Примеры ядерных реакций

Содержание заданий

Порядок выбора варианта и оформление индивидуального задания

В индивидуальном задании выполняется шесть заданий, номера которых оп­ределяются в соответствии с последовательностью букв в фамилии студента по таблице 4.1.

Таблица 4.1 - Варианты заданий

Буква алфавита	Номер задания
	I	II	III	IV	V	VI
а, к, ф
б. л, х
в, м, ц
г, н, ч
д, о, ш
е, п, щ
ж, р, ъ, ю
з, у, ь
и, т, ы, я
й, с, э

Первое задание выбирается согласно первой букве фамилии, второе- по второй букве и т.д. Например, фамилия студента Чимковский. В данном слу­чае первым выбирается задание № 4. вторым - № 19, третьим - № 23, четвертым - № 31, пятым - № 45, шестым - № 53.

Если фамилия студента состоит менее чем из шести букв, то недостающее их количество дополняется повторным ее использованием.

При выполнении индивидуального задания необходимо выполнить следую­щие условия:

- номера выполняемых заданий должны соответствовать условиям их выбора и должны быть указаны на первом листе;

- выполнение заданий предусматривает использование рекомендованной литературы, однако возможно привлечение и иной специальной литера­туры, имеющейся в вашем распоряжении;

- страницы индивидуального задания должны быть пронумерованы, по ходу расчетов и ответов необходимо делать соответствующие пояснения.

1. Допишите ядерные реакции:

2. Какое ядро образуется в результате: альфа-распада изотопа урана ; электронного бета-распада изотопа водорода

3. Какое ядро образуется в результате: альфа-распада изотопа азота ; позитронного бета-распада изотопа меди ?

4. В результате каких радиоактивных распадов плутоний превращается в уран , а натрий - в магний ? Запишите реакции распа­да.

5. Написать реакции альфа-распада урана и бета-распада свинца

6. Допишите ядерные реакции:

7. При облучении изотопа меди протонами реакция может идти несколькими путями: с выделением одного нейтрона; с выделением двух нейтронов; с выделением протона и нейтрона. Ядра каких элементов образу­ются в каждом случае? Запишите реакции распада.

8. Радиоактивный марганец получают двумя путями. Первый путь состоит в облучении изотопа железа дейтронами, второй - в облучении изотопа железа нейтронами. Написать ядерные реакции.

9. При бомбардировке железа нейтронами образуется бета-радиоактивный изотоп марганца с атомной массой 56. Написать реакцию по­лучения искусственно радиоактивного марганца и реакцию происходящего с ним последующего бета-распада.

10. При бомбардировке изотопа бора альфа-частицами образуется

изотоп азота Какая при этом выбрасывается частица? Изотоп азота

является радиоактивным, дающим позитронный распад с излучением ней­трино. Написать реакции.

11. Сколько атомов полония распадается за сутки из 10⁶ атомов, если период полураспада его равен 138 суткам?

12. Период полураспада изотопа стронция составляет 51 сутки. Сколько ядер изотопа испытает распад за 102 суток, если начальное число радиоактивных ядер 10⁹?

13. Сколько радиоактивных ядер изотопа массой m =10^-4 кг останет­ся в образце через 7 суток?

14. Лучше всего нейтронное излучение ослабляет вода (в 4 раза лучше бетона и в 3 раза лучше свинца). Толщина слоя половинного ослабления ней­тронного излучения для воды равна 3 см. Во сколько раз ослабит нейтронное излучение слой воды толщиной 30 см?

15. Гамма-излучение лучше всего поглощает свинец (в 1,5 раза лучше стальной брони и в 22 раза лучше воды). Толщина слоя половинного ослаб­ления гамма-излучения для свинца равна 2 см. Какой толщины нужен слой свинца, чтобы ослабить гамма-излучение в 128 раз?

16.Масса препарата равна 65 мг. Определить его активность.

17. Какая часть первоначально выпавшего в результате аварии на ЧАЭС йода распалась в первые два месяца после аварии?

18. Вычислить толщину слоя воды, при котором интенсивность гамма-лучей уменьшится в 4 раза. Линейный коэффициент ослабления для воды принять равным 0,047 см^-1.

19. Из каждого миллиона атомов некоего радиоактивного изотопа еже­секундно распадается 200 атомов. Определить период полураспада изотопа.

20. Активность радиоактивного элемента уменьшилась в 4 раза за 8 су­ток. Найдите период полураспада элемента.

21. Для обнаружения места течи в трубопроводах, зарытых глубоко а землю, в транспортируемую жидкость добавляют радиоактивные вещества. Как, используя счетчик Гейгера, определить место течи?

22.Почему нейтроны являются более эффективными снарядами при бомбардировке ядер, чем заряженные частицы, испускаемые радиоактивны­ми элементами?

23. Существует ли предел мощности ядерного и термоядерного взры­вов? Ответ поясните.

24. В чем различие процессов деления ядер урана в реакторе и атомной бомбе?

25. Чем объясняется, что счетчик Гейгера регистрирует возникновение ионизированных частиц и тогда, когда поблизости от него нет радиоактивно­го препарата?

26.Почему радиоактивные препараты хранят в толстостенных свинцо­вых контейнерах?

27.Где больше длина пробега альфа-частицы: у поверхности Земли или в верхних слоях атмосферы?

28.Какая доля радиоактивных ядер распадается за время, равное поло­вине периода полураспада?

29.Изменяются ли местное число, масса и порядковый номер элемента при испускании ядром гамма-кванта?

30.Почему альфа-частицы, испускаемые радиоактивными препаратами, не могут вызывать ядерных реакций в тяжелых элементах, хотя они вызыва­ют их в легких?

31.На спектрометре со средней ошибкой определения 20% при опреде­лении объемной активности молока объемом пробы 500 мл зафиксировано 500 импульсов за 100 с измерения. Определить объемную активность молока и соответствие егонормативам РДУ-99.

32. Эквивалентная доза внешнего гамма-излучения, получаемая человеком от проживания в некотором населенном пункте, составляет 0,1 бэр/год. Определить мощность экспозиционной дозы, обусловленную гамма-излучением радионуклидов в почве. Относительное время пребывания чело­века на открытой местности принять равным 0,3.

33. Используя значения мощности экспозиционной дозы, обусловлен­ной гамма-излучением радионуклидов, находящихся в почве, 60 мкР/ч и от­носительного времени пребывания человека на открытой местности 0,25, оп­ределить эквивалентную дозу внешнего облучения человека за год.

34. Мощность эквивалентной дозы на рабочем месте персонала состав­ляет 5x10^-9 Зв/с. В течение года работа проводится 1600 часов. Требуется ли для персонала специальная защита?

35. По нормам радиационной безопасности (НРБ-2000) предельно до­пустимая доза облучения для персонала составляет 50 мЗв/год. В тече­нии года человек работает 1700 часов. Рассчитать предельно допустимую мощность эквивалентной дозы (в Зв/с) на рабочем месте.

36 При рентгеновском обследовании грудной клетки средние эквивалентные дозы облучения органов и тканей пациента представлены в таблице, приведенной в задаче 49. Определить эффективную эквивалентную дозу, получаемую пациентом при данном виде обследования.

37 В организм человека одноразово поступило 3x10^-13 кг изотопа , из которого десятая часть перешла в щитовидную железу. Масса щитовидной железы 25 г, поглощенная энергия на один распад 0,25 МэВ/расп., период полураспада 5,25 суток. Определить эквивалентную дозу облучения щито­видной железы за 8 последующих суток.

38 В организм человека одноразово поступило 3x10^-15 кг изотопа из которого десятая часть перешла в щитовидную железу. Масса щитовидной железы 20 г, поглощенная энергия на один распад 0,25 МэВ/расп., период полураспада 29 лет. Определить эквивалентную дозу облучения щито­видной железы за 15 последующих суток.

39 Мощность эквивалентной дозы на рабочем месте равна 10^-10 Зв/с. Человек работает в сутки 6 часов. Требуется ли создание специальной заши­ты?

40 Средняя поглощенная доза излучения сотрудником, работающим с рентгеновской установкой, равна 7 мкГр/ч. Опасна ли работа сотрудника в течение 200 дней в году по 6 часов в день, если предельно допустимая доза облучения равна 50 мГр/год?

41 Мощность дозы гамма-излучения радиоактивных изотопов в зоне аварии на атомной электростанции 20 рад/ч. Сколько часов может работать в этой зоне человек, если допустимой дозой облучения в аварийной обстановке принята доза 25 рад?

42 Активность препарата цезия равна 15 Кu. Определить его массу.

43 Какая часть первоначального количества выпавшего в ре­зультате катастрофы на ЧАЭС стронция распалась за прошедшее время (25 лет), если период его полураспада равен 29,1 года?

44 Вычислить толщину слоя половинного ослабления гамма-излучения для воды, если линейный коэффициент ослабления равен 0,047 см^-1.

45 При определении радионуклида, которым загрязнена окру­жающая местность, использовался обычный счетчик импульсов индивиду­ального пользования. Первоначально его среднее показание было 390 имп./мин, а спустя 10 суток - 201 имп./мин. Рассчитать период полураспада радионуклида и определить его.

46 На гамма-радиометре с эффективностью регистрации 20% при измерении объемной активности молока объемом 357 мл в течение 100 с зарегистрировано 650 импульсов. Чему равна объемная активность молока? Пригодно ли оно для употребления в пищу?

47 Мощность экспозиционной дозы, обусловленной гамма излучением радионуклидов в почве, в некотором населенном пункте составляет 60 мкР/ч. Найти эквивалентную дозу внешнего гамма-излучения, получаемую жителем этого населенного пункта в течение года за время его нахождения вне жилья, принимая относительное время пребывания человека на открытой местности равным 0,2.

48 В организм человека одноразово поступило 5x10^-13 кг радионуклида йод-131 Определить эквивалентную дозу щитовидной железе человека за 10 дней. Массу щитовидной железы принять равной 25 г, поглощенную энергию на один распад - 0,19 МэВ/расп., период полураспада – 8,04 суток Считать, что в щитовидную железу перешло 0,35 от всего количества поступившего в организм йода-131.

49 Ниже в таблице приведены средние эквивалентные дозы облучения органов и тканей пациента при рентгенологическом обследовании грудной клетки. Определить эффективную эквивалентную дозу, полученную пациентом при обследовании.

Эквивалентная доза (мкЗв)	Орган или ткань
лёгкие	молочная железа	щитовид. железа	костный мозг	гонады	костная ткань	другие органы
К Зад.№49:Hi   К Зад.№36: Нi

50 Требуется ли создание специальной защиты, если на рабочем месте персонала от источника ионизирующих излучений мощность эквивалентной дозы составляет Зв/с? Доза облучения распределена по году равномерно. В течение года работа проводится 2800 часов.

51 Естественные радионуклиды земного происхождения. Воздействие калия-40 и радона на человека.

52 Искусственные источники ионизирующих излучений. Радиацион­ный фон.

53 Радиочувствительность органов и систем человека, их реакция на облучение.

54 Внутреннее и внешнее облучение, способы защиты от него. Воз­можности животного и растительного мира противостоять облучению.

55 Особенности вертикальной и горизонтальной миграции радионук­лидов.

56 Способы снижения содержания радиоактивных веществ в продуктах питания животного происхождения

57 Способы снижения содержания радиоактивных веществ в продуктах питания растительного происхождения.

58 Дезактивация территории, объектов, техники, продуктов питания.

59 Естественное и ускоренное выведение радионуклидов из организма. Биологический период полувыведения.

60 Санитарно-гигиенические мероприятия при проживании и ведении приусадебного сельскохозяйственного производства в условиях радиоактив­ного загрязнения территории.

Список литературы

1 Савенко В.С. Радиоэкология. - Мн.: Дизайн ПРО, 1997. - 48 с.: ил.

2 Ветрова В.Т. Курс радиационной безопасности. Учебник. - Мн.: Ураджай. 1995. -71с.: ил.

3 Михнюк Т.Ф. Безопасность жизнедеятельности. – Мн.: Дизайн ПРО, 1998.- 128 с.: ил.

4 Люцко А.М. Выжить после Чернобыля /А.М. Люцко, И.В. Ролевич, В.И. Тернов. - Мн.: Выш. шк_., 1990. - 57 с.: ил.

5 Марон В.Е. Физика. Законы, формулы, задачи /В.Е. Марон, Д.Н. Городецкий. - Мн.: Выш. шк., 1992. -280 с.: ил.

6 Чертов А.Г. Задачник по физике /Л.Г. Чертов, А.А. Воробьев. - М.. Высш. шк., 1989.-290 с.: ил.

7 Радиоактивные вещества и человек. – М.: Энергоатомиздат, 1990. - 217с.

8 Дарашкевич М.П. Асновы радыяцыйнай бяспеки. - Мн.: Выш. шк., 1995. - 119 с.

9 Стадницкнй Г.В. Экология: Учеб. пособие для вузов /Г.В. Стадницкий, А.И. Родионов. - СПб: Химия. 1997. – 243с.: ил.

10 Савельев И.В. Курс общей физики. Т. 2, 3. - М: Наука, 1986 -1561 с.

11 Нестеренко В.В. Чернобыльская катастрофа: Радиационная защита населения. - Мн.; Право и экономика, 1997.- 172 с.

12 Сборник информационных материалов для специалистов по соци­альной защите населения, пострадавшего от катастрофы на ЧАЭС.- Мн., -1497. - 92 с.: ил.

13 Чернобыль: Погляд праз дзесяцигоддзе. Даведник / Пад рэд. Я.В. Малашэвича. -Мн.:БелЭн, 1996. - 319 с.

14 Кабардин О.Ф. Физика. Справ. материалы. - М.: Просвещение, 1991. 368 с.: ил.

15 Постник М.Н. Защита населения и хозяйственных объектов в чрезвычайных ситуациях. – МГУ.

16 Дорожко С.В.и др. Защита населения и хозяйственных объектов в чрезвычайных ситуациях. Радиационная безопасность. Часть 3. (2002, 2004г) РБ.

Приложение А

(справочное)

Таблица А.1 - Естественная радиоактивность

Величина	-частица	-частица	-частица
Скорость частиц, вылетающих из ядер радиоактивных веществ, км/с	14000-20000	160000 (средняя)
Энергия частицы. МэВ	4-9	0,01-2	0,2-3
Масса одной вылетающей, частицы, кг	6,6x10^-27	9x10^-31
Пробег в:
воздухе	3-9 см	до 40 м	до нескольких сот метров
алюминии	До 0,06 мм	до 2 см	в свинце до 5 см
биологической ткани	До 0,1 мм	до 6 см	Пронизывают тело человека

Таблица А.2 - Применение радиоактивных изотопов в различных областях науки, техники и производства

Химический элемент	Обозначение изотопа	Период полураспад	Область применения изотопа
Железо		45 суток	Исследование химических реакций в металлургическом производстве: исследование износа деталей; изучение обмена веществ а биологии и медицине
Йод		8 суток	Обнаружение и лечение заболеваний щитовидной железы
Кальций		165 суток	Исследование работы доменных печей
Кобальт		5,3 года	Лечение злокачественных опухолей; измерение толщины изделий, плотности растворов; изучение износа трущихся деталей и инструмента; стерилизация пищи
Натрий		15,4 часа	Изучение явления диффузии, обмена веществ (в биологии и медицине)
Сера		87,1 суток	Исследование износа деталей, хода химических реакций
Таллий		3,6 год	Измерение и контроль толщины изделий
Фосфор		14,3 суток	Изучение движения удобрений в почве, корневого питания растений, исследование обмена веществ, циркуляции крови; изучение хода химических реак­ций
Цезий		29,7 года	Контроль за толщиной изделий, расходом жидкостей; лечение опухолей, заболеваний кожи

При ядерных реакциях осуществляется превращение атомных ядер вследствие их взаимодействия с элементарными частицами (или друг с дру­гом). Обычно в ядерных реакциях участвуют два исходных ядра, в результате чего образуется два новых ядра (возможно образование и большего количе­ства ядер).

Реакции, вызываемые -частицами ( ):

Реакции, вызываемые протонами ( ):

Реакции, вызываемые нейтронами ( ):

Реакции вызываемые фотонами ( ):

Дата добавления: 2015-07-13