Периоды полураспада некоторых значимых радиоактивных изотопов

Актиний		a	10 суток
Америций		a, g	430 лет
Йод		b,g	8 суток
Иридий		b, g	75 суток
Калий		b, g	1,28*10^9 лет
Кобальт		b, g	5,3 года
Магний		b	10 минут
Плутоний		a, g	2,4 * 10^4лет
		a, g	6537лет
Радий		a	10^-3с
		a, g	1620 лет
Радон		a	55,6 с
		a	3,8 суток
Стронций		b	5,1 суток
		b	28 лет
Торий		a, g	7000 лет
Уран		a, g	4,5 * 10^9лет
Углерод		b	5730 лет
Фосфор		b	14,3 суток
Цезий		b, g	2,1 года
		b, g	30 лет
Цирконий		b, g	65 суток

4. Взаимодействие ядерных излучений с веществом

При прохождении через вещество частицы ядерного распада (кроме нейтрино) взаимодействуют с электронными оболочками и ядрами атомов, встречающихся на пути. В результате взаимодействия частицы с электроном оболочки, последний получает дополнительную энергию и переходит на одну из более удаленных от ядра оболочек или совсем покидает атом (молекулу). В первом случае происходит возбуждение, во втором - ионизация. При ионизации свободные электроны могут присоединяться к нейтральным атомам (молекулам) с образованием отрицательных ионов. Для многоатомных молекул возможна диссоциативная ионизация, т.е. распад молекулы с одновременной ионизацией продуктов диссоциации. Возникшие ионы могут соединяться с нейтральными атомами (молекулами) и образовывать комплексные ионы.

При прохождении вблизи атомного ядра электрон испытывает торможение в его электрическом поле. Излучение, возникающее при прохождении электрона через поле атома или ядра, называется тормозным (рентгеновским).

Длина пробега частицы зависит от заряда, массы, начальной энергии и среды, в которой происходит движение. Длина пробега увеличивается с возрастанием начальной энергии частицы и уменьшением плотности среды. При одинаковой начальной энергии тяжелые частицы обладают меньшими скоростями, чем легкие. Медленно движущиеся частицы взаимодействуют с атомами более эффективно и быстрее растрачивают имеющийся у них запас энергии.

b-частицы, вылетающие из атомных ядер со всевозможными начальными энергиями, обладают различными пробегами в веществе.

Для грубой оценки средней длины пробега b - частиц в веществе применима формула:

R_b = (0, 5 Е_b - 0,1) r (18)

где R_b - средняя длина пробега, см

Е_b - энергия b - частиц, МэВ

r- плотность вещества, г/см^з

Например, от потока b - частиц с максимальной энергией 2 МэВ полностью защищает слой алюминия толщиной 3,5 мм.

a - частицы, обладающие значительно большей массой, чем b - частицы, при столкновениях с электронами атомных оболочек испытывают очень небольшие отклонения от первоначального направления движения и движутся почти прямолинейно. Пробеги a -частиц в веществе очень малы. a-частица с энергией 4 МэВ "пробегает" в воздухе примерно 2,5 см. В воде или мягких тканях животного или человека, плотность которых в 770 раз превышает плотность воздуха, длина пробега уменьшается во столько же раз и составляет десятые-сотые доли мм. Благодаря небольшой проникающей способности b и a - излучения обычно не представляют опасности при внешнем облучении. Плотная одежда может поглотить значительную часть b - частиц и совсем не пропустить a - частицы. Однако, при попадании внутрь организма человека с пищей, водой и воздухом или загрязнении радиоактивным веществом поверхности открытого участка тела a и b - излучения могут причинить значительный вред.

g -кванты и нейтроны не обладают электрическими зарядами и поэтому свободно проходят сквозь большинство встречающихся на их пути атомов. Но и для них вещество не является совершенно прозрачным. Пути пробега g - квантов и нейтронов в воздухе измеряются сотнями метров в твердом веществе - десятками см и даже метрами. g - кванты, как и заряженные частицы, взаимодействуют, в основном, с электронными оболочками атомов. При прохождении вблизи атомного ядра g - квант может превратиться в пару частиц электрон- позитрон. Вторичные электроны, возникающие в результате взаимодействия g - излучения с веществом, производят ионизацию и возбуждение атомов и молекул среды.

Проникающая способность g - лучей увеличивается с ростом энергии g - квантов и уменьшается с увеличением плотности вещества- поглотителя. Ослабление g - лучей в веществе для узких пучков* происходит по закону

I = I_o e^-mx (19)

где I - интенсивность g - лучей на глубине Х;

I_o - их интенсивность до входа в вещество;

е - основание натурального логарифма 2,71828

Величина m называется линейным коэффициентом ослабления g - излучения и имеет смысл обратной длины, на которой ослабление составляет e раз.

Нейтроны при движении в веществе с электронными оболочками атомов не взаимодействуют и возбуждать и ионизировать не могут. При столкновении с атомными ядрами они испытывают рассеяние или вызывают ядерные реакции с выходом из ядра заряженных частиц и g - квантов. Таким образом, конечными результатами взаимодействия с веществом любого вида излучения являются ионизация, возбуждение атомов и молекул среды, а иногда, при осуществлении ядерных реакций и образование химических элементов или изотопов.

g -лучи и потоки нейтронов - наиболее проникающие виды излучений, поэтому при внешнем облучении они представляют наибольшую опасность.

___________________________________

*Геометрия опыта, при которой детектор регистрирует лишь те γ -фотоны, которые не «провзаимодействовали» с атомами поглотителя, называются геометрией узкого пучка.

Геометрия опыта, при которой детектор регистрирует не рассеянное и рассеянное излучения – геометрия широкого пучка.

Дата добавления: 2013-12-13