Лабораторный практикум по курсу радиоэкология
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 ^ по курсу РАДИОЭКОЛОГИЯ для студентов экологических специальностей Москва Издательство Российского университета дружбы народов 2006
^ 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 №. 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 № . Критерии вмешательства на загрязненных территориях (НРБ-99) 48 ^ Приложение №. Устройство и порядок работы с дозиметром-радиометром ДКС-96 (насадки БДВГ, БДЗБ, БДКС). 53 ^ Приложение №. Устройство и порядок работы с радиометром радона «RAMON-01M» 80 ^ 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 ^ А  льфа-излучение – поток ядер гелия Не2+ или, иначе, α-частиц. Альфа-частица состоит из двух протонов p и двух нейтронов n: .Следовательно,
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).  При альфа-распаде элемент (дочерний) смещается на две клетки влево относительно исходного (материнского) в периодической системе Д.И. Менделеева. Б ета-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+.Б  ета-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 0,0150,05 МэВ (мягкое бета-излучение) до 312 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.  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.  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». ^ . 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:  . 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. Г амма-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. ^ При различных переходах атомов и молекул из возбужденного состояния в невозбужденное может также происходить испускание видимого света, инфракрасных и ультрафиолетовых лучей.  ^ 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).
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 23 МэВ и редко достигает 56 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 100150 м. ЗАДАНИЯ
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.
|
отлично
3 