Prednosti i štete radioaktivnog zračenja. Sažetak: Zračenje, upotreba i problemi

Radioaktivnost- nestabilnost jezgara nekih atoma, koja se manifestuje u njihovoj sposobnosti da prolaze kroz spontane transformacije (raspad), praćene emisijom jonizujućeg zračenja - zračenja.

Radioaktivni raspad - promjena u sastavu nestabilnih atomskih jezgara. Jezgra se spontano raspadaju na nuklearne fragmente i elementarne čestice (proizvode raspada). Raspad proizvodi gama zračenje. Ovo je štetni faktor sa dugotrajnim dejstvom, koji deluje na ogromnoj površini, zoni radioaktivnog raspada.

Karakteristike zona infekcije:

Zona umjerene infekcije (zona A) - e Izložena doza zračenja tokom potpunog vremena raspada (D) kreće se od 40 do 400 R. Područje teške infekcije (zona B) - e Izložena doza zračenja tokom potpunog vremena raspada (D) kreće se od 400 do 1200 R. Zona opasne kontaminacije (zona B) - doza izlaganja zračenju tokom potpunog vremena raspada (D) je 1200 R. Izuzetno opasna zona kontaminacije (zona D) - e Poziciona doza zračenja tokom potpunog vremena raspada (D) je 4000 R.

Osnovne mjerne jedinice radioaktivnosti.

rendgenski snimak - nesistemska 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 R = 2,58. 10 -4 C/kg.

Grey - sistemska jedinica mjerenja doze zračenja (apsorbovane). 1 sivi apsorbira 1 kilogram tvari da proizvede 1 džul energije: Gr = J / kg = m² / s².

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

Bare - nesistemska jedinica mjerenja doze zračenja (ekvivalentna i efektivna), biološki ekvivalent rendgenskog zraka. 1 rem je zračenje tijela koje proizvodi iste efekte kao kod ekspozicijske doze od 1 rendgena.

sivert- sistemska jedinica mjerenja doze zračenja (ekvivalentna i efektivna). 1 sivert je energija koju primi 1 kilogram biološkog tkiva, jednak udaru dozi zračenja od 1 grey: 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 koja uzrokuje jedno raspadanje u sekundi. Izraženo Bk = s −1

Curie - nesistemska jedinica mjerenja aktivnosti izvora. Jedan kiri odgovara broju dezintegracija u sekundi u 1 gramu radijuma. 1 Ki = 3,7. 10 10 Bq.

Upotreba radioaktivnih izvora u raznim poljima ljudska aktivnost.

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

Radioizotopska dijagnostika je upotreba radioaktivnih izotopa i spojeva označenih njima za prepoznavanje bolesti. Radioterapija je zračenje tumora mlazom zraka, koje se ponekad koristi u liječenju benigni tumori, sprečava rast, reprodukciju i širenje ćelija raka na zdravo tkivo. Materijali i preparati za medicinsku upotrebu koji ne mogu izdržati termičku ili hemijsku obradu ili gube svoja ljekovita svojstva podvrgavaju se sterilizaciji zračenjem.

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

Drvoprerađivačka industrija: Kao rezultat zračenja, meko drvo dobija značajno nisku sposobnost upijanja vode, visoku stabilnost geometrijskih dimenzija i veću tvrdoću (proizvodnja mozaik parketa).

Urbane usluge: tretman zračenjem i dezinfekcija otpadnih voda.

Poljoprivredna: zračenje poljoprivrednih biljaka niskom dozom u cilju stimulisanja njihovog rasta i razvoja; korištenje ionizirajućeg zračenja za radijacijsku mutagenezu i selekciju biljaka; korištenjem metode sterilizacije radijacijom za suzbijanje štetočina insekata.

nuklearna energija ( Nuklearna energija) je grana energetike koja se bavi proizvodnjom električne i toplinske energije pretvaranjem nuklearne energije. Osnova nuklearne energije je nuklearne elektrane(NPP). Obično se za dobivanje nuklearne energije koristi nuklearna lančana reakcija fisije jezgri uranijuma-235 ili plutonijuma. Nuklearna energija se proizvodi u nuklearnim elektranama, koristi se u nuklearnim ledolomcima, nuklearnim podmornicama; Osim toga, učinjeni su pokušaji stvaranja nuklearni motor za avione (nuklearne letelice) i „nuklearne“ tenkove.

Radioaktivno zračenje se široko koristi u dijagnostici i liječenju bolesti.

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

Gama terapija je metoda liječenja onkološke bolesti koristeći g-zračenje. U tu svrhu najčešće se koriste specijalne instalacije, nazvane kobalt topovi, u kojima se kao emitujući izotop koristi 66 Co. Primjena gama zračenja visoka energija omogućava vam da uništite duboko ležeće tumore, dok su površinski locirani organi i tkiva podložni manje destruktivnim efektima.

Radon terapija se takođe koristi: mineralne vode koji sadrže njegove proizvode koriste se za djelovanje na kožu (radonske kupke), organe za varenje (pijenje) i respiratorne organe (udisanje).

Alfa čestice se koriste u kombinaciji sa neutronskim tokovima za liječenje raka. U tumor se unose elementi čija jezgra pod utjecajem neutronskog toka izazivaju nuklearnu reakciju sa stvaranjem a-zračenja:

.

Tako nastaju a-čestice i povratna jezgra u dijelu organa koji treba izložiti.

U savremenoj medicini, u dijagnostičke svrhe koriste se rendgenski zraci tvrdog kočnog zračenja koji se proizvode na akceleratorima i imaju visoku kvantnu energiju (do nekoliko desetina MeV).

Dozimetrijski uređaji

dozimetrijski instrumenti ili dozimetri, su uređaji za mjerenje doza jonizujućeg zračenja ili veličina povezanih s dozom.

Strukturno, dozimetri iz detektora nuklearnog zračenja i mjerni uređaj. Obično su graduirani u jedinicama doze ili brzine doze. U nekim slučajevima je predviđen alarm za prekoračenje postavljena vrijednost brzina doze.

U zavisnosti od detektora koji se koristi, razlikuju se jonizacioni, luminescentni, poluprovodnički, fotodozimetri itd.

Dozimetri mogu biti dizajnirani da mjere doze određene vrste zračenja ili registruju miješano zračenje.

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

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

Sastav gasa u jonizacionim komorama, kao i materijal zidova od kojih su sastavljene, odabrani su na način da se ostvare uslovi identični apsorpciji 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 slici 5. Ulogu senzora (mjernog pretvarača) obavlja detektor nuklearnog zračenja. Kao izlazni uređaji mogu se koristiti pokazivački instrumenti, snimači, elektromehanički brojači, zvučni i svjetlosni alarmi.

TEST PITANJA

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

2. Šta se naziva a-raspad? Koje vrste b-raspada postoje? Šta je 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 efekat imaju? jonizujuće zračenje 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? O čemu zavisi faktor kvaliteta? Navedite njegove vrijednosti za različita zračenja.

9. Koje metode zaštite od jonizujućeg zračenja postoje?

Slanje vašeg dobrog rada u bazu znanja je jednostavno. Koristite obrazac ispod

Studenti, postdiplomci, mladi naučnici koji koriste bazu znanja u svom studiranju i radu biće vam veoma zahvalni.

Objavljeno na http://allbest.ru

Kurs

Na temu: "Radioaktivnost. Upotreba radioaktivnih izotopa u tehnologiji"

Uvod

1. Vrste radioaktivnog zračenja

2.Druge vrste radioaktivnosti

3. Alfa raspad

4.Beta raspad

5. Gama raspad

6.Zakon radioaktivnog raspada

7.Radioaktivna serija

9. Upotreba radioaktivnih izotopa

Uvod

Radioaktivnost je transformacija atomskih jezgara u druga jezgra, praćena emisijom različitih čestica i elektromagnetnim zračenjem. Otuda i naziv fenomena: na latinskom radio - zračiti, activus - efikasan. Ovu riječ je skovala Marie Curie. Kada se nestabilno jezgro - radionuklid - raspadne, iz njega izlete čestice. velike brzine jedna ili više čestica visoke energije. Protok ovih čestica naziva se radioaktivno zračenje ili jednostavno zračenje.

X-zrake. Otkriće radioaktivnosti bilo je direktno povezano s otkrićem Rentgena. Štaviše, neko vrijeme su mislili da se radi o istoj vrsti zračenja. Krajem 19. vijeka Općenito, bio je bogat otkrićem raznih vrsta do tada nepoznatih “zračenja”. 1880-ih, engleski fizičar Joseph John Thomson počeo je proučavati elementarne nosioce negativni naboj Godine 1891. irski fizičar George Johnston Stoney (1826-1911) nazvao je ove čestice elektronima. Konačno, u decembru, Wilhelm Conrad Roentgen je najavio otkriće nove vrste zraka, koje je nazvao X-zrake. Do sada su se u većini zemalja tako zvali, ali je u Njemačkoj i Rusiji prihvaćen prijedlog njemačkog biologa Rudolfa Alberta von Köllikera (1817-1905) da se zrake nazovu X-zracima. Ove zrake nastaju kada se elektroni koji brzo lete u vakuumu (katodni zraci) sudare sa preprekom. Bilo je poznato da kada katodni zraci udare u staklo, ono emituje vidljivo svetlo- zelena luminiscencija. Rendgen je otkrio da su u isto vrijeme iz zelene mrlje na staklu izlazile neke druge nevidljive zrake. Ovo se dogodilo slučajno: u mračnoj prostoriji, obližnji ekran prekriven barijevim tetracijanoplatinatom Ba svijetlio je, dodano 05.03.2014.

Informacije o radioaktivnom zračenju. Interakcija alfa, beta i gama čestica sa materijom. Struktura atomskog jezgra. Koncept radioaktivnog raspada. Osobine interakcije neutrona sa materijom. Faktor kvaliteta za razne vrste radijacije.

sažetak, dodan 30.01.2010

Struktura materije, vrste nuklearnog raspada: alfa raspad, beta raspad. Zakoni radioaktivnosti, interakcija nuklearnog zračenja sa materijom, biološki efekti jonizujućeg zračenja. Radijaciona pozadina, kvantitativne karakteristike radioaktivnosti.

sažetak, dodan 04.02.2012

Nuklearna fizička svojstva i radioaktivnost teških elemenata. Alfa i beta transformacije. Suština gama zračenja. Radioaktivna transformacija. Spektri raspršenog gama zračenja medija sa različitim serijskim brojevima. Fizika nuklearne magnetne rezonancije.

prezentacija, dodano 15.10.2013

Nuklearno jonizujuće zračenje, njegovi izvori i biološki efekti na organe i tkiva živog organizma. Karakteristike morfoloških promjena na sistemskom i ćelijskom nivou. Klasifikacija posljedica izlaganja ljudi, radioprotektivna sredstva.

prezentacija, dodano 24.11.2014

Djela Ernesta Rutherforda. Planetarni model atoma. Otkriće alfa i beta zračenja, kratkotrajnog izotopa radona i stvaranje novih hemijskih elemenata tokom raspada teških hemikalija radioaktivnih elemenata. Utjecaj zračenja na tumore.

prezentacija, dodano 18.05.2011

X-zrake su elektromagnetski valovi čiji se spektar nalazi između ultraljubičastog i gama zračenja. Istorija otkrića; laboratorijski izvori: rendgenske cijevi, akceleratori čestica. Interakcija sa supstancom, biološki efekti.

prezentacija, dodano 26.02.2012

Pojam i klasifikacija radioaktivnih elemenata. Osnovne informacije o atomu. Karakteristike vrsta radioaktivnog zračenja, njegova prodorna sposobnost. Poluživot nekih radionuklida. Shema procesa nuklearne fisije izazvane neutronom.

prezentacija, dodano 02.10.2014

Gama zračenje - kratki talas elektromagnetno zračenje. Na skali elektromagnetnih talasa graniči se sa tvrdim rendgenskim zračenjem, zauzimajući područje viših frekvencija. Gama zračenje ima izuzetno kratku talasnu dužinu.

sažetak, dodan 11.07.2003

Karakteristike korpuskularnog, fotonskog, protonskog, rendgenskog tipa zračenja. Značajke interakcije alfa, beta, gama čestica s jonizujućom tvari. Suština Comptonovog rasejanja i efekat formiranja para elektron-pozitron.

Fenomen radioaktivnosti i njegova upotreba u nauci, industriji i medicini

Pripremio: student

Škola br. 26, Vladimir

Khrupolov K.

Još jedna misterija prirode

Kasni 19. i početak 20. stoljeća bili su izuzetno bogati otkrićima i izumima koji oduzimaju dah o kojima su ljudi mogli samo sanjati. Ideja o mogućnosti dobivanja neiscrpne energije sadržane u beznačajnoj količini materije živjela je u udubljenjima ljudske misli.

Poznati naučnik tog vremena bio je Becquerel, koji je sebi postavio cilj da otkrije prirodu tajanstvenog sjaja određenih supstanci pod uticajem sunčevog zračenja. Becquerel sakuplja ogromnu kolekciju sjajnih hemikalija i prirodnih minerala.

Svrha rada

• Proučavanje pojma radioaktivnosti, njeno otkriće.

• Saznajte kako se radioaktivni izotopi koriste u nauci, industriji i medicini.

• Odrediti vrijednost fenomena radioaktivnosti u svijetu.

Fenomen radioaktivnosti

Radioaktivnost je sposobnost nekih atomskih jezgara da se spontano transformišu u druga jezgra uz emisiju različitih vrsta radioaktivnog zračenja i elementarnih čestica.

Kako iskoristiti fenomen radioaktivnosti?

Primjena radioaktivnosti u medicini

Radioterapija je upotreba jakog zračenja za ubijanje ćelija raka.

Radioaktivni jod se nakuplja u štitnoj žlijezdi

žlijezda, određuje disfunkciju i

koristi se u liječenju Gravesove bolesti.

Slana otopina označena natrijem mjeri brzinu cirkulacije krvi i određuje prohodnost krvnih žila ekstremiteta.

Radioaktivni fosfor mjeri volumen krvi i liječi eritremiju.

Primjena radioaktivnosti 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 u ulju nakon određenog vremena rada motora utvrđuje se istrošenost prstena. Snažno gama zračenje radioaktivnih lijekova koristi se za ispitivanje unutrašnje strukture metalnih odljevaka kako bi se otkrili defekti na njima.

Primjena radioaktivnosti u poljoprivreda

Zračenje sjemena biljaka malim dozama gama zraka iz radioaktivnih lijekova dovodi do primjetnog povećanja prinosa. „Označeni atomi“ se koriste u poljoprivrednoj tehnologiji. Na primjer, da bi se saznalo koje fosforno gnojivo biljka bolje apsorbira, razna gnojiva se označavaju radioaktivnim fosforom P. Tada se ispitivanjem biljaka na radioaktivnost može odrediti količina fosfora koju su apsorbirale iz različitih vrsta gnojiva.

Otkriće fenomena radioaktivnosti.

Otkriće fenomena radioaktivnosti može se smatrati jednim od najistaknutijih otkrića moderne nauke. Zahvaljujući njemu, čovjek je uspio značajno produbiti svoja znanja o strukturi i svojstvima materije, razumjeti zakone mnogih procesa u svemiru i riješiti problem ovladavanja nuklearnom energijom.

Potencijal za veliku nauku

Do otkrića radioaktivnosti, naučnici su vjerovali da znaju sve fizičke pojave i nema šta da se otvori.

Da li je moguće da postoji još nešto na svetu nepoznato čovečanstvu?

Koje će se jezgro u radioaktivnoj tvari prvo raspasti, koje sljedeće, a koje posljednje? Fizičari tvrde da je nemoguće znati: raspad jednog ili drugog radionuklidnog jezgra je slučajan događaj. Istovremeno, ponašanje radioaktivna supstanca generalno se pridržava jasnih obrazaca.

Naučimo o poluživotu

Ako uzmete zatvorenu staklenu bocu koja sadrži određenu količinu radona-220, ispada da će se nakon otprilike 56 s broj atoma radona u tikvici smanjiti za polovicu, u narednih 56 s - za još jednu polovicu, itd. , jasno je zašto se vremenski interval od 56 s naziva poluživotom Radona-220.

poluživot T 1/2 je fizička količina, koji karakteriše radionuklid i jednak je vremenu tokom kojeg se raspada polovina raspoloživog broja jezgara datog radionuklida.

Poluživot nekih radionuklida

SI jedinica poluraspada je druga:

Svaki radionuklid ima svoje vrijeme poluraspada (vidi tabelu).

Uzorak sadrži 6,4 10 20 atoma joda-131. Koliko će atoma joda-131 biti u uzorku nakon 16 dana?

Definiramo aktivnost radioaktivnog izvora

I uran-238 i radijum-226 su α-radioaktivni (njihova jezgra se mogu spontano raspasti u α česticu i odgovarajuće jezgro kćeri).

Iz kojeg uzorka će se emitovati više alfa čestica za 1 s ako je broj atoma uranijuma-238 i radijuma-226 isti?

Nadamo se da ste tačno odgovorili na pitanje i, uzimajući u obzir da se periodi poluraspada ovih radionuklida razlikuju skoro 3 miliona puta, ustanovili smo da će za isto vreme doći do mnogo više α-raspada u uzorku radijuma nego u uranijumu uzorak.

Fizička veličina numerički jednaka broju raspada koji se dešava u radioaktivnom izvoru u jedinici vremena naziva se aktivnost radioaktivnog izvora.

Aktivnost radioaktivnog izvora je predstavljena simbolom A. SI jedinica aktivnosti je bekerel.

Rice. 24.1. Grafikon aktivnosti radijuma-226 u odnosu na vrijeme. Poluživot radijuma-226 je 1600 godina

Povijest otkrića umjetnih radioaktivnih izotopa

Prvi umjetni radioaktivni izotop (15P) dobio je 1934. godine bračni par Frederic i Irene Joliot-Curie. Zračenjem aluminijuma alfa česticama uočili su emisiju neutrona, odnosno dogodila se sljedeća nuklearna reakcija:

Italijanski fizičar Enriko Fermi poznat je po nekoliko dostignuća, ali po njegovim najviša nagrada — Nobelova nagrada- dobio je za otkriće vještačke radioaktivnosti uzrokovane zračenjem tvari sporim neutronima. Danas se metoda neutronskog zračenja široko koristi u industriji za dobivanje radioaktivnih izotopa.

1 Bq je aktivnost radioaktivnog izvora u kojem se 1 događaj raspada događa u 1 s:

1 Bq je vrlo niska aktivnost, pa koriste ekstrasistemsku jedinicu aktivnosti - kiri (Ci):

Po kojim naučnicima su ove jedinice nazvane? Do kojih su otkrića došli?

Ako uzorak sadrži atome samo jednog radionuklida, tada se aktivnost ovog uzorka može odrediti formulom:

gdje je N broj atoma radionuklida u uzorku po trenutno vrijeme; λ je konstanta radioaktivnog raspada radionuklida (fizička veličina koja je karakteristika radionuklida i povezana je s vremenom poluraspada relacijom:

S vremenom se broj neraspadnutih jezgri radionuklida u radioaktivnom uzorku smanjuje, a samim tim i aktivnost uzorka opada (slika 24.1).

Učimo o upotrebi radioaktivnih izotopa

Prisustvo radionuklida u objektu može se otkriti zračenjem. Već ste saznali da intenzitet zračenja zavisi od vrste radionuklida i njegove količine, koja se vremenom smanjuje. Sve to čini osnovu za korištenje radioaktivnih izotopa, koje su fizičari naučili proizvoditi umjetno. Sada za sve hemijski element, pronađeni u prirodi, dobijeni su umjetni radioaktivni izotopi.

Mogu se razlikovati dva pravca upotrebe radioaktivnih izotopa.

Rice. 24.2. Da bi se saznalo kako biljke apsorbiraju fosforna gnojiva, tim gnojivima se dodaje radioaktivni izotop fosfora, zatim se biljke ispituju na radioaktivnost i određuje se količina apsorbiranog fosfora.

Rice. 24.3. Upotreba γ-zračenja za liječenje raka. Kako bi spriječili γ-zrake da unište zdrave stanice, koristi se nekoliko slabih snopova γ-zraka koji su fokusirani na tumor

1. Upotreba radioaktivnih izotopa kao indikatora. Radioaktivnost je vrsta oznake pomoću koje možete utvrditi prisustvo elementa, pratiti ponašanje elementa tokom fizičkih i bioloških procesa, itd. (vidi, na primjer, sliku 24.2).

2. Upotreba radioaktivnih izotopa kao izvora γ-zračenja (vidi, na primjer, sliku 24.3).

Pogledajmo nekoliko primjera.

Saznajemo kako se radioaktivni izotopi koriste za dijagnosticiranje bolesti

Ljudsko tijelo ima sposobnost da akumulira određene hemikalije. Poznato je, na primjer, da štitna žlijezda akumulira jod, koštanog tkiva- fosfor, kalcijum i stroncijum, jetra - neke boje itd. Brzina akumulacije supstanci zavisi od zdravlja organa. Na primjer, kod Gravesove bolesti, aktivnost štitne žlijezde naglo se povećava.

Pogodno je pratiti količinu joda u štitnoj žlijezdi pomoću njegovog γ-radioaktivnog izotopa. Hemijska svojstva radioaktivni i stabilni jod se ne razlikuju, tako da će se radioaktivni jod-131 akumulirati na isti način kao i njegov stabilni izotop. Ako je štitna žlijezda normalna, onda će neko vrijeme nakon unošenja joda-131 u tijelo, γ-zračenje iz nje imati određeni optimalni intenzitet. Ali ako štitna žlijezda funkcionira nenormalno, tada će intenzitet γ-zračenja biti nenormalno visok ili, obrnuto, nizak. Slična metoda se koristi za proučavanje metabolizma u tijelu, identifikaciju tumora itd.

Jasno je da je prilikom korištenja ovih dijagnostičkih metoda potrebno pažljivo dozirati količinu radioaktivna droga tako da unutrašnja izloženost zračenju bude minimalna negativan uticaj na ljudskom tijelu.

Određivanje starosti antičkih predmeta

Rice. 24.4. Izvedeno iz mlado drvo 1 g ugljenika ima aktivnost od 14-15 Bq (emituje 14-15 β-čestica u sekundi). 5700 godina nakon smrti drveta, broj β-raspada u sekundi je prepolovljen

Rice. 24.5. Najčešći medicinski proizvodi: špricevi, sistemi za transfuziju krvi, itd. se temeljito sterilišu γ-zračenjem prije nego što se pošalju potrošaču.

U Zemljinoj atmosferi uvijek postoji određena količina β-radioaktivnog ugljika-14 (^C), koji nastaje iz dušika kao rezultat nuklearna reakcija sa neutronima. Uključeno ugljični dioksid ovaj izotop apsorbuju biljke, a preko njih i životinje. Dok je životinja ili biljka živa, sadržaj radioaktivnog ugljika u njoj ostaje nepromijenjen. Nakon prestanka vitalne aktivnosti, količina radioaktivnog ugljika u tijelu počinje opadati, a smanjuje se i aktivnost β-zračenja. Znajući da je poluživot ugljenika-14 5.700 godina, može se odrediti starost arheoloških nalaza (Slika 24.4).

Koristimo γ-zračenje u tehnologiji

Gama detektori grešaka su od posebnog značaja u tehnici, uz pomoć kojih se provjerava, na primjer, kvalitet zavarenih spojeva. Ako je majstor zavario šarke na kapiju i napravio defekt, nakon nekog vremena šarke će otpasti. Ovo je neprijatno, ali situacija je popravljiva. Ali ako je došlo do kvara prilikom zavarivanja konstrukcijskih elemenata mosta ili nuklearni reaktor, tragedija je neizbežna. Zbog činjenice da γ-zrake različito apsorbuju čvrsti čelik i čelik sa šupljinama, gama detektor grešaka „vidi” pukotine unutar metala, te stoga detektuje nedostatke u fazi izrade konstrukcije.

Uništavanje klica zračenjem

Poznato je da određena doza zračenja ubija organizme. Ali nisu svi organizmi korisni za ljude. Dakle, doktori neprestano rade na tome da se otarase patogenih mikroba. Zapamtite: u bolnicama peru pod posebnim rastvorima, zrače prostoriju ultraljubičastim svetlom, tretiraju medicinske instrumente itd. Takvi postupci se nazivaju dezinfekcija i sterilizacija.

Karakteristike γ-zračenja omogućile su da se proces sterilizacije stavi na industrijsku osnovu (slika 24.5). Takva sterilizacija se provodi u posebnim instalacijama

sa pouzdanom zaštitom od prodornog zračenja. Umjetno stvoreni izotopi kobalta i cezijuma koriste se kao izvor γ-zraka

Učenje rješavanja problema

Zadatak. Odredite masu radijuma-226 ako je njegova aktivnost 5 Ci. Konstanta radioaktivnog raspada radijuma-226 je 1,37 · 10 11 s 1 .

Analiza fizičkog problema, traženje matematičkog modela

Da bismo riješili problem, koristit ćemo formulu za određivanje aktivnosti: A = AN. Poznavajući aktivnost, saznajemo broj N atoma radijuma. Masa supstance se može odrediti množenjem broja atoma sa masom jednog atoma: m = N ■ m 0 .

Sa kursa hemije znate:

1 mol tvari sadrži N A = 6,02 10 atoma;

molarna masa supstance (masa 1 mol).

Atomska masa

Hajde da sumiramo

Vrijeme tokom kojeg se polovina dostupnog broja jezgara datog radionuklida raspadne naziva se vrijeme poluraspada T 1/2. Vrijeme poluraspada je karakteristika datog radionuklida. Fizička veličina koja je numerički jednaka broju raspada koji se dešavaju u datom radioaktivnom izvoru u jedinici vremena naziva se aktivnost radioaktivnog izvora. Ako izvor sadrži atome samo jednog radionuklida, aktivnost A izvora se može odrediti formulom A = AN, gdje je N broj atoma radionuklida u uzorku; λ je konstanta radioaktivnog raspada radionuklida. SI jedinica aktivnosti je bekerel (Bq).

S vremenom se aktivnost radioaktivnog uzorka smanjuje, a to se koristi za određivanje starosti arheoloških nalaza.

Umjetni izotopi se koriste za sterilizaciju medicinskih uređaja, dijagnostiku i liječenje bolesti, otkrivanje nedostataka u metalima itd.

Sigurnosna pitanja

1. Definirajte poluživot. Šta karakteriše ova fizička veličina? 2. Koja je aktivnost radioaktivnog izvora? 3. Šta je SI jedinica aktivnosti? 4. Kako je aktivnost radionuklida povezana sa konstantom radioaktivnog raspada? 5. Da li se aktivnost uzorka radionuklida mijenja tokom vremena? Ako se promijeni, zašto i kako? 6. Navedite primjere upotrebe radioaktivnih izotopa.

Vježba br. 24

1. Postoji isti broj jezgara Yoda-131, Radona-220 i Uranijuma-235. Koji radionuklid ima najduži poluživot? Koji uzorak ima najveću aktivnost u ovom trenutku? Objasnite svoj odgovor.

2. Uzorak sadrži 2 10 20 atoma joda-131. Odredite koliko će se jodnih jezgara u uzorku raspasti u roku od jednog sata. Aktivnost joda-131 tokom ovog vremena smatra se nepromijenjenom. Konstanta radioaktivnog raspada joda-131 je 9,98 · 10 -7 s -1.

3. Poluživot radioaktivnog ugljenika-14 je 5700 godina. Koliko se puta smanjio broj atoma ugljika-14 u boru posječenom prije 17.100 godina?

4. Odrediti vrijeme poluraspada radionuklida ako je u vremenskom intervalu od 1,2 s broj raspadnutih jezgara iznosio 75% njihovog početnog broja.

5. Radioaktivni uzorak trenutno sadrži 0,05 mola Radona-220. Odrediti aktivnost Radona-220 u uzorku.

6. Danas je jedna od najvažnijih studija proučavanje metabolizma u ljudskom tijelu korištenjem radioaktivnih izotopa. Konkretno, pokazalo se da se u relativno kratkom vremenu tijelo gotovo potpuno obnavlja. Koristite dodatne izvore informacija da saznate više o ovim studijama.

Fizika i tehnologija u Ukrajini

National naučni centar"Kharkovski institut za fiziku i tehnologiju"

(KIPT) je svjetski poznati naučni centar. Osnovan 1928. godine na inicijativu akademika A.F. Ioffea kao Ukrajinski institut za fiziku i tehnologiju u svrhu istraživanja u oblasti nuklearne fizike i fizike čvrstog stanja.

Već 1932. godine institut je postigao izvanredan rezultat - izvršeno je cijepanje jezgra atoma litijuma. Kasnije su u laboratorijskim uslovima dobijeni tečni vodik i helijum, izgrađen je prvi trodimenzionalni radar, a sprovedene su i prve studije tehnologije visokog vakuuma, koje su poslužile kao podsticaj za razvoj novog fizičko-tehnološkog pravca - vakuumska metalurgija. Naučnici instituta odigrali su važnu ulogu u rješavanju problema korištenja atomske energije.

IN različite godine Na NSC KIPT radili su izvanredni fizičari: I. V. Obreimov, L. D. Landau, I. V. Kurchatov, K. D. Sinelnikov, L. V. Shubnikov, A. I. Leipunsky, E. M. Lifshits, I. M. Lifshits, A. K. Walter, B. G., V. I. Lazarev, B. G., V. I. Lazarev, I. D. Osnovan je B. Fainberg, D. V. Volkov i drugi naučne škole, poznat u cijelom svijetu.

Najveći linearni akcelerator elektrona u ZND i skup termonuklearnih kompleksa „Uragan“ nalaze se u NSC KIPT.

Generalni direktor centra je poznati ukrajinski fizičar, akademik NASU Nikolaj Fedorovič Šulga.

Ovo je udžbenički materijal