» » » Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении

Презентация на тему Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении

Презентацию на тему Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении можно скачать абсолютно бесплатно на нашем сайте. Предмет презентации : Физика. Красочные слайды и илюстрации помогут вам заинтересовать своих одноклассников или аудиторию. Для просмотра содержимого презентации воспользуйтесь плеером, или если вы хотите скачать презентацию - нажмите на соответствующий текст под плеером. Презентация содержит 77 слайдов.

скачать презентацию

Слайды презентации

Слайд 1: Презентация Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении
Слайд 1

1.Строение ядра, его основные характеристики. 2. Ядерные силы. 3. Альфа-, бета- и гамма–распад. Характеристики альфа-, бета- и гамма - излучения. 4. Биологическое действие ионизирующего излучения.5. Ядерные реакции. Ядерный реактор 5. Виды распада ядер. Закон радиоактивного распада 5. Взаимодействие излучения с веществом.

Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении.

Лекция 26/2

Презентации по ядерной физике http://prezentacija.biz/prezentacii-po-fizike/

Слайд 2: Презентация Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении
Слайд 2

К 20-м годам XX - атомы и атомные ядра, имеют сложную структуру. К настоящему времени - атомные ядра различных элементов состоят из 2х частиц, протонов и нейтронов.

Слайд 3: Презентация Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении
Слайд 3

Протон– ядро атома водорода. eр~ 1,6–19 Кл. Масса покоя: mp~ 1,67·10–27 кг= 1836me = 1,007 а. е. м. Иногда - в значениях энергии (𝑬 = 𝒎𝒄𝟐 ); 𝒎𝒑~938,27 МэВ. Спин протона: 𝟏 𝟐 (фермион)

Слайд 4: Презентация Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении
Слайд 4

Нейтрон - Дж.Чедвик (1932 г.) Масса покоя: 𝒎𝒏~1,674·10–27 кг = 1,008 а. е. м = = 939,56 МэВ.(>𝒎𝒑= 938,27МэВ) Не имеет заряда. Спин нейтрона: 𝟏 𝟐 (фермион) – не смотря на отсутствие заряда, так как в состав входят заряженные кварки. Протоны и нейтроны - нуклоны.

Слайд 5: Презентация Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении
Слайд 5
Опыт Дж. Чедвика

Сильное проникающее излучение( нейтроны) возникает при бомбардировке 𝑩𝒆 α-частицами, испускаемыми радиоактивным 𝑷𝒖 (полоний).

Слайд 6: Презентация Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении
Слайд 6

Для характеристики атомных ядер ….

𝒁- зарядовое число или атомный номер, число протоновв ядре, 𝒁𝒆– заряд ядра, 𝑵 - число нейтронов, 𝑨 = 𝒁 + 𝑵 - массовое число, - ядра химических элементов, 𝑿– химический символ элемента

В настоящее время известны ядра: 𝒁 = 𝟏−𝟏𝟏𝟖

Слайд 7: Презентация Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении
Слайд 7
Слайд 8: Презентация Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении
Слайд 8

Изотопы - ядра одного хим. эл.,отличаются числом нейтронов 𝑵. У них𝑨 = 𝒁 + 𝑵 – разное. Хим. элемент в природе - смесь изотопов.

Н-р, у водорода 3 изотопа: 𝟏𝑯𝟏– протий, обычный водород, 1 протон, 𝟐𝑯𝟏 – дейтерий, 1 протон + 1 нейтрон, 𝟑𝑯𝟏– тритий, 1 протон +2 нейтрона Углерод – 6 изотопов, Кислород-3 изотопа

Слайд 9: Презентация Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении
Слайд 9

Изобары- одинаковые 𝑨, но разные 𝒁, Изотоны- одинаковые 𝑵, но разные 𝒁 и 𝑨. Изотопы, изобары и изотоны- нуклиды.

2300 ядер с разными 𝒁, 𝑨и другими числами

Слайд 10: Презентация Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении
Слайд 10

Радиусы ядер хорошо аппроксимируются выражением…..

Плотность числа нуклонов постоянна во внутренней области ядра и уменьшается до нуля вблизи его поверхности.

(6)
Слайд 11: Презентация Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении
Слайд 11
Размеры ядра
Слайд 12: Презентация Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении
Слайд 12

Энергия связи и масса ядер

Масса ядра меньше суммы масс покоя составляющих нуклонов (𝒎я - масса ядра) Энергия связи ядра - минимальная энергия, необходимая для того, чтобы разделить ядро на составляющие его нуклоны (протоны и нейтроны).

(7)

𝒎 𝒑 и 𝒎 𝒏 - массы покоя протона и нейтрона

Энергия, выделяющаяся при образовании ядра

𝚫𝒎- дефект масс
Слайд 13: Презентация Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении
Слайд 13

Удельная энергия связи… на один нуклон:

Для большинства ядер ≈ 8 МэВ Для разрыва химической связи - в 106 раз меньше. Наибольшая для тяжелых ядер 𝐦  𝟓𝟎.

(8)
Слайд 14: Презентация Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении
Слайд 14
х

Если ядро имеет наименьшую возможную энергию 𝑾𝒎𝒊𝒏 = – 𝑾св оно - в основном состоянии. Если ядро имеет энергию 𝑾 > 𝑾𝒎𝒊𝒏, оно - в возбужденном состоянии. При𝑾 = 𝟎 – расщепление ядра на составляющие его нуклоны.

Аналогично энергии связи электрона в атоме!

Слайд 15: Презентация Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении
Слайд 15

Протоны и нейтроны связаны в ядре ядерными силами. Большая плотность ядерного вещества (~1017 кг/м3). В ядре реализовано самое интенсивное из всех видов – т.н. сильное взаимодействие. ЯС притяжения между нуклонами в сотни раз больше электромагнитных сил отталкивания (протоны в ядре).

Ядерные силы (ЯС)
Слайд 16: Презентация Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении
Слайд 16

ЯС: силы притяжения; 2) короткодействующие,радиус действия ~10-15 м; на меньших расстояниях -отталкивание; 3) не зависят от заряда, одинаковы между двумя любыми нуклонами (𝒏−𝒑, 𝒑−𝒑, 𝒏−𝒏), имеют неэлектрическую природу; 4). свойственнонасыщение(каждый нуклон в ядре взаимодействует только с ограниченным числом ближайших нуклонов). Полное насыщение ядерных сил достигается у 𝜶−частицы

Слайд 17: Презентация Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении
Слайд 17

5) зависят от взаимной ориентации спинов взаимодействующих нуклонов. 6) не являются центральными.

Слайд 18: Презентация Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении
Слайд 18

Ядерные реакции (ЯР)

Ядерная реакция-превращение атомных ядер при взаимодействии с протонами, нейтронами, 𝜶 -частицами, ионами и 𝜸-квантами, или друг с другом. Впервые - Э. Резерфорд,при прохождении 𝜶-частиц через газ азот.

В результате ЯР - новые радиоактивные изотопы, в том числе, которых нет в естественных условиях

Слайд 19: Презентация Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении
Слайд 19

Наиболее интересны для практики – ЯР при взаимодействии ядер с нейтронами. (лишены заряда, свободно проникают в атомные ядра и вызывают их превращения). Э. Ферми : ЯР вызываются не только быстрыми, но и медленными нейтронами движущимися с тепловыми скоростями.

Первая ЯР (1932 г.) - при бомбардировке протонами большой энергии, полученных на ускорителе:

Слайд 20: Презентация Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении
Слайд 20

В любой ядерной реакции выполняются: законы сохранения : электрических зарядов и массовых чисел: Равны до и после реакций 2) энергии, 3) импульса, 4) момента импульса.

Слайд 21: Презентация Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении
Слайд 21

Важный параметр ЯР – энергетический выход ЯР: разность суммы масс покоя продуктов до реакции (𝒎)и после нее(𝒎′):

ЯР могут быть:

экзотермические (с выделением энергии), ∆𝒎>𝟎

эндотермические (с поглощением энергии): ∆𝒎<𝟎

(1)
Слайд 22: Презентация Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении
Слайд 22

Для понимания!!! …... Полная энергия в ЯР сохраняется! Е𝟎 и Е′𝟎 , К и К′ —энергии покоя и кинетические энергии продуктов до и после ЯР. Убыль суммарной энергии покоя = приращению суммарной кинетической энергии и наоборот. Это и есть 𝚫𝑸: ЯР с Q > 0 - с выделением энергии, кинетической), 𝐊 ′ >𝐊 ЯР с Q < 0 - с поглощением….. , 𝐊 ′ <𝐊

𝑬 𝟎 +𝑲= 𝑬 𝟎 ′ +𝐊′

𝑬 𝟎 − 𝑬 𝟎 ′ = 𝐊 ′ −𝐊=𝚫𝑸

Слайд 23: Презентация Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении
Слайд 23

Порог ядерной реакции

Эндотермические (с поглощением энергии) ЯР возможны при ударе ядра частицей с пороговой кинетической энергией (с меньшей ЯР невозможны):

(2)
Слайд 24: Презентация Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении
Слайд 24

Эффективное сечение σ ЯР.

σ – характеризует вероятность того, что при падении пучка частиц на вещество произойдёт ЯР [] - (1барн = 10–28 м2). σ интерпретируется как площадь сечения ядра X, попадая в которую налетающая частица вызывает ЯР.

Слайд 25: Презентация Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении
Слайд 25

Возможны два принципиально различных способа освобождения ядерной энергии: 1) Реакция деления ядер тяжелых элементов 2) Реакция синтеза ядер легких элементов (термоядерный синтез)

Слайд 26: Презентация Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении
Слайд 26

Реакция деления тяжелых ядер - нестабильное ядро делится на два крупных фрагмента сравнимых масс.

В 1939 г. О. Ганом и Ф. Штрассманом было открыто деление ядер урана ( 𝟐𝟑𝟓 𝟗𝟐𝑼 - сейчас основной интерес для энергетики)

Тепловой нейтрон с энергией ~ 0,1 эВ освобождает энергию 𝚫𝑸~ 𝟐𝟎𝟎 МэВ>𝟎

Реакция в общем виде…

𝑵=𝟐,𝟑; До 100 изотопов в ходе реакции…

Слайд 27: Презентация Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении
Слайд 27

Объяснение в капельной модели..

Избыточная энергия (>энергии активации) при поглощении нейтрона ядром переводит его в возбужденное состояние → движение нуклонов → деформация ядра → ослабление ядерных сил → деление с нейтронным осколком. Если изб. энергия <эн.актив. → ядро в исходное состояние испустив 𝜸−квант

В процессе деления ядро изменяет форму : шар, эллипсоид, гантель, два грушевидных осколка, два сферических осколка.

Слайд 28: Презентация Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении
Слайд 28

Нейтроны c энергией ~1 МэВ и выше, вызывают деление ядер урана, тория, плутония и др:

Эти ядра делятся нейтронами любых энергий, но особенно эффективно медленными нейтронами:

Уран в природе - в виде двух изотопов: 𝟐𝟑𝟖 𝑼 (99,3 %) и 𝟐𝟑𝟓 𝑼 (0,7 %). Ядерное сырье - 𝟐𝟑𝟓 𝑼 . Необходим процесс обогащения урана изотопом 𝟐𝟑𝟓 𝑼 .

(3)
Слайд 29: Презентация Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении
Слайд 29

Продукты деления ядра 𝟐𝟑𝟓 𝑼 нестабильны: в них содержится избыточное число нейтронов. При делении ядра 𝟐𝟑𝟓 𝑼 ……+2 или 3 нейтрона. Они могут попасть в другие ядра 𝟐𝟑𝟓 𝑼 - вызывают их деление. Появятся 4 - 9 нейтронов - новые распады ядер 𝟐𝟑𝟓 𝑼 и т. д. Лавинообразный процесс деления ядер - цепная реакция. Для ЦР - коэффициент размножения нейтронов д.б. 𝒌>𝟏

Слайд 30: Презентация Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении
Слайд 30

ЦР в уране с повышенным содержанием 𝟐𝟑𝟓 𝑼 развивается, когда масса урана превосходит критическую массу. В небольших кусках 𝑼 большинство нейтронов, не попав ни в одно ядро, вылетают наружу. Для чистого 𝟐𝟑𝟓 𝑼 - 50 кг. ~250 г- применение замедлителей нейтронов (н-р, тяжелая вода 𝑫 𝟐 𝑶, графит) и оболочки из 𝑩𝒆, которая отражает нейтроны.

Слайд 31: Презентация Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении
Слайд 31
Слайд 32: Презентация Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении
Слайд 32

ЦР: управляемые и неуправляемые. Взрыв атомной бомбы - неуправляемая реакция. Чтобы атомная бомба при хранении не взорвалась, в ней 𝟐𝟑𝟓 𝑼 или 𝟐𝟑𝟗 𝑷𝒖 (плутоний) делятся на две удаленные части с массами ниже критических. С помощью обычного взрыва массы сближаются

При полном делении всех ядер в 1 г 𝟐𝟑𝟓 𝑼 , выделяется энергия, как и при сгорании 3 т угля или 2,5 т нефти.

Слайд 33: Презентация Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении
Слайд 33

Ядерный (или атомный) реактор - устройство, в котором поддерживается управляемая ЦР. Это тепловая машина. Выделение тепла - за счет экзотермической реакции деления ядер. 1 МВт мощности - 3·1016 актов деления ядер в секунду. Первый ядерный реактор был построен в 1942 г. в США под руководством Э. Ферми. В СССР - в 1946 г.- под руководством И. В. Курчатова.

Слайд 34: Презентация Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении
Слайд 34

Активная зона - основная часть реактора, в ней протекает ЦР и выделяется энергия. Объем АЗ - от 0,0n литра до n10м3(в больших тепловых реакторах). Активная зона реактора на тепловых нейтронах (с энергией 0,0n эВ) состоит из: ядерного топлива ( 𝟐𝟑𝟓 𝑼 , даже слабо обогащ.𝑼), замедлителя (вода, графит, 𝑩𝒆), теплоносителя (н-р, вода, ….. для отвода тепла на парогенератор…. ….пар…...на турбину….электроэнергия), конструкционных материалов с малым сечением захвата нейтронов (𝑨𝒍, 𝑴𝒈, 𝒁𝒓 и др).

Слайд 35: Презентация Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении
Слайд 35

Замедлитель: для снижения энергии вторичных и т.д. быстрых нейтронов до тепловых, т. к. именно они эффективно продолжат взаимодействие с 𝟐𝟑𝟓 𝑼 .

Слайд 36: Презентация Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении
Слайд 36

Управление реактором - при помощи регулирующих стержней, содержащих 𝑪𝒅 или𝑩. (𝒌- коэффициент размножения нейтронов)

При выдвинутых из АЗ стержнях k > 1.

При полностью вдвинутых стержнях k < 1.

Вдвигая стержни внутрь АЗ можно в любой момент времени приостановить развитие ЦР.

Слайд 37: Презентация Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении
Слайд 37

Модели ядерных реакторов : -

Гомогенные реакторы (в АЗ - смесь ядерного топлива и замедлителя. Гетерогенные реакторы – в АЗ замедлитель, в который помещаются кассеты с ядерным топливом - тепловыделяющие элементы (ТВЭЛы). Энергия выделяется в ТВЭЛах.

Слайд 38: Презентация Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении
Слайд 38

Реакторы типа ВВРд (PWR)- водоводяной реактор (строится в Беларуси)

Слайд 39: Презентация Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении
Слайд 39

Сборка гетерогенного реактора

В гетерогенном реакторе ядерное топливо распределено в активной зоне дискретно в виде блоков, между которыми находится замедлитель нейтронов

Слайд 40: Презентация Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении
Слайд 40

ЯВЛЕНИЕ РАДИОАКТИВНОСТИ

1.Радиоактивность атомных ядер. 2.Виды распада ядер. Закон радиоактивного распада. 3.Взаимодействие излучения с веществом. 4. Дозы и биологическое действие ионизирующего излучения

Слайд 41: Презентация Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении
Слайд 41

Радиоактивность - способность нестабильных ядер самопроизвольно превращаться в другие ядра с испусканием радиоактивного излучения.

Естественная радиоактивность - у существующих в природе неустойчивых изотопов.

Искусственная радиоактивность – у изотопов, полученных в результате ЯР.

Оба явления подчиняется одним и тем же законам.

Слайд 42: Презентация Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении
Слайд 42

Впервые А. Беккерель (1896 г.) обнаружил, что соли урана испускают неизвестное излучение, проникающее через непрозрачные для света преграды и вызывают почернение фотоэмульсии. М. и П. Кюри (1898 г. ) обнаружили радиоактивность тория и открыли 2 новых радиоактивных элемента – полоний и радий. Э.Резерфорд, его ученики и др. далее исследовали природу радиоактивных излучений ……

Слайд 43: Презентация Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении
Слайд 43

…..радиоактивные ядра могут испускать частицы трех видов: положительно и отрицательно заряженные и нейтральные…..

𝜶-, 𝜷- и 𝜸-излучения

В магнитном поле: 𝜶− и 𝜷−лучи отклоняются в противоположных направлениях, причем 𝜷-лучи - больше. 𝜸-лучи не отклоняются.

К – свинцовый контейнер, П – радиоактивный препарат, Ф – фотопластинка.

Слайд 44: Презентация Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении
Слайд 44

Материнское ядро– испытывает радиоактивный распад. Дочернее ядро - возникающее, как правило, возбужденное, его переход в основное состояние происходит с испусканием 𝜸-фотона

Слайд 45: Презентация Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении
Слайд 45

Основные типы радиоактивности Альфа-распад

Альфа-частицы (𝜶−)- поток ядер гелия . Распад протекает по схеме:

𝑿—материнское ядра,𝒀 — дочернее, 𝑸−возможная избыточная энергия

При 𝜶-распаде массовое число А дочернего ядра уменьшается на 4, а зарядовое число Z - на 2

Например:
Слайд 46: Презентация Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении
Слайд 46

Только тяжелые ядра испускают 𝜶-частицы. Их кинетическая энергия-- несколько МэВ- избыток энергии покоя материнского ядра над суммой энергий покоя дочернего ядра и 𝜶-частицы, Пробег в воздухе при н.у. -- несколько см 𝜶-частицы м.б с дискретными значениями энергий - ядра могут находиться, подобно атомам, в разных возбужденных состояниях. Дочернее ядро - в возбужденном состоянии → переход в основное состояние с испусканием 𝜸-кванта .

Слайд 47: Презентация Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении
Слайд 47

Закономерности радиоактивном распада носят вероятностный характер и выполняются тем точнее, чем больше число радиоактивных ядер. В теории 𝜶-распада → внутри материнского ядра может «образоваться» 𝜶-частица. «Дочернее ядро» - еще в материнском ядре.

Основной закон радиоактивного распада

Слайд 48: Презентация Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении
Слайд 48

Пусть ядра распадаются независимо друг от друга. 𝝀 - постоянная распада - вероятность распада ядра в единицу времени. Смысл 𝝀: из 𝑵 нестабильных ядер в единицу времени распадается в среднем 𝝀𝑵 ядер. К моменту времени 𝒕 + 𝒅𝒕 число радиоактивных ядер уменьшится на 𝒅𝑵 = − 𝝀𝑵𝒅𝒕 (1) Проинтегрируем (1), считая, что 𝝀не зависит от времени.

𝑵 𝟎 𝑵 𝒅𝑵 𝑵 =− 𝟎 𝒕 𝝀𝒅𝒕

𝒍𝒏 𝑵(𝒕) 𝑵 𝟎 =−𝝀𝒕

Слайд 49: Презентация Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении
Слайд 49

𝑵(𝒕) — число нераспавшихся ядер в момент времени t. 𝑵 𝟎 — числонераспавшихся при 𝒕 = 𝟎. (2) - Закон радиоактивного распада: число нераспавшихся ядер убывает с течением времени по экспоненциальному закону.

𝑵 𝒕 = 𝑵 𝟎 𝒆 −𝝀𝒕

Числораспавшихся ядер за время t: 𝑵 𝟎 −𝑵 𝒕 = 𝑵 𝟎 (𝟏− 𝒆 −𝝀𝒕 )

Слайд 50: Презентация Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении
Слайд 50

Среднее время жизни материнского ядра

Экспоненциальная кривая радиоактивного распада: Ось 𝑿 — время, ось 𝒀 — количество нераспавшихся ядер (или м.б.) скорость распада в единицу времени.

(4) (2) ≍(5)
Слайд 51: Презентация Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении
Слайд 51

Период полураспада 𝑻 𝟏 𝟐 − время, за которое распадается половина первоначального количества радиоактивных ядер.

Слайд 54: Презентация Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении
Слайд 54

…это - число распадов, происходящих в нем в единицу времени.

Интенсивность распада в радиоактивном препарате, характеризуется активностью 𝑨

𝝉 (4) - среднее время жизни материнского ядра

Слайд 55: Презентация Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении
Слайд 55

Единица активности (СИ) - беккерель (Бк), один распад в секунду. Внесистемная единица - кюри(Кu), активность 1 г изотопа радия (1 Кu =3,7*1010 Бк). Удельная активность- активность единицы массы радиоактивного препарата: 𝒂= 𝑨 𝒎

Слайд 56: Презентация Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении
Слайд 56

Бета-распад(𝜷− распад)

Самопроизвольный процесс, внутриядерное превращение нейтрона в протон, или протона в нейтрон, а также свободного нейтрона в протон. 𝜷-распадреализуется путем испускания: а) электрона б) позитрона и к ним + электронные антинейтрино (а) и нейтрино (б)

в) захватом электрона из К- оболочки атома.

Слайд 57: Презентация Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении
Слайд 57

Три разновидности 𝜷−распада

1). Электронный 𝜷 − - распад, ядро испускает электрон и зарядовое числоядра: 𝒁 →𝒁 + 𝟏; 2). Позитронный 𝜷 + - распад, ядро испускает позитрон и зарядовое число ядра: 𝒁 →𝒁 − 𝟏; 3). К - захват, ядро захватывает один электрон из изК-оболочкиатома и зарядовое число ядра: 𝒁 →𝒁 − 𝟏; На пустое место в К-оболочке переходит электрон с другой оболочки, и поэтому К - захват всегда сопровождается характеристическим рентегновским излучением.

Слайд 58: Презентация Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении
Слайд 58

Электрон: 𝒁=−𝟏 и массовое число 𝑨=𝟎, чтобы выполнить законы сохранение заряда и числа нуклонов в про­цессе распада.

В основе электронного 𝜷 − - распада - превращение в ядре нейтрона в протон:

Электронный 𝜷 − - распад

𝝂 𝒆

𝒏→𝒑+ 𝒆 − + 𝝂 𝒆

Слайд 59: Презентация Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении
Слайд 59

Дочернее ядро при 𝜷 − -распаде может быть в возбужденном состоянии. При переходе ядра в основное - испускается g-квант, аналогично𝜶 – распаду.

Тип нейтрино определяется заряженной частицей, с которой оно рождается и с которой взаимодействует. 𝜷 − -распад - испускание электронного антинейтрино.

Слайд 60: Презентация Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении
Слайд 60

2. Позитронный 𝜷 + -распад. Позитрон: 𝒁=+𝟏 и массовое число 𝑨=𝟎 Ядро испускает позитрон, в результате чего его 𝒁 →𝒁 − 𝟏. Происходит по схеме…..

В основе позитронного 𝜷 + -распада лежит превращение в ядре протона в нейтрон :

𝒑→𝒏+ 𝒆 + + 𝝂 𝒆
Слайд 61: Презентация Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении
Слайд 61

Позитронный 𝜷 + - распад сопровождается испусканием позитрона 𝒆 + и нейтрино 𝝂 𝒆 , - античастиц, по отношению к частицамв электронном 𝜷 − - распаде.

Слайд 62: Презентация Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении
Слайд 62

К-захват При захвате ядром электрона (с электронной К-оболочки) происходит превращение одного из протонов ядра в нейтрон, что сопровождается испусканием нейтрино:

𝒑+ 𝒆 − →𝒏+ 𝝂 𝒆

Слайд 63: Презентация Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении
Слайд 63

Гамма-излучение (g-излучение)

Коротковолновое эл.магн. излучение, испускаемое ядрами при переходе из возбужденного состояния в состояние с меньшей энергией. Ядро - квантовая система с дискретным набором энергетических уровней, потому спектр 𝜸-излучения - дискретен. Энергия 𝜸-квантов 𝑬 𝜸 , испускаемых различными ядрами: 10 кэВ ≤ 𝑬 𝜸 ≤ 5 МэВ.

Длина волны:2*10-13 м ≤ 𝝀 ≤ 10-10 м.

Слайд 64: Презентация Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении
Слайд 64

Испускание𝜸-излучения- внутриядерный процесс. 𝜸-излучение сопровождает𝜶- и 𝜷-распады ядер, при переходе дочернего ядра из возбужденного в основное состояние Среднее время жизни ядра в возбужденном состоянии различно для разных ядер 10-15с ≤ 𝝉 𝒏 ≤ 10-7 с. За это время ядро переходит на более низкий энергетический уровень, испуская 𝜸-излучение.

Слайд 65: Презентация Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении
Слайд 65

Взаимодействие излучения (𝛂−,𝜷−,𝜸-) с веществом –

Ионизирующее излучение (ИИ) или радиация – поток частиц или квантов ЭлМаг – излучения, которое при взаимодействии с веществом приводит к ионизации и возбуждению его атомов и молекул: (это потоки электронов, позитронов, протонов, дейтронов, 𝜶−частиц и др. заряженных частиц, а также нейтронов, рентгеновское и гамма-излучение.

Слайд 66: Презентация Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении
Слайд 66

1) Ядерные реакции активно происходят в веществе при взаимодействии с нейтронами, и иногда – с 𝜶-частицами. Для других типов ИИ - ядерные реакций в веществе маловероятны. В этом случае энергия ИИ расходуется на взаимодействие с электронными оболочками атомов вещества

Характер взаимодействия излучения с веществом зависит от: его вида, энергии, плотности потока, а также от физических и химических свойств самого вещества.

Слайд 67: Презентация Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении
Слайд 67

Упругое рассеяние частиц ИИ– процесс столкновения частиц ……меняются только их импульсы, а внутреннее состояния остаются неизменным. Неупругое рассеяние частиц ИИ приводит к изменению их внутреннего состояния, превращению в другие частицы или дополнительному рождению новых частиц.

Слайд 68: Презентация Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении
Слайд 68

Пробег R - минимальная толщина в-ва в направлении скорости частиц ИИ до их остановки или полного поглощения в-вом.

Пробег 𝜶-частиц- очень мал: сотые доли мм - в биологических средах; 2,5 - 8 см - в воздухе; несколько мкм - в живой ткани. 𝜶-частицы приводят к большей линейной плотности ионизации. Вдоль их короткого пути - большое число ионов.

Слайд 69: Презентация Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении
Слайд 69

𝜷 -частицы многократно отклоняются от первоначального направления. В в- ве преобладают эффекты их рассеяния. Пробег в воздухе – несколько м, в тканях — нескольких мм. Энергия 𝜷 –частиц- до 3 МэВ. Средняя энергия = 𝟏 𝟑 𝑬 макс 𝜷 –частицы с 𝑬 макс полностью поглощаются слоем 𝑷𝒕 толщиной 𝟎,𝟓 мм. При взаимодействии с в- вом - ионизация или возбуждение его атомов. Их поглощение в-вом сопровождается испусканием неядерного𝐗−и 𝜸-излучения.

𝜷- излучение - поток электронов и позитронов, испускаемых ядром или электронной оболочкой, скорость 𝟑∗ 𝟏𝟎 𝟖 м/сек.

Слайд 70: Презентация Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении
Слайд 70

𝜸−излучение (𝜸–кванты)взаимодействует с электронными оболочками атомов, передавая часть своей энергии электронам,в результате чего наблюдаются: фотоэффект(𝑬𝜸 ≤ 𝟏𝟎𝟎 кэВ)+характеристическое 𝑿-излучение эффект Комптона(𝑬𝜸 ~𝟎,𝟓 МэВ): возникающие быстрые электроны отдачи производят ионизацию атомов среды+рассеянные g-кванты с уменьшенной энергией. рождение электронно-позитронных пар 𝑬𝜸  𝟐𝒎𝒆𝒄𝟐 , основной результат при больших энергиях 𝜸-квантов.

Слайд 71: Презентация Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении
Слайд 71

Пробегиg–квантов и нейтронов в воздухе - сотни метров, в ТТ – десятки см и даже метры. 𝜸−излучение - наиболее проникающее ИИ, поэтому при внешнем облучении они представляют для человека наибольшую опасность.

Слайд 72: Презентация Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении
Слайд 72

𝜶-частицы - легко остановить листом бумаги. 𝜷-излучение до 1 МэВ - 𝑨𝒍 - пластины толщиной в несколько мм. 𝜸- излучение - эффективны тяжёлые элементы (свинец и т. д.), поглощают МэВ-ные фотоны при толщине несколько см.

Проникающая способность всех видов ИИ зависит от энергии частиц или квантов.

Слайд 73: Презентация Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении
Слайд 73

Дозы и биологическое действие ионизирующего излучения

Доза поглощения - энергия ИИ, которая поглощается при прохождении через единицу массы вещества.

СИ -1 Грей (Гр) → 1кг вещества поглощает 1 Дж энергии излучения. 1 Рад = 10-2 Гр

Слайд 74: Презентация Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении
Слайд 74

Экспозиционная доза– для характеристики 𝑿- иg-излучения- - заряд ионов одного знака, образующихся в единице массы сухого воздуха под их действием

СИ - Кл/кг. Внесистемная единица - рентген (Р). 1Р = 𝟐,𝟓𝟖∗ 𝟏𝟎 −𝟒 Кл / кг; М.б. использована для расчета поглощенной дозы.

Слайд 75: Презентация Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении
Слайд 75

В дозиметрии - сравнивают эффекты, вызванные различными ИИ, с эффектом от 𝑿 − или 𝜸 – излучения.

Эквивалентная доза - поглощенная доза в органе или ткани, умноженная на коэффициент качества данного излучения.

Коэффициент качества излучения показывает во сколько раз эффективность действия данного вида излучения больше, чем 𝑿- или g-излучения. Определяется из опыта. Зависит от вида излучения, и энергии частиц.

СИ - Дж/кг, зиверт (Зв).

Слайд 76: Презентация Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении
Слайд 76

Коэффициент качества излучения

Минимальная летальная доза для человека - 6 Зв за один раз.

Слайд 77: Презентация Элементы ядерной физики. Общие сведения о радиоактивном излучении
Слайд 77

Эффективная эквивалентная доза - для оценки ущерба здоровью человека при неравномерном облучении тела, отдельных его органов с учетом их радиочувствительности.

𝒌– коэффициент риска для отдельного органа при облучении всего тела одинаковой 𝑫 экв

Костный мозг, толстый кишечник, легкие, желудок - 0,12 Мочевой пузырь, грудная железа, печень, пищевод, щитовидная железа - 0,05 Кожа, клетки костных поверхностей - 0,01 Остальное - 0,05

  • Яндекс.Метрика
  • Рейтинг@Mail.ru