Сведения по ядерной физике. Радиоактивность
Содержание
В природе встречаются как стабильные, так и не стабильные изотопы. Ядра некоторых нуклидов нестабильны, в них число нейтронов превосходит число протонов. Ядра таких нестабильных изотопов обладают способностью самопроизвольно превращаться в другие ядра или переходить из возбужденного состояния в основное. Этот процесс называется радиоактивным распадом. Он может сопровождаться испусканием альфа-частиц, бета-частиц, нейтронов или излучением гамма-квантов. Нуклиды (изотопы), способные к радиоактивному распаду, называется радионуклидами (радиоизотопами).
Явление радиоактивного распада - самопроизвольное (спонтанное) превращение атомных ядер некоторых элементов (например, урана, тория, радия и др.) в ядра атомов других элементов с испусканием α (альфа) - частиц, или β (бета) - частиц, сопровождающееся γ (гамма) - излучением называется радиоактивностью.
☛ α - частицы представляют собой ядра атома гелия,
☛ β - частицы - электроны или позитроны (антиэлектроны),
☛ γ - лучи - это коротковолновое электромагнитное излучение, обладающее в большей степени корпускулярными, чем волновыми свойствами.
Радиоактивные изотопы характеризуются величиной активности, видом излучения, энергией излучаемых частиц и периодом полураспада.
Активность
Радиоактивное вещество характеризуется, среди других свойств, своей активностью, то есть количеством распадов в единицу времени, или числом ядер, которые распадаются в секунду.
Значение величины радиоактивности, выраженной в Беккерелях, может быть очень большим, так как даже в маленьком количестве вещества имеется огромное количество атомов. Страшно прозвучит сообщение, что в центре Вильнюса увеличилась радиоактивность до 20 миллионов Беккерель. Но так ли это страшно? Все, что требуется для такого "увеличения активности" - это 5000 зрителей, выходящих со стадиона. Поскольку каждое человеческое тело содержит приблизительно 4000 Беккерель естественного (природного) радиоактивного вещества калий-40.
Период Полураспада
Период полураспада - мера скорости распада вещества - время, которое требуется для того, чтобы радиоактивность вещества уменьшилась наполовину, или, время, которое требуется для того, чтобы распалась половина ядер.
После одного периода полураспада активность будет уменьшена в два раза от первоначальной, после двух периодов полураспада - в 4 раза и так далее.
Рисунок 1.8 Период полураспада разных элементов
Периоды полураспада различных радиоактивных изотопов имеют значение от долей секунды до милионов лет.
Следует также отметить, что скорость радиоактивного распада для каждого радионуклида - строго определенной величина, и никакие температурные воздействия, давление или катализаторы не в силах ее изменить. Чем короче период полураспада, тем быстрее идет распад. В зависимости от скорости распада радионуклиды делятся (в достаточной мере условно) на:
- короткоживущие, период полураспада которых исчисляется секундами, минутами, часами, днями, неделями;
- среднеживущие (месяцы, годы);
- долгоживущие, чьи периоды полураспада составляют от десятков до миллиардов лет.
Самый короткоживущий из известных нуклидов - 5Li: время его жизни составляет 4,4-10 с. За это время даже свет пройдет всего 10-11 см, т.е. расстояние, лишь в несколько десятков раз превышающее диаметр ядра и значительно меньшее размера любого атома. Самый долгоживущий - 128Te (содержится в природном теллуре в количестве 31,7%) с периодом полураспада восемь септиллионов (8-1024) лет - его даже трудно назвать радиоактивным; для сравнения - нашей Вселенной по оценкам «всего» 1010 лет.
