1. Основной закон радиактивного распада и законы дозиметрии.

Основной закон радиоактивного распада имеет следующий вид

N(t) =N₀ e^-λt(5а)

где N₀– число радиоактивных ядер (атомов) в начальный момент времениt=0,N(t) – число радиоактивных ядер (атомов) в момент времениtпосле начала отсчета.

Радиоактивный распад – это явление, определяемое статистико-вероятными законами. В уравнении (5а) эта зависимость отражается параметром λ, выражающим относительную убыль числа ядер за единицу времени (то есть скорость распада).

λ=(dN/N)/dt1/ λ=τ(5б)

Следовательно τ – это среднее время «жизни», по истечение которого происходит уменьшение числа радиоактивных атомов в е раз.

Для оценки устойчивости радионуклидов обычно используют время периода полураспада нуклида Т_1/2, т.е. время, в течении которого распадается половина первоначального количества ядер. Тогда, согласно (5а),

следовательно

Т_1/2=(ln2)/ λ= 0,63 τ = 0,63/λ (6)

Для каждого радионуклида параметр λ, Т_1/2индивидуальны и лежат в пределах Т_1/2~(10^-7сек… 10¹⁵лет).

Для оценки меры воздействия радиационного излучения на физико-химические свойства материальных объектов воспользуемся законами дозиметрии.

1. Активность радионуклидаА - это величина равная отношению числа ΔNсамопроизвольных ядерных превращений за интервал времени Δt.

A= ΔN/ Δt,распад/cек(7)

т.е. число актов распада данного нуклида, происходящих в единицу времени в радиоактивном излучателе.

1 распад /1 сек = 1 Бк(беккерель)

Внесистемная единица - кюри1Кн=3,7·10¹⁰Бк.

2) Экспозиционная дозаD_э– определяет величину энергии γ – излучения или рентгеновского, которая при облучении 1 кг воздуха (при нормальных условиях) вызывает ионизацию его молекул с появлением зарядов каждого знака в 1Кл (Кулон).

,Кл/кг.(8)

Внесистемная единица рентген 1Р= 8,7·10^-3Дж/кг.

На практике имеем дело с мкР(10^-6Р) имР(10^-3Р), так как рентген это очень большая величина.

3) Поглощенная дозаD_μ– основная дозиметрическая величина равная отношению средней энергии переданной ионизирующим излучением веществу в элементарном объеме к массе вещества Δmв этом объеме

(9)

1 Дж/1кг = 1Гр(Грей, Gr)

Внесистемные единица рад. 1Гр=100рад≈ 100Р.

1 рад= 10^-2 дж/кг

4) Эквивалентная дозаH– основная дозиметрическая величина в области радиационной безопасности человека.

H=k·D_μ (10)

Системной единицей измерения поглощенной дозы является зиверт . Обозначение этой единицы -Зв, Sv.

Внесистемная единица – бэр. 1 Зв≈ 100бэр≈ 100Р.

Безразмерный коэффициент kизменяется от 1 до 20 в зависимости от мощности, вида излучения и типа биологического объекта. Для человека при облучении γ, β частицамиk~ 1 (за исключением отдельных органов). Доза радиации свыше 2грейдля человека приводит к необратимым изменениям в организме. Следовательно, опасная для человека величина эквивалентной дозы радиации составляет:

D_μ ≈ 2 Гр ≈ 2Зв/сек≈ 0.6мЗв/час

5) Мощность соответствующей дозыопределяется, как отношение данной дозы к интервалу времени Δt, в течение которого происходит излучение.

Р_Н=H/ Δt,Зв/сек

Р_μ=D_μ / Δt,Гр/сек; (11)

Внесистемные единицы измерения мощности дозы:

Р_э=D_э / Δt,Р/час или Р/сек.