Белорусский национальный технический университет

Кафедра «Основы бизнеса»

Лаборатория «Ядерная физика и радиационная безопасность»

ОТЧЁТ

по лабораторной работе №411

по дисциплине «Защита населения»

«β -радиометрия объектов окружающей среды:

определение содержания стронция-90, калия-40.»

Выполнил: студент гр. 105022

Горбачёв А.Г.

Принял: преподаватель

Симонова М.П.

Минск 2012

Лабораторная работа №411

Цель работы:

1. Изучить

· - взаимодействие β -частиц с веществом;

· - способы защиты от β - излучения;

· - принцип действия β -радиометра;

· - методику приготовления проб для проведения измерений β –излучения

радионуклидов;

2. Измерить активность проб по Sr-90+Y-90 и K-40.

3. Рассчитать удельные и объемные активности проб.

Схема эксперименталной установки:

Формулы для определения результатов вычисления:

m/V

Результаты измерений:

m/V =40/30=1,3 г/см³

E_Sr+Y=ΔA/A*100%=11,19/0

E_K= ΔA/A*100%=21,41/911,2*100%=2,34%

A_m(Sr+Y)=A/m=0/40=0

A_m(K)=A/m=911,2/40=22,78

A_v(Sr+Y)=A/V=0/30=0

A_v(K)=A/V=911,2/30=30,4

Контрольные вопросы:

1)Природа β –излучения.

β-излучение это поток β-частиц. β-частицами называют два вида

элементарных частиц: электроны 0e-1 и позитроны e 0+1 . Они имеют одинаковые характеристики: массу, величину заряда, спин и т.д., отличаясь лишь знаком электрического заряда. Источниками β-частиц являются радиоактивные ядра, которые испытывают β-распад.

2) Законы смещения при β–распаде (для всех видов распада).

Взаимопревращения протонов и нейтронов.

β-распад – самопроизвольное превращение ядра одного химического элемента в ядро другого химического элемента с тем же массовым числом А и с зарядовым числом, отличающимся от исходного на DZ = ±1. Периоды полураспада β -активных ядер лежат в широком интервале времен от 10 -2 с до 2ּ 1015 лет. Известны три вида бета-распада:

· электронный или b - - распад, при котором из ядра вылетает электрон e 0-1 и антинейтрино n% ( антинейтрино – элементарная незаряженная частица с массой покоя меньше, чем e 4 × 10-4m ) и образуется ядро с тем же массовым числом, но с увеличенным на единицу зарядовым числом (DZ = +1). Электрон и антинейтрино возникают в ядре в процессе радиоактивного превращения одного из нейтронов n 1

0 в протон p 1

(1)

Закон смещения для электронного распада имеет вид:

(2)

Примером этого вида распада является радиоактивное превращение :

(3)

период полураспада Sr-90 равен 29,1 года, дочернее ядро Y-90 также является радиоактивным и тоже испытывает b - - распад:

(4)

период полураспада Y-90 равен 64 часа. Электронный распад испытывают все естественные радионуклиды и большинство искусственных радионуклидов.

· позитронный или b + - распад, при котором из ядра вылетают позитрон и нейтрино n , а новое ядро имеет зарядовое число на единицу меньше (DZ = -1). Позитрон и нейтрино возникают в результате превращения одного из протонов в нейтрон. Распад свободного протона невозможен энергетически, так как его масса меньше массы нейтрона. Внутри ядра такой процесс может идти за счет энергии ядра:

(5)

Вероятность этого процесса составляет доли процента. Позитронный распад испытывают некоторые искусственные радионуклиды. Закон смещения для позитронного распада:

(6)

· электронный захват или К-захват, при котором ядро захватывает электроны из электронной оболочки и испускает нейтрино. При этом внутри ядра один протон превращается в нейтрон:

(7)

Электронный захват испытывает радиоактивный изотоп калия К-40:

(8)

Период полураспада К-40 равен 1,26ּ 109 лет. Наиболее вероятным является захват электрона из К-оболочки, которая расположена ближе всего к ядру. В этом случае электронный захват называют К-захватом. При распаде некоторых β-активных ядер наблюдаются одновременно несколько конкурирующих процессов. Например, при распаде радионуклида К-40, доля которого в природном калии составляет 0,0118 %, наблюдается конкуренция b - - распада и К-захвата. Так как при электронном и позитронном распаде из ядра вылетают две частицы, а распределение между ними общей энергии, выделяющейся при распаде, происходит статистически, то кинетическая энергия β -частицы может изменяться от нуля до некоторого предельного значения b max E , характерного для рассматриваемого радионуклида. Значения максимальной энергии изменяются от 18 кэВ до 16,6МэВ