ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 03.06.2019
Просмотров: 236
Скачиваний: 1
1. Состав ядра. Характеристики атомных ядер. Изотопы.
me=9,10953*10-31 кг
|e|=1,60218*10-19 Кл
mр=1,67265*10-27 кг
|e|=1,60218*10-19 Кл
mn=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*A1/3
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.
Eсвязи=mc2 [Дж]
m – дефект массы – разница между общей массой нуклонов
m=Zmp+Nmn-ma
m=ZmH+Nmn-maт
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.
Eсв [удельная энергия связи] = Eсв/А
Eсв – энергия связи приходящаяся на один нуклон.
-
Ядерные силы.
Свойства ядерных сил
-
Ядерные силы являются короткодействующими. Радиус 10-15 м
4,2*10-15 м – ядерные силы прекращают действие
rя = 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
N0—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.
T1/2=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 Ауд=а=А/m
Удельной активностью называется активность единицы массы вещества.
[Ауд]=Бк/кг (сколько распадов происходит в 1 кг вещества).
Если вещество жидкое—Бк/л
Объёмная активность Av=A/V
Активность единицы объёма—Бк/м3
Поверхностная активность Аs=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:
-
Фотоэффект – характеризуется выбиванием электрона из атома поглощающего вещества и данному электрону сообщается кинетическая энергия.
-
Комптон эффект
Энергия фотона и энергия электрона отдачи
-
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. [Дэ]=1 Кл/кг.
Внесистемная Р(рентген)
1Кл/кг = 3879 Р
Мощность экспозиционной дозы – доза которая возникает в воздухе в единицу времени.
[Рэ]=Р/с, Р/ч, мкР/ч.
2. Поглощённая доза - энергия любого вида излучения, поглощённая единицей массы облучаемого вещества.
[Дэ]=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.
Дэк = Н
Дэк = Дп*w [Дэк] = 1 Зв(Зиверт)
[Дэк] = бэр – биологический эквивалент рентгена.
1 Зв = 100 бэр
Н = [Дэк] = 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.
[Дэф] = Дэк *Кр
!!!!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.
[Дэф] = Дэк *w
Коллективная эквивалентная доза.
Величина, полученная путем умножения, числа лиц, подвергшихся облучению от данного источника излучения, на величину эффективной эквивалентной дозы
Дкэф= Дэк *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:
-
Физико-химическая – перераспределение энергии за счет ионизации 10-12 – 10-8 сек.
-
Химическое повреждение – образование свободных радикалов и возбужденных молекул 10-7 сек до нескольких часов.
-
Бимолекулярные повреждения – повреждение белков и нуклеиновых кислот: 10-6 сек до нескольких часов.
-
ранние биологические эффекты – гибель клеток, органов, всего организма. Длительность: часы – недели.
-
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
-
полное восстановление
-
ошибочное
-
неполное восстановление
Мутация – нарушение свойств клетки. 3 группы клеток:
-
Высокая чувствительность - лимфоциты, кроветворные клетки костного мозга, зародышевые клетки яичников и семенников.
-
Средняя чувствительность – клетки кожи и слизистых оболочек, хрящевые клетки, клетки сосудов, клетки хрусталика глаза.
-
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.
-
костно-мозговой синдром;
-
желудочно-кишечный синдром;
-
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.