Контрольная работа по "Радиационной безопасности и защите населения и хозяйственных объектов в чрезвычайных ситуациях"

402402-41 
 
 
 
 
 
 
 

Контрольная работа

по  радиационной безопасности  
и защите населения и хозяйственных

объектов  в чрезвычайных ситуациях

студентки ФЗиДО БГУИР

специальности 530107

группы  402402

Артимович Полины Петровны 
 
 
 

Минская обл.,

Смолевичский  р-н,

222228  д.Алесино,

ул. Молодежная, д.5 
 

 

      Содержание 

Задания ………………………………………………………………………………… 2

1. Активность  или скорость распада радиоактивного  вещества;  
единицы ее измерения. Понятие о поверхностной и объемной  
активностях, единицы их измерения ………………………………………………… 2

      1.1. Радиоактивный распад ……………………………………………………. 2

1.2. Основные  характеристики радиоактивного  распада .………………….... 6

1.3.  Единицы   измерения   активности  радиоактивных   
веществ  и  доз  излучения …………………………………………………….. 8

2. Приборы, предназначенные для дозиметрического контроля  
за облучением населения. Назначения и характеристики приборов  
ДП-22 и ДП-24 ………………………………………………………………………… 9

       2.1. Назначения и характеристики  прибора ДП-22 ………………………… 10

       2.2. Назначения и характеристики  прибора ДП-24 ………………………… 11

3. Задача ……………………………………………………………………………….. 13

Литература …………………………………………………………………………….. 13

 

Задания 

1. (5) Активность или скорость распада радиоактивного вещества; единицы ее измерения. Понятие о поверхностной и объемной активностях, единицы их измерения. 

2. (28) Приборы, предназначенные для дозиметрического контроля за облучением населения. Назначения и характеристики приборов ДП-22 и ДП-24. 

3. (1/4) Задача: Начальная активность вещества М составляла А_о Бк. Рассчитать активность этого вещества через t лет. Исходные данные для расчета: Вещество М – калий ⁴⁰K, активность А_о = 10⁷ Бк, время t = 25 лет. 
 
 

1. Активность или  скорость распада  радиоактивного вещества; единицы ее измерения. Понятие о поверхностной и объемной активностях, единицы их измерения 

      1.1. Радиоактивный распад 

      Радиоактивность - радиоактивный распад, деление ядер атомов, любые радиоактивные (или ядерные) превращения - это способность ядер атомов различных химических элементов разрушаться, видоизменяться с испусканием атомных и субатомных частиц высоких энергий. При этом в подавляющем большинстве случаев ядра атомов (а значит, и сами атомы) одних химических элементов превращаются в ядра атомов (в атомы) других химических элементов, либо (по крайней мере) один изотоп химического элемента превращается в другой изотоп того же элемента.

      В настоящее время известны как  естественные (природные, существовавшие в природе изначально) радионуклиды, так и огромное количество искусственных (техногенных).

      Общее количество известных естественных радионуклидов достигает 300. Но количество их, имеющих практическое значение, играющих заметную роль в природе, невелико - не более десятка.

      Искусственных же радиоактивных изотопов получены тысячи. У многих химических элементов их количество значительно более 10. Кроме этого, получены новые, не известные ранее и отсутствующие в природе радиоактивные элементы, у которых стабильных изотопов нет вообще. К настоящему времени известно около 2000 искусственных радионуклидов.

      Радиоактивные (ядерные) превращения могут быть естественными, самопроизвольными (спонтанными) и искусственными.

      Все виды самопроизвольных (спонтанных) радиоактивных  превращений - процесс случайный, статистический.

      Все разновидности радиоактивных превращений  сопровождаются, как правило, за редким исключением, выделением из ядра атома избытка энергии в виде электромагнитного излучения - гамма-излучения. Гамма-излучение - это поток гамма-квантов, обладающих большой энергией и проникающей способностью.

      Кроме этого радиоактивные превращения могут сопровождаться выделением рентгеновского излучения. Рентгеновское излучение - это тоже электромагнитное излучение, это тоже поток частиц - фотонов - обычно с меньшей энергией. Только "место рождения" рентгеновского излучения не ядро, а электронные оболочки. Основной поток рентгеновского излучения возникает в веществе при прохождении через него "радиоактивных частиц".

      Есть  две основные разновидности радиоактивных  превращений, два весьма сильно различающихся  физических процесса: радиоактивный  распад и деление ядер атомов.

      Радиоактивный распад - это испускание, выбрасывание с огромными скоростями из ядер атомов "элементарных" (атомных, субатомных) частиц, которые принято называть радиоактивными частицами или радиоактивным излучением. При этом, как уже было сказано, в подавляющем большинстве случаев ядро атома (а значит, и сам атом) одного химического элемента превращается в ядро атома (в атом) другого химического элемента; или один изотоп данного химического элемента превращается в другой изотоп того же элемента.

      Радиоактивный распад, как и все другие виды радиоактивных превращений, может  быть естественным (самопроизвольным, спонтанным) и искусственным, вызванным попаданием в ядро стабильного атома какой-либо частицы извне.

      Для естественных (природных) радионуклидов основными видами радиоактивного распада являются альфа- и бета-минус-распад (хотя встречаются и другие). Названия альфа и бета были даны Эрнестом Резерфордом в 1900 году при изучении радиоактивных излучений.

      Для искусственных (техногенных) радионуклидов кроме этого характерны также нейтронный, протонный, позитронный (бета-плюс) и более редкие виды распада и ядерных превращений (мезонный, К-захват, изомерный переход, "откалывание" и др.).

      Альфа-распад - характерный вид радиоактивного распада для естественных радиоактивных элементов шестого и седьмого периодов таблицы Д.И.Менделеева (уран, торий и продукты их распада до висмута включительно) и особенно для искусственных - трансурановых - элементов. То есть этому виду распада подвержены отдельные изотопы всех тяжёлых элементов, начиная с висмута.

      Альфа-распад - это испускание из ядра атома альфа-частицы, которая состоит из 2 протонов и 2 нейтронов. Альфа-частица имеет массу 4 единицы, заряд +2 и является ядром атома гелия.

      В результате испускания альфа-частицы образуется новый элемент, который в таблице Менделеева расположен на 2 клетки левее, так как количество протонов в ядре, а значит, и заряд ядра, и номер элемента стали на две единицы меньше. А масса образовавшегося изотопа оказывается на 4 единицы меньше.

      Так, например, при альфа-распаде урана  всегда образуется торий, при альфа-распаде  тория - радий, при распаде радия - радон, затем полоний и наконец - свинец. При этом из конкретного  изотопа урана-238 образуется торий-234, затем радий-230, радон-226 и т. д.

      Бета-распад - наиболее распространённый вид радиоактивного распада (и вообще радиоактивных превращений), особенно среди искусственных радионуклидов. Он наблюдается практически у всех известных на сегодня химических элементов. Это означает, что у каждого химического элемента есть, по крайней мере, один бета-активный, то есть подверженный бета-распаду изотоп. При этом чаще всего происходит бета-минус распад.

      Бета-минус  распад (бета-) - это выбрасывание (испускание) из ядра бета-минус частицы - электрона, который образовался в результате самопроизвольного превращения одного из нейтронов в протон и электрон. При этом тяжёлый протон остаётся в ядре, а лёгкий электрон - бета-минус частица - с огромной скоростью вылетает из ядра. И так как протонов в ядре стало на один больше, то ядро данного элемента превращается в ядро соседнего элемента справа - с большим номером.

      Так, например, при бета-минус распаде  радиоактивный изотоп калия - калий-40 - превращается в стабильный изотоп кальция (стоящего в соседней клеточке справа) - кальций-40. А радиоактивный кальций-47 - в стоящий справа от него скандий-47 (тоже радиоактивный), который, в свою очередь, также путём бета-минус распада превращается в стабильный титан-47.

      Название  бета-частица сохранилось исторически. Отличие бета-минус частицы от обычного электрона только в "месте рождения": ядро атома, а не электронные оболочки вокруг ядра, а также и в скорости (энергии) вылета. Скорость вылета бета-частицы - 9/10 скорости света, т. е. 270 тыс. км/сек.

      Естественных  бета-активных радионуклидов не очень  много. А среди значимых ещё меньше. К ним можно отнести, прежде всего, калий-40, хотя в природной смеси изотопов калия его содержится всего 0,0119%.

      Кроме К-40 значимыми естественными бета-минус-активными радионуклидами являются также и все продукты распада урана и тория.

      Дело  в том, что, например, торий-234, образующийся при альфа-распаде, он превращается в протактиний-234, который в свою очередь аналогичным образом снова в уран, но уже в другой изотоп - уран-234. А уран-234 (снова путём альфа-распада) - опять в торий, но уже в торий-230. Далее торий-230 путем альфа-распада - в радий-226, радий - в радон.

      И так далее - до таллия включительно, но с различными бета-минус-переходами "в обратную сторону". Кончаются же все эти альфа и бета-минус-переходы образованием стабильного свинца-206.

      Таким образом, к значимым естественным бета-минус-активным радионуклидам можно отнести К-40 и все элементы от таллия до урана.

      Бета-плюс распад - это выбрасывание (испускание) из ядра бета-плюс частицы - позитрона (положительно заряженного "электрона"), который образовался в результате самопроизвольного превращения одного из протонов в нейтрон и позитрон. В результате этого (так как протонов стало меньше) данный элемент превращается в соседний слева (с меньшим номером, предыдущий).

      Так, например, при бета-плюс распаде  радиоактивный изотоп магния магний-23 превращается в стабильный изотоп натрия (стоящего слева) - натрий-23, а радиоактивный изотоп европия европий-150 превращается в стабильный изотоп самария - самарий-150.

      Кроме указанных альфа- и бета-распада  существуют другие виды радиоактивного распада, менее распространённые и более характерные для радионуклидов искусственного происхождения.

      Нейтронный  распад - испускание из ядра атома нейтрона (n) - нейтральной частицы с массой 1 ед. При испускании нейтрона один изотоп данного химического элемента превращается в другой с меньшим весом. Так, например, при нейтронном распаде радиоактивный изотоп лития литий-9 превращается в литий-8, радиоактивный гелий-5 - в стабильный гелий-4.

      Если  стабильный изотоп йода йод-127 облучать гамма-квантами, то он становится радиоактивным, выбрасывает нейтрон и превращается в другой, тоже радиоактивный изотоп йод-126.

      Протонный распад - крайне редкий вид распада - это испускание из ядра атома протона (р) - частицы с массой 1 ед. и зарядом +1. При испускании протона данный химический элемент превращается в соседний слева (с меньшим номером, предыдущий), а атомный вес уменьшается на единицу.

      Как уже было сказано, все радиоактивные  превращения, в том числе и  все разновидности радиоактивного распада, сопровождаются, как правило, за редким исключением, выделением избытка энергии в виде гамма-излучения - гамма-квантов, а иногда также и рентгеновского излучения (фотонов) с меньшей энергией.