2.CARACTERIZAREA GENERALĂ A RADIOACTIVITǍŢII

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "2.CARACTERIZAREA GENERALĂ A RADIOACTIVITǍŢII"

Ανδρομέδη Παπαδάκης
6 χρόνια πριν
Προβολές:

2.CRCTERIZRE GEERLĂ RDIOCTIVITǍŢII Radioactivitat -fnomnul d misi d radiaţii d cătr unl substanţ numit substanţ radioactiv.

Prin radiaţii s înţlg, cuant d nrgi aflat în mişcar car pot fi: d natură lctromagntică - cuantl sunt fotonii cu masă d rpaus nulă car si car s

), aflat în mişcar cu vitz dpndnt d procsul din car provin (dzintgrări, fisiun nuclară, acclratoar d particul) O sri d lmnt sunt radioactiv în mod

1 2.CRCTERIZRE GEERLĂ RDIOCTIVITǍŢII Radioactivitat -fnomnul d misi d radiaţii d cătr unl substanţ numit substanţ radioactiv. Procsul constă în misia a tri tipuri d radiaţii: α, β şi γ, priml două fiind d natură corpusculară iar ultima d natură lctromagntică. Prin radiaţii s înţlg, cuant d nrgi aflat în mişcar car pot fi: d natură lctromagntică - cuantl sunt fotonii cu masă d rpaus nulă car si car s dplasază cu vitza lumini d natură corpusculară - cuantl sunt particul cu masa d rpaus difrită d zro ( nutroni, protoni, lctroni, mzoni, tc.), aflat în mişcar cu vitz dpndnt d procsul din car provin (dzintgrări, fisiun nuclară, acclratoar d particul) O sri d lmnt sunt radioactiv în mod intrinsc (radioactivitat naturală) iar alt lmnt pot dvni radioactiv ca urmar a unor procs d intracţiun cu radiaţiil corpuscular (α, β, nucl grl, tc.) sau radiaţiil γ (radioactivitata artificială)

2 Radioactivitata α - mitra d cătr unl nucl radioactiv, structuri compact d doi protoni şi doi nutroni (nucl d hliu) Radioactivitata β - misi d lctroni (β - ), pozitroni (β + ) şi captura d lctroni ( K ) Radioactivitata γ -misi spontană d radiaţii lctromagntic d nrgi înaltă (γ) Caractrizara radioactivităţii -cunoaştra unor proprităţi d cintica dzintgrării sau a formării radioizotopilor prcum şi obţinra unor mărimi spcific: lga dplasării radioactiv, lga d dzintgrar şi acumular radioactivă, timpul d înjumătăţir, viaţa mdi şi activitata

3 2.1. Lga dplasării radioactiv Un lmnt car s dzintgrază prin misia uni radiaţii α sau β s transformă în alt lmnt cu proprităţi fizico-chimic difrit -prin misia uni particul α d cătr un lmnt, s formază un alt lmnt situat în tablul priodic cu două poziţii la stânga, iar numărul d masă s micşorază cu patru unităţi atomic d masă: X(Z,) Y(Z 2, 4) U 9 prin misia β - s formază un lmnt situat în tablul priodic cu o poziţi la drapta, iar prin misia uni particul β + s formază un lmnt situat cu o poziţi la stânga. În ambl cazuri, numărul d masă rămân aclaşi, însă proprităţil chimic sunt difrit-nucl izobar Th X(Z, ) Y(Z X(Z, ) Y(Z 1,) 1,) Co P 14 i Si

4 2.2. Lga dzintgrării radioactiv Formulara matmatică a voluţii unui lmnt radioactiv Probabilitata d dzintgrar în intrvalul d timp, a unui lmnt radioactiv, st acaşi pntru toat nucll () acliaşi spcii şi st indpndntă d influnţl xtrioar d(t) d(t) (t) sau (t) (2.2.1) constanta d proporţionalitat λ, poartă numl d constantă d dzintgrar 1 d(t) 1 d(t) (2.2.2) (t) (t) dică, fracţiuna din masa lmntului radioactiv, dzintgrat în unitata d timp d(t) d(t) Din (2.2.1) prin intgrar ln t C (2.2.3) Constanta d intgrar s dtrmină din condiţia ca la momntul t=, = d und rzultă C ln ln ln t ln t (2.2.4) Prin trcra la forma xponnţială, s obţin lga d variaţi a numărului d nucl radioactiv în timp (lga dzintgrării radioactiv) în car st numărul iniţial d nucl (la momntul t=). (t) t (2.2.5) Ȋntrucât λ variază în limit foart largi, acastă cuaţi poat fi aplicată atât procslor d dzintgrar foart rapidă cât şi procslor d dzintgrar foart lnt

5 OBS Exprimntal, s dtrmină rata d numărar dată d un dtctor, în funcţi d timp, Rata d numărar a unui datctor R, st gală cu rata d dzintgrar a nucllor radioactiv din sursă, înmulţită cu o constantă dpndntă d ficacitata d măsurar în car ε st ficacitata d dtcţi R d(t) Înlocuind (2.2.1) în (2.2.6) s obţin: R R t (t) (2.2.6) în car R st rata d numărar la momntul t datorată sursi radioactiv, iar R st rata d numărar la momntul t=. Rata d numărar într-un sistm d dtcţi st în mod obişnuit, dată ca număr d impulsuri pr scundă (cps), număr d impulsuri pr minut, tc şi difră d rata d dzintgrar (dzintgrări pr minut, dpm, dzintgrări pr scundă, dps, tc.) printr-un factor rprzntând ficacitata d dtcţi, ε; (dpm) ε=(cpm).

6 2.3 Producra radioizotopilor. Lga d acumular radioactivă. fnomnul d radioactivitat st un rzultat al prturbaţiilor car apar în bilanţul dintr numărul d nutroni şi protoni din nuclu-poat fi ralizat prin unul dintr următoarl procsl nuclar: (radioactivitat artificială). adăugara unui radioizotopi bogaţi în nutroni nutron liminara unui Cu ajutorul ractorului nuclar proton liminara unui radioizotopi sărăciţi d nutroni nutron adăugara unui proton q(t) -vitza cu car s formază radiooizotopii în urma racţiilor nuclar d(t) v(t)- vitza lor d dzintgrar v(t) variaţia numărului d radioizotopi va fi d(t) q(t) v(t) Cu ajutorul acclratoarlor d particul încărcat d(t) (t) (t) q(t) (2.3.1) sau (2.3.2) cuaţi difrnţială nomognă d ordinul I cu coficinţi constanţi mtoda variaţii constanti-soluţia st d tipul (t) t C(t) (2.3.3)

7 prin drivar conduc la d(t) dc(t) t C(t) Introducând rlaţiil (2.3.3) şi (2.3.4) în cuaţia (2.3.2) rzultă dc(t) t C(t) t C(t) t q(t) t prin intgrar C(t) C1 q(t) Prin urmar soluţia cuaţii (2.3.2) va fi t dc(t) q(t) (t) t q(t) C 1 t t q(t) C1 Constanta C, s dtrmină din condiţiil iniţial; la momntul iniţial,t=, numărul d nucl radioactiv st = q(t) q(t) C1 C1 dci lga d acumular radioactivă st data d: (t) q(t) 1 constitui o măsură a formării surslor radioactiv artificial prin racţii nuclar t t

8 Vitza d formar a radioizotopilor q(t) st lgată d natura racţii nuclar car ar loc într particull fascicolului incidnt şi ţintă Pntru o masă m d izotopi stabili caractrizaţi d numărul d masă, un dbit al fluxului d particul incidnt φ şi o scţiuna ficac d intracţi σ, atunci vitza d formar a radioizotopilor va fi: m q(t) Prin urmar, lga d formar a radioizotopilor artificiali st dată d m t (t) st numărul lui vogadro 1 După înctara iradirii, nucll format s dzintgrază după lga d dzintgrar, astfl că, după o anumită prioadă d timp τ d la înctara iradirii (timpul d răcir al sursi), numărul d nucl radioactiv va fi: (t) m t 1 castă rlaţi, stă atât la baza valuării activităţii surslor radioactiv obţinut în instalaţiil d iradir (radioactivitat indusa)

9 ctivitata uni surs obţinut prin activara uni cantităţi m dintr-o probă, măsurată după un timp d răcir τ, va fi: (t) m t 1 Dacă abundnţa izotopică a lmntului activat din probă st f, atunci, numărul d nucl activat (prin urmar si activitata) trbui pondrat cu acastă fracţiun. Practic, în producra radioizotopilor s dtrmină rata d producr a unui radioizotop (P) prin racţii nuclar (activitata gnrată într-un gram d substanţă ţintă (t) într-un timp d iradir d o oră ) tp t (E) t tp R (E)dE atomi gram tp (E)dE t tp 1 P T Ci gram.ora Scţiuna ficac pondrată d fluxul d particul Φ(E) corspunzător ficărui nuclu ţintă şi produs d racţi p T=36 s dnsitata atomică a matrialului ţintă cu numărul lui vogadro şi t masa atomică a lmntului ţintă.

10 2.4. Timpul d înjumătăţir Timpul după car numărul d nucl dzintgrat scad la jumătat din numărul iniţial (= /2), poartă numl d timp d înjumătăţir T 1/2 2 T 1 2 T 1 2 ln caractristică ficărui lmnt radioactiv variază într-un domniu d la mai puţin d 1-6 scund până la 1 1 ani. 2.5 Viaţa mdi timpul mdiu d viaţă τ - raportul dintr suma viţilor tuturor nucllor radioactiv şi numărul iniţial al acstora td d 1 t t t t timpul mdiu d viaţă st o mărim cu smnificaţi fizică corlată cu lărgima linii spctral E (sc) 15 V

11 2.6 ctivitata S dfinşt activitata uni prob radioactiv ca vitza d scădr a numărului d nucl in timp d(t) ( t) (t) Variaţia în timp a activităţii uni surs radioactiv, s obţin plcând d la lga d variaţi în timp a numărului d nucl dintr-o sursă radioactivă: (t) (t) t t activitata iniţială a sursi Prin logaritmar s obtin lgatura dintr activitat si constanta d dzintgrar sau timp d injumatatir: ln t.693 T 1 2 t m 4.18 Unitata d măsură a activităţii st dată în bqurli (Bq): O mărim utilizata frcvnt st curi (Ci):. 1Ci Bq 1 Bq 23 1 T 1 2 1dz. sc. m

Există nucl radioactiv car s dzintgrază concomitnt p mai mult căi, car corspund tranziţiilor car au loc în nuclu, ficar tranziţi k fiind caractrizată d o constantă d dzintgrar λ k s dfinşt activitata

12 Există nucl radioactiv car s dzintgrază concomitnt p mai mult căi, car corspund tranziţiilor car au loc în nuclu, ficar tranziţi k fiind caractrizată d o constantă d dzintgrar λ k s dfinşt activitata parţială a uni surs radioactiv corspunzătoar uni anumit tranziţii k (t) k d(t) ( t) k(t) ctivitata totală a sursi fiind dată d suma activităţilor parţial: k (t) k (t) k k k S dfinşt intnsitata uni tranziţii radioactiv, ca raportul dintr activitata sursi datorat uni anumit tranziţii şi activitata totală a sursi i Intnsitata uni tranziţii st o mărim spcifică ficărui izotop radioactiv şi st dată în schml d dzintgrar xprimată în procnt. ki k

Σχετικά έγγραφα

2.CARACTERIZAREA GENERALĂ A RADIOACTIVITǍŢII

2.CARACTERIZAREA GENERALĂ A RADIOACTIVITǍŢII 2.CARACTERIZAREA GEERALĂ A RADIOACTIVITǍŢII Radioactivitat -fnomnul d misi d radiaţii d cătr unl substanţ numit substanţ radioactiv. Procsul constă în misia a tri tipuri d radiaţii: α, β şi γ, priml două