'

Типы ядерных превращений. Взаимодействие ИИ с веществами. Виды ИИ и их характеристика.

Понравилась презентация – покажи это...





Слайд 0

Типы ядерных превращений. Взаимодействие ИИ с веществами. Виды ИИ и их характеристика.


Слайд 1

Альфа-распад Этот вид ядерных превращений сопровождается испусканием из ядра альфа – частицы, представляющей собой ядро атома гелия, что приводит к уменьшению порядкового номера нового химического элемента на 2 единицы и массового числа (атомной массы) на 4 единицы. Например:23892 U?42 He + 23490 Th + Q. Альфа-частицы имеют положительный заряд, скорость распространения 20000 км/c, обладают большой массой – 4,003 а.е.м., большой энергией – 2-11 МэВ (мегаэлектронвольт), проникающая способность в воздухе 2-10 см, в биологических тканях – несколько десятков микрометров.


Слайд 2

Проходя через вещество, положительно заряженная альфа частица постепенно теряет свою энергию за счет взаимодействия с электронами атомов или других отрицательно заряженных частиц, вызывая их ионизацию, часть энергии теряется на возбуждение атомов и молекул. В воздухе на 1 см пути альфа-частица образует 100-250 тыс. пар ионов, при попадании в организм они крайне опасны для человека и животных (плотноионизирующее радиоактивное излучение).


Слайд 3

Бета-распад. Если в ядре имеется излишек нейтронов, то происходит электронный бета-распад. При этом виде ядерных превращений один из нейтронов превращается в протон, а ядро испускает электрон и антинейтрино и возникает ядро нового элемента при неизменном массовом числе, дочерний элемент сдвинут в таблице Д.И. Менделеева на 1 поле. Например: 1940K? ?- + 2040Ca + ?+ + Q где ?+ – антинейтрино. Антинейтрино – элементарной частицы с массой менее 1/2000 массы покоя электрона.


Слайд 4

При излишке протонов происходит позитронный (?+) бета-распад. Он сопровождается образованием нового элемента, расположенного в периодической таблице Д.И. Менделеева на 1 позицию влево от материнского; протон превращается в нейтрон, энергия выделяется также в виде элементарной частицы – нейтрино. Позитрон срывает с электронной оболочки электрон, образует пару позитрон – электрон, при взаимодействии которых образуются 2 гамма-кванта (процесс аннигиляции). Например: 1530P ? b + + 1430Si + ?- + Q где Q – энергия двух гамма-квантов; ?+ – антинейтрино.


Слайд 5

Бета-частицы (бета-излучение) распространяются со скоростью света, проникающая способность в воздухе до 25 метров, а в биологических тканях – до 1 см, в воздухе на 1 см пробега образует 50-100 пар ионов (редкоионизирующее излучение). ?-мезоны – отрицательно заряженные элементарные частицы, масса больше в 273 раза массы электрона, энергия 25-100 МэВ, при взаимодействии с веществами вызывают разрушение ядер с вылетом нейтронов, альфа-частиц, ионов лития, бериллия и др. (микровзрыв ядер).


Слайд 6

Гамма-излучение – это коротковолновое электромагнитное излучение, распространяется прямолинейно со скоростью света, энергия его колеблется от 0,01 МэВ до 3 МэВ. Гамма-кванты испускаются при альфа- и бета-распадах ядра природных и искусственных радионуклидов, лишены массы покоя, не имеют заряда, поэтому проникающая способность в воздухе составляет 150 метров, в биологических тканях – десятки сантиметров.


Слайд 7

К-захват электронов ядром – при этом процессе протон ядро атома захватывает электрон с ближайшей к ядру K-орбитали или реже с L-орбитали, имеет место такое же превращение ядра, как и при позитронном распаде. Например: 1940K + -10e ? 1840Ar + ?- +Q. При К-захвате единственной вылетевшей частицей является антинейтрино, возникает также характеристическое рентгеновское излучение.


Слайд 8

Рентгеновское излучение также является электромагнитным излучением, имеет свойства гамма-излучения, возникает при торможении электронов в электрическом поле ядра атомов (тормозное рентгеновское излучение) или при перестройке электронных оболочек атомов при ионизации и возбуждении атомов и молекул (характеристическое рентгеновское излучение). Самопроизвольное деление ядер. Этот процесс наблюдается у радиоактивных элементов с большими атомными номерами – 235U, 239Pu и др. при захвате их ядрами медленных нейтронов. 235U + 1n ? 90Kr + 140Ba + 5 1n.


Слайд 9

Нейтроны не несут заряда (электронейтральны), проникающая способность нейтронного излучения в воздухе и в биологических тканях очень большая, они являются плотноионизирующими, атомные ядра при поглощении нейтронов становятся неустойчивыми, распадаются с испусканием протонов, альфа-частиц, фотонов гамма-излучения, осколков ядра. Схема цепной реакции 235 92U


Слайд 10

Схематическое представление деления ядра 235U


Слайд 11

Термоядерные реакции протекают при температурах, достигающих нескольких миллионов градусов. В этих условиях ядра легких элементов, двигаясь с большими кинетическими энергиями, будут сближаться и объединяться в ядра более тяжелых элементов, например: 21D + 31T ? 42He + 10n + E (17,57 МэВ).   В результате появляется поток альфа и и нейтронного излучения. На этом принципе основано устройство термоядерных зарядов, состоящих из плутониевого запала, служащего для создания высокой температуры, и смеси изотопов водорода – дейтерия и трития.


Слайд 12

Шкала электромагнитного излучения


Слайд 13

Понятие дозы и мощности дозы ИИ. Единицы измерения.


Слайд 14

Экспозиционная доза излучения (Д эксп.) - характеризует ионизационную способность фотонных видов ИИ (рентгеновского и гамма-излучения) в воздухе. Применяется внесистемная единица – рентген – Р. Один рентген (1 Р) – такое количество энергии рентгеновского или гамма-излучения, которое в 1 см3 воздуха при атмосферном давлении 760 мм рт. ст. и температуре 0?C образует 2,08?109 пар ионов. 1 Р = 2,08?109 пар ионов. Рентген имеет производные единицы – мР, мкР, кР, МР и др. В Международной системе единиц (СИ) за единицу экспозиционной дозы принят кулон на килограмм (Кл/кг), 1 Кл/кг такое количество энергии рентгеновского и гамма-излучении, которое в 1 кг сухого воздуха образует ионы, несущие суммарный заряд в один кулон электричества каждого знака. 1 Р = 2,58 ? 10-4 Кл/кг; 1 Кл/Кг = 3876 Р.


Слайд 15

Поглощенная доза излучения используется для определения эффекта воздействия поглощенной энергии ИИ при взаимодействии с веществами, в т.ч. в биологических тканях. Применяется внесистемная единица рад (rad – radiation absorbent dose) – это такая доза, при которой в 1 г массы облучаемого вещества поглощается энергия любого вида ИИ равная 100 эрг. 1 рад = 100 эрг/г. Рад имеет производные единицы – дольные и кратные: мрад, мкрад, крад, Мрад и др. В системе единиц СИ за единицу поглощенной дозы принята величина грей – Гр. 1 Гр - такая поглощенная доза, при которой в 1 кг массы вещества поглощается энергия излучения, равная 1 джоулю (Дж). 1 Гр = 1 Дж/кг. Грей имеет также дольные и кратные величины. 1 Гр = 100 рад; 1 рад = 0,01 Гр.


Слайд 16

Эквивалентная или биологическая доза (Дэкв. или Дбиол.) применяется для оценки биологической эффективности различных видов ИИ, т.к. одинаковые дозы различных видов ИИ оказывают на организмы разное действие, обусловленное неодинаковой плотностью ионизации – удельной ионизацией. Чем выше удельная ионизация, тем больше эффект биологического действия облучения. В связи с этим в радиобиологии введено понятие относительной биологической эффективности (ОБЭ) или коэффициента качества (КК) или взвешивающие коэффициенты (по НРБ-99) ионизирующих излучений. Дэкв.(биол.) = Дпогл. ? ОБЭ (КК).


Слайд 17

Средние значения КК (ОБЭ) следующие: фотоны любых энергий – 1; электроны и мюоны любых энергий – 1; протоны с энергией более 2 МэВ – 5; нейтроны с энергией: менее 10 кэВ (медленные, тепловые и промежуточные) – 5; от 10 до 100 кэВ – 10; от 100 кэВ до 2 МэВ (быстрые) – 20; от 2 МэВ до 20 МэВ (быстрые) – 10; более 20 МэВ (быстрые) – 5; альфа-частицы, осколки деления, тяжелые ядра – 20. Мюоны – элементарные заряженные частицы с массой около 207 электронных масс (?+ – мю мезоны). Быстрые нейтроны – с энергией более 100 кэВ, промежуточные – от 100 до 1 кэВ, медленные – менее 1 кэВ, тепловые – около 0,025 эВ.


Слайд 18

Внесистемная единица эквивалентной дозы – биологический эквивалент рентгена (рада) – бэр. 1 бэр = 1?10-2 Дж\кг Данная единица имеет дольные и кратные величины – мбэр, мкбэр, кбэр, Мбэр. В системе СИ единица эквивалентной дозы – зиверт (Зв). 1 Зв = 100 бэр. Разные органы и ткани имеют разную чувствительность к излучению. Для случаев неравномерного облучения разных органов или тканей человека введено понятие эффективной эквивалентной дозы (Dэфф.). Dэфф. = ? w ? Dэкв., где Dэфф. – эффективная эквивалентная доза; w – коэффициент радиационного риска; Dэкв. – средняя эквивалентная доза в органе или ткани. Единицей эффективной эквивалентной дозы являются бэр и Зв (зиверт).


Слайд 19

Коэффициенты радиационного риска w для различных органов и тканей человека


Слайд 20

Помимо перечисленных понятий, в радиационной безопасности широко используются термины годовой и коллективной эффективной или эквивалентной дозы. Годовая эффективная (эквивалентная) доза – это сумма эффективной (эквивалентной) дозы внешнего облучения, полученной за календарный год, и ожидаемой дозы внутреннего облучения, обусловленной поступлением за этот же год в организм радионуклидов. Коллективная эффективная доза – это мера коллективного риска возникновения стохастических эффектов облучения, равная сумме индивидуальных коллективных доз; она измеряется в человеко-зивертах (чел. ? Зв).


Слайд 21


Слайд 22

Мощность дозы ИИ В биологическом отношении важно знать не только дозу излучения, которую получил облучаемый объект, а дозу, полученную в единицу времени. Суммарная доза, значительно превышающая летальную, но полученная в течение длительного периода времени, не приводит к гибели животного, а доза, меньше смертельной, но полученная в короткий период времени, может вызвать лучевую болезнь различной степени тяжести. Мощность дозы (P) – это доза излучения (D) отнесенная к единице времени t: P = D / t.


Слайд 23

Мощность экспозиционной дозы в системе СИ измеряется в ампер на килограмм (А\кг), внесистемная единица – в рентген в секунду (Р/с) или в других дольных и кратных величинах: 1 А/кг = 3876 Р/с, 1 Р/с = 2,58?10-4 А/кг Под радиационным (гамма, внешним радиационным) фоном понимают мощность экспозиционной дозы ионизирующих излучений в воздухе, уровень его для средней полосы России составляет 4-40 мкР/ч (микрорентген в час ). Согласно рекомендациям Международной комиссии по радиационной защите (МКЗР) и Всемирного общества здравоохранения (ВОЗ) радиационный уровень : 0,1 - 0,2 мкЗв/ч (10 - 20 мкР/ч), признано считать нормальным уровнем (соответствующий естественному фону ), 0,2 - 0,6 мкЗв/ч (20 - 60 мкР/ч) считается допустимым, 0,6 -1,2 мкЗв/ч (60 - 120 мкР/ч) считается повышенным.


Слайд 24

Мощность поглощенной дозы облучения в системе СИ измеряется Вт/кг, Гр/с или в других кратных и дольных величинах. Внесистемной единицей поглощенной дозы является рад/с, а так же другие кратные и дольные величины. Мощность биологической (эквивалентной) дозы облучения в системе СИ измеряется в Зв/с или в других кратных и дольных величинах. Внесистемной единицей поглощенной дозы является бэр/с а так же другие кратные и дольные величины.


×

HTML:





Ссылка: