Ядерный распад

Ядерный распад относится к изменениям в нестабильных изотопах, когда они превращаются в другие, более стабильные изотопы, с высвобождением частиц и энергии в виде излучения.

Бета-распад происходит с небольшими ядрами с нестабильным соотношением нейтронов и протонов. Для более мелких элементов идеальное стабильное соотношение составляет от 1:1 до 1,5:1 нейтронов к протонам. Там, где соотношение слишком далеко от идеального, избыточные частицы преобразуются, а также выделяется радиация.

Бета-отрицательный распад ____β —

Если в изотопе слишком много нейтронов по сравнению с протонами, избыточные нейтроны превращаются в протоны путем испускания электрона.

14 ₆С — У углерода-14 6 протонов, но 8 нейтронов. (по 7 штук — более стабильная конфигурация).

Нейтрон превращается в протон, чтобы получить соотношение 1:1. Однако атом с 7 протонами уже не углерод, это азот. В процессе изменения испускается электрон.

Бета-отрицательный распад ____β +

Если у изотопа слишком много протонов по сравнению с нейтронами, избыточные протоны преобразуются в нейтроны, испуская позитрон (положительный эквивалент электрона).

10 ₆_C _- У углерода (10) 6 протонов, но только 4 нейтрона, эта большая разница также приводит к тому, что это очень нестабильный изотоп.

Альфа-распад

Альфа α

Альфа-распад происходит там, где более крупные ядра имеют избыток нейтронов, они испускают 2 протона и 2 нейтрона, чтобы уменьшить общую энергию связи до дисбаланса отталкивания протонов в ядре. Часто и при этой форме распада испускается гамма-излучение.

Альфа-распад связан с более крупными атомными ядрами, продукты альфа-распада часто представляют собой нестабильные радиоактивные изотопы, которые подвергаются дальнейшему бета- или альфа-распаду в течение последовательности изменений, пока не будут произведены более мелкие более стабильные изотопы. Уран распадается в течение длительного периода времени и подвергается многочисленным изменениям, в конечном итоге образуя стабильный изотоп свинца.

Последовательность распада урана ведет через альфа- и бета-распад.

Ядерные уравнения

Изменения, происходящие в ядрах изотопов при их ядерном распаде, можно резюмировать следующими модельными уравнениями.

● А — атомная масса (количество протонов + нейтронов)

● N — атомный номер (количество протонов)

● X — символ элемента исходного изотопа

● Y — символ элемента изотопа продукта

● 4 ₂Он+ — ядра гелия (альфа-излучение)

● е — _ -электрон, е_ + _ — позитрон_

● _ɣ — гамма-излучение _

● н о _ — нейтрон_

Бета-отрицательный распад

А _НХ _→ _ _ _А_ _{_N+1_}_Y +_ е_ — _ _↗ Масса осталась неизменной, но атомный номер увеличился на 1.

Бета-положительный распад

А _НХ _→ _А_ _{_Н-1_}_Y +_ е_ + ↗ Масса не меняется, но атомный номер уменьшается на 1.

__Альфа-распад __

Нейтронный распад

А _НИкс → А-2 _НИкс + 2н о Масса уменьшается на количество потерянных нейтронов, которое может быть 2 или 3.

Половина жизни

Когда происходит ядерный распад, изотопы меняют свою конфигурацию и образуют новые элементы. Углерод-14 распадается, превращаясь в азот-14. Это приводит к постепенной потере массы исходного элемента.

Когда отдельное ядро ​​подвергнется распаду, нельзя предсказать, это случайное событие. Однако можно измерить время, за которое масса изотопа уменьшится вдвое. Это делается путем измерения времени снижения уровня радиоактивности на 50%. Этот период времени известен как период полураспада, (т_1/2).

Чем нестабильнее изотоп, тем короче его период полураспада.

Углерод-14 является достаточно стабильным изотопом и имеет период полураспада 5730 лет, поэтому 1 кг углерода-14 превратится в ½ кг углерода-14 за 5730 лет.

Углерод-10 очень нестабилен и имеет период полураспада около 20 секунд. 1 кг углерода-10 становится ½ кг за 19,29 секунды.

1 кг урана-235 распадется до ½ кг за 703,8 млн лет.

Уран-235 испускает высокоэнергетическое гамма-излучение и альфа-частицы и является очень опасным веществом. Он используется в ядерной энергетике и является частью отходов ядерного реактора. Длительный период полураспада означает, что он остается очень опасным веществом в течение длительного времени.

Расчет периода полураспада

Установлено, что радиоактивный изотоп производит 200 Бк излучения. Уровень радиации снова измеряется через 1 час, и показания упали до 25 Бк. Каков период полураспада этого изотопа?

1. Определите, во сколько раз показания уменьшились вдвое. 200 — 100 -50- 25. Три раза.
2. Разделите время уменьшения на число периодов полураспада. 60 минут ÷ 3 дает период полураспада 20 минут.

Приложения

Альфа-излучение

Альфа-излучение используется в бытовых детекторах дыма. Небольшое количество америция 241 используется для создания пучка альфа-частиц в ионизационной камере. Пока в камере нет дыма, измененная альфа-частица замыкает цепь, и сигнал тревоги не сработает. Однако, как только дым попадает в камеру, большие медленно движущиеся альфа-частицы отклоняются, и цепь разрывается, вызывая срабатывание сигнализации.

Альфа-излучение подходит для этого применения, потому что оно легко отклоняется частицами дыма, и его безопасно иметь в доме из-за низкой проникающей способности излучения. Он не может выбраться из пластикового контейнера, в котором находится.

Бета-излучение

Из-за более высокой проникающей способности бета-излучение используется для измерения и контроля производства бумаги и стальных листов. Пучок бета-излучения направлен на прокатываемый лист. Под листом находится детектор. Если скорость обнаружения отличается от заданной величины, детектор регулирует давление ролика для поддержания постоянного конечного продукта.

Гамма-излучение

Гамма-излучение может убивать, и это свойство используется несколькими способами.

1. Облучение продуктов питания для уничтожения бактерий и грибков. Этот процесс используется для многих мягких фруктов и овощей после упаковки и перед отправкой. Это увеличивает срок годности продуктов питания, что необходимо при перемещении скоропортящихся товаров из страны в страну.
2. лучевая терапия; в этом применении направленный пучок излучения направлен на раковую опухоль, чтобы убить раковые клетки. Альтернативно, небольшой образец радиоактивного изотопа, испускающего гамма-излучение, может быть внедрен в опухоль.

Опасности

Степень риска от радиоактивного источника очень изменчива. Многие радиоактивные материалы являются естественной частью фонового излучения, которому мы постоянно подвергаемся. Никакого заметного влияния на здоровье они не оказывают. Занятия людей также могут влиять на степень риска облучения.

Облучение: воздействие источника излучения и поглощение энергии тканями организма. Энергия излучения входит в контакт с тканью тела, но не с материалом.

Загрязнение: Тело вступает в прямой физический контакт с радиоактивным материалом. Обычно это означает, что некоторое количество ос переносится и остается на теле, одежде и т. д.

Загрязнение может быть очень серьезным, поскольку это означает, что объект или человек постоянно подвергаются воздействию радиации. Загрязненный материал должен быть физически удален радиоактивным материалом.

Степень риска в обоих случаях будет зависеть от типа излучения и количества облучения.

Люди, работающие с радиоактивными материалами в таких местах, как больницы или на атомных электростанциях, должны находиться под наблюдением, чтобы измерять их воздействие, и часто носят защитную одежду, чтобы ограничить как загрязнение, так и облучение.

Рентгенолог в больнице должен носить фартук со свинцовой подкладкой, чтобы защитить себя от облучения. Они также управляют оборудованием из-за перегородки, экранированной свинцом.Их воздействие контролируется путем анализа излучения, поглощаемого полоской пленки, заключенной в значок.

Сканер ПЭТ в больнице может позволить врачу исследовать внутренние органы пациента. Пациенту дают выпить радиоактивный изотоп или вводят его в кровь. Сканер может обнаруживать это бета-излучение и следить за его перемещением. Источник имеет очень короткий период полураспада, часто это углерод-11. Объясните, почему для этого приложения требуется бета-источник и почему его короткий период полураспада является преимуществом. Ваш ответ должен включать: проникать / тело / ткани / материал / распадаться / быстро
Объяснение: Бета-источник может проникать в ткани тела, чтобы сканер мог их обнаружить. Альфа не сможет покинуть тело, а гамма будет слишком опасна для пациента. Короткий период полураспада означает, что материал быстро распадается, что снижает риск облучения пациента. Объясните различия и сходства между бета-положительным и бета-отрицательным распадом. Ваш ответ должен включать: дисбаланс / нейтрон / потеря / протон / нейтрон / становление / протон
Объяснение: Оба являются результатом дисбаланса в отношениях нейтронов и протонов в малых ядрах. Бета-положительные результаты приводят к потере протона и превращению его в нейтрон с испусканием позитрона. Бета-отрицательный результат превращения нейтрона в протон с испусканием электрона. Если образец радиоактивного материала имеет измеренное количество 500 Бк в нулевое время, и оно падает до 125 через 3 дня, каков его период полураспада? 1,5
Объяснение: 2 периода полураспада за 3 дня, поэтому период полураспада составляет 1,5 дня.

График ревизий.
Сделанно для тебя.