Радиоактивті ыдырау

Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 16 бет
Таңдаулыға:

ҚАЗАҚ ҰЛТТЫҚ АГРАРЛЫҚ ЗЕРТТЕУ УНИВЕРСИТЕТІ
коммерциялық емес акционерлік қоғам
Ветеринария факультеті
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Ветеринариялық санитариялық сараптау және гигиена кафедрасы

СТУДЕНТТІҢ ӨЗІНДІК ЖҰМЫСЫ:
Биосфераға өте қауіпті радиоактивті ыдырау өнімдерінің сипаттамасы

Орындаған:
Тексерген:

----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Алматы,2020
----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Мазмұны
----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------
I Кіріспе
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
II Негізгі бөлім
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
а) Радиоактивті ыдырау
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
ә) Альфа радиация
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
б)Бета радиациясы
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
в) Гамма- сәулелену
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
г) Радиоактивті ыдырау өнімдері
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
III Қорытынды
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Пайдаланылған әдебиеттер
----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Кіріспе
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Радиоактивтілік - бұл жаңа элементтердің пайда болуына әкелетін стихиялық ядролық қайта құру. Басқаша айтқанда, радиоактивтілік дегеніміз - сәулеленуді шығару мүмкіндігі. Көптеген радиоактивті элементтер бар. Қалыпты атомда ядро тұрақты болады. Алайда радиоактивті элементтердің ядроларында нейтрондардың протондарға қатынасы теңгерімсіздігі байқалады; Осылайша, олар тұрақты емес. Осылайша, тұрақты болу үшін бұл ядролар бөлшектер шығарады, ал бұл процесс радиоактивті ыдырау болып табылады.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Әрбір радиоактивті элементтің ыдырау жылдамдығы бар, оны біз оның жартылай ыдырау кезеңі деп атаймыз. Жартылай шығарылу кезеңі радиоактивті элемент бастапқы мөлшерінің жартысына дейін азайтуды қажет ететін уақытты айтады. Алынған қайта құруларға альфа бөлшектердің эмиссиясы, бета бөлшектердің эмиссиясы және орбитальды электронды тарту кіреді. Альфа бөлшектері атом ядросынан нейтронның протонға қатынасы тым төмен болған кезде шығады. Мысалы, Th-228 - бұл әртүрлі энергиясы бар альфа бөлшектерін шығара алатын радиоактивті элемент. Бета бөлшек шығарған кезде ядро ішіндегі нейтрон бета бөлшектерін шығару арқылы протонға айналады. P-32, H-3, C-14 - таза бета эмитенттері. Радиоактивтілік Беккерель немесе Кюри бірліктерімен өлшенеді.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Радиоактивтілік - бұл жаңа элементтердің пайда болуына әкелетін стихиялық ядролық қайта құру, ал радиация - бұл толқындар немесе энергия бөлшектері (мысалы, гамма сәулелері, рентген сәулелері, фотондар) орта немесе кеңістік арқылы өтетін процесс. Демек, радиоактивтілік пен сәулеленудің маңызды айырмашылығы - радиоактивтілік дегеніміз - белгілі бір элементтер сәуле шығаратын процесс, ал радиация - радиоактивті элементтер шығаратын энергия немесе энергетикалық бөлшектер. Қысқаша айтқанда, радиоактивтілік - бұл процесс, ал радиация - энергия түрі.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Радиоактивтілік пен радиация - радиоактивті материалдарға қатысты өте маңызды терминдер. Радиоактивтілік пен сәулеленудің маңызды айырмашылығы - радиоактивтілік дегеніміз - белгілі бір элементтер сәулеленуді бөлетін процесс, ал радиация - радиоактивті элементтер шығаратын энергия немесе энергетикалық бөлшектер.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Негізгі бөлім
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Тұрақсыз атом ядролары жоғары тұрақтылығы бар ядролардың пайда болуына тәуелсіз түрде ыдырайды. Бөлу процесі радиоактивтілік деп аталады. Бөлу процесінде босатылған энергия мен бөлшектер радиация деп аталады. Табиғаттағы тұрақсыз ядролар бөлінген кезде, процесс табиғи радиоактивтілік деп аталады. Тұрақсыз ядролар зертханада дайындалған кезде ыдырау радиоактивті деп аталады.

----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Э. Резерфод пен П. Кюри радиоактивтік кезіндегі сәуле шығарудың табиғатын зерттеу барысында оның құрамы күрделі екенін анықтайды. Радиоактивті радий қорғасыннан жасалған калың қабатты ыдыстың ішінде орналасқан. Ыдыстың ортасында цилиндр пішінді арна бар. Ыдыстың түбіндегі радийден шыққан сәулелерге оған перпендикуляр бағытта күшті магнит өрісі әсер етеді. Арнаның қарсысында фотопластина бар. Барлық қондырғы вакуумде орналастырылған. Асытындағы суретте көрсетілгендей радийден шығатын сәулелер ағыны магнит өрісінен өткеннен кейін үш шоққа бөлінген.

----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Шоқтардың осылайша бөлінуін фотопластинадағы қарайған заттардың орындары бойынша анықтайды. Оларды сәйкесінше α (альфа)-сәуле, β (бета)-сәуле және γ (гамма)-сәуле деп атаған. α-сәуле дегеніміз -- оң арядталған бөлшектер (α-бөлшек) ағыны, β-сәуле дегеніміз -- өте шапшаң қозғалатын және жылдамдықтары бірдей емес теріс зарядталған бөлшектер (β-бөлшек) ағыны болып шықты. Магнит өрісінде ауытқу бұрышының әр түрлі болуы α-бөлшек пен β-бөлшектің массаларының бірдей емес екенін, әрі қарама-қарсы зарядталғанын көрсетеді. γ-сәулесі магнит өрісінде ауытқымайтын, жиілігі өте жоғары электромагниттік сәулелену кванты екен. Атом ядросының құрылысы мен құрылымына, нуклондардың байланыс энергиялары туралы мәліметтерге сүйене отырып, радиоактивті сәуле шығарудың табиғатын түсіндіру оңай. Құрамында нейтрон-дардан гөрі протондарының саны артық болатын ядро тұрақты емес, өйткені кулондық әрекеттесудің энергиясы басымырақ.

----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Нейтрондарының саны протондар санына қарағанда анағұрлым көбірек болатын ядроның тұрақты болмауының себебі, нейтроннық массасы протонның массасынан үлкен mn mp . Ядроның массасының артуы оның энергиясының артуына әкеліп соғады. Артық энергиясы бар ядро осы энергияның артық бөлігін екі түрлі жолмен бөліп шығаруы мүмкін.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Механикалық, термиялық және басқа да сыртқы әсерсіз-ақ, ядро өздігінен ыдырап радиоактивті сәуле шығарады және бөліну нәтижесінде түрленіп жаңа элементтің ядросы пайда болады. Өздігінен ыдырау процесінде α-бөлшектер ядродан ұшып шықса, оны альфа-ыдырау деп атайды.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Ядро, өзінің электр зарядын бір заряд бірлігіне өзгертуі, яғни нейтронның протонға немесе протонның нейтронға айналуы арқылы тосын ыдырайды. Осы процесс ядродан электронның немесе позитронның (оң заряды бар электрон) ұшып шығуымен қабаттаса өтеді, оны бета-ыдырау дейді. Радиоактивті ядролардың өздігінен ыдырауы кезіндегі түрленуі 1913 жылы ағылшын ғалымы Ф . Содди тұжырымдаған ығысу ережесіне бағынады. Радиоактивті ыдырау кезінде электр зарядының және массалық санның сақталу заңдары, импульс пен энергияның сақталу заңдары да орындалады.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Табиғи радиоактивтіліктің үш негізгі түрі бар:
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Альфа радиациясы
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Альфа радиациясы 4 атомдық массасы және +2 (гелий ядросы) заряды бар альфа-бөлшектер деп аталатын оң зарядталған бөлшектердің ағынынан тұрады. Егер альфа бөлшектері ядродан шығарылса, ядроның массалық саны төрт бірлікке азаяды, ал атом саны екі бірлікке азаяды. Мысалға:
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
[238] 92 U -- [4] 2 He + [234] 90 Th
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Гелий ядросы - альфа-бөлшектер.

----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------
α-бөлшегінің табиғатын 1908 жылы Резерфорд көптеген эксперименттік зерттеулер нәтижесінде анықтады. Альфа-ыдырауы кезінде ядродан өздігінен α-бөлшек -- гелий атомының ядросы Не (екі протон және екі нейтрон) ұшып шығады және жаңа химиялық элементтің туынды ядросы пайда болады.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Альфа-ыдырау кезінде атом ядросы зарядтың саны Z екіге және массалық саны A төртке кем туынды ядроға түрленеді. Жаңа элемент Менделеев кестесіндегі периодтық жуйенің бас жағына қарай екі орынға ығысады:
----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------
мұндағы : X - аналық ядроның белгісі, Y - туынды ядроның таңбасы. Гелий атомының ядросы болып табылатын α-бөлшек үшін белгісін пайдаландық.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Аналық ядро ыдырағанда, α-бөлшек пен туынды ядро белгілі бір кинетикалық энергиямен жан-жаққа шашырай ұшады. Кейбір ыдырауда туынды ядро қозған күйде болуы мүмкін. Ыдырау энергиясын аналық ядромен байланысқан санақ жүйесінде энергияның сақталу заңын пайдаланып есептеуге болады. Ыдырау энергиясы қозу энергиясы мен кинетикалық энергиялардың қосындысына тең. Бастапқы энергия аналық ядроның тыныштық энергиясына тең екенін ескерсек, онда
----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------
M a - аналық, M T - туынды ядролардың, M He - гелий атомы ядросының массалары, бұдан ыдырау энергиясын табамыз.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Бета радиациясы
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Бета радиациясы - бұл бета-бөлшектер деп аталатын электрондардың ағыны. Бета-бөлік шығарылғанда, ядродағы нейтрон протонға айналады, сондықтан ядроның массалық саны өзгермейді, бірақ атом саны бір бірлікке артады . Мысалға:
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
[234] 90 -- [0] -1 e + [234] 91 Па
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Электрон - бұл бета-бөлік.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------
β-сәулесінің табиғатын 1899 ж Резерфорд ашқан болатын. Ол шапшаң қозғалатын электрондар ағыны. β-бөлшекті деп белгілейді. Массалық санның
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
A=0 болуы, электронның массасы массаның атомдық бірлігімен салыстырғанда елеусіз аз екенін көрсетеді. Ығысу ережесін бета-ыдырауға қолданайық.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Бета-ыдырау кезінде атом ядросының зарядтық саны Z бір заряд бірлігіне артады, ал массалық сан өзгермейді. Жаңа элемент Менделеев кестесіндегі периодтық жүйенің соңына қарай бір орынға ығысады:
----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------
мұндағы v- электрлік заряды нөлге тең, тыныштық массасы жоқ электрондық антинейтрино деп аталатын бөлшек.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Бұндай ыдырауды электрондық β-ыдырау деп атайды. Радиоактивті электронды β-ыдырау процесі ядрода нейтронның протонға айналуы және осы кезде электронның және антинейтриноның қабаттаса түзілуі арқылы өтеді:
----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Ядроның ішінде электронның пайда болуы осы нейтронның ыдырауының нәтижесі екен. Бета-ыдырау кезінде туынды ядро мен электрон жүйесінің энергиясы ыдырауға дейінгі аналық ядро жүйесінің энергиясынан кем болып шығатынын өлшеулер көрсетті. β-ыдырау кезінде энергияның сақталу заңының орындалатына күмән туды. 1930 жылы В. Паулиp β-ыдырау кезінде, ядродан электроннан басқа тағы бір массалық саны (A=0) мен зарядының саны (Z=0) нөлге тең бөлшек бөлініп шығады деген жорамалды ұсынды. β - ыдыраудағы энергияның сақталу заңының бұзылуына себепші, жетіспей тұрған энергия осы нейтраль бөлшекке тиесілі екен.

----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Үлы итальян ғалымы Э.Фермидің ұсынысы бойынша бұл бөлшекті нейтрино v (итальянша neitrino -- кішкентай нейтрон) деп атаған. Нейтриноның электр заряды мен тыныштық массасы нөлге тең болғандықтан, оның затпен әрекеттесуі әлсіз, сондықтан эксперимент арқылы тіркеу аса қиыншылық туғызды. Ұзакка созылған ізденістер нәтижесінде тек 1956 жылы ғана нейтриноны тіркеу мүмкін болды. Ал антинейтрино осы нейтриноның антибөлшегі болып табылады. Электрондық β[-]-ыдыраудан басқа позитрондық β[+]-ыдырау процесі де өтуі мүмкін. Позитрондық радиоактивтік кезінде ядродағы протонның біреуі нейтронға айналып, позитрон мен электрондық нейтрино v бөлініп шығады:
----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Ядроның зарядтық саны Z бірлік зарядқа кемиді, нәтижесінде элемент Менделеев кестесіндегі периодтық жүйенің бас жағына қарай бір орынға ығысады:
----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------
мұндағы позитрон, электронның антибөлшегі, массасы электронның массасына тең.

----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Аналық және туынды ядролар -- изобаралар.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Гамма-сәулелену
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Гамма сәулелері - өте қысқа толқын ұзындығы (0,0005-ден 0,1 нм) болатын жоғары энергиялы фотонды. Гамма-сәулелену эмиссиясы атом ядросындағы энергия өзгеруінен пайда болады.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Гамма эмиссиясы атом сандарын да, атом массасын де өзгертпейді. Альфа және бета-сәулелену жиі гамма-сәулеленуімен үйлеседі, себебі қоздырылған ядро төменгі және тұрақты энергетикалық күйге түседі.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Альфа, бета және гамма-сәулелену радиоактивтіліктің пайда болуымен қатар жүреді. Радиоактивті изотоптар лабораторияда радиоактивті болып табылатын тұрақты ядроға айналу үшін бомбардирлік реакцияларды қолданады.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Табиғи радиоактивтіліктің позитроны (электронмен бірдей массасы бар бөлшектер, бірақ -1 + орнына -1) зарядталмайды, бірақ бұл индуцияланған радиоактивтіліктің ыдырауының жалпы режимі болып табылады. Бомбардирлік реакциялар өте ауыр элементтерді, соның ішінде табиғатта болмайтын көптеген заттарды өндіру үшін пайдаланылуы мүмкін.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
1900 жылы Вилaрд ядролық сәуле шығарудың құрамындағы үшінші компоненттің бар екенін тапты, оны гамма (у)-сәуле шығару деп атаған. Гамма-сәуле шығару магнит өрісінде ауытқымайды, демек, оның заряды жоқ. Гамма-сәуле шығару радиоактивтік ыдыраудың жеке бір түрі емес, ол альфа және бета-ыдыраулармен қабаттаса өтетін процесс. Жоғарыда айтқанымыздай, туынды ядро қозған күйде болады. Қозған күйдегі ядро атом сияқты, жоғарғы энергетикалық деңгейден төменгі энергетикалық деңгейге өткенде, энергиясы бар гамма-квантын шығарады, ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.