы в 1,5 - 4 раза превышает пройденную толщину слоя вещества. Поэтому пробегом b -частиц данной энергии в веществе называют не длину траектории (как для a -частиц), а минимальную толщину поглотителя (вещества) при которой практически полностью задерживаются все электроны начального потока b -частиц.

Поскольку b-излучение имеет непрерывный энергетический спектр,

то проникающая способность b -частиц характеризуется максимальным пробегом частиц. Максимальный пробег R_max соответствует пробегу в данном веществе b -частиц максимальной энергии E_max в данном спектре b -излучения.

Суммарный процесс поглощения и рассеяния b -излучения веществом характеризуется величиной ослабления потока b - излучения.

Ослабление моноэнергетических (E _b = const ) электронов (возникающих, например, при внутренней конверсии g -излучения) в веществе подчиняется линейному закону.

Ослабление b -излучения с непрерывным энергетическим спектром описывается сложным законом, представляющим собой суперпозицию, которая возникает при сложении всего множества линейных кривых ослабления, соответствующих моноэнергетическим электронам со всевозможными энергиями от нулевой до максимальной энергии Е_max данного спектра b - излучения.

Ионизирующее (или ионизирующего) излучения является излучение состоит из частиц, которые по отдельности могут освободить электрон изатома или молекулы, образуя ионы, которые являются атомы или молекулы с чистого электрического заряда. Они имеют тенденцию быть особенно химически активными, и реактивность приводит к высокой биологической ущерб на единицу энергии, ионизирующего излучения.