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 fiind d natură corpusculară iar ultima d natură lctromagntică. Prin radiaţi s înţlg cuant d nrgi aflat în mişcar; -lctromagntică acst cuant sunt fotonii cu masă d rpaus nulă car s mişcă cu vitza lumini -corpuscular, cuantl sunt particul cu masa d rpaus difrită d zro (d xmplu 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 radiatiil corpuscular (α, β, nucl grl, tc.) sau radiatii γ (radioactivitata artificială)
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 + ) si captura d lctroni (K) Radioactivitata γ -misi spontană d radiaţii lctromagntic d nrgi inalta (γ) Caractrizara radioactivitatii -cunoaştra unor proprităţi d cintica dzintgrării sau formării radioizotopilor prcum şi obţinra unor mărimi spcific: lga dplasării radioactiv, lga d dzintgrar şi acumular radioactivă, timpul d înjumătăţir, viaţa mdi şi activitata
2.. 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,A) α Y(Z 2,A 4) 238 92U 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 α 234 9 Th X(Z, A) Y(Z + β X(Z, A) Y(Z β +,A),A) 6 β 27Co 6 28 3 β 3 5P + 4 i Si
2.2. Lga dzintgrării radioactiv 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 (t) sau (t) (2.2.) constanta d proporţionalitat, poartă numl d constantă d dzintgrar (t) (t) (2.2.2) Adica, fracţiuna din masa lmntului radioactiv, dzintgrat în unitata d timp Din (2.2.) prin intgrar ln + C (2.2.3) Constanta d intgrar s dtrmină din condiţia ca la momntul t, d und rzultă C ln ln ln ln (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)
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 Cu ajutorul acclratoarlor d particul încărcat adăugara unui proton -vitza cu car s formază radiooizotopii în urma racţiilor nuclar v(t)- vitza lor d dzintgrar v(t) variaţia numărului d radioizotopi va fi + v(t) (t) + (t) (2.3.) sau (2.3.2) cuaţi difrnţială nomognă d ordinul I cu coficinţi constanţi mtoda variaţii constanti-soluţia st d tipul (t) C(t) (2.3.3)
prin drivar conduc la dc(t) C(t) Introducând rlaţiil (2.3.3) şi (2.3.4) în cuaţia (2.3.2) rzultă dc(t) C(t) + C(t) prin intgrar t C (t) + C Prin urmar soluţia cuaţii (2.3.2) va fi (t) dc(t) t + C t + C Constanta C, s dtrmină din condiţiil iniţial; la momntul iniţial,t, numărul d nucl radioactiv st + C C dci lga d acumular radioactivă st data d: (t) ( ) constitui o măsură a formării surslor radioactiv artificial prin racţii nuclar
Vitza d formar a radioizotopilor 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 A, un dbit al fluxului d particul incidnt φ şi o scţiuna ficac d intracţi σ, atunci vitza d formar a radioizotopilor va fi: m A ϕ σ A Prin urmar, lga d formar a radioizotopilor artificiali st dată d m ϕσ (t) ( ) A st numărul lui Avogadro A A 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: m ϕσ (t) A A ( ) τ Acastă rlaţi, stă atât la baza valuării activităţii surslor radioactiv obţinut în instalaţiil d iradir (radioactivitat indusa)
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 /2 2 T 2 T 2 ln2.693 caractristică ficărui lmnt radioactiv variază într-un domniu d la mai puţin d -6 scund până la ani. 2.5 Viaţa mdi timpul mdiu d viaţă τ - raportul dintr suma viţilor tuturor nucllor radioactiv şi numărul iniţial al acstora τ d td τ t t t timpul mdiu d viaţă st o mărim cu smnificaţi fizică corlată cu lărgima linii spctral E h τ.658 τ(sc) 5 V
2.6 Activitata S dfinşt activitata uni prob radioactiv ca vitza d scădr a numărului d nucl in timp Λ( 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: Λ Λ (t) (t) Λ activitata iniţială a sursi Prin logaritmar s obtin lgatura dintr activitat si constanta d dzintgrar sau timp d injumatatir: ln Λ Λ t.693 T 2 t m Λ A 4.8 A Unitata d măsură a activităţii st dată în bqurli (Bq): O mărim utilizata frcvnt st curi (Ci):. Ci 3.7 Bq Bq 23 T 2 dz. sc. m A