Сравнение устойчивости различных ядер

Исследуемом веществе.

Рассчитать долю распадающихся за 1 секунду ядер калия-40 в

Толщина слоев половинного ослабления ионизирующих излучений для различных материалов

Изотопы, попавшие в выброс с результате чернобыльской аварии

Радиоактивные вещества в активной зоне реактора на 26 апреля 1986 года	Общий объем выбросов за аварию
Нуклиды	Полураспад	Активность, пБк	Процент содержания радиоактивных веществ	Активность, пБк
Ксенон-33	5,3 суток
Йод-131	8,0 суток		50-60
Цезий-134	2,0 г		20-40
Цезий-137	30 лет		20-40
Теллур-132	78 ч.		25-60
Стронций-89	52 суток		4-6
Стронций-90	28 лет		4-6
Барий-140	12,8 суток		4-6
Цирконий-95	1,4ч		более 3,5	более 3,5
Рутений-103	39,6 суток		более 3,5	более 3,5
Рутений-106	1 г		более 3,5	более 3,5
Церий-141	33,0 суток		3,5
Церий-144	285 суток		3,5
Нептуний-239	2,4 г		3,5
Плутоний-238	86 лет		3,5	0,035
Плутоний-239	24400 лет	0,85	3,5	0,03
Плутоний-240	6580 лет	1,2	3,5	0,042
Плутоний-241	13,2 г		3,5
Кюрий-242	163 суток		3,5	0,9

Приложение 6

Материал	Плотность, ρ, г/см^3	Толщина слоя, см
Гамма-излучение проникающей радиации	Гамма- излучение радиоактивного заражения	Нейтроны
Вода				2,7
Древесина	0,7		18,5	9,7
Грунт	1,6	14,4	8,1	12,0
Кирпич	1,6	14,4	8,1	9,1
Бетон	2,3		5,7	12,0
Кладка кирпичная	1,5		8,7	10,0
Глина утрамбованная	2,06		6,3	8,3
Известняк	2,7	8,5	4,8	6,1
Полиэтилен	0,95	24,0	14,0	2,7
Стеклопластик	1,7	12,0	8,0	4,0
Сталь, железо	7,8		1,7	11,5
Свинец	11,3		1,2

Приложение 7

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ПО КУРСУ «РАДИАЦИОННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ»

Þопределить количество распадающихся за 1 секунду ядер калия-40 в 1 литре исследуемого вещества:

Аv(Бк/ л) = Av (Ки/л) • 3,7*10 ¹⁰;

Þопределить количество распадающихся за 1 секунду ядер калия-40 в 1 кг исследуемого вещества, используя значение плотности этого вещества (плотности различных соединений калия приведены в таблице 1):

Am = Av/ r,

где r - плотность вещества;

Þ определить молярную массу исследуемого вещества по таблице Менделеева;

Þ найти общее количество всех изотопов калия в 1 кг исследуемого вещества, используя число Авогадро:

N к = n*Nа*(m / M),

где n - количество ядер калия в одной молекуле исследуемого вещества,

Na = 6,02*10²³ — число Авогадро,

m - масса навески исследуемого вещества,

М - молярная масса исследуемого вещества;

ð найти долю распадающихся за 1 секунду ядер калия, разделив число распадающихся за 1 секунду ядер калия на общее чисто ядер калия.

Таблица 1.

Плотности соединений калия в г/см³.

Вещество	KCl	K2SO4	KNO3	K2C2O4	K3PO4	KMnO4	KOH
Плотность r, г/см^3	1.98	2.66	2.109	2.127	2.564	2.703	2.044

Чтобы сравнить устойчивость нескольких ядер необходимо:

1. Найти все указанные в условии задачи ядра в таблице Менделеева по их зарядовым числам. Если указанная там относительная атомная масса какого-либо элемента отличается от данного в условии массового числа, значит, указанный в условии изотоп радиоактивный и наименее устойчивый.

2. Определить положение оставшихся ядер на графике зависимости удельной энергии связи от массовогo числа (см. рис. 2). Наиболее устойчивы ядра с массовьм числом от 50 до 60. Если массовые числа меньше 50 или больше 60, а также в случае, когда все предложенные ядра имеют массовые числа от 50 до 60, к ним применяют критерии устойчивости.

3. Критерии устойчивости:

3.1. Наиболее интенсивные максимумы устойчивости наблюдаются для ядер, у которых четное количество протонов и нейтронов.

Количество протонов определяется по порядковому номеру элемента в таблице Менделеева, а количество нейтронов определяется по разности между массовым числом, указанным в условии задачи, и количеством прогонов.

3.2. Менее интенсивные максимумы устойчивости наблюдаются, если количество протонов или нейтронов соответствует так называемым "магическим ядерным числам": 2, 8,20,50,82,126.

3.3. Для легких ядер (в таблице Менделеева они находятся до серы включительно) устойчивость возрастает при равенстве количества протонов и нейтронов, а для остальных, если количество нейтронов больше, чем протонов.

3.4. Если для ядра одновременно выполняется несколько критериев, то его устойчивость возрастает.

3.5. Если для ядра не выполняется ни один из критериев, то его устойчивость минимальна относительно других ядер.

4. Если для двух ядер выполняются одинаковые критерии устойчивости, то их сравнивают между собой по положению на графике зависимости удельной энергии связи от массового числа.

Пример: сравнить устойчивость трех ядер: бора-11, кислорода-18, фтора-19

№	бор-11	кислород-18	фтор-19
1.	+	—	+
2.	—		—
3.1.	—		—
3.2.	—		—
3.3.	—		—
Устойчивость

Пояснение!

Если проверяемое условие или критерий выполняются, то в таблицу ставится +, а если не выполняются то —.

Кислород в таблице Менделеева имеет массовое число 16, значит, кислород-18 радиоактивный и самый неустойчивый из предложенных ядер. Бор и фтор имеют массовые числа, соответствующие указанным в таблице Менделеева, значит, они устойчивы.

0пределяем их положение на графике зависимости удельной энергии связи от массового числа. Они находятся на участке графика с массовым числом до 50.

Применяем к ним критерии устойчивости. Ни один из критериев не выполняется, значит, оба ядра находятся в локальных минимумах устойчивости.

Сравниваем относительную устойчивость бора и фтора по графику зависимости удельной энергии связи от массового числа; т.к. оба ядра находятся на восходящей ветви графика, то более устойчиво ядро с большим массовым числом, т.е. фтор.

А, а.е.м.
e, МэВ	2,12	7,7	8,5	8,5	8,0	7,4

Дата добавления: 2014-11-29