Sahifa 1 Radioaktivlik, radionuklidlar va nurlanish

Sahifa 76

232Th (26Ne,> 3 1020), 231Pa (24Ne, (8.6-1015), 232U (24Ne, 3.4-1013), 35U (24Ne,
25Ne, 26Ne,> 1.41020), 236U (24Ne, 26Ne,> 6-1018), 235U (28Mg,> 9-1020), 236U
(30Mg,> 6-1018), 237Np (30Mg,> 5-1019), 236Pu (28Mg, ~ 1,5 1014), 238Pu (28Mg,
30Mg, ~ 1.51018; 32Si, -6.5-1017), 240Pu (34Si,> 5-1016), 241Am (34Si,> 9-1016) (ichida
chiqarilgan klaster va yarim umr, yillar).
103

Sahifa 77

5. IONlashtiruvchi RADIYATSIYA
Ionlashtiruvchi nurlanish Katta Portlash bilan birga keldi
rogo bizning koinotimiz mavjudligini 20 milliard yildan boshlab boshladi
orqaga. O'sha vaqtdan beri radiatsiya kosmik pro-ni doimiy ravishda to'ldirib keladi
yurish, shu jumladan bizning Yerimiz. Radioaktiv materiallar, ispus
Har xil turdagi radiatsiyaning penetratorlari Yerning bir qismidir
tug'ilish. Shaxsning o'zi radioaktivdir.
Ushbu bobda biz ionlashtiruvchi asosiy turlarni ko'rib chiqamiz
tabiiy va inson tomonidan yaratilgan radiatsiya, shuningdek ularning xususiyatlari
va manbalar.
5.1. Ionlashtiruvchi nurlanish va uning maydoni
Radiatsiya - bu umumlashtirilgan tushuncha. U har xil turlarni o'z ichiga oladi
nurlanish, ularning ba'zilari tabiatda uchraydi, boshqalari olinadi
jismoniy jihatdan.
Radiatsiyaning muhim turi - ionlashtiruvchi nurlanish, ya'ni. nurlanish,
uning atrof-muhit bilan o'zaro ta'siri ionlarning bir marta hosil bo'lishiga olib keladi
belgilar. Ushbu turdagi nurlanish atomlarning fizik holatini o'zgartiradi.
yoki atom yadrolari, ularni elektr zaryadlangan ionlarga aylantiradi yoki
yadro reaktsiyalari mahsulotlari. U to'g'ridan-to'g'ri io-ga bo'linadi
pasaytirish nurlanishi (zaryaddan iborat ionlashtiruvchi nurlanish
uchun etarli bo'lgan kinetik energiyaga ega zarralar
to'qnashuv) va bilvosita ionlashtiruvchi nurlanish
(zaryadsiz zarralardan iborat ionlashtiruvchi nurlanish, usul
to'g'ridan-to'g'ri ionlashtiruvchi nurlanishni va (yoki) sababni yaratishi mumkin
yadroviy o'zgarishlarni amalga oshirish; bilvosita ionlashtiruvchi nurlanish mumkin
neytronlar, fotonlar va boshqalardan iborat).
Ionlashtiruvchi nurlanish turlaridan biri bu foton
nurlanish (elektromagnit bilvosita ionlashtiruvchi nurlanish, shov-shuv
atom yadrolarining energiya holatini o'zgartirganda yoki
foton chiqadigan (elementar) zarralarni yo'q qilish)
zarracha va to'lqin xususiyatlariga ega bo'lgan energiya zarrachasi:
foton zaryad va massaga ega emas, lekin impulsga ega), xususan
holatlarga quyidagilar kiradi:
- gamma nurlanishi (yadro paytida paydo bo'ladigan foton nurlanishi
zarrachalarning aylanishi yoki yo'q qilinishi);
- xarakterli nurlanish (diskretli foton nurlanishi
energiya paydo bo'lganda paydo bo'ladigan energiya spektri
atom elektronlarining holatlari);
- bremsstrahlung (zaryad chiqaradigan elektromagnit nurlanish
zarrachaning elektr maydonida tarqalishi (sekinlashishi) paytida,
uzluksiz energiya spektri bilan tavsiflanadi);
- rentgen nurlanishi - torusdan iborat foton nurlanishi
masalan, hosil bo'lgan miya va (yoki) xarakterli nurlanish
tadbirlar, rentgen apparatlari. Orasidagi spektral hududni egallaydi
105

78-bet

to'lqin uzunliklarida du gamma va ultrabinafsha nurlanish
10 "3 ^ 100 nm (10-12 ^ 10-5 sm). Energiya diapazoni 100 eV ^ 0,1 MeV.
To'lqin uzunligi 0,2 nm dan kam bo'lgan rentgen nurlari qattiq,
to'lqin uzunligi 0,2 nm dan ortiq - yumshoq rentgen nurlari.
Ionlashtiruvchi nurlanishning yana bir turi korpuskulardir
radiatsiya, ya'ni massasi boshqacha bo'lgan zarrachalardan iborat nurlanish
nol (a-, P-zarralar, neytronlar va boshqalar). Ushbu turdagi nurlanish quyidagilarni o'z ichiga oladi:
- alfa nurlanish (alfa zarralaridan iborat korpuskulyar nurlanish
(4He yadrolari) yadro yoki yadrolarning radioaktiv parchalanishi paytida ajralib chiqadi
reaktsiyalar, transformatsiyalar);
- proton nurlanishi (spontan jarayonida hosil bo'lgan nurlanish
neytron etishmaydigan atom yadrolarining o'zboshimchalik bilan parchalanishi yoki nur sifatida
ion tezlatgichidan chiqishda;
- neytron nurlanishi (ularni o'zgartiradigan neytronlar oqimi
atom yadrolari bilan elastik va elastik bo'lmagan o'zaro ta'sirlarda energiya);
- beta nurlanish (doimiy energiya bilan korpuskulyar nurlanish
salbiy zaryadlangan elektronlardan tashkil topgan spektr
(^ "- zarralar) yoki musbat zaryadlangan pozitronlar (? + - zarralar) va
yadrolarning radioaktiv N-parchalanishidan kelib chiqadi yoki beqaror
elementar zarralar. Bu Ep spektrining chegara energiyasi bilan tavsiflanadi;
- yo'q qilinadigan nurlanish (yilda paydo bo'ladigan foton nurlanishi
zarrachani va zarrachani yo'q qilish natijasida, masalan, o'zaro bog'liq holda
P-elektroni va p + -pozitronning ta'siri);
- monoenergetik ionlashtiruvchi nurlanish (ionlashtiruvchi nurlanish
bir xil energiyadagi fotonlar yoki bir xil turdagi zarrachalardan tashkil topgan qiymat
ha, xuddi shu kinetik energiya bilan).
Aralash ionlashtiruvchi nurlanish ionlashtiruvchiga ishora qiladi
har xil turdagi yoki zarrachalardan iborat nurlanish va
fotonlar.
Inson tomonidan yaratilganidan tashqari, tabiiy ionlashtiruvchi moddalar ham mavjud
radiatsiya, masalan, deb tushuniladigan nurlanishning tabiiy fonini
kosmik nurlanish natijasida hosil bo'lgan ionlashtiruvchi nurlanish va
tabiiy taqsimlangan tabiiy radioaktiv nurlanish
moddalar (Yer yuzasida, atmosfera yuzasida, mahsulotlarda
oziq-ovqat, suv, inson tanasida va boshqalar).
Radiatsiyani tavsiflash uchun bunday tushunchalar quyidagicha kiritiladi
- ionlashtiruvchi nurlanish sohasi (makon-vaqt taqsimoti)
ko'rib chiqilayotgan muhitda ionlashtiruvchi nurlanishning bo'linishi);
- ionlashtiruvchi zarralar yoki fotonlar oqimi (ionlanish sonining nisbati
uchun ushbu sirt orqali o'tadigan zarralar (fotonlar) dN
vaqt oralig'i dt, ushbu intervalgacha: F = dN / dt);
- zarrachalar energiya oqimi - tushayotgan zarralar energiyasining va ga nisbati
vaqt oralig'i ¥ = d £ 7dt;
- ionlashtiruvchi zarralar yoki fotonlarning oqim zichligi - nisbat
ionlashtiruvchi zarralar oqimi yoki dF hajmga kirib boruvchi dF
106

79-bet

elementar shar, markaziy kesma dS maydoniga
bu soha: ^ = dF / dS = d2N / dtdS. (Zarralarning energiya oqimining zichligi
xuddi shu tarzda tarqatiladi).
- ionlashtiruvchi zarralar yoki fotonlarning ravonligi (ionlanish sonining nisbati
elementar sharning hajmiga kirib boruvchi zarralar (fotonlar) dN
ry, ushbu sharning markaziy kesimi dS maydoniga: F =
dN / dS).
- ionlashtiruvchi zarralarning energiya spektri (ionlanish taqsimoti)
ularning zarralari).
- foton nurlanishining samarali energiyasi - bunday fotonlarning energiyasi
monoenergetik foton nurlanishi, nisbiy susayish
bu ma'lum bir tarkibdagi va ma'lum bir qalinlikdagi absorberda
monoenergetik bo'lmagan foton nurlanishi bilan bir xil.
5.2. Radiatsiya turlari
Yuqorida aytib o'tganimizdek, ionlashtiruvchi nurlanish orasida ham bor
massasi boshqacha bo'lgan zarrachalardan tashkil topgan korpuskulyar nurlanish
nol va elektromagnit (foton) nurlanish.
Korpuskulyar ionlashtiruvchi nurlanish o'z ichiga oladi
a-nurlanish, elektron, proton, neytron va mezon nurlanishi
niya. Korpuskulyar nurlanish, zaryadlangan soat oqimidan iborat
kinetik energiyasi bo'lgan zarralar (a-, P-zarralar, protonlar, elektronlar)
to'qnashuvda atomlarning ionlashishi uchun etarli, sinfga tegishli
to'g'ridan-to'g'ri ionlashtiruvchi nurlanish. Neytronlar va boshqalar
mentli zarralar to'g'ridan-to'g'ri ionlashmaydi, lekin
atrof-muhit bilan ta'sir o'tkazish jarayoni zaryadlangan zarralarni chiqaradi
(elektronlar, protonlar) muhit atomlari va molekulalarini ionlash qobiliyatiga ega
ular orqali o'tadigan dy. Shunga ko'ra, korpuskulyar nurlanish
zaryadsiz zarralar oqimidan iborat oqim bilvosita uo deb ataladi
pasayayotgan nurlanish.
Tabiiy a-nurlanish beqaror yadrolarga xosdir
sariq elementlar, Z> 83 dan boshlanadi, ya'ni. tabiiy radionuklidlar uchun
sun'iy ravishda olinadigan uran va toriy seriyalari, shuningdek
transuranik elementlar. Alfa zarralarining tipik energiya spektri
tabiiy radionuklidning parchalanishi paytida hosil bo'lgan
Anjir. bitta.
Parchalanish ehtimoli radioaktiv massa bilan bog'liq
ona yadrosi a-zarracha massasi va
qiz yadrosining a-parchalanishidan keyin. Dastlabki yadroning ortiqcha energiyasi
yemirilgandan keyin u a-zarrachaning kinetik energiyasi va
bola yadrosini qaytarish. Alfa zarralari qo'yiladi
zaryadlangan geliy yadrolari - 24He, tipik kinetik energiya
~ 5 MeV (ularning umumiy energiyasining 0,13%) va yadrodan tezlikda uchib chiqadi
-15000 km / s, bu yorug'lik tezligidan taxminan 0,05 marta ko'pdir. Unda
107

80-bet

yo'l, ular elektronlarni tortib, muhitning kuchli ionlanishini hosil qiladi
atomlarning orbitalari.
Shakl: 1. Energiya spektrining misoli
a-zarralar.
Havodagi a-zarralar diapazoni 5-8 sm, v
suv - 30 --- 50 mikron, metallarda -
10-20 mikron. Yorug'lik nurlari bilan ionlashtirilganda
kimyoviy o'zgarishlar kuzatiladi
holati va kristall tuzilishi buzilgan
A-zarrachalarning 5- ° energiyasi, mev b o
qattiq jismlarga sayohat. Ionlash natijalari
havo ichidagi alkogolning to'yingan bug'lari havo o'tkazmaydigan joyda kuzatilishi mumkin
u erda joylashtirilgan zaif a-radiatsiya manbai bo'lgan kamera: izlar
hosil bo'lgan thning ingichka chiziqlari bo'ylab a-zarralar (izlar) aniq ko'rinadi
ionlangan spirt atomlarida mana. A-zarracha orasidagi va
yadroda elektrostatik repulsiya mavjud, yadro ehtimoli
tabiiy radiokanal tomonidan chiqariladigan alfa zarralari ta'siridagi reaktsiyalar
nuklidlar (maksimal energiya 8,78 MeV 214Ro uchun), juda kichik va yadrolar
reaktsiya faqat yorug'lik yadrolarida (Li, Be, B, C, N, Na, Al) kuzatiladi
radioaktiv izotoplar va neytronlarning hosil bo'lishi.
Neytronlar yadro reaktsiyalarida (yadro reaktorlarida,
yadro portlashlarida). Erkin neytron - bu beqaror, elektr energiyasidir
jismonan neytral zarracha.
Yuqorida aytib o'tilganidek, neytron yadro yordamida topilgan
berilliyni a-zarrachalar bilan nurlantirishda paydo bo'ladigan reaktsiya:
9Be + 2He ^ 6C + Jn
(bitta)
Hozirgi vaqtda neytro hosil qilishning ko'plab usullari mavjud
yangi Ularning xususiyatlari alohida bobda muhokama qilinadi.
Neytronlar energiya jihatidan sezilarli farq qiladi. Ener uchun
neytron nurlanishining hetik xarakteristikalari spektrdan foydalanadi
neytronlar - neytronlarning tarqalishini tavsiflovchi funktsiya
energiya. Odatda neytronlar spektri bir nechta mintaqalarga bo'linadi.
tei. Ular harakat tezligiga qarab tasniflanadi:
- energiyasi 1010 eV dan yuqori bo'lgan relyativistik neytronlar;
- tez neytronlar, energiyasi 0,1 MeV dan yuqori (ba'zan> 1 MeV)
- energiyasi 100 keV dan kam bo'lgan sekin neytronlar.
yoki "harorat" bo'yicha:
- energiyalari 0,025 dan 1 eV gacha bo'lgan epitermik neytronlar;
- issiq neytronlar, energiyasi taxminan 0,2 eV;
- energiyasi taxminan 0,025 eV bo'lgan termal neytronlar;
- energiyasi 5 * 10-5 eV dan 0,025 eV gacha bo'lgan sovuq neytronlar;
- juda sovuq neytronlar, energiyasi 2-10-7 ^ 5-10-5 eV;
- energiyasi 2-10-7 eV dan kam bo'lgan ultrakold neytronlar.
Tez neytronlar spektrining pastki chegarasi tanlangan, chunki
energiyasi 0,8 MeV dan yuqori bo'lgan neytronlar
108