- •Лекция 16 Элементы физики атомного ядра Вопросы
- •1. Закон радиоактивного распада
- •1Бк активность нуклида, при которой за 1 с происходит один акт распада.
- •Ядерные реакции и их основные типы
- •Классификация ядерных реакций
- •По роду участвующих частиц:
- •3. По роду участвующих в них ядер:
- •3. Закономерности , и распадов
- •3. Дозы излучений
- •Цепная реакция деления
- •5. Реакции синтеза (термоядерные реакции)
- •6. Понятие о ядерной энергетике
Лекция 16 Элементы физики атомного ядра Вопросы
1. Закон радиоактивного распада.
-
Ядерные реакции и их основные типы.
-
Закономерности , и распадов.
-
Дозы излучений.
-
Цепная реакция деления.
6. Реакции синтеза (термоядерные реакции).
1. Закон радиоактивного распада
Под радиоактивным распадом понимают естественное радиоактивное превращение ядер, происходящее самопроизвольно.
Атомное ядро, испытывающее распад, называется материнским, возникающее ядро – дочерним.
Теория радиоактивного распада подчиняется законам статистики. Число ядер dN, распавшихся за интервал времени от t до t+dt, пропорционально промежутку времени dt и числу N нераспавшихся ядер к моменту времени t:
dN = –λNdt , (1)
λ постоянная радиоактивного распада, с1; знак минус указывает, что общее число радиоактивных ядер в процессе распада уменьшается.
(2)
где N0 начальное число нераспавшихся ядер в момент времени t = 0; N число нераспавшихся ядер в момент времени t.
Закон радиоактивного распада: число нераспавшихся ядер убывает со временем по экспоненциальному закону.
Интенсивность процесса распада характеризуют две величины:
-
период полураспада T1/2 время, за которое исходное число радиоактивных ядер уменьшается вдвое;
-
среднее время жизни τ радиоактивного ядра.
. (3)
Периоды полураспада, Т1/2 |
||||
3,82 сут. |
138 сут. |
28 лет |
1590 лет |
4,5109 лет |
Суммарная продолжительность жизни dN ядер равна t|dN| =Ntdt. Проинтегрировав это выражение по t (т.е. от 0 до ) и разделим на начальное число ядер , получим среднее время жизни τ радиоактивного ядра:
. (4)
Табличный интеграл:
Таким образом, среднее время жизни τ радиоактивного ядра есть величина, обратная постоянной радиоактивного распада .
Активностью А нуклида в радиоактивном источнике называется число распадов, происходящих с ядрами вещества в 1 с:
Бк беккерель , (5)
1Бк активность нуклида, при которой за 1 с происходит один акт распада.
Внесистемная единица – кюри [Ки]: 1[Ки] = 3,71010 [Бк].
Радиоактивный распад происходит в соответствии с так называемыми правилами смещения (являются следствием законов сохранения заряда и массового числа), позволяющими установить, какое ядро возникает в результате распада данного материнского ядра.
Правило смещения для αраспада: . (6)
Правило смещения для βраспада: , (7)
где материнское ядро; Y символ дочернего ядра; ядро гелия (αчастица); символическое обозначение электрона (заряд его равен е, а массовое число – нулю).
Возникающие в результате радиоактивного распада ядра могут быть, в свою очередь, радиоактивными. Это приводит к возникновению цепочки или ряда радиоактивных превращений, заканчивающихся стабильным элементом. Конечными нуклидами являются: , , , .