1. Состав ядра. Характеристики атомных ядер. Изотопы.

m_e=9,10953*10^-31 кг

|e|=1,60218*10^-19 Кл

m_р=1,67265*10^-27 кг

|e|=1,60218*10^-19 Кл

m_n=1,67470*10^-27 кг

Нуклонами называются протоны и нейтроны, входящие в состав ядра.

Z – зарядовое число = числу протонов в ядре = порядковый номер в таблице Менделеева.

А – Массовое число = сумма протонов и нейтронов в ядре

N=A-Z – число нейтронов

R-[радиус ядра]= R=r₀*A^1/3

r₀=(1,2 .. 1,5)*10^-15 м

n [концентрация нуклонов в ядре] = 10⁴⁴ м^-3

 [плотность ядра]  10¹⁷ кг/м³

Изотопы – элементы, имеющие одинаковое зарядовое число.

2. Масса атомного ядра. Энергия связи. Удельная энергия связи.

E_связи=mc² [Дж]

m – дефект массы – разница между общей массой нуклонов

m=Zm_p+Nm_n-m_a

m=Zm_H+Nm_n-m_aт

1 а.е.м. =1,66057*10^-27 кг

Энергия связи – та энергия которую нужно затратить для того чтобы разделить ядро на составляющие его нуклоны.

E_св [удельная энергия связи] = E_св/А

E_св – энергия связи приходящаяся на один нуклон.

3. Ядерные силы.

Свойства ядерных сил

• Ядерные силы являются короткодействующими. Радиус 10^-15 м

4,2*10^-15 м – ядерные силы прекращают действие

r_я = 2.2*10^-15 – расстояние между нуклонами

• Ядерные силы обладают свойством ядерной независимости, т.е. ядерное взаимодействии 2-х изотопов не зависит от их вида.

• Для ядерных сил характерно насыщение, которое проявляются в том что нуклон взаимодействует с несколькими ближайшими соседями даже если нуклоны находятся в радиусе действия ядерных сил.

4) Ядерные силы носят характер обменный. Взаимодействие нуклонов осуществляется путём обмена особыми квантами обмена: пи-мезоны.

4. Явление радиоактивности.

Основные законы радиоактивного распада.

Период полураспада.

Радиоактивность—самопроизвольное превращение атомных ядер некоторых химических элементов, приводящее к изменению их атомного номера и массового числа. Ядра, которые претерпевают эти изменения, называются нестабильными.

Закон радиоактивного распада.

N=N₀e^-t

N_0—число ядер(начальное)

N—число ядер(оставшихся на момент времени t)

—постоянная радиоактивного распада

 имеет смысл вероятности распада ядра за 1 секунду и определяется долей ядер, распадающихся в единицу времени.

[]=c^-1

=1/ — среднее время жизни радиоактивного изотопа.

Время, за которое распадается половина первоначального количества ядер называется периодом полураспада.

T_1/2=3*10^-7 c…5*10¹⁵ лет

5. Активностью радиоактивного вещества называется число ядер, распавшихся в единицу времени.

[A]=1Бк=1распад/сек

1Ки=3.7*10¹⁰Бк

А=-N₀e^-t(-) А₀=N₀

А= А₀e^-t

Удельная активность А_уд=а=А/m

Удельной активностью называется активность единицы массы вещества.

[А_уд]=Бк/кг (сколько распадов происходит в 1 кг вещества).

Если вещество жидкое—Бк/л

Объёмная активность A_v=A/V

Активность единицы объёма—Бк/м³

Поверхностная активность А_s=A/S (Бк/м²)

6. . Основные закономерность –распада.

–распад это испускание некоторыми элементами -частиц, которые являются ядрами гелия . –распады характерны для тяжёлых ядер с А>200 Z>82.

---

Х—материнское ядро

У—дочернее ядро

Q—энергетический эквивалент

Изменения массы.

7. Основные закономерности -распада.

распад

1) распад происходит с испусканием электрона из атомного ядра. Происходит в элементах где

антинейтрино

кэВ

2) распад.

Это испускание ядром атома позитрона.

8) Взаимодействие Альфа-излучения с веществом. По сравнению с другими частицами альфа-частицы являются физически и электрически достаточно большими, состоящими из четырех нуклонов и двух положительных зарядов. Во время движения альфа-частиц через поглотитель, они воздействуют электрическими силами на орбитальные электроны атома поглотителя. Орбитальные электроны переводятся на более высокие энергетические оболочки или покидают атом, образуя ионные пары. Альфа-частицы могут передавать большое количество энергии поглотителю при малой длине пробега и производить большое количество ионных пар. Например, альфа-частица с энергией 3.5 МэВ имеет пробег приблизительно 20 мм и производит около сто тысяч пар ионов в воздухе. Альфа-частица с такой же энергией пройдет в биологической ткани приблизительно 0.03 мм (или 30 мкм). Альфа-частицы являются наименее проникающим излучением. 

9) Взаимодействие Бета-излучения с веществом. По сравнению с альфа-частицами, бета-частицы очень маленькие. Они обладают одним отрицательным элементарным зарядом и практически незначительной массой. На самом деле, они идентичны орбитальным электронам атомов поглотителя и то что их заряды идентичны может вызвать непосредственную ионизацию путем отталкивания орбитальных электронов от атома. То, что бета-частицы вызовут непосредственную ионизацию вдоль их траектории гораздо менее вероятно, чем при прохождении альфа-частиц, поэтому их проникающая способность больше, чем у альфа-частиц с такой же энергией. Так, бета-частица с энергией 3.5 МэВ пройдет приблизительно 11 м в воздухе и 17 мм в биологической ткани.

11. Взаимодействие рентгеновского и гамма излучения с веществом.

Взаимодействие γ- излучений с веществом сопровождается передачей энергии γ-квантов электронам.

При взаимодействии γ-излучений с веществом могут наблюдаться эффекты:

1. Фотоэффект – характеризуется выбиванием электрона из атома поглощающего вещества и данному электрону сообщается кинетическая энергия.

2. Комптон эффект

Энергия фотона и энергия электрона отдачи

3. Эффект образования пар

12. Закон ослабления рентгеновского и гамма – излучения.

При прохождении через различные вещества в результате взаимодействия с атомами среды, интенсивность излучения уменьшается.

- коэффициент ослабления - это величина определяющая относительное уменьшение интенсивности излучения в результате его прохождения через поглощающий слой в 1м.

Слоем половинного ослабления называется такая толщина поглощающей среды при прохождении которой интенсивность излучения уменьшается в 2 раза.

---

гамма излучение 1.25 Мэв

свинец Δ½=8мм

железо Δ½=16мм

13. Дозы ионизирующих излучений.

Основаны на взаимодействии ионизирующих излучений с веществом.

Доза – количество переданной энергии излучения какому-либо веществу.

1. Экспозиционная доза – вводиться для воздуха – называется доза γ или рентгеновского излучения при поглощении которого в воздухе создаётся определённое количество пар ионов. [Д_э]=1 Кл/кг.

Внесистемная Р(рентген)

1Кл/кг = 3879 Р

Мощность экспозиционной дозы – доза которая возникает в воздухе в единицу времени.

[Р_э]=Р/с, Р/ч, мкР/ч.

2. Поглощённая доза - энергия любого вида излучения, поглощённая единицей массы облучаемого вещества.

[Д_э]=1 Гр(Грэй) = 1Дж/кг = 100 Рад

Рад – радиационная адаптированная доза 1 Гр = 100 Рад.

Коэффициент качества (К) – определяет степень разрушительного влияния данного вида излучения на вещество.

К=1 для γ (рентген) и е если Е≤3МэВ

К=3 для медленных нейтронов Е≤МэВ

К =10 для протонов , дейтронов

0,5≤Е 10МэВ, Быстрые нейтроны

3МэВ≤Е≤20МэВ

К=20 для α – частиц или тяжёлым ионам.

14. Эквивалентная доза – поглощённая доза х Коэффициент качества частиц передававших поглощённую дозу.

Д_эк = Н

Д_эк = Д_п*w [Д_эк] = 1 Зв(Зиверт)

[Д_эк] = бэр – биологический эквивалент рентгена.

1 Зв = 100 бэр

Н = [Д_эк] = w*Dn

Коэффициент риска w – производит учёт радиактивной чувствительности – величина равная эквивалентной дозе облучения всего организма, которая приводит к тем же последствиям, что и облучение данного органа с эквивалентной дозой в 1Зв.

4. Доза эффективная эквивалентная.

[Д_эф] = Д_эк *К_р

!!!!Весовые множители различных ищлучений:

Фотоны всех энергий = 1

Электроны и мюоны всех энергий = 1

Нейтроны с энергией< 10Кэв = 5

Нейтроны от 10 до 100 КэВ = 10

Нейтроны от 100КэВ до 2 МэВ = 20

Нейтроны от 2МэВ до 20МэВ = 10

Нейтроны > 20 МэВ = 5

Протоны с энергией > 2 МэВ(кроме протонов отдачи) = 5

Альфа-частицы, осколки деления и тяжелые ядра = 20

15. Тканевые весовые множители. Эффективная доза. Коллективная эквивалентная доза.

W (щитовидная железа, мочевой, печень, пищевод, грудные) = 0,05

w (лёгкие, костный мозг, кишечник, желудок) = 0,12

w (половые органы) = 0,2

_W (кожа, кости) = 0,01

W(остальное) = 0,05

w(весь организм) = 1.

Доза эффективная эквивалентная. величина, используемая как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов и тканей с учетом их радиочувствительности.

[Д_эф] = Д_эк *w

Коллективная эквивалентная доза.

Величина, полученная путем умножения, числа лиц, подвергшихся облучению от данного источника излучения, на величину эффективной эквивалентной дозы

Дкэф= Д_эк *w*число людей.

16. Этапы действия ион. Излуч. На биол. Объекты. (Конспект); Радиочувствительность. - восприимчивость клеток, тканей, органов или организмов к воздействию ионизирующего излучения +(см вопрос 18).

17.Химическое действие ионизирующих излучений на молекулы.

---

Ядерное излучение любого вида, проникая в вещество, рано или поздно им поглощается. При этом энергия излучения передается веществу, вызывая в нем целый каскад интересных и сложных явлений, сопровождающихся озникновением свободных электрических зарядов, вспышками света, повышением температуры облучаемого вещества, разрушением исходных молекул и возникновением новых. Попадание быстрых частиц в ядро может привести к глубоким изменениям в нем - вызвать ядерную реакцию, превращение одних атомов в другие. Вероятность столкновения частиц с электронной оболочкой или с ядром зависит от природы частиц и их энергии. Для тех видов излучений, которые представляют интерес для радиационной химии (кроме нейтронов) при энергии от долей до десятков МэВ, преобладают столкновения с электронной оболочкой, а не с ядром. Именно столкновения с электронной оболочкой атомов и молекул приводят к радиационно-химическим превращениям.

18. Биологическое действие радиоактивного излучения.

Действие ионизирующих излучений на биологические объекты делятся на 5 стадий:

1. Физико-химическая – перераспределение энергии за счет ионизации 10^-12 – 10^-8 сек.

2. Химическое повреждение – образование свободных радикалов и возбужденных молекул 10^-7 сек до нескольких часов.

3. Бимолекулярные повреждения – повреждение белков и нуклеиновых кислот: 10^-6 сек до нескольких часов.

4. ранние биологические эффекты – гибель клеток, органов, всего организма. Длительность: часы – недели.

5. отдаленные биологические эффекты – генетические нарушения, сокращение продолжительности организма, возникновение различных опухолей.

Радикалы вступают в химические реакции и приводят к образованию пироксидных веществ (H₂O₂, HO₂ – гидро пероксид). Вступают в соединения с органическими веществами, вызывают химические сушения в ткани.

Радикалы участвуют в разрыве клеток ДНК.

Репарации ДНК 3-х видов

1. полное восстановление

2. ошибочное

3. неполное восстановление

Мутация – нарушение свойств клетки. 3 группы клеток:

1. Высокая чувствительность - лимфоциты, кроветворные клетки костного мозга, зародышевые клетки яичников и семенников.

2. Средняя чувствительность – клетки кожи и слизистых оболочек, хрящевые клетки, клетки сосудов, клетки хрусталика глаза.

3. Устойчивая чувствительность – печень, нервные клетки, клетки мышц, клетки костной ткани, клетки соединительной ткани.

Облучение дозой в 2.5 Грэя вызывает стерильность в течении 2-3 лет, 4-6 Грэя – стерильность навсегда, 3-4 Грэя вызывает выпадение волос, через 1-3 недели восстанавливается, 7 Грэй – полная потеря волос.

⁹⁰Sr –скапливаются в костных тканях.

19. Действие больших доз радиации на организм человека. Лучевая болезнь.

Синдром - сочетание признаков, характерных для течения болезни.

1. костно-мозговой синдром;

2. желудочно-кишечный синдром;

3. церебральный синдром.

---

1-10 Зв достаточно, чтобы наступила лучевая болезнь:

а) лёгкая степень – 1-2 Зв;

б) средняя степень лучевой болезни – 2-4 Зв (костно-мозговой и желудочно-кишечный синдромы);

в) тяжёлая степень – 4-6 Зв (церебральный синдром);

г) крайне тяжёлая – 6-10 Зв,

10-50 Зв (желудочно-кишечный синдром) смерть,

50-100 Зв (церебральный синдром) смерть.

1 период: первичная реакция – общая слабость, уменьшенное содержание лимфоцитов в крови, тошнота, падение иммунной защиты.

2 период: период мнимого благополучия – опустошение костного мозга, выпадение волос, изменения в кишечнике и на коже.

3 период: период разгара болезни – расстройство функций кишечника, инфекционные осложнения.

4 период: период восстановления 2-5 месяца после облучения – рост волос, восстановление аппетита и двигательной активности.

20. Действие малых доз радиации. Стохастические и не стохастические эффекты.

Стохастические эффекты – это эффекты, вероятность которых при малых дозах пропорциональна дозе. Подобные эффекты признаются безпороговыми. Считается, что даже самая малая доза не является безвредной. Стохастические эффекты возникают в результате повреждения даже одной клетки. Эффекты, которые имеют пороговую дозу и тяжесть которых зависит от величины дозы называют не стохастическими эффектами. Такие эффекты характерны для большего количества клеток, к ним относятся: катарка, бесплодие. Из стохастических эффектов на 1- ом месте стоят раковые заболевания.

Для детей до 15 лет

Лейкозы после 5 лет облучения

от 15 - 20 г.г. на 10-ый год

от 30 – 34 г.г. на 15-ый год

от 45 и выше на 25-ый год

21 . Естественные источники радиации, естественны радиационный фон – ЕРФ создают космическое излучение и изотопы земной коры. При ионизации порождаются вторичные излучения а также из атомов газа, входящие в состав….

воздуха могут образовываться радиоактивные изотопы: K⁴⁰, U²³⁸, Th²³²

Радон – газ, который может проникать из глубинных пород. Он вносит большой вклад как во внешнее облучение человека, так и во внутреннее.

Доля радиоактивных источников в естественном фоне:

космическое 12%

γ-излучение 15%

радон 40%

внутренние радионуклиды 15%

остальные 1%

медицина 18%

K40 в мышечной и нервной ткани

C¹⁴, Pb²¹⁰ равномерно во всем организме

U²³⁸, Th²³² в костной ткани

Rh²²², Rh²²⁰ в бронхах

Среднегодовая эффективная доза от естественных источников (мЗв)

22. Искусственные источники радиации.

К дополнительному загрязнению планеты привели ядерные испытания оружия и аварии на ядерных объектах.

C¹⁶, Cs¹³⁷, Cs¹³⁴, Sr⁹⁰

Среднегодовая эффективная доза от искусственных источников радиации:

Ядерная энергетика 0,025

Сжигание угля на ТЭЦ ?

Бетонные дома 1

Деревянные дома 0,5

Рентген зуба 30

Рентген желудка 300

Флюорография 3,7

3 ч в день телевизора 0,005

Перелет на самолете на высоте 2400 м 0,01

Испытание ядерного оружия 0,2

Авария на ЧАЭС 2,2

23. Особенности внутреннего облучения организма.

---

Смотрите также файлы

• шпоры философия.doc

• шпоры философия2.docx

• шпоры экономическая теория.docx

• вопросы к зачету.doc

• Аттестация 1 семестр.doc