9

Лекция 16 Элементы физики атомного ядра Вопросы

1. Закон радиоактивного распада.

2. Ядерные реакции и их основные типы.

3. Закономерности ,  и распадов.

4. Дозы излучений.

5. 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, с^1; 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 T_1/2  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	4,5109 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] = 3,710¹⁰ [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 αраспада: . (6)

Правило смещения для βраспада: , (7)

где  материнское ядро; Y  символ дочернего ядра;  ядро гелия (αчастица);  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: , , , .