Upotreba radioaktivnosti u miroljubive svrhe. Prednosti i štete radioaktivnog zračenja

Sadržaj

Uvod 3
1 Radioaktivnost 5
1.1 Vrste radioaktivnog raspada i zračenja 5
1.2 Zakon radioaktivnog raspada 7
1.3 Interakcija radioaktivnog zračenja sa materijom i brojačima
zračenje 8
1.4 Klasifikacija izvora zračenja i radioaktivnih izotopa 10
2 Metode analize zasnovane na mjerenju radioaktivnosti 12
2.1 Upotreba prirodne radioaktivnosti u analizi 12
2.2 Analiza aktivacije 12
2.3 Metoda izotopskog razrjeđivanja 14
2.4 Radiometrijska titracija 14
3 Upotreba radioaktivnosti 18
3.1 Primjena radioaktivnih markera u analitičkoj hemiji 18
3.2 Upotreba radioaktivnih izotopa 22
Zaključak 25
Spisak korištenih izvora 26

Uvod

Metode analize zasnovane na radioaktivnosti nastale su u doba razvoja nuklearne fizike, radiohemije i atomske tehnologije i trenutno se uspješno koriste u različitim analizama, uključujući u industriji i geološkoj službi.
Glavne prednosti analitičkih metoda zasnovanih na mjerenju radioaktivnog zračenja su nizak prag detekcije analiziranog elementa i široka svestranost. Radioaktivaciona analiza ima apsolutno najniži prag detekcije od svih ostalih analitičkih metoda (10 -15 g). Prednost nekih radiometrijskih tehnika je analiza bez uništavanja uzorka, te metode zasnovane na mjerenju prirodne radioaktivnosti - brzine analize. Vrijedno obilježje radiometrijske metode izotopskog razrjeđivanja leži u mogućnosti analize mješavine elemenata sličnih kemijskih i analitičkih svojstava, kao što su cirkonij - hafnij, niobij - tantal, itd.
Dodatne komplikacije u radu sa radioaktivnim preparatima nastaju zbog toksičnih svojstava radioaktivnog zračenja, koja ne izazivaju trenutnu reakciju organizma i time otežavaju pravovremenu primenu potrebnih mera. Ovo pojačava potrebu za striktnim poštivanjem mera predostrožnosti pri radu sa radioaktivnim preparatima. U nužnim slučajevima rad sa radioaktivnim supstancama obavlja se uz pomoć takozvanih manipulatora u posebnim komorama, dok sam analitičar ostaje u drugoj prostoriji, pouzdano zaštićenoj od djelovanja radioaktivnog zračenja.
Radioaktivni izotopi se koriste u sljedećim metodama analize:

U laboratorijskoj praksi radiometrijska titracija se koristi relativno rijetko. Upotreba aktivacijske analize povezana je s korištenjem moćnih izvora toplinskih neutrona, te je stoga ova metoda još uvijek u ograničenoj upotrebi.
U ovom predmetnom radu razmatraju se teorijske osnove metoda analize koje koriste fenomen radioaktivnosti i njihova praktična primjena.

1 Radioaktivnost

1.1 Vrste radioaktivnog raspada i zračenja

Radioaktivnost je spontana transformacija (raspad) jezgra atoma nekog hemijskog elementa, koja dovodi do promjene njegovog atomskog broja ili promjene masenog broja. Tokom ove transformacije jezgra, emituje se radioaktivno zračenje.
Otkriće radioaktivnosti datira iz 1896. godine, kada je A. Becquerel otkrio da uranijum spontano emituje zračenje, koje je nazvao radioaktivnim (od radio - emitujem i activas - efikasan).
Radioaktivno zračenje nastaje spontanim raspadom atomskog jezgra. Nekoliko vrsta radioaktivnog raspada i radioaktivnosti
zračenje.
1) ?-Dezintegracija. Raspad jezgra sa oslobađanjem? - čestica, koje su jezgra He 2+. Na primjer,
Ra > Rn + He;
U > Th + ? (On).

U skladu sa zakonom radioaktivnog pomeranja, tokom?-raspada se dobija atom čiji je redni broj dve jedinice, a atomska masa četiri jedinice manja od originalnog atoma.
2) ?-Dezintegracija. Postoji nekoliko tipova ?-raspada: elektronski?-raspad; pozitron?-raspad; K-hvatanje. U elektronskom raspadu, na primjer,

Sn > Y + ? - ;
P > S + ? - .

Neutron unutar jezgra pretvara se u proton. Kada se emituje negativno nabijena?-čestica, atomski broj elementa se povećava za jedan, a atomska masa se praktično ne mijenja.
U raspadu pozitrona, pozitron (? + -čestica) se oslobađa iz atomskog jezgra, a zatim se unutar jezgra pretvara u neutron. Na primjer:

Životni vijek pozitrona je kratak, jer kada se sudari sa elektronom, dolazi do anihilacije, praćene emisijom ?-kvanta.
U K-hvatanju, jezgro atoma hvata elektron iz obližnje elektronske ljuske (iz K-ljuske) i jedan od protona jezgra pretvara se u neutron.
Na primjer,
Cu>Ni+n
K + e - = Ar + hv

Jedan od elektrona vanjske ljuske prelazi na slobodno mjesto u K-ljusci, što je praćeno emisijom tvrdih rendgenskih zraka.
3) Spontana podjela. To je tipično za elemente periodnog sistema D. I. Mendeljejeva sa Z> 90. Prilikom spontane fisije teški atomi se dele na fragmente, koji su obično elementi sredine tabele L. I. Mendeljejeva. Spontana fisija i?-raspad ograničavaju proizvodnju novih transuranskih elemenata.
Flow? i?-čestice su imenovane respektivno? i zračenje. Osim toga, poznato?-zračenje. To su elektromagnetski talasi vrlo kratke talasne dužine. U principu, α-zračenje je blisko tvrdom rendgenskom zračenju i razlikuje se od njega po svom intranuklearnom poreklu. Rentgensko zračenje tokom prelaza u elektronskom omotaču atoma, a? zračenje emituje pobuđene atome koji su rezultat radioaktivnog raspada (? i?).
Kao rezultat radioaktivnog raspada dobijaju se elementi koji se prema nuklearnom naboju (serijskom broju) moraju smjestiti u već zauzete ćelije periodnog sistema sa elementima istog serijskog broja, ali različite atomske mase. To su takozvani izotopi. Prema svojim hemijskim svojstvima smatraju se da se ne razlikuju, pa se mješavina izotopa obično smatra jednim elementom. Promjenjivost izotopskog sastava u velikoj većini kemijskih reakcija ponekad se naziva zakonom konstantnosti izotopskog sastava. Na primjer, kalijum u prirodnim jedinjenjima je mješavina izotopa, 93,259% od 39 K, 6,729% od 41 K i 0,0119% od 40 K (K-hvatanje i?-raspad). Kalcijum ima šest stabilnih izotopa sa masenim brojevima 40, 42, 43, 44, 46 i 48. U hemijsko-analitičkim i mnogim drugim reakcijama ovaj odnos ostaje gotovo nepromenjen, pa se hemijske reakcije obično ne koriste za odvajanje izotopa. Najčešće se u tu svrhu koriste različiti fizički procesi - difuzija, destilacija ili elektroliza.
Jedinica aktivnosti izotopa je bekerel (Bq), koji je jednak aktivnosti nuklida u radioaktivnom izvoru u kojem se jedan događaj raspada događa u vremenu od 1 s.

1.2 Zakon radioaktivnog raspada

Radioaktivnost uočena u jezgrama koje postoje u prirodnim uvjetima naziva se prirodna, a radioaktivnost jezgara dobivena nuklearnim reakcijama naziva se umjetna.
Ne postoji suštinska razlika između vještačke i prirodne radioaktivnosti. Proces radioaktivne transformacije u oba slučaja ima iste zakone - zakon radioaktivne transformacije:

Ako je t = 0, onda i, prema tome, const = -lg N 0 . Konačno

gdje je A aktivnost u trenutku t; I 0 - aktivnost na t = 0.
Jednačine (1.3) i (1.4) karakterišu zakon radioaktivnog raspada. U kinetici su poznate kao jednadžbe reakcije prvog reda. Kao karakteristika brzine radioaktivnog raspada obično se navodi poluživot T 1/2, što je, kao i ?, osnovna karakteristika procesa koja ne zavisi od količine supstance.
Poluživot je vremenski period tokom kojeg se određena količina radioaktivne tvari smanji za polovicu.
Vrijeme poluraspada različitih izotopa značajno varira. To je od oko 10 10 godina do malog djelića sekunde. Naravno, supstance sa poluživotom od 10 - 15 minuta. i manji, teški za upotrebu u laboratoriji. Izotopi s vrlo dugim poluraspadom također su nepoželjni u laboratoriji, jer će u slučaju slučajne kontaminacije okolnih objekata ovim tvarima biti potreban poseban rad na dekontaminaciji prostorije i uređaja.

1.3 Interakcija radioaktivnog zračenja sa materijom i brojačima

radijacije

Kao rezultat interakcije radioaktivnog zračenja sa materijom, dolazi do ionizacije i ekscitacije atoma i molekula tvari kroz koju ono prolazi. Zračenje takođe proizvodi svetlosne, fotografske, hemijske i biološke efekte. Radioaktivno zračenje izaziva veliki broj hemijskih reakcija u gasovima, rastvorima, čvrstim materijama. Obično se kombinuju u grupu radijaciono-hemijskih reakcija. To uključuje, na primjer, razgradnju (radiolizu) vode sa stvaranjem vodika, vodikovog peroksida i raznih radikala koji ulaze u redoks reakcije s otopljenim tvarima.
Radioaktivno zračenje izaziva niz radiohemijskih transformacija različitih organskih jedinjenja - aminokiselina, kiselina, alkohola, estera itd. Intenzivno radioaktivno zračenje uzrokuje sjaj staklenih cijevi i niz drugih efekata u čvrstim tvarima. Različite metode za detekciju i mjerenje radioaktivnosti zasnivaju se na proučavanju interakcije radioaktivnog zračenja sa materijom.
U zavisnosti od principa rada, brojači zračenja se dele u nekoliko grupa.
Ionizacijski brojači. Njihovo djelovanje je bazirano na pojavi jonizacije ili plinskog pražnjenja uzrokovanog jonizacijom kada radioaktivne čestice ili ?-kvanta uđu u brojač. Među desetinama uređaja koji koriste jonizaciju, tipični su jonizaciona komora i Geiger-Muller brojač, koji se najviše koriste u hemijsko-analitičkim i radiohemijskim laboratorijama.
Za radiohemijske i druge laboratorije industrija proizvodi posebne jedinice za brojanje.
scintilacioni brojači. Rad ovih brojača zasniva se na pobuđivanju atoma scintilatora pomoću β-kvanta ili radioaktivne čestice koja prolazi kroz brojač. Pobuđeni atomi, prelazeći u normalno stanje, daju bljesak svjetlosti.
U početnom periodu proučavanja nuklearnih procesa, vizualni broj scintilacija igrao je važnu ulogu, ali je kasnije zamijenjen naprednijim Geiger-Mullerovim brojačem. Trenutno je metoda scintilacije ponovo postala široko rasprostranjena već uz upotrebu fotomultiplikatora.
Čerenkov kontri. Djelovanje ovih brojača temelji se na upotrebi Čerenkovljevog efekta, koji se sastoji u emisiji svjetlosti kada se nabijena čestica kreće u prozirnoj tvari, ako brzina čestica premašuje brzinu svjetlosti u ovoj sredini. Činjenica o superluminalnoj brzini čestice u datom mediju, naravno, nije u suprotnosti s teorijom relativnosti, budući da je brzina svjetlosti u bilo kojoj sredini uvijek manja nego u vakuumu. Brzina čestice u supstanci može biti veća od brzine svjetlosti u ovoj supstanci, a da ostane manja od brzine svjetlosti u vakuumu, u potpunom skladu s teorijom relativnosti. Čerenkovljevi brojači se koriste za istraživački rad sa vrlo brzim česticama, za istraživanja u svemiru itd., jer se pomoću njih mogu odrediti niz drugih važnih karakteristika čestica (njihova energija, smjer kretanja itd.).

1.4 Klasifikacija izvora zračenja i

radioaktivnih izotopa

Izvori radioaktivnog zračenja dijele se na zatvorene i otvorene. Zatvoreno - mora biti zapečaćeno. Otvoreni - svi izvori radijacije koji propuštaju zrak koji mogu stvoriti radioaktivnu kontaminaciju zraka, opreme, površina stolova, zidova itd.
Prilikom rada sa zatvorenim izvorima, potrebne mjere opreza su ograničene na zaštitu od vanjskog zračenja.
Zatvoreni izvori zračenja sa aktivnošću iznad 0,2 g-ekv. radijum treba staviti u zaštitne uređaje sa daljinskim upravljanjem i instalirati u posebno opremljenim prostorijama.
Pri radu sa zatvorenim izvorima slabije aktivnosti treba koristiti ekrane koji su po debljini i materijalu primjereni vrsti i energiji zračenja iz radioaktivnog izvora, kao i daljinski alat čijom primjenom treba smanjiti dozu na maksimalno dozvoljenu . Laboratorije kada rade sa zatvorenim izvorima mogu biti konvencionalne.
Pri radu sa otvorenim izvorima potrebno je uzeti u obzir: relativnu radiotoksičnost izotopa, koja zavisi od njegovog poluraspada, vrste i energije zračenja; aktivnost na radnom mjestu; fizičko stanje materije; karakteristika rada.
Za svaki radioaktivni izotop utvrđuje se maksimalno dozvoljena koncentracija (MAC) u vazduhu radnih prostorija.
Prema opadajućem stepenu radiotoksičnosti, radioaktivni izotopi se dijele u četiri grupe maksimalno dopuštenih koncentracija:
Grupa A - izotopi posebno visoke radiotoksičnosti (maksimalna granica koncentracije ne više od
1 10 -13 curie/l): 90 Sr, 226 Ra, 239 Pu, itd.
Grupa B - izotopi visoke radiotoksičnosti (MPC od 1 10 -13 do 1 10 -11 curie/l): 22 Na, 45 Ca, 60 Co, 89 Sr, 110 Ag, 131 I, 137 Cs, l41 Ce, 210 Pb , U (jesti) itd.
Grupa B - izotopi srednje radiotoksičnosti (maksimalna granica koncentracije od 1 10 -11 do 1 10 -9 curie/l): 24 Na, 32 P, 35 S, 36 C1, 42 K, 56 Mn, 55, 59 Fe, 69 Zn, 76 As, 82 Br, 124, 125 Sb, 140 Ba, itd.
Grupa D - izotopi najniže radiotoksičnosti (maksimalna granica koncentracije od 1 10 -9 curie/l): 3 H, 14 C, itd.

2 Metode analize zasnovane na mjerenju radioaktivnosti

2.1 Upotreba prirodne radioaktivnosti u analizi

Elementi koji su prirodno radioaktivni mogu se kvantificirati ovim svojstvom. To su U, Th, Ra, Ac, itd., ukupno više od 20 elemenata. Na primjer, kalij se može odrediti po njegovoj radioaktivnosti u otopini pri koncentraciji od 0,05 M. Određivanje različitih elemenata prema njihovoj radioaktivnosti obično se provodi pomoću kalibracionog grafikona koji pokazuje ovisnost aktivnosti o postotku elementa koji se određuje ili pomoću metoda dodavanja.
Radiometrijske metode su od velike važnosti u istražnim radovima geologa, na primjer, u istraživanju nalazišta uranijuma.

2.2 Analiza aktivacije

Kada se ozrači neutronima, protonima i drugim česticama visoke energije, mnogi neradioaktivni elementi postaju radioaktivni. Aktivaciona analiza zasniva se na mjerenju ove radioaktivnosti. Općenito, bilo koje čestice se mogu koristiti za zračenje, proces ozračivanja neutronima je od najveće praktične važnosti. Upotreba naelektrisanih čestica u tu svrhu uključuje prevazilaženje značajnijih tehničkih poteškoća nego u slučaju neutrona. Glavni izvori neutrona za aktivacionu analizu su nuklearni reaktor i tzv. prenosivi izvori (radijum-berilij, itd.). U potonjem slučaju,?-čestice nastale raspadom bilo kojeg?-aktivnog elementa (Ra, Rn, itd.) stupaju u interakciju s jezgrima berilija, oslobađajući neutrone:
9 Be + 4 He > 12 C + n

Neutroni ulaze u nuklearnu reakciju sa komponentama analiziranog uzorka, na primjer:
55 Mn + n = 56 Mn ili Mn (n,?) 56 Mn
Radioaktivni 56 Mn se raspada s vremenom poluraspada od 2,6 sati:

56 Mn > 56 Fe +

Da bi se dobila informacija o sastavu uzorka, neko vrijeme se mjeri njegova radioaktivnost i analizira se rezultirajuća kriva (slika 2.1). Prilikom provođenja takve analize potrebno je imati pouzdane podatke o poluraspadima različitih izotopa kako bi se dešifrirala zbirna kriva.

Slika 2.1 – Smanjenje radioaktivnosti tokom vremena

Druga varijanta aktivacione analize je metoda?-spektroskopije, zasnovana na mjerenju spektra?-zračenja uzorka. Energija?-zračenja je kvalitativna, a brzina brojanja je kvantitativna karakteristika izotopa. Mjerenja se vrše pomoću višekanalnih ?-spektrometara sa scintilacionim ili poluvodičkim brojačima. Ovo je mnogo brža i specifičnija, iako nešto manje osjetljiva metoda analize od radiohemijske.
Važna prednost aktivacijske analize je njena niska granica detekcije. Uz njegovu pomoć, pod povoljnim uslovima, može se otkriti do 10 -13 - 10 -15 g supstance. U nekim posebnim slučajevima postignute su čak niže granice detekcije. Na primjer, koristi se za kontrolu čistoće silicija i germanija u industriji poluprovodnika, detektujući sadržaj nečistoća do 10 -8 - 10 -9%. Takav sadržaj se ne može odrediti bilo kojom drugom metodom osim aktivacijskom analizom. Prilikom dobijanja teških elemenata periodnog sistema, kao što su mendelevij i kurhatovij, istraživači su bili u mogućnosti da izbroje skoro svaki atom rezultirajućeg elementa.
Glavni nedostatak aktivacione analize je glomaznost izvora neutrona, kao i često trajanje procesa dobijanja rezultata.

2.3 Metoda izotopskog razrjeđivanja

Za kvantitativno određivanje komponenata sličnih svojstava u teško odvojivim smešama preporučljivo je primeniti metodu izotopskog razblaživanja.U ovoj metodi je potrebno izolovati ne ceo analit, već samo njegov deo u najčistijem obliku. moguće stanje. Metoda izotopskog razblaživanja otvara nove mogućnosti u analizi složenih smeša i elemenata sličnih hemijsko-analitičkih svojstava. Na primjer, kada se analiziraju mješavine cirkonij - hafnij ili niobij - tantal, može se dobiti čisti talog jedne od komponenti, ali taloženje neće biti potpuno. Ako se postigne potpuna precipitacija, tada će rezultirajući precipitat biti kontaminiran analognim elementom. U metodi izotopskog razrjeđivanja vrši se nepotpuna precipitacija i pomoću mjerenja aktivnosti se sadržaj analiziranog elementa nalazi s dovoljnom tačnošću. Slična tehnika se također koristi u analizi različitih mješavina organskih tvari.

2.4 Radiometrijska titracija

Kod radiometrijske titracije indikator su radioaktivni izotopi elemenata. Na primjer, pri titriranju fosfata magnezijem, mala količina fosfata koji sadrži radioaktivni P* se unosi u analiziranu otopinu.

Promjena aktivnosti tokom ove titracije može se vidjeti na slici 2.2, a. Ovdje je također prikazana grafička definicija točke ekvivalencije. Prije točke ekvivalencije, aktivnost otopine će se naglo smanjiti, jer će radioaktivni dio otopine preći u talog. Nakon točke ekvivalencije, aktivnost otopine će ostati gotovo konstantna i vrlo mala.
Kao što se može vidjeti na slici 2.2, b, dodavanje hidrogen fosfata u otopinu do točke ekvivalencije praktično neće uzrokovati povećanje aktivnosti otopine, jer će se radioaktivni izotop precipitirati. Nakon točke ekvivalencije, aktivnost otopine počinje rasti proporcionalno koncentraciji hidrogen fosfata.

A) - promena aktivnosti rastvora fosfata koji sadrži rastvor tokom titracije; b) - promjena aktivnosti rastvora tokom titracije sa sadržajem fosfata.
Slika 2.2 – Tipovi radiometrijskih krivulja titracije

Reakcije radiometrijske titracije moraju ispunjavati zahtjeve koji se obično postavljaju za reakcije titrimetrijske analize (brzina i potpunost reakcije, konstantnost sastava produkta reakcije, itd.). Očigledan uslov za primenu reakcije u ovoj metodi je i prelazak produkta reakcije iz analiziranog rastvora u drugu fazu kako bi se eliminisale smetnje u određivanju aktivnosti rastvora. Ova druga faza je često rezultujući talog. Poznate su metode gdje se proizvod reakcije ekstrahuje organskim rastvaračem. Na primjer, u titraciji mnogih kationa ditizonom, hloroform ili ugljik tetrahlorid se koristi kao ekstratant. Upotreba ekstratanta omogućava preciznije utvrđivanje tačke ekvivalencije, jer se u ovom slučaju njegovim određivanjem može izmeriti aktivnost obe faze.

2.5 Mössbauerov efekat

Efekat je 1958. otkrio R.P. Mössbauer. Pod ovim imenom, fenomeni emisije, apsorpcije i rasipanja ?-kvanta od strane jezgara atoma se često kombinuju bez utroška energije za povratak jezgara. Obično se proučava apsorpcija β-zračenja, pa se Mössbauerov efekat često naziva i α-rezonantna spektroskopija (GRS).
Prilikom emitovanja ?-kvanta, jezgro atoma se vraća u svoje normalno stanje. Međutim, energija emitovanog zračenja neće biti određena samo razlikom između energetskih stanja jezgra u pobuđenom i normalnom stanju. Zbog zakona održanja impulsa, jezgro doživljava takozvani trzaj. To dovodi do činjenice da će u slučaju plinovitog atoma energija emitiranog zračenja biti manja nego u slučaju kada je emiter u čvrstom tijelu. U potonjem slučaju, gubici energije zbog trzaja se smanjuju na zanemarljivu vrijednost. Dakle, ?-kvantite zračenja koje se emituju bez trzaja mogu apsorbovati nepobuđeni atomi istog elementa. Međutim, razlika u hemijskom okruženju emitujućih i apsorbujućih jezgara uzrokuje određenu razliku u energetskim stanjima jezgara, što je dovoljno da spreči rezonantnu apsorpciju α-kvanta. Razlika u energetskim stanjima jezgara se kvantitativno kompenzira pomoću Doplerovog efekta, prema kojem frekvencija zračenja (u ovom slučaju energija?-kvanta) ovisi o brzini kretanja. Pri određenoj brzini kretanja emitera (ili apsorbera, jer je bitna samo njihova relativna brzina kretanja), dolazi do rezonantne apsorpcije. Zavisnost intenziteta apsorpcije ?-kvanta o brzini kretanja naziva se Mössbauerov spektar. Tipičan Mössbauerov spektar prikazan je na slici 2.3, gdje je obrnuto proporcionalna stopa brojanja prikazana kao mjera intenziteta apsorpcije.

Slika 2.3 - Mössbauer apsorpcioni spektar

Brzina kretanja uzorka ili emitera obično ne prelazi nekoliko centimetara u sekundi. Mössbauerov spektar je vrlo važna karakteristika materije. Omogućava da se proceni priroda hemijske veze u jedinjenjima koja se proučavaju, njihova elektronska struktura i druga svojstva i svojstva.

3 Upotreba radioaktivnosti

3.1 Primjena radioaktivnih tragova u analitičkoj hemiji

Upotreba radionuklida u analitičkoj hemiji je veoma raznolika. Metoda kvantitativne analize ima široku praktičnu primenu, zasnovanu na činjenici da je u različitim hemijskim procesima specifična radioaktivnost

Gdje je radioaktivnost uzorka, izražena u bekerelima, i masa uzorka analita, u kojem je radionuklid jednoliko raspoređen, ostaje konstantna kako za cijeli uzorak, tako i za bilo koji njegov dio.
Razmotrimo eksperiment u određivanju tlaka pare tako izuzetno teškog letenja i vatrostalnog metala kao što je volfram. Vještački proizveden?-radioaktivni volfram-185 može se koristiti kao oznaka. Pripremimo metalni volfram koji sadrži ovu oznaku i odredimo njegovu specifičnu aktivnost. Zatim skupimo metalnu paru koja je isparila s površine volframa na odabranoj temperaturi i sadržana u određenoj zapremini pare. U istim uslovima u kojima je utvrđeno nalazimo aktivnost ovih para. Očigledno, masa pare

Dalje, znajući zapreminu para, može se pronaći njihova gustina na temperaturi eksperimenta, a zatim, koristeći informacije o sastavu pare, i njihovom pritisku.
Slično, pomoću radioaktivne oznake, možete pronaći koncentraciju tvari u otopini i odrediti, na primjer, njenu koncentraciju u zasićenoj otopini. Slično, može se pronaći i masa supstance, koja ostaje nakon ekstrakcije u vodenom mediju i prelazi u organsku fazu. Nadalje, moguće je izračunati koeficijente distribucije između faza tvari koja se može ekstrahirati (ovdje je upotreba radioaktivnih tragača važna kada su koeficijenti raspodjele vrlo visoki i ne postoje druge analitičke metode za određivanje ultra-niskih količina ekstrahiranog tvar koja ostaje u vodenoj fazi).
Upotreba radioaktivnih tragova u metodi razrjeđivanja izotopa je originalna. Neka je potrebno odrediti sadržaj bilo koje aminokiseline u mješavini aminokiselina sličnih svojstava, a nemoguće je izvršiti potpuno (kvantitativno) odvajanje aminokiselina kemijskim metodama, ali postoji način da se izoluje mali frakcija ove aminokiseline iz smjese u čistom obliku (na primjer, korištenjem hromatografije). Sličan problem nastaje pri određivanju sadržaja bilo kojeg lantanida u mješavini lantanida i pri određivanju u kojim se određenim kemijskim oblicima taj ili onaj element nalazi u prirodi, na primjer, u riječnoj ili morskoj vodi.
Koristit ćemo se za određivanje ukupnog sadržaja joda u morskoj vodi udjelom jodidnih jona po masi i aktivnosti. Unesimo ove označene jodidne jone u analizirani uzorak i zagrejemo ga tako da se radioaktivna oznaka ravnomerno rasporedi po svim hemijskim oblicima koji sadrže jod u morskoj vodi (u ovom slučaju to su jodidni, jodatni i perjodatni joni). Zatim, pomoću srebrnog nitrata, izolujemo mali dio jodidnih iona u obliku taloga AgI i odredimo njegovu masu i radioaktivnost. Ako je ukupan sadržaj joda u uzorku jednak, ispada da je tako

Koristeći malo drugačiju tehniku, sadržaj joda u morskoj vodi može se pronaći u obliku jodidnih jona. Da bi se to postiglo, nakon unošenja radioaktivne oznake u uzorak, treba stvoriti uslove pod kojima ne dolazi do izmjene izotopa (razmjena atoma joda) između jodidnih jona i drugih oblika koji sadrže jod (jodat i perjodat ioni) (za to je hladno rešenje sa neutralnom okolinom). Daljnjim izolacijom malog dijela jodidnih jona iz morske vode uz pomoć taložnika - srebrnog nitrata u obliku AgI (težina porcije) i mjerenjem njegove radioaktivnosti, pomoću formule (3.5), može se pronaći sadržaj jodidnih jona u uzorak.

Takva univerzalna izuzetno osjetljiva metoda analitičke kemije kao što je aktivacijska analiza također se zasniva na upotrebi radioaktivnih atoma. Prilikom aktivacijske analize potrebno je odgovarajućom nuklearnom reakcijom aktivirati atome elementa koji se određuje u uzorku, odnosno učiniti ih radioaktivnim. Najčešće se aktivaciona analiza izvodi pomoću izvora neutrona. Ako je, na primjer, potrebno pronaći sadržaj elementa rijetke zemlje disprozijuma Dy u čvrstoj stijeni, postupite na sljedeći način.
Prvo se priprema serija uzoraka koji sadrže različite poznate količine Dy (uzete, na primjer, u obliku DyF 3 ili Dy 2 O 3 - atomi kisika i fluora se ne aktiviraju neutronima). Ovi uzorci su ozračeni pod istim uslovima sa istim neutronskim fluksom. Izvor neutrona potreban za ove eksperimente je mala ampula (veličine olovke) koja sadrži materijal koji emituje neutrone (na primjer, mješavina americija-241 i berilija). Takav izvor neutrona može se bezbedno pohraniti postavljanjem u rupu napravljenu u centru parafinskog bloka veličine kante za vodu.
Za zračenje, uzorci sa poznatim sadržajem disprozijuma stavljaju se u jažice prisutne u parafinskom bloku i nalaze se na istoj udaljenosti od izvora (slika 3.1).

1 – parafinski blok, 2 – izvor neutrona ampule,
3 – ozračeni uzorci.
Slika 3.1 - Šema analize neutronske aktivacije

U iste bušotine stavljaju se uzorci analizirane stijene. Pod utjecajem neutrona u uzorcima se odvija nuklearna reakcija 164 Dy(n, g) 165 Dy. Nakon određenog vremena (na primjer, nakon 6 sati), svi uzorci se uklanjaju iz bunara i mjere njihove aktivnosti pod istim uvjetima. Prema mjerenjima aktivnosti lijekova u koordinatama "sadržaj disprozijuma u uzorku - aktivnost lijeka" gradi se kalibracijski grafikon, a iz njega se pronalazi sadržaj disprozijuma u analiziranom materijalu (slika 3.2.). ).

Slika 3.2 - Grafikon zavisnosti snimljene aktivnosti / neutronom aktiviranih uzoraka od mase m disprozijuma u uzorcima. U analiziranom uzorku oko 3 μg disprozijuma

Metoda aktivacijske analize dobra je ne samo zbog svoje visoke osjetljivosti. S obzirom da se zračenje koje nastaje prilikom aktiviranja radionuklida razlikuje po vrsti i energiji, korišćenjem spektrometrijske radiometrijske opreme moguće je istovremeno odrediti do 10-15 elemenata u uzorku nakon njegove aktivacije.
I još jedna bitna prednost aktivacijske analize: radionuklidi koji često nastaju kao rezultat aktivacije neutronima brzo se raspadaju, tako da se nakon nekog vremena analizirani objekt ispostavi da nije radioaktivan. Stoga je u mnogim slučajevima aktivaciona analiza analiza koja nije povezana sa uništavanjem analiziranog objekta. Ovo je posebno važno kada je u pitanju određivanje sastava arheoloških nalaza, meteorita i drugih jedinstvenih uzoraka.

3.2 Upotreba radioaktivnih izotopa

Jedna od najistaknutijih studija provedenih uz pomoć "označenih atoma" bila je proučavanje metabolizma u organizmima. Dokazano je da se u relativno kratkom vremenu tijelo gotovo potpuno obnavlja. Njegovi sastavni atomi su zamijenjeni novim. Samo je željezo, kao što su pokazali eksperimenti na izotopskom proučavanju krvi, izuzetak od ovog pravila. Gvožđe je deo hemoglobina u crvenim krvnim zrncima. Kada su radioaktivni atomi željeza uvedeni u hranu, otkriveno je da je slobodni kisik koji se oslobađa tokom fotosinteze izvorno bio dio vode, a ne ugljičnog dioksida. Radioaktivni izotopi se koriste u medicini kako u dijagnostičke tako iu terapeutske svrhe. Radioaktivni natrijum, unesen u malim količinama u krv, koristi se za proučavanje cirkulacije krvi, jod se intenzivno deponuje u štitnoj žlezdi, posebno kod Gravesove bolesti. Praćenjem taloženja radioaktivnog joda pomoću brojača, dijagnoza se može brzo postaviti. Velike doze radioaktivnog joda uzrokuju djelomično uništavanje abnormalno razvijajućih tkiva, pa se radioaktivni jod koristi za liječenje Gravesove bolesti. Intenzivno ?-zračenje kobalta koristi se u liječenju raka (kobalt pištolj).
Ništa manje opsežna nije primjena radioaktivnih izotopa u industriji. Jedan primjer toga je sljedeća metoda za praćenje istrošenosti klipnih prstenova u motorima s unutrašnjim sagorijevanjem. Zračenjem klipnog prstena neutronima izazivaju nuklearne reakcije u njemu i čine ga radioaktivnim. Kada motor radi, čestice materijala prstena ulaze u ulje za podmazivanje. Ispitivanjem nivoa radioaktivnosti ulja nakon određenog vremena rada motora utvrđuje se istrošenost prstena. Radioaktivni izotopi omogućavaju suđenje o difuziji metala, procesima u visokim pećima, itd.
Snažno ?-zračenje radioaktivnih preparata koristi se za proučavanje unutrašnje strukture metalnih odlivaka kako bi se u njima otkrilo
defekti.
Radioaktivni izotopi se sve više koriste u poljoprivredi. Ozračenje sjemena biljaka (pamuk, kupus, rotkvica i dr.) malim dozama ?-zraka iz radioaktivnih preparata dovodi do primjetnog povećanja prinosa. Velike doze zračenja uzrokuju mutacije u biljkama i mikroorganizmima, koje u nekim slučajevima
itd...................

Lek. Radijum i drugi prirodni radioizotopi se široko koriste u dijagnostici i radioterapiji raka. Upotreba umjetnih radioizotopa u tu svrhu značajno je povećala učinkovitost liječenja. Na primjer, radioaktivni jod, uveden u organizam u obliku otopine natrijevog jodida, selektivno se akumulira u štitnoj žlijezdi i stoga se koristi u kliničkoj praksi za utvrđivanje disfunkcije štitnjače i u liječenju Gravesove bolesti. Uz pomoć fiziološke otopine označene natrijem, mjeri se brzina cirkulacije krvi i utvrđuje prohodnost krvnih žila ekstremiteta. Radioaktivni fosfor se koristi za mjerenje volumena krvi i liječenje eritremije.

Naučno istraživanje. Radioaktivne oznake, unesene u mikrokoličinama u fizičke ili hemijske sisteme, omogućavaju praćenje svih promjena koje se u njima dešavaju. Na primjer, uzgojem biljaka u atmosferi radioaktivnog ugljičnog dioksida, kemičari su uspjeli razumjeti fine detalje o tome kako biljke formiraju složene ugljikohidrate iz ugljičnog dioksida i vode. Kao rezultat kontinuiranog bombardiranja Zemljine atmosfere visokoenergetskim kosmičkim zracima, dušik-14 u njoj, hvatajući neutrone i emitirajući protone, pretvara se u radioaktivni ugljik-14. Pod pretpostavkom da je intenzitet bombardovanja i, posljedično, ravnotežna količina ugljika-14 ostala nepromijenjena u posljednjih milenijuma i uzimajući u obzir vrijeme poluraspada C-14 prema njegovoj rezidualnoj aktivnosti, moguće je odrediti starost C-14. pronađeni ostaci životinja i biljaka (radiokarbonska metoda). Ovom metodom bilo je moguće sa velikom sigurnošću datirati otkrivena nalazišta pračovjeka, koja su postojala prije više od 25.000 godina.

komora za oblake(ona je komora za maglu) jedan je od prvih u istoriji uređaja za snimanje tragova (tragova) naelektrisanih čestica.

Izumio ga je škotski fizičar Charles Wilson između 1910. i 1912. godine. Princip rada komore koristi fenomen kondenzacije prezasićene pare: kada se bilo koji kondenzacijski centri (posebno, joni koji prate stazu brzo nabijene čestice) pojave u prezasićenom parnom mediju, na njima se formiraju male kapljice tekućine. Ove kapi dostižu značajne veličine i mogu se fotografisati. Izvor proučavanih čestica može se nalaziti unutar komore ili izvan nje (čestice u ovom slučaju ulaze kroz prozor koji je za njih providan).

Godine 1927. sovjetski fizičari P. L. Kapitsa i D. V. Skobeltsyn je predložio postavljanje kamere u jako magnetno polje koje iskrivljuje tragove kako bi se proučavale kvantitativne karakteristike čestica (na primjer, masa i brzina).

Komora za oblake je posuda sa staklenim poklopcem i klipom na dnu, napunjena zasićenim parama vode, alkohola ili etra. Pare se pažljivo čiste od prašine tako da molekule vode nemaju centre kondenzacije prije prolaska čestica. Kako se klip spušta, zbog adijabatskog širenja, pare se hlade i postaju prezasićene. Nabijena čestica koja prolazi kroz komoru ostavlja lanac jona na svom putu. Para se kondenzuje na jonima, čineći vidljivim trag čestice.

Oblačna komora je odigrala veliku ulogu u proučavanju strukture materije. Nekoliko desetljeća ostao je praktički jedini alat za vizualno proučavanje nuklearnog zračenja i proučavanje kosmičkih zraka:

Godine 1930, L. V. Mysovsky R. A. Eichelberger je sproveo eksperimente sa rubidijumom, a emisija β-čestica je registrovana u komori oblaka. Kasnije je otkrivena prirodna radioaktivnost izotopa 87 Rb.

Godine 1934., L.V. MysovskysM. S. Eigenson je provodio eksperimente u kojima je, korištenjem oblačne komore, dokazano prisustvo neutrona u sastavu kosmičkih zraka.

Godine 1927. Wilson je dobio Nobelovu nagradu za fiziku za svoj izum. Nakon toga, komora oblaka kao glavno sredstvo za proučavanje zračenja ustupila je mjesto komorama s mjehurićima.

Radijacija, radioaktivnost i radio emisija su pojmovi koji čak zvuče prilično opasno. U ovom članku ćete naučiti zašto su neke tvari radioaktivne i što to znači. Zašto se svi toliko boje radijacije i koliko je ona opasna? Gdje možemo pronaći radioaktivne tvari i šta nam prijeti?

Koncept radioaktivnosti

Radioaktivnošću nazivam “sposobnost” atoma nekih izotopa da se cijepaju i time stvaraju zračenje. Termin "radioaktivnost" nije se pojavio odmah. U početku je takvo zračenje nazvano Becquerelovim zracima, u čast naučnika koji ga je otkrio u svom radu sa izotopom uranijuma. Već sada ovaj proces nazivamo terminom "radioaktivno zračenje".

U ovom prilično kompliciranom procesu, originalni atom se pretvara u atom potpuno drugačijeg kemijskog elementa. Zbog izbacivanja alfa ili beta čestica, maseni broj atoma se mijenja i, shodno tome, to ga pomiče po tablici D. I. Mendeljejeva. Vrijedi napomenuti da se maseni broj mijenja, ali sama masa ostaje gotovo ista.

Na osnovu ovih informacija, možemo malo preformulisati definiciju pojma. Dakle, radioaktivnost je i sposobnost nestabilnih jezgara atoma da se samostalno transformišu u druga, stabilnija i stabilnija jezgra.

Supstance - šta je to?

Prije nego što počnemo govoriti o tome šta su radioaktivne supstance, hajde da generalno definišemo šta se zove supstanca. Dakle, prije svega, to je neka vrsta stvari. Takođe je logično da se ova materija sastoji od čestica, a u našem slučaju to su najčešće elektroni, protoni i neutroni. Ovdje već možemo govoriti o atomima koji se sastoje od protona i neutrona. Pa, molekuli, ioni, kristali i tako dalje se dobijaju iz atoma.

Koncept hemijske supstance zasniva se na istim principima. Ako je jezgro nemoguće izolovati u materiji, onda se ono ne može klasifikovati kao hemijska supstanca.

O radioaktivnim supstancama

Kao što je gore spomenuto, da bi pokazao radioaktivnost, atom se mora spontano raspasti i pretvoriti u atom potpuno drugačijeg kemijskog elementa. Ako su svi atomi neke supstance nestabilni do te mere da se raspadaju na ovaj način, onda imate radioaktivnu supstancu. Više tehnički rečeno, definicija bi zvučala ovako: supstance su radioaktivne ako sadrže radionuklide, i to u visokoj koncentraciji.

Gdje su radioaktivne tvari u periodnom sistemu D. I. Mendeljejeva?

Prilično jednostavan i lak način da saznate da li je supstanca radioaktivna je da pogledate tabelu D. I. Mendeljejeva. Sve iza elementa olova su radioaktivni elementi, kao i prometijum i tehnecijum. Važno je zapamtiti koje su supstance radioaktivne, jer vam mogu spasiti život.

Postoji i niz elemenata koji imaju barem jedan radioaktivni izotop u svojim prirodnim mješavinama. Evo djelomične liste nekih od najčešćih elemenata:

Kalijum.
Kalcijum.
Vanadijum.
germanijum.
Selen.
Rubidijum.
Cirkonijum.
molibden.
Kadmijum.
Indija.

Radioaktivne tvari su one koje sadrže bilo koje radioaktivne izotope.

Vrste radioaktivnog zračenja

Postoji nekoliko vrsta radioaktivnog zračenja o kojima će sada biti riječi. Alfa i beta zračenje je već spomenuto, ali ovo nije cijela lista.

Alfa zračenje je najslabije zračenje, koje je opasno ako čestice uđu direktno u ljudsko tijelo. Takvo zračenje ostvaruju teške čestice i zato ga lako zaustavlja čak i list papira. Iz istog razloga, alfa zraci ne putuju više od 5 cm.

Beta zračenje je jače od prethodnog. Radi se o zračenju elektrona, koji su mnogo lakši od alfa čestica, pa mogu prodrijeti nekoliko centimetara u ljudsku kožu.

Gama zračenje ostvaruju fotoni, koji prilično lako prodiru i dalje do unutrašnjih organa osobe.

Najjače prodorno zračenje je neutronsko. Prilično je teško sakriti se od toga, ali u prirodi on, zapravo, ne postoji, osim možda u neposrednoj blizini nuklearnih reaktora.

Uticaj radijacije na ljude

Radioaktivne supstance često mogu biti fatalne za ljude. Osim toga, izlaganje radijaciji ima nepovratan učinak. Ako ste bili izloženi zračenju, onda ste osuđeni na propast. U zavisnosti od stepena štete, osoba umire u roku od nekoliko sati ili više meseci.

Uz to, mora se reći da su ljudi kontinuirano izloženi radioaktivnom zračenju. Hvala Bogu da je dovoljno slab da bude fatalan. Na primjer, gledanje fudbalske utakmice na TV-u daje vam 1 mikrorad zračenja. Do 0,2 rad godišnje - to je općenito prirodna pozadina zračenja naše planete. 3 poklon - Vaš deo zračenja tokom rendgenskih snimaka zuba. Pa, ekspozicija preko 100 rad je već potencijalno opasna.

Štetne radioaktivne supstance, primjeri i upozorenja

Najopasnija radioaktivna supstanca je polonijum-210. Zbog zračenja oko njega, čak se može vidjeti i neka vrsta blistave "aure" plave boje. Vrijedi spomenuti da postoji stereotip da sve radioaktivne tvari svijetle. To uopće nije slučaj, iako postoje opcije kao što je Polonium-210. Većina radioaktivnih supstanci uopće nije spolja sumnjiva.

Livermorijum se trenutno smatra najradioaktivnijim metalom. Njegov izotop Livermorijum-293 treba 61 milisekundu da se raspadne. Ovo je otkriveno još 2000. godine. Ununpentium je nešto inferiorniji od njega. Vrijeme raspada Ununpentiuma-289 je 87 milisekundi.

Zanimljiva je i činjenica da ista supstanca može biti i bezopasna (ako je njen izotop stabilan) i radioaktivna (ako su jezgra njenog izotopa pred kolapsom).

Naučnici koji su proučavali radioaktivnost

Radioaktivne supstance se dugo nisu smatrale opasnim i stoga su se slobodno proučavale. Nažalost, tužne smrti su nas naučile potrebi za oprezom i povećanom sigurnošću s takvim supstancama.

Jedan od prvih, kao što je već spomenuto, bio je Antoine Becquerel. Ovo je veliki francuski fizičar, koji posjeduje slavu otkrića radioaktivnosti. Za svoje zasluge nagrađen je članstvom u Kraljevskom društvu u Londonu. Zbog svog doprinosa na ovim prostorima, umro je prilično mlad, u 55. godini života. Ali njegov rad se pamti do danas. Sama jedinica radioaktivnosti, kao i krateri na Mjesecu i Marsu, nazvani su u njegovu čast.

Jednako velika osoba bila je i Marija Sklodovska-Kiri, koja je sa svojim mužem Pjerom Kirijem radila sa radioaktivnim supstancama. Marija je takođe bila Francuskinja, ali poljskih korena. Pored fizike, bavila se nastavom, pa čak i aktivnom društvenom aktivnošću. Marie Curie je prva žena koja je dobila Nobelovu nagradu u dvije discipline odjednom: fizici i hemiji. Otkriće takvih radioaktivnih elemenata kao što su radij i polonij je zasluga Marie i Pierre Curie.

Zaključak

Kao što vidimo, radioaktivnost je prilično složen proces koji ne ostaje uvijek pod kontrolom osobe. Ovo je jedan od onih slučajeva kada ljudi mogu biti apsolutno nemoćni pred opasnošću. Zato je važno zapamtiti da zaista opasne stvari mogu biti vrlo varljive spolja.

Da biste saznali je li neka tvar radioaktivna ili ne, najčešće se već možete podvrgnuti njenom utjecaju. Stoga, budite pažljivi i pažljivi. Radioaktivne reakcije nam pomažu na mnogo načina, ali ne treba zaboraviti ni da je to sila koja je praktički izvan naše kontrole.

Osim toga, vrijedno je prisjetiti se doprinosa velikih naučnika proučavanju radioaktivnosti. Dali su nam nevjerovatnu količinu korisnog znanja koje sada spašava živote, obezbjeđuje energiju cijelim zemljama i pomaže u liječenju strašnih bolesti. Radioaktivne hemikalije su opasnost i blagoslov za čovečanstvo.

Radioaktivno zračenje se široko koristi u dijagnostici i liječenju bolesti.

Radionuklidna dijagnostika ili, kako je još nazivaju, metoda obilježenih atoma koristi se za određivanje bolesti štitne žlijezde (pomoću izotopa 131 I). Ova metoda također omogućava proučavanje distribucije krvi i drugih bioloških tekućina, dijagnosticiranje bolesti srca i niza drugih organa.

Gama terapija je metoda liječenja raka pomoću gama zračenja. Za to se najčešće koriste posebne instalacije, nazvane kobalt topovi, u kojima se kao emitujući izotop koristi 66 Co. Upotreba visokoenergetskog gama zračenja omogućava uništavanje duboko ukorijenjenih tumora, dok su površinski locirani organi i tkiva manje štetni.

Koristit će se i radonska terapija: mineralne vode koje sadrže njegove proizvode se koriste za djelovanje na kožu (radonske kupke), na organe za varenje (pijenje) i na disajne organe (udisanje).

Za liječenje raka, a-čestice se koriste u kombinaciji s neutronskim fluksovima. U tumor se unose elementi čija jezgra pod utjecajem neutronskog fluksa izazivaju nuklearnu reakciju s stvaranjem a-zračenja:

Tako se na mjestu organa koji treba izložiti nastaju a-čestice i jezgra trzanja.

U savremenoj medicini, u dijagnostičke svrhe, koristi se tvrdo kočno zračenje koje proizvode akceleratori i koje imaju veliku energiju fotona (do nekoliko desetina MeV).

Dozimetrijski instrumenti

dozimetrijski instrumenti ili dozimetri, nazivaju se uređajima za mjerenje doza jonizujućeg zračenja ili količina povezanih s dozama.

Strukturno, dozimetri se sastoje od detektora nuklearnog zračenja i mjernog uređaja. Obično su graduirani u jedinicama doze ili brzine doze. U nekim slučajevima se javlja alarm kada je brzina doze prekoračena.

U zavisnosti od detektora koji se koristi, dozimetri su jonizacioni, luminiscentni, poluprovodnički, fotodozimetri itd.

Dozimetri mogu biti dizajnirani za mjerenje doza određene vrste zračenja ili za snimanje miješanog zračenja.

Dozimetri za mjerenje ekspozicijske doze rendgenskog i g-zračenja ili njegove snage nazivaju se radiometri.

Obično koriste jonizacionu komoru kao detektor. Naboj koji teče u krugu kamere proporcionalan je dozi ekspozicije, a jačina struje je proporcionalna njenoj snazi.

Sastav gasa u jonizacionim komorama, kao i supstanca zidova od kojih se sastoje, odabrani su na način da se ostvare identični uslovi sa apsorpcijom energije u biološkim tkivima.

Svaki pojedinačni dozimetar je minijaturna cilindrična komora koja je prethodno napunjena. Kao rezultat jonizacije, komora se prazni, što se bilježi elektrometrom ugrađenim u nju. Njegove indikacije zavise od doze izlaganja jonizujućem zračenju.

Postoje dozimetri čiji su detektori plinomeri.

Za mjerenje aktivnosti ili koncentracije radioaktivnih izotopa, instrumenti tzv radiometri.

Opšti strukturni dijagram svih dozimetara je sličan onom prikazanom na Sl.5. Ulogu senzora (mjernog pretvarača) obavlja detektor nuklearnog zračenja. Kao izlazni uređaji mogu se koristiti pokazivački uređaji, snimači, elektromehanička brojila, zvučna i svjetlosna signalizacija.

TEST PITANJA

1. Šta se zove radioaktivnost? Navedite vrste radioaktivnosti i vrste radioaktivnog raspada.

2. Šta se naziva a-raspad? Koje su vrste b-raspada? Šta se zove g-zračenje?

3. Zapišite osnovni zakon radioaktivnog raspada. Objasnite sve količine uključene u formulu.

4. Šta se zove konstanta raspada? poluživot? Napišite formulu koja povezuje ove količine. Objasnite sve količine uključene u formulu.

5. Kakav uticaj jonizujuće zračenje ima na biološko tkivo?

7. Navedite definicije i formule za apsorbovane, izložene i ekvivalentne (biološke) doze radioaktivnog zračenja, njihove mjerne jedinice. Objasnite formule.

8. Šta je faktor kvaliteta? Šta je faktor kvaliteta? Navedite njegove vrijednosti za različita zračenja.

9. Koji su načini zaštite od jonizujućeg zračenja?

Radioaktivnost- nestabilnost jezgara nekih atoma, koja se manifestuje u njihovoj sposobnosti spontanih transformacija (raspada), praćenih emisijom jonizujućeg zračenja - zračenja.

radioaktivnog raspada - promjena u sastavu nestabilnih atomskih jezgara. Jezgra se spontano raspadaju na nuklearne fragmente i elementarne čestice (proizvode raspada). Raspad stvara gama zračenje. Ovo je faktor lezije koji ima dugotrajan učinak, djelujući na ogromno područje, zonu radioaktivnog raspada.

Karakteristike zona infekcije:

Zona umjerene infekcije (zona A) - e Izložena doza zračenja tokom vremena potpunog raspada (D) kreće se od 40 do 400 R. Zona teške infekcije (zona B) - e Izložena doza zračenja tokom vremena potpunog raspada (D) kreće se od 400 do 1200 R. Zona opasne infekcije (zona B) - ekspozicijska doza zračenja u vrijeme potpunog raspada (D) je 1200 R. Zona izuzetno opasne infekcije (zona G) - e Izložena doza zračenja u vrijeme potpunog raspada (D) je 4000 R.

Osnovne mjerne jedinice radioaktivnosti.

rendgenski snimak - vansistemska jedinica mjerenja doze zračenja (izloženosti). 1 R je približno jednak 0,0098 Sv. Jedan rentgen odgovara dozi rendgenskog ili gama zračenja pri kojoj se 2 formira u 1 cm 3 zraka. 10 9 pari jona. 1 P = 2,58. 10 -4 C/kg.

siva - sistemska jedinica mjerenja doze zračenja (apsorbovane). 1 sivi apsorbira 1 kilogram tvari kada primi 1 džul energije: Gy = J / kg = m² / s².

Drago mi je - vansistemska jedinica mjerenja doze zračenja (apsorbovane). 1 rad je doza pri kojoj supstanca od 1 grama prima 100 erga energije. 1 Gy = 100 rad

Baer - vansistemska jedinica mjerenja doze zračenja (ekvivalentna i efektivna), biološki ekvivalent rendgena. 1 rem je takvo zračenje tijela, kod kojeg su isti efekti kao kod ekspozicijske doze od 1 rendgena.

Sivert- sistemska jedinica mjerenja doze zračenja (ekvivalentna i efektivna). 1 sievert je energija koju prima 1 kilogram biološkog tkiva, jednak u smislu izlaganja dozi zračenja od 1 sivog: Sv = J / kg = m² / s². 1 Sv = 100 rem. Osnovna mjerna jedinica u dozimetrima.

becquerel - sistemska jedinica mjerenja aktivnosti izvora. Definira se kao aktivnost izvora pri kojoj se javlja jedno raspadanje u sekundi. Izraženo kao Bq = c −1

Curie - vansistemska jedinica mjerenja aktivnosti izvora. Jedan kiri odgovara broju dezintegracija u sekundi u 1 gramu radijuma. 1 Ki \u003d 3.7. 10 10 Bq.

Upotreba radioaktivnih izvora u raznim oblastima ljudske aktivnosti.

lijek: korištenje zračenja za dijagnosticiranje bolesti (rendgenska i radioizotopska dijagnostika); korištenje zračenja za liječenje (radioizotop i radioterapija); radijaciona sterilizacija.

Radioizotopska dijagnostika - upotreba radioaktivnih izotopa i spojeva označenih njima za prepoznavanje bolesti. Radioterapija je zračenje tumora mlazom zraka, ponekad se koristi u liječenju benignih tumora, sprječava rast, reprodukciju i širenje stanica raka na zdrava tkiva. Sterilizacija zračenjem primjenjuje se na materijale i preparate za medicinsku upotrebu koji ne podnose termičku ili hemijsku obradu ili gube svoja ljekovita svojstva.

Hemijska industrija : modifikacija tekstilnih materijala za dobijanje svojstava sličnih vuni, dobijanje pamučnih tkanina sa antimikrobnim svojstvima, radijaciona modifikacija kristala za dobijanje kristalnih proizvoda različitih boja, radijaciona vulkanizacija gumeno-tkaninskih materijala, modifikacija zračenjem polietilenskih cevi za povećanje otpornosti na toplotu i otpornost na agresivna okruženja, stvrdnjavanje premaza boja i lakova na raznim površinama.

Drvoprerađivačka industrija: Kao rezultat zračenja, meko drvo dobija znatno manju sposobnost upijanja vode, visoku dimenzijsku stabilnost i veću tvrdoću (proizvodnja mozaik parketa).

Privreda grada: tretman zračenjem i dezinfekcija otpadnih voda.

Poljoprivredna: zračenje poljoprivrednih biljaka niskom dozom u cilju stimulisanja njihovog rasta i razvoja; primjena jonizujućeg zračenja za radijacijsku mutagenezu i oplemenjivanje biljaka; korištenjem metode radijacijske sterilizacije za suzbijanje štetočina insekata.

Nuklearna energija (nuklearna energija) je grana energetske industrije koja se bavi proizvodnjom električne i toplotne energije pretvaranjem nuklearne energije. Nuklearne elektrane (NPP) čine osnovu nuklearne energije. Obično se za proizvodnju nuklearne energije koristi lančana reakcija nuklearne fisije jezgri urana-235 ili plutonijuma. Nuklearna energija se proizvodi u nuklearnim elektranama, koristi se na nuklearnim ledolomcima, nuklearnim podmornicama; osim toga, pokušano je da se stvori nuklearni motor za avione (atomske letjelice) i "atomske" tenkove.