Лабораторный практикум по курсу радиоэкология icon

Лабораторный практикум по курсу радиоэкология



Смотрите также:
Электронный лабораторный практикум по вычислительной математике...
К. В. Новиков лабораторный практикум по курсу «системы управления медицинскими базами данных»...
Лабораторный практикум по микробиологии...
Кафедра безопасности жизнедеятельности и основ медицинских знаний...
Лабораторный практикум в системе дистанционного обучения по курсу «Цифровые измерительные...
Лабораторный практикум Часть I одобрен методической комиссией факультета «Управление процессами...
Лабораторный практикум по дисциплине “Экономика отрасли” Одобрено методической комиссией фбо...
«Ход работы»
Практикум по химии Анкудимова И. А., Гладышева И. В...
Славянский А. А., Вовк Г. А., Гаврилов А. М. Лабораторный практикум по технологии сахара...
Учебное пособие: лабораторный практикум Издательство Томского политехнического университета 2010...
Учебно-методический комплекс дисциплины «лабораторный практикум по бухгалтерскому учету...



страницы:   1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   14
скачать





В.Р. Ахмедзянов, О.А. Киреева


ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

по курсу





РАДИОЭКОЛОГИЯ


Москва

Российский университет дружбы народов

2006


МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ДРУЖБЫ НАРОДОВ




В.Р. Ахмедзянов, О.А. Киреева


под редакцией доктора технических наук, проф. А.А. Касьяненко


^ ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

по курсу


РАДИОЭКОЛОГИЯ


для студентов экологических специальностей


Москва

Издательство Российского университета дружбы народов

2006


ББК …

К …

Утверждено

РИС Ученого совета Российского университета дружбы народов



^ К … Ахмедзянов В.Р., Киреева О.А.


Лабораторный практикум по курсу «Радиоэкология». Под ред. Касьяненко А.А. – М.: Изд-во РУДН, 2006. –150 с.


ISBN …


В настоящий практикум по курсу «Радиоэкология» включены описания учебных лабораторных работ по использованию некоторых распространенных в России типов радиационной аппаратуры и методик.

Предназначено для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению 511100 – «Экология и природопользование», 013100 – «Экология», 013400 – «Природопользование», но может быть полезным также для студентов, стажеров и аспирантов других специальностей.

Подготовлено на кафедре Радиоэкологии Экологического факультета РУДН.


ISBN … ББК …


© Ахмедзянов В.Р., Киреева О.А., Касьяненко А.А. 2006

© Издательство Российского университета дружбы народов, 2006


СОДЕРЖАНИЕ

Лабораторная работа №1.
Радиоактивные превращения 6


Лабораторная работа №2.
Закон радиоактивного распада 13


Лабораторная работа №3.
Дозы излучения. Работа с ДБГ-06Т 17


Лабораторная работа №4.
Дозы излучения. Работа с ДКС-96 21


Лабораторная работа №5.
Защита от ионизирующего излучения 23


Лабораторная работа №6.
Радон. Работа с РРА-01М-01 26


Лабораторная работа №7.
Радон. Работа с «RAMON-01М» 27


Лабораторная работа №8.
Внутреннее облучение. Работа с РКБ4-1еМ 28


Приложение № . Общие физические и химические величины. 29

Приложение №2. Значения дозовых коэффициентов, предела годового поступления с воздухом и допустимой среднегодовой объемной активности в воздухе отдельных радионуклидов для персонала 31

^ Приложение №. Распределение соединений элементов по типам при ингаляции 32

Приложение №. Значения дозовых коэффициентов, пределов годового поступления с воздухом и пищей, допустимой объемной активности во вдыхаемом воздухе и уровни вмешательства при поступлении с водой отдельных радионуклидов для населения[] 36

^ Приложение № . Минимально значимые удельная активность (МЗУА) и активность (МЗА) радиоизотопов в помещении или на рабочем месте 44

Приложение № . Критерии вмешательства на загрязненных территориях (НРБ-99) 48

^ Приложение №. Устройство и порядок работы с дозиметром ДБГ-06Т 50

Приложение №. Устройство и порядок работы с дозиметром-радиометром ДКС-96 (насадки БДВГ, БДЗБ, БДКС). 53

^ Приложение №. Устройство и порядок работы с радиометром радона РРА-01М-01 70

Приложение №. Устройство и порядок работы с радиометром радона «RAMON-01M» 80

^ Приложение №. Устройство и порядок работы с бета-радиометром РКБ4-1еМ 86

Приложение № . Тест по радиоэкологии 88

Приложение №1. Периодическая таблица элементов Д.И. Менделеева. 91

Приложение №2. Схема радиоактивных превращений в урановом (а), ториевом (б) и актиноурановом (в) рядах. 92

Литература 93



^

Лабораторная работа №1.
Радиоактивные превращения


Альфа-излучение – поток ядер гелия Не2+ или, иначе, α-частиц. Альфа-частица состоит из двух протонов p и двух нейтронов n:

.

Следовательно,

  • электрический заряд α-частицы равен двум элементарным электрическим зарядам со знаком (+);

  • относительно большая масса равная 4 атомным единицам массы (масса этих частиц превышает массу электрона в 7300 раз);

  • энергия их колеблется в пределах 211 МэВ1 (для каждого определенного изотопа энергия испускаемых альфа-частиц своя и постоянна).


Возникают α-частицы при распаде тяжелых ядер. Ядра с порядковым номером Z больше 82 (82Pb), за редким исключением альфа-активны. В настоящее время известно более 160 альфа-активных видов ядер.

Процесс альфа-распада можно представить так:





где Х – символ исходного ядра; Y – символ ядра продукта распада; Q – излучаемый избыток энергии (обычно в виде гамма-кванта); А – массовое число; Z – порядковый номер элемента (заряд ядра).


frame1


При альфа-распаде элемент (дочерний) смещается на две клетки влево относительно исходного (материнского) в периодической системе Д.И. Менделеева.


Бета-излучение. Представляет собой поток электронов или позитронов ядерного происхождения. Позитрон – элементарная частица, подобная электрону, но с положительным знаком заряда. Физические параметры электронов ядерного происхождения (масса, заряд) такая же, как и у электронов атомной оболочки. Обозначаются бета-частицы символом β или е; β+ или е+.

Бета-частицы возникают внутри ядер при превращении нейтронов в протоны или наоборот – протонов в нейтроны. Также при бета-распаде возникают антинейтрино ν или нейтрино2 ν+:


;


.


Энергия, освобождаемая при каждом акте распада, распределяется равномерно между бета-частицей и нейтрино. Поэтому, в отличие от альфа-частиц, бета-частицы одного и того же радиоактивного элемента обладают различным запасом энергии (от нуля до некоторого максимального значения). Если бета-частица вылетает из ядра с большим запасом энергии, то нейтрино испускается с малым уровнем энергии и наоборот. Поэтому энергетический спектр бета-излучения сплошной и непрерывный. Средняя энергия бета-частиц в спектре равна примерно ⅓ их максимальной энергии (Error: Reference source not found).

Максимальная энергия бета-частиц различных элементов имеет широкие пределы – от 0,0150,05 МэВ (мягкое бета-излучение) до 312 МэВ (жесткое бета-излучение).

Электронный (бета-минус) распад описывается уравнением


.


При этом распаде заряд ядра и соответственно атомный номер элемента увеличиваются на единицу, а массовое число остается без изменения. То есть, дочерний элемент сдвигается на одну позицию вправо от исходного.


frame2


Позитронный (бета-плюс) распад можно записать в виде


.


Заряд ядра и соответственно атомный номер элемента уменьшается на единицу, и дочерний элемент будет занимать место в периодической системе Д.И. Менделеева на один номер влево от материнского; массовое число остается без изменения.


frame3


Позитрон, вылетев из ядра, срывает с оболочки атома электрон или взаимодействует со свободным электроном, образуя пару «позитрон-электрон», которая мгновенно превращается в два гамма-кванта с энергией, эквивалентной массе частиц (е и е+). Процесс превращения пары «позитрон-электрон» в два гамма-кванта получил название аннигиляции (уничтожения), а возникающее электромагнитное излучение – аннигиляционного. В данном случае происходит превращение одной формы материи (частиц вещества) в другую – электромагнитную волну (гамма-фотоны).

Таким образом, при позитронном распаде в конечном результате за пределы материнского атома вылетают не частицы, а два гамма-кванта, каждый из которых обладает энергией в 0,511 МэВ, равной энергетическому эквиваленту массы покоя частиц – позитрона и электрона E=2mec2=1,022 МэВ.

Существует и обратная реакция – реакция образования пары при «расщеплении» гамма-кванта достаточно большой энергии (Е≥1,022 МэВ). Гамма-фотон, пролетая через вещество, под действием сильного электрического поля вблизи ядра превращается в пару «электрон-позитрон».


^ Электронный захват (К-захват). Превращение ядра может быть осуществлено путем электронного захвата, когда один из протонов ядра захватывает электрон с одной из оболочек атома, чаще всего с ближайшего к нему К-слоя или реже с L-слоя, и превращается в нейтрон:

.

Порядковый номер нового ядра становится на единицу меньше порядкового номера исходного ядра, а массовое число не меняется. Превращение при К-захвате записывают в следующем виде:


.


frame4


Освободившееся место, которое занимал в К- или L-слое захваченный электрон, заполняется электроном из более удаленных от ядра слоев оболочки атома. Избыток энергии, освободившейся при таком переходе, испускается атомом в виде характеристического рентгеновского излучения. Атом по-прежнему сохраняет электрическую нейтральность, так как количество протонов в ядре при электронном захвате также уменьшается на единицу.

Позитронный распад и электронный захват, как правило, наблюдают только у искусственно-радиоактивных изотопов.


Гамма-излучение (γ) – поток квантов электромагнитной энергии (волн) высокой частоты. Физическая природа этих волн такая же, как и у радиоволн, видимого света, ультрафиолетовых и инфракрасных лучей, рентгеновского излучения.




^ Рис. 1. Спектр электромагнитного излучения.

При различных переходах атомов и молекул из возбужденного состояния в невозбужденное может также происходить испускание видимого света, инфракрасных и ультрафиолетовых лучей.




^ Рис. 2. Образование γ-квантов при радиоактивном распаде.

Гамма-кванты испускаются ядрами атомов при альфа- и бета-распаде природных и искусственных радионуклидов в тех случаях, когда в дочернем ядре оказывается избыток энергии, не захваченный корпускулярным излучением (альфа- или бета-частицей). Этот избыток мгновенно высвечивается в виде гамма-квантов (Рис. 2).

  • Гамма-кванты лишены массы покоя. Это значит, что фотоны существуют только в движении.

  • Они не имеют заряда, поэтому в электрическом и магнитном полях не отклоняются.

  • Скорость распространения их в вакууме равняется скорости света (3·1010 см/с).


Частота колебаний гамма-квантов связана с длиной их волны. Чем больше длина волны, тем меньше частота колебаний, и наоборот, т. е. частота колебаний обратно пропорциональна длине волны. Чем меньше длина волны и больше частота колебаний излучения, тем больше его энергия и, следовательно, проникающая способность. Энергия гамма-излучения естественных радиоактивных элементов колеблется от нескольких килоэлектронвольт до 23 МэВ и редко достигает 56 МэВ.

Гамма-излучатели редко имеют однозначную энергию квантов (моноэнергетический или монохроматический спектр). В состав потока гамма-излучения чаще входят кванты различной энергии. Однако «набор» их для каждого изотопа постоянен и образует ли­нейчатый спектр излучения.

Гамма-кванты, не имея заряда и массы покоя, вызывают слабое ионизирующее действие, но обладают большой проникающей спо­собностью. Путь пробега в воздухе достигает 100150 м.


ЗАДАНИЯ

  1. Что изображено на рисунке:




  1. Найти элементы:








    1. α





      α







      α





      α













  1. Сколько α- и β-частиц (Nα и Nβ) образуется при следующих переходах:










  1. Определить частицу (элемент) х в следующих ядерных реакциях:
















  1. На 1 тысячу распадов некоторого изотопа приходится:

943 α-частиц с Е=4,777 МэВ;

57 α-частиц с Е=4,589 МэВ;

57 γ-квантов с Е=0,188 МэВ.

Нарисовать энергетическую схему распада этого изотопа.





оставить комментарий
страница1/14
А.А. Касьяненко
Дата02.10.2011
Размер3,25 Mb.
ТипДокументы, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

страницы:   1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   14
отлично
  3
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Документы

наверх