Uran ailəsi
Cədvəl 1.2
Element
Yarımparça-
lanma periodu
Şüalanma enerjisi, MeV
Uran
92
U
238
4,55
10
9
il
4,21
-
-
Torium
90
Th
234
24,1 gün
-
0,13
0,09
Protaktinium
91
Pa
234
1,14 dəq
-
2,32
0,80
Uran
92
U
234
2,69
10
5
il
4,75
-
-
Torium
90
Th
230
8,22
10
4
il
4,66
-
-
Radium
88
Ra
226
1600 il
4,79
-
0,19
Radon
86
Rn
222
3,825 gün
5,49
-
-
Polonium
84
Po
218
3,05 dəq
5,99
-
-
Qurğuşun
82
Pb
214
26,8 dəq
-
0,65
-
Bismut
83
Bi
214
19,7 dəq
5,50
3,15
1,8
Polonium
84
Po
214
1,5
10
-4
san
7,68
-
-
Tallium
81
Tl
210
1,32 dəq
-
1,80
-
Qurğuşun
82
Pb
210
22,2 il
-
0,02
5
0,47
Bismut
83
Bi
210
4,97 gün
-
1,17
-
Polonium
84
Po
210
139 gün
5,30
-
-
Qurğuşun
82
Pb
206
Stabil
-
-
-
32
Şək. 1.13. Uran-238 üzrə parçalanma zənciri
Aktinouran ailəsi
Cədvəl 1.3
Element
Yarımpar-
çalanma
periodu
Şüalanma enerjisi, MeV
Uran
92
U
235
8,52
10
8
il
4,52
-
-
Torium
90
Th
231
24,6 saat
-
0,2
-
Protaktinium
91
Pa
231
3,2
10
4
il
5,05
-
-
Aktinium
89
Aj
227
13,5 il
5,0
0,22
-
33
Torium
90
Th
227
18,9 gün
6,05
-
-
Radium
88
Ra
223
11,2 gün
6,72
-
-
Radon
86
Rn
219
3,92 san
6,82
-
-
Polonium
84
Po
215
1,83
10
-3
san
7,36
-
-
Qurğuşun
82
Pb
211
36,1 dəq
-
0,5
-
Bismut
83
Bi
211
2,16 dəq
6,62
1,4
0,6
Polonium
84
Po
211
5
10
-3
san
7,43
-
-
Tallium
81
Tl
207
4,76 dəq
-
1,47
-
Qurğuşun
82
Pb
207
stabil
-
-
-
Ториум аиляси
Жядвял 1.4
Елемент
Йарымпар-
чаланма
периоду
Шцаланма енеръиси,
МеВ
Ториум
90
Тщ
232
1,34
10
10
ил
4,20
-
-
Радиум
88
Ра
228
6,7 ил
-
0,053
-
Актиниум
89
Аж
228
6,13 саат
4,5
1,55
-
Ториум
90
Тщ
228
1,90 ил
4,22
-
-
Радиум
88
Ра
224
3,64 эцн
5,68
-
-
Радон
86
Рн
220
54,5 san
6,28
-
-
Полониум
84
По
216
0,158 san
6,77
-
-
Гурьушун
82
Пб
212
10,6 саат
-
0,36
-
34
Бисмут
83
Би
212
60,5 dəq
6,05
2,20
Полониум
84
По
212
3
10
-7
san
8,77
-
-
Таллиум
81
Тл
208
3,1 dəq
-
1,82
2,62
Гурьушун
82
Пб
208
стабил
-
-
-
1.9. Radioaktiv Ģüaların elektromaqnit dalğaların
Ģüalanma spektrində yeri
Şək. 1.14-də radioaktiv şüaların elektromaqnit dalğala-rın
şüalanma spektrində tutduğu mövqe, cədvəl 1.5-də isə elek-
tрomaqnit dalğaların tezlik və dalğa uzunluqları diapazonları
göstərilmişdir.
Şək. 1.14. Elektрomaqnit dalğaların şüalanma spektrində
radioaktiv şüaların parametrləri və yeri
35
Cədvəl 1.5
1.10. Uranın zənginləĢdirilməsi
Zəncirvari reaksiyalar iki cür olur: idarə olunan və idarə
olunmayan reaksiyalar. İdarə olunan nüvə reaksiyası uran
qazan-larında şək. 1.15- də göstərilən sxem üzrə aparılır.
Neytronların yavaşıdılması, onların başlıca olaraq elastik
zərbəyə uğraya biləcəyi hər hansı maddənin (məsələn, qrafit)
köməyi ilə aparılır. Qazanda gedən proses aşağıdakı sxemdə
göstərilmişdir. Neytron
92
U
235
nüvəsi ilə birləşərək onu iki A və
B qəlpələrinə parçalayır və iki, ya üç sürətli neytron (n
1
) əmələ
gətirir. Həmin neytronlar yavaşıdıcıdan keçərək qismən uran
92
U
238
tərəfindən zəbt edilərək
92
U
239
izotopunun yaranmasına,
Diapazonun adı
Dalğa
uzunluğu
Tezlik
Radio-
dalğalar
İfratuzun
100-10 km
3-30 kHs
Uzun
10-1 km
30-300 kHs
Orta
1km-100 m
300 kHs-3 MHs
Qısa
100 m-10 m
3 MHs-30 MHs
Ultraqısa
10 m-2 mm
30 MHs-1,5
10
11
Hs
Optik
şüalar
İnfraqırmızı
şüa
2 mm-760 nm
1,5
10
11
Hs-6 THs
11 oktava
Görünən şüa
760
nm-400
nm
1 oktava
Ultrabənövşəyi 400-10 nm
3
10
16
Hs
(5oktava)
Sərt
şüalar
Rentgen
10-5
10
-3
nm
3
10
16
Hs-6
10
19
Hs
Qamma
5
10
-3
nm
6
10
19
Hs
36
qismən isə yeni neytronların
)
(
1
1
n
əmələ gəlməsi ilə birlikdə
92
U
235
izotopunun bölünməsinə səbəb olur və s. Reaksiya
zamanı böyük miqdarda enerji ayrılır.
Uran qazanında gedən proseslərin tədqiqi nəticəsində bir
sıra yeni transuran elementlər tapılmışdır. Məlum olmuşdur ki,
92
U
239
izotopu yarımparçalanma periodu 23 dəqiqə olan
-
-
radioaktivliyə malikdir.
92
U
239
izotopunun
-
- parçalanması
nəticəsində neptinium adlanan element yaranır. Neptinium da
-
-radioaktivdir və ondan yeni element plutonium əmələ gəlir.
Çevrilmələrin sxemi aşağıdakı kimidir:
o
e
Np
U
1
239
93
239
92
(1.31)
o
e
Pu
N
1
239
94
239
93
(1.32)
Plutoniumun yarımparçalanma periodu 24000 ilə
bərabərdir və
-radioaktivdir.
4
2
235
92
4
2
239
94
)
(
He
U
He
Pu
(1.33)
Plutonium neytronların təsirilə bölünə bilir. Bu səbəbdən
bundan zəncirvari reaksiyaların alınmasında istifadə edilir.
37
Şək. 1.15.
Uranın zənginləşdirilməsi sxemi
1.11. Dozimetrik kəmiyyətlər
İonlaşdırıcı şüalanmanın bioloji obyektlərə təsirini
kəmiy-yətcə xarakterizə etmək üçün ekspozisiya, udma və
ekvivalent dozalardan, habelə doza gücü anlayışlarından
istifadə olunur. Ekspozisiya dozası havanın vahid kütləsindəki
yüklü zərrəciklərin kinetik enerjisinə çevrilən foton
şüalanmasının enerjisini xarakterizə edir.
Ekspozisiya dozası
D
E
- verilən hava həcmində yaranan
eyni işarəli yükə malik ionların tam yükünün dQ, bu həcmdəki
hava kütləsinə olan nisbəti ilə təyin olunur:
,
dm
dQ
D
E
(Kl / kq) (1.34)
38
BS-də ekspozisiya dozasının vahidi
Kl / kq
-dır.
Kl / kq
elə foton şüalanmasının ekspozisiyasıdır ki, bu şüalanma 1 kq
havadan keçdikdə hər iki işarəli 1Kl elektrik yükü yaransın.
Ekspozisiya dozasının sistemdən kənar vahidi rentgendir
R
.
1R=2,58
10
-4
Kl /kq (1.35)
1R
elə rentgen və ya
-şüalanma dozasına deyilir ki, tam
ionlaşma nəticəsində 1sm
3
təmiz havada 0
C və normal
təzyiqdə 2 mlrd. ion cütü yaransın.
1kq maddənin şüalanma müddətində udduğu şüalanma
enerjisi
udma dozası
və ya
şüalanma dozası
adlanır.
dm
dE
D
(1.36)
Vahidi
Qreydir
.
1Qr
=1C/kq-dır, yəni çəkisi 1 kq olan
maddəyə 1C ionlaşma enerjisi verilir. Sistemdən kənar vahidi
isə
rad
-dır.
1rad=10
-8
C/kq
1Qrey=100 rad
1R=0,88rad
1rad =1,14R (1.37)
Bu vahid ingilis alimi Qreyin şərəfinə adlandırılmışdır.
Şüalanmanın orqanizmə təsirini göstərən kəmiyyət
bioloji
doza
adlanır. Bioloji dozanın vahidi rentgenin bioloji ekviva-
lentidir və
ber
adlanır.
Ber
-1 mkm su qalınlığında orta ionlaş-
dırma qabiliyyəti 100 cüt ion olan 1 rad foton şüalanmasına
bərabər udma dozası olub, eyni bioloji effekt yaradır. Bunu
başqa cür belə də demək olar: 1R
və ya rentgen şüalanması
dozası qədər bioloji təsir yaradan ionlaşdırıcı şüalanma dozası
1 berdir: 1ber=10
-2
C/kq
Radiasiyadan
mühafizə
tədbirlərində
şüalanma
keyfiyyətini müəyyən edən əmsaldan (Q) istifadə olunur. Q-
39
adsız kəmiyyət olub, bioloji obyektlər üçün arzu olunmayan
fəsadlar verə biləcək şüalanma dərəcəsini təyin edir.
-Foton və beta şüalanması üçün Q=1;
-Enerjiləri 20 keV-dən az olan neytronlar üçün Q=3;
-Enerjiləri 10MeV-dən kiçik olan proton və neytronlar
üçün Q=10;
-Enerjisi 10MeV-dən az olan alfa zərrəciklər üçün Q=20.
Şüalanmanın ekvivalent dozası
D
ek
hər bir nov
radiasiya-nın bioloji təsirini nəzərə alır. Ekvivalent doza vahid
toxuma kütləsi ilə udulmuş enerjidir. bioloji əzələnin verilmiş
həcmində verilən şüalanmanın udulan D dozasının bu həcm
üçün Q əmsalına hasilinə bərabərdir:
D
ek
=DQ
Ekvivalent dozanın BS-də vahidi
Zivertdir
Zv. Zivert isə
potensial təhlükə ölçüsüdür.
1Zv=100 ber
100 rem = 1 Zv “zivert”
1 rem = 1000 mrem = 10 mZv
1 mrem = 10 μZv (1.38)
Şüalanma dozasının gücü -
vahid zamana düşən
şüalanma dozasıdır.
1.12. Rentgen Ģüalarının təbiəti
Alman alimi V. Rentgen 1895-ci ildə katod şüalarını
tədqiq edərkən o vaxta qədər məlum olmayan yeni şüalanma
müşahidə etmişdir. Rentgen öz müşahidələrini aşağıdakı kimi
təsvir edir. Qara kartonla kip örtülmüş boruda hər dəfə boşalma
baş verəndə platin-sineroidli barium ilə örtülmüş kağız parçası
parlaq işıqlanır. Bununla əlaqədar olaraq belə fərz etmək olar
ki, günəşin görünən, ultrabənövşəyi və elektrik qövsünün
şüaları üçün qeyri-şəffaf olan qara karton intensiv
40
fluoressensiya yarada bilən naməlum şüalar üçün şəffaf olur.
Bu şüaları Rentgen ömrünün sonuna qədər «X-şüalar» (iks
şüalar), yəni, naməlum şüalar adlan-dırmışdır. Lakin həmin
şüalar digər alimlər tərəfindən Rentgen şüaları adlandırılmışdır.
Bir sıra təcrübələr vasitəsilə Rentgen müəyyən etmişdir
ki, bu şüalar adi işıq üçün qeyri şəffaf olan kağız, ağac, ebonit,
insan bədəni, metal təbəqələr və s. cisimlərdən keçir. Yüngül
atomardan təşkil olunmuş və sıxlığı az olan materiallar rentgen
şüaları üçün ağır atomlardan təşkil olunmuş və sıxlığı çox olan
materiallara nisbətən daha şəffafdır. Məsələn, qurğuşun lövhə
rentgen şüalarını həmin qalınlıqda olan alüminium lövhəyə,
bədəndə sümüklər isə əzələlərə nisbətən daha çox udur.
Məsələn, rentgen şüalarının mənbəyi ilə ekran arasında əlimizi
yerləşdirsək, ekranda əlin zəif kölgəsi fonunda sümüklərin
kəskin kölgəsini müşahidə edə bilərik.
Təcrübələrlə rentgen şüalarının digər xassələri də
müəyyən edildi. Rentgen şüaları kimyəvi təsirə malikdir. Belə
ki, bu şüaların təsiri ilə fotolövhə və ya kağız qaralır. Rentgen
şüaları vasitəsi ilə fotoqrafiya məhz bu xassəyə əsaslanır. Qeyd
edək ki, kölgə fotoqrafiyadır, yəni, rentgen şüalarının müxtəlif
sıxlığa malik materiallardan müxtəlif cür əksetmə qabiliyyətinə
əsasən alınır. Rentgen şüalarının bu xüsusiyyətləri onların
tibbdə və texnikada tətbiqi üçün böyük praktik əhəmiyyət kəsb
edir. Rentgen şüaları vasitəsi ilə fluoressensiyaedici ekranda və
ya fotoqrafik lövhədə predmet daxilində mövcud olan
defektləri və dəyişiklikləri (maşın hissələrinin daxilindəki
defektləri, orqanizmdə baş verən dəyişikləri) müşahidə etmək
olar. Rentgen şüalarının kimyəvi təsirə malik olmasından insan
orqanizminin bəzi xəstəliklərə (məsələn, xərçəng xəstəliyinə)
məruz qalmış üzvlərini müalicə etmək üçün istifadə edilir. Bu
zaman canlı orqanizmin daxili üzvlərinə rentgen şüaları ilə təsir
edilməsi imkanı xüsusilə vacibdir. Bundan başqa, görünən
şüalar üçün tam şəffaf olan və tərkibində qurğuşunlu
birləşmələr olan bəzi şüşələr rentgen şüalarını kəskin udur.
41
Lakin tərkibində natrium duzları olan adi şüşə həm görünən
şüalar, həm də rentgen şüaları üçün yaxşı şəffafdır.
Yeni şüaları kəşf etdikdən sonra Rentgen çoxlu sayda
təcrübələrlə bu şüaların yaranması şərtini də müəyyən etdi.
Rentgen müəyyən etdi ki, bu şüalar borunun divarına katod
şüalarının düşərək tormozlandığı hissəsində yaranır. Ona görə
də Rentgen bu şüaların alınmasını və istifadə olunmasını ən
yaxşı təmin edən formaya malik olan boru düzəltdi. Rentgen
borusunun quruluşunun əsas xüsusiyyətləri müasir dövrdə
istifadə olunan borularda saxlanmışdır. Müasir rentgen
şüalarında katod kimi adətən qızdırılmış yoğun volfram
məftildən istifadə olunur. Termoelektron emisiyası nəticəsində
katoddan çıxan intensiv elektron seli və katod arasında
yaradılmış bir neçə 10kV-a bərabər böyük potensiallar fərqi
sayəsində sürətlənərək anodun səthinə düşür. Elektron dəstəsini
bir yerə toplamaq məqsədi ilə katodun səthini çökük edir və
qızdırılan məftil - spiral orada yerləşdirilir. Beləliklə, elektron
dəstəsi fokuslanmış olur. İstiliyi yaxşı ötürmək üçün anodu
misdən düzəldirlər və onun səthinə preslənmiş volfram, platin
və ya digər metaldan lövhə (anodun güzgüsü) bərkidirlər. Bu
lövhə sürətlənmiş elektron dəstəsi üçün hədəf rolunu oynayır.
Elektronların hədəfə maneəsiz çatması üçün rentgen borusunda
yüksək vakuum yaradılır.
Anoda çataraq ona zərbə vuran elektronların enerjisinin
çox hissəsi istiliyə çevrilir və yalnız az bir hissəsi (1-3%)
rentgen şüalanmasına sərf olunur və ya əks olunan elektron
dəstəsinin enerjisi kimi qalır. Ona görə də güclü rentgen
borularında anod qızır və hətta o, əriyə bilər. Ona görə də
rentgen borularında anodu soyutmaq lazım gəlir. Bu məqsəd ilə
anodun içində düzəldilmiş kanallarda soyuducu maye (su və ya
yağ) dövr edir. Anodun çəp vəziyyətində olması borunun şüşə
divarından rentgen şüalarının kənara çıxmasını təmin edir.
Rentgen şüaları qazlara təsir edərək onları ionlaşdırır.
Belə ki, rentgen borusunun yaxınlığında qoyulmuş yüklənmiş
42
elek-troskop boru işlədikdə tez bir müddət ərzində yüksüzləşir.
Buna səbəb odur ki, rentgen şüalarının təsiri ilə elektroskopun
ətrafındakı hava ionlaşır və keçirici olur. Beləliklə, rentgen
şüa-larını tədqiq etmək üçün flüoressensiyaedici ekrandan,
foto-lövhədən və elektroskopu olan ionlaşma kamerasından
istifadə etmək olar. Müəyyən edilmişdir ki, rentgen şüaları
fotoeffekt yaradır. Bundan başqa rentgen şüalarını onların
istilik təsirinə əsasən də tədqiq etmək olar. Lakin bu üsulun
böyük çətinliyi ondan ibarətdir ki, rentgen şüaları zəif olduğu
üçün onların hiss olunacaq dərəcədə udulmasından ötrü qalın
metal təbəqələrdən istifadə etmək tələb olunur və belə böyük
kütləli metalda istilik miqdarının azacıq dəyişməsini isə
müşahidə etmək çox çətindir.
Beləliklə, Rentgen kəşf etdiyi şüaların aşağıdakı
xassələrini təcrübədə müəyyən etmişdir: bir çox metallar
rentgen şüaları üçün şəffafdır, onlar elektrik və maqnit
sahələrində meyl etmirlər, müsbət və ya mənfi yüklənmiş
cisimlər rentgen şüalarının təsiri altında yüklərini itirirlər
(ionlaşdırıcı təsir), rentgen şüaları bir çox maddələrdə
flüoressensiya yaradır. Rentgen həm də müəyyən etdi ki,
rentgen şüaları qayıtmır və sınmır, difraksiya və interferensiya
etmir. Lakin o dövrdə həmin xassələri müşahidə etməyə imkan
verən çox incə təcrübələri həyata keçirmək mümkün deyildi.
Rentgen özü belə hesab edirdi ki, onun kəşf etdiyi şüalar
uzununa işıq dalğalarıdır. Lakin o, bu fikrin üzərində təkidlə
durmur və digər fikirlərin də mövcud ola bilməsini mümkün
sayırdı. Rentgen şüalarını tədqiq edən digər alimlər (Stoks,
Qoldqammer və b.) fərz edirdilər ki, bu şüalar sürətli
elektronların anoda zərbə vuraraq tormozlanması zamanı
yaranan elektromaqnit dalğalarıdır. Lakin rentgen şüalarının bir
sıra xassələri onların dalğa təbiətli olmasını şübhə altına alırdı.
Ümumiyyətlə, isə onların əksər xassələrini öyrənmək böyük
çətinliklərlə qarşılaşır. Bir mühitdən digərinə keçdikdə rentgen
şüalarının qayıtmasını və sınmasını uzun müddət müşahidə
43
etmək mümkün olmamışdır. Rentgen bu şüaların səpilməsinin
yalnız izlərini müşahidə edə bilmişdi ki, bunu da onların təkcə
dalğa deyil, həm də korpuskulyar təbiəti ilə izah etmək olardı.
Rentgen şüalarının dalğa təbiətli olması haqqında hipotez
üçün xüsusi ilə çətinlik törədən amil ondan ibarət idi ki,
Rentgenin və bir sıra digər tədqiqatçıların bu şüaların
interferensiyasını müşahidə etmək məqsədi ilə apardıqları
təcrübələr müsbət nəticə vermirdi. Sonralar (1910-cu il)
müəyyən edildi ki, bu ilkin təcrübələrin müvəffəqiyyətsizliyinə
səbəb rentgen şüalarının dalğa uzunluğunun görünən işığın və
ultrabənövşəyi şüaların dalğa uzunluğuna nisbətən xeyli kiçik
olmasıdır.
Güclü
şüalanma
sürətli
elektronların
kəskin
tormozlanması zamanı alına bilər. Rentgen borularında 50 kV
qədər gərginlik yaradılır. Belə potensiallar fərqini keçən
elektron 0,4c sürətini alır (c-işığın vakuumda sürətidir).
Betatronda isə elektronlar 50 MeV-ə bərabər olan enerjiyə
qədər sürətləndirilə bilir ki, bunun da nəticəsində onların sürəti
0,99995c olur. Betatronda sürətlən-dirilmiş elektron
dəstəsinin bərk hədəf üzərinə istiqamətlən-dirilərək çox kiçik
uzunluğa malik olan rentgen şüaları alırlar. Dalğa uzunluğu
kiçik olduqda şüaların maddədə udulması az olur. Ona görə gə
betaronda alınan rentgen xüsusi ilə böyük nüfuzetmə
qabiliyyətinə malik olur. Klassik elektrodinamikaya görə
elektron tormozlanarkən uzunluğu sıfırdan sonsuzluğa qədər
olan bütün elektromaqnit dalğaları yaranmalıdır. Başqa sözlə,
bu şüalanma ağ işıq kimi bütöv spektrə malikdir. Məhz bu
mənada tormozlanma rentgen şüalanmasına bəzən «ağ»
rentgen şüalanması deyirlər. Tormozlanma şüalanmasının
bütöv spektri aşağıdakı xarakterik xüsusiyyətlərə malikdir. Bu
spektrdə şüalanma gücünün dalğa uzunluğundan asılılıq
qrafikində maksimum vardır. Bu o demək-dir ki, dalğa
uzunluğunun müəyyən qiymətində şüalanma gücü maksimum
olur. Elektronların sürəti artdıqca, yəni rentgen boru-sundakı U
44
gərginliyi böyüdükcə şüalanma gücünün maksimuma uyğun
olan dalğa uzunluğu kiçilməlidir.
Dostları ilə paylaş: |