Тема №16 Приборы радиационной, химической разведки и дозиметрического контроля (учебное пособие)

Скачать 0.84 Mb.

Название	Тема №16 Приборы радиационной, химической разведки и дозиметрического контроля (учебное пособие)
страница	3/9
Тип	Учебное пособие

rykovodstvo.ru > Руководство эксплуатация > Учебное пособие

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Заключение

Материал, изложенный в данной методической разработке, дает возможность должностным лицам, специалистам ГО и уполномоченным работникам МОСЧС оперативно оценивать радиационную и химическую обстановку для принятия обоснованного решения по организации защиты населения и персонала организаций, а также правильно организовать защиту личного состава формирований при проведении АСДНР в очагах поражения.

Приложение 1

Общие сведения о ядерных излучениях

Краткие сведения о строении атома
Все окружающие нас предметы и тела состоят из различных веществ, а любое вещество в свою очередь состоит из отдельных мельчайших частиц, сохраняющих химические свойства данного вещества. Такие частицы называются молекулами. Молекулы состоят из еще более мелких частиц – атомов.

Вещество, содержащее в своем составе атомы одного вида, называется простым

, а вещество, состоящее из атомов разных видов, сложным

.

Атом состоит из ядра, имеющего положительный заряд и электронной оболочки, которую составляют вращающиеся с большой скоростью отрицательно заряженные электроны

, размещенные на внутренних и внешних слоях оболочки.

Совокупность атомов одного вида с одинаковым зарядом образуют химический элемент.

Почти вся масса атома сосредоточена в его ядре (на долю

приходится менее 0,05% массы атома).

Ядра всех атомов состоят из протонов

и нейтронов

, имеющих общее название – нуклоны.

Число

в ядре каждого химического элемента строго определенно, а число

может изменяться в некоторых пределах.

Сумма чисел

определяет массу ядра и называется массовым числом.

Плотность ядерного вещества очень велика (порядка

), что свидетельствует об огромной энергии внутриядерных сил. Для сравнения, плотность платины

.

Число электронов в атоме равно числу протонов, т.е. атом электрически нейтрален.

Число

для ядер элементов, находящихся в начале периодической системы элементов (ПСЭ), как правило, равно числу

или незначительно отличается от него

. Для элементов, расположенных в конце ПСЭ, число

превышает число

примерно на 50-60%

.

Атомы химических элементов в ПСЭ обозначаются символами:

	²³⁸		суммарное число и (массовое число)
U		символ элемента (уран)
_{9 2}		число протонов (заряд ядра, номер элемента в ПСЭ)

Атомы одного и того же элемента, отличающиеся друг от друга массовым числом, называются изотопами этого элемента, например:

изотопы водорода:
изотопы урана (U):

Изотопы обладают одинаковыми химическими свойствами и занимают в периодической системе элементов (ПСЭ) одно место.

Известны изотопы элементов, которые самопроизвольно претерпевают ядерные превращения и испускают ионизирующее излучение (ИИ) в виде

- квантов,

- частиц, и

- частиц. Такие изотопы называются радиоактивными. Известно порядка 40 естественных радиоактивных изотопов (радионуклидов) и более 1200 искусственных.

ИИ – это любое излучение, взаимодействие которого со средой приводит к образованию электрических зарядов разных знаков (ионов).

Время, в течение которого распадается половина атомов исходного количества радиоактивного вещества, называется периодом полураспада

.

Число ядер, распадающихся за единицу времени, называется активностью вещества А.

Процесс самопроизвольного распада нестабильного радионуклида называется радиоактивным распадом.

Виды радиоактивного распада ядер

Существуют два вида радиоактивного распада ядер:

-распад и

-распад.

- распад

При этом виде радиоактивного распада ядро радионуклида испускает

-частицы, состоящие из

каждая (это ядро атома

). Получающееся при

-распаде дочернее ядро имеет порядковый номер меньше материнского на 2 единицы, а массовое число – меньше на 4 единицы:

- распад

При

распаде внутри ядра происходит превращение

или

, при этом превращении внутри ядра образуются

или позитроны

, называемые

-частицами.

-распад с испусканием

- электронный

-распад, а испускаемый ядром

называется отрицательной

-частицей.

-распад с испусканием

- позитронный распад, а испускаемый ядром

называется положительной

-частицей. Примеры

-распада:

Т.о., радиоактивный распад ядра сопровождается испусканием

- или

-частицы.

- или

распады, как правило, сопровождаются испусканием из ядра

-излучений, представляющими собой поток фотонов (

-квантов), распространяющихся со скоростью света.

Взаимодействие ядерных излучений с веществом
Энергия, необходимая для возбуждения атома вещества, называется потенциалом возбуждения. Примерно через (

) секунды после возбуждения атом самопроизвольно возвращается в основное состояние, испустив при этом фотон.

Если энергия, поглощенная атомом вещества, окажется достаточной не только для возбуждения атома, но и отрыва от него одного или нескольких

, то атом превращается в положительный ион. Так как для возбуждения требуется меньшая энергия, чем для ионизации (потенциал возбуждения для данного вещества меньше потенциала ионизации), то количество ионизированных атомов вещества обычно в 2-4 раза меньше числа возбужденных атомов.

Количество энергии, необходимой для образования одной пары ионов, называется средней работой ионизации (для воздуха – 32,5 эВ).

Чтобы определить число пар ионов, которое может создать одна частица излучений, следует энергию частицы разделить на среднюю работу ионизации для данной среды.

Для характеристики ионизирующего действия излучений необходимо оценивать удельную ионизацию, т.е. число пар ионов, создаваемых на 1 см пути пробега частицы излучения.

Ионизация атомов или молекул среды, производимая непосредственно действием излучений на среду, называется первичной.

, выбитые при первичной ионизации, иногда могут обладать энергией, достаточной для ионизации среды (вторичная ионизация).

Таким образом, при прохождении излучений через среду в ней образуются ионы, возбуждаются атомы и испускаются фотоны видимого и ультрафиолетового диапазона, а также рентгеновское излучение.

Для оценки влияния ИИ на живой организм наибольшее значение имеют две их характеристики: ионизирующая и проникающая способность.
Основные свойства ядерных излучений

-излучение

- активностью обладают, как правило, химические элементы ПСЭ с порядковым номером более 83 (

и др.).

Вещества, употребляемые в качестве ядерного заряда (

активны. При каждом

- распаде из ядра вылетает только одна

-частица (изотоп

, распадаясь, образует две

- частицы).

Для каждого

- активного изотопа характерно испускание

- частиц, имеющих определенную (для данного изотопа) энергию. Энергия

-частиц, испускаемых различными изотопами, от 4 до 11 МэВ. Начальная скорость движения

-частиц 15000-19000 км/с, пробег в воздухе – 3-11 см, удельная ионизация

30000 пар ионов на 1 см пробега в воздухе. Удельная ионизация увеличивается к концу пробега из-за уменьшения скорости

-частиц, что приводит к увеличению вероятности ионизации (столкновений).

Пробег

-частиц в веществе, как правило, прямолинейный и вдоль пути образуются колонны ионов.

Определенные слои вещества поглощают практически все

-частицы – слои полного поглощения (лист писчей бумаги; алюминиевый экран толщиной 0,02 мм поглощает

-частицы с энергией 5МэВ).

В качестве - активного источника (контрольного и эталонного) к дозиметрическим приборам обычно применяется

(Т=24000 лет, энергия

-частиц 5,1 МэВ):

Рис.1. Схема радиоактивного распада

- излучение

-активность – наиболее распространенный вид радиоактивности и встречается как среди легких (

), так и среди тяжелых элементов (

) ПСЭ.

Радиоактивные изотопы, образующиеся при ядерном взрыве (ЯВ) или возникающие в среде под воздействием нейтронного потока проникающей радиации (ПР), обладают

-активностью.

При

-распаде один и тот же изотоп испускает

-частицы самых различных энергий (от десятков кэВ до нескольких МэВ):

МэВ;

-2,2МэВ;

-0,6МэВ. Максимальная энергия

-частиц ЯВ – до 3МэВ.

При каждом - распаде из ядра испускается только одна - частица.

Начальная скорость

-частиц определяется их энергией, но она всегда меньше скорости света и достигает значения 290000 км/с.

Проникающая способность

- частиц больше, чем у

-частиц, так как они обладают большей скоростью, а, следовательно, ионизирующая способность их меньше, чем у

-частиц.

В воздухе длина пробега

-частиц (энергией ~ 3МэВ) достигает 14м. Ткань обмундирования и внешние покровы тела человека поглощают до 50%

- частиц.

При внешнем облучении наибольшую опасность представляет попадание

- частиц в глаза.

Средняя удельная ионизация

- частиц в воздухе составляет 60-100 пар ионов на 1 см пробега.

Электроны, выбитые из атомов вещества

- частицами, обладают ионизирующим действием.

В связи с криволинейной траекторией движения

- частиц образуемые ими ионы распределяются равномерно во всем облучаемом объеме (объемная ионизация).

Рассеяние для легких

- частиц (

) играет значительно большую роль, чем для тяжелых

-частиц ( ядра гелия

).

Для

- частиц больших энергий, пролетающих вблизи атомов вещества, имеет место тормозное излучение, которое проявляется в виде испускания рентгеновских лучей.

Полное поглощение

- частиц (энергией ~1 МэВ) происходит:

в слое воздуха – 3 м;
в слое воды - 4,8 мм;
алюминиевым экраном толщиной 1,52 мм.

В качестве

-активного источника (контрольного и эталонного) к дозиметрическим приборам обычно применяется

(Т=27,7 года; максимальная энергия

- частиц ~0,6 МэВ):

Рис. 2. Схема радиоактивного распада .

-излучение

-излучение - это поток

-квантов, движущихся со скоростью света.

--кванты не имеют электрического заряда, обладают различными энергиями и массой, но основная их особенность – движение со строго постоянной скоростью.

-излучения по физической природе родственны радиоволнам, инфракрасным лучам, видимому свету, ультрафиолетовым и рентгеновским лучам (см. таблицу 1).

Таблица 1

Виды электромагнитных излучений

Вид колебания	Частота, Гц
Радиоволны	до
Радиоволны СВЧ	до
Инфракрасные лучи
Видимый свет
Ультрафиолетовые лучи
Рентгеновские лучи
-излучение