Ofset qoidalari. Radioaktiv parchalanish qonuni. Parchalanish konstantasi, yadroning o'rtacha umri, yarim yemirilish davri, faollik Radioaktiv parchalanish konstantasi va yarim yemirilish davri tengdir.

1. Radioaktivlik. Radioaktiv parchalanishning asosiy qonuni. Faoliyat.

2. Radioaktiv yemirilishning asosiy turlari.

3. Ionlashtiruvchi nurlanishning moddalar bilan o'zaro ta'sirining miqdoriy xarakteristikalari.

4. Tabiiy va sun’iy radioaktivlik. Radioaktiv qator.

5. Radionuklidlarning tibbiyotda qo‘llanilishi.

6. Zaryadlangan zarrachalarning tezlatgichlari va ularning tibbiyotda qo‘llanilishi.

7. Ionlashtiruvchi nurlanish ta'sirining biofizik asoslari.

8. Asosiy tushunchalar va formulalar.

9. Vazifalar.

Shifokorlarning tabiiy va sun'iy radioaktivlikka bo'lgan qiziqishi quyidagilar bilan bog'liq.

Birinchidan, barcha tirik mavjudotlar doimiy ravishda kosmik nurlanishdan, er qobig'ining sirt qatlamlarida joylashgan radioaktiv elementlarning nurlanishidan va havo va oziq-ovqat bilan birga hayvonlar tanasiga kiradigan elementlardan iborat bo'lgan tabiiy fon nurlanishiga doimiy ta'sir qiladi.

Ikkinchidan, radioaktiv nurlanish tibbiyotning o'zida diagnostika va davolash maqsadlarida qo'llaniladi.

33.1. Radioaktivlik. Radioaktiv parchalanishning asosiy qonuni. Faoliyat

Radioaktivlik hodisasini 1896 yilda uran tuzlaridan nomaʼlum nurlanishning oʻz-oʻzidan chiqishini kuzatgan A.Bekkerel kashf etgan. Tez orada E. Rezerford va Kyurilar radioaktiv parchalanish vaqtida He yadrolari (a-zarralar), elektronlar (b-zarralar) va qattiq elektromagnit nurlanish (g-nurlari) chiqishini aniqladilar.

1934 yilda pozitronlarning emissiyasi bilan parchalanish (b + -parchalanish) va 1940 yilda radioaktivlikning yangi turi kashf qilindi - yadrolarning o'z-o'zidan bo'linishi: bo'linadigan yadro bir vaqtning o'zida emissiya bilan taqqoslanadigan massaning ikkita bo'lagiga ajraladi. neytronlarning va γ - kvant. Yadrolarning proton radioaktivligi 1982 yilda kuzatilgan.

Radioaktivlik - ba'zi atom yadrolarining zarrachalar chiqishi bilan o'z-o'zidan (o'z-o'zidan) boshqa yadrolarga o'tish qobiliyati.

Atom yadrolari proton va neytronlardan iborat bo'lib, ularning umumiy nomi - nuklonlar. Yadrodagi protonlar soni atomning kimyoviy xossalarini aniqlaydi va Z bilan belgilanadi (bu tartib raqam kimyoviy element). Yadrodagi nuklonlar soni deyiladi massa raqami va A.ni belgilang atom raqami bir xil va massa raqamlari har xil bo'lgan yadrolar deyiladi izotoplar. Bitta kimyoviy elementning barcha izotoplari mavjud xuddi shu Kimyoviy xossalari. Izotoplarning fizik xossalari juda xilma-xil bo'lishi mumkin. Izotoplarni belgilash uchun kimyoviy elementning ikkita indeksli belgisidan foydalaning: A Z X. Pastki indeks - seriya raqami, yuqori indeks - massa raqami. Ko'pincha pastki belgi qo'yilmaydi, chunki u elementning belgisi bilan ko'rsatilgan. Masalan, ular 14 6 C o'rniga 14 C ni yozadilar.

Yadroning parchalanish qobiliyati uning tarkibiga bog'liq. Xuddi shu element ham barqaror, ham radioaktiv izotoplarga ega bo'lishi mumkin. Masalan, uglerod izotopi 12 C barqaror, ammo 14 C izotopi radioaktivdir.

Radioaktiv parchalanish statistik hodisadir. Izotopning parchalanish qobiliyati xarakterlanadi doimiy parchalanishλ.

Chirish doimiy- berilgan izotop yadrosining vaqt birligida parchalanish ehtimoli.

Qisqa vaqt ichida yadroviy parchalanish ehtimoli dt formula bo'yicha topiladi

(33.1) formulani hisobga olgan holda biz parchalangan yadrolar sonini aniqlaydigan ifodani olamiz:

Formula (33.3) asosiy deyiladi radioaktiv parchalanish qonuni.

Radioaktiv yadrolar soni eksponensial qonunga muvofiq vaqt o'tishi bilan kamayadi.

Amalda, o'rniga doimiy parchalanishλ boshqa miqdor ko'pincha ishlatiladi, deyiladi yarim hayot.

Yarim hayot(T) - u parchalanadigan vaqt yarmi radioaktiv yadrolar.

Yarim yemirilish davridan foydalangan holda radioaktiv parchalanish qonuni quyidagicha yoziladi:

Bog'liqlik grafigi (33.4) rasmda ko'rsatilgan. 33.1.

Yarim yemirilish davri juda uzoq yoki juda qisqa bo'lishi mumkin (soniyaning fraktsiyalaridan ko'p milliard yillargacha). Jadvalda 33.1-rasmda ba'zi elementlarning yarimparchalanish davri ko'rsatilgan.

Guruch. 33.1. Radioaktiv parchalanish vaqtida asl moddaning yadrolari sonining kamayishi

33.1-jadval. Ayrim elementlarning yarim yemirilish davri

Narx uchun radioaktivlik darajasi izotop deb ataladigan maxsus miqdordan foydalaning faoliyat.

Faoliyat - Vaqt birligida parchalanadigan radioaktiv dori yadrolari soni:

SI faoliyat birligi bekkerel(Bq), 1 Bq soniyada bitta yemirilish hodisasiga to'g'ri keladi. Amalda, ko'proq

bolalarcha tizimli bo'lmagan faoliyat birligi - kuri(Ci), 1 g 226 Ra faolligiga teng: 1 Ci = 3,7x10 10 Bq.

Vaqt o'tishi bilan, buzilmagan yadrolar soni kamayishi bilan bir xil tarzda faollik kamayadi:

33.2. Radioaktiv parchalanishning asosiy turlari

Radioaktivlik hodisasini o'rganish jarayonida radioaktiv yadrolar chiqaradigan 3 xil nurlar topildi, ular a-, b- va g-nurlar deb ataldi. Keyinchalik ma'lum bo'ldiki, a- va b-zarralar ikki xil turdagi radioaktiv parchalanish mahsuloti, g-nurlari esa bu jarayonlarning qo'shimcha mahsulotidir. Bundan tashqari, g-nurlari bu erda hisobga olinmagan murakkabroq yadroviy transformatsiyalarga hamroh bo'ladi.

Alfa parchalanishi emissiya bilan yadrolarning o'z-o'zidan o'zgarishidan iboratα -zarralar (geliy yadrolari).

a-emirilish sxemasi quyidagicha yoziladi

bu erda X, Y mos ravishda ona va qiz yadrolarining belgilaridir. a-emirilishni yozishda “a” o‘rniga “He” yozish mumkin.

Bu yemirilish vaqtida elementning atom raqami Z 2 ga, A massa soni esa 4 ga kamayadi.

a-emirilish vaqtida qiz yadro, qoida tariqasida, qo'zg'aluvchan holatda hosil bo'ladi va asosiy holatga o'tgandan so'ng, g-kvant chiqaradi. Murakkab mikroobyektlarning umumiy xossasi shundaki, ular bor diskret energiya holatlari to'plami. Bu yadrolarga ham tegishli. Demak, qo`zg`algan yadrolardan g-nurlanish diskret spektrga ega. Binobarin, a-zarrachalarning energiya spektri diskret.

Deyarli barcha a-faol izotoplar uchun chiqarilgan a-zarralarning energiyasi 4-9 MeV oralig'ida yotadi.

Beta parchalanishi elektronlar (yoki pozitronlar) emissiyasi bilan yadrolarning o'z-o'zidan o'zgarishidan iborat.

Aniqlanishicha, b-emirilish har doim neytral zarracha - neytrino (yoki antineytrino) emissiyasi bilan birga keladi. Bu zarracha materiya bilan deyarli ta'sir qilmaydi va bundan keyin ko'rib chiqilmaydi. Beta-parchalanish paytida chiqarilgan energiya beta-zarracha va neytrino o'rtasida tasodifiy taqsimlanadi. Shuning uchun b-nurlanishning energiya spektri uzluksizdir (33.2-rasm).

Guruch. 33.2. b-emirilishning energiya spektri

b-emirilishning ikki turi mavjud.

1. Elektron b - -parchalanish bitta yadro neytronining proton va elektronga aylanishidan iborat. Bunday holda, yana bir zarracha n" paydo bo'ladi - antineytrino:

Yadrodan elektron va antineytrino uchib chiqadi. Elektron b - yemirilish sxemasi shaklda yoziladi

Elektron b-emirilish vaqtida Z elementning tartib raqami 1 ga ortadi, lekin A massa soni o'zgarmaydi.

b-zarrachalarning energiyasi 0,002-2,3 MeV oralig'ida yotadi.

2. Pozitronik b + -parchalanish bitta yadro protonining neytron va pozitronga aylanishini o'z ichiga oladi. Bunday holda, yana bir zarracha n paydo bo'ladi - neytrino:

Elektron tutilishining o'zi ionlashtiruvchi zarrachalarni hosil qilmaydi, lekin shunday qiladi rentgen nurlanishi bilan birga keladi. Bu nurlanish ichki elektronning yutilishi natijasida bo'shatilgan bo'shliq tashqi orbitadan elektron bilan to'ldirilganda sodir bo'ladi.

Gamma nurlanishi elektromagnit tabiatga ega va to'lqin uzunligi bilan fotonlarni ifodalaydiλ ≤ 10-10 m.

Gamma nurlanishi radioaktiv parchalanishning mustaqil turi emas. Bunday turdagi nurlanish deyarli har doim nafaqat a-emirilish va b-emirilish, balki murakkabroq yadro reaktsiyalari bilan birga keladi. U elektr va magnit maydonlari tomonidan burilmaydi, nisbatan zaif ionlashtiruvchi va juda yuqori penetratsion qobiliyatga ega.

33.3. Ionlashtiruvchi nurlanishning moddalar bilan o'zaro ta'sirining miqdoriy xarakteristikalari

Radioaktiv nurlanishning tirik organizmlarga ta'siri bilan bog'liq ionlanish, bu to'qimalarda sabab bo'ladi. Zarrachaning ionlash qobiliyati uning turiga ham, energiyasiga ham bog'liq. Zarracha materiyaga chuqurroq kirib borar ekan, u o'z energiyasini yo'qotadi. Bu jarayon deyiladi ionizatsiyani inhibe qilish.

Zaryadlangan zarrachaning modda bilan o'zaro ta'sirini miqdoriy tavsiflash uchun bir nechta miqdorlar qo'llaniladi:

Zarrachaning energiyasi ionlanish energiyasidan pastga tushganda, uning ionlashtiruvchi ta'siri to'xtaydi.

O'rtacha chiziqli kilometr(R) zaryadlangan ionlashtiruvchi zarracha - ionlashtiruvchi qobiliyatini yo'qotgunga qadar uning moddada bosib o'tgan yo'li.

Keling, har xil turdagi nurlanishning materiya bilan o'zaro ta'sirining ba'zi xarakterli xususiyatlarini ko'rib chiqaylik.

Alfa nurlanishi

Alfa zarrasi deyarli harakatining boshlang'ich yo'nalishidan chetga chiqmaydi, chunki uning massasi bir necha baravar katta.

Guruch. 33.3. Chiziqli ionlanish zichligining muhitdagi a-zarracha bosib o'tgan yo'lga bog'liqligi

o'zaro ta'sir qiladigan elektronning massasi. Moddaga chuqur kirib borishi bilan ionlanish zichligi birinchi navbatda ortadi va qachon yugurishni yakunlash (x = R) keskin nolga tushadi (33.3-rasm). Bu harakat tezligining kamayishi bilan uning muhit molekulasi (atomi) yaqinida o'tkazadigan vaqti ortib borishi bilan izohlanadi. Bu holda ionlanish ehtimoli ortadi. A zarrachaning energiyasi molekulyar issiqlik harakati energiyasi bilan taqqoslangandan so'ng, u moddadagi ikkita elektronni ushlaydi va geliy atomiga aylanadi.

Ionlanish jarayonida hosil bo'lgan elektronlar, qoida tariqasida, a-zarracha izidan uzoqlashadi va ikkilamchi ionlanishni keltirib chiqaradi.

a-zarrachalarning suv va yumshoq to'qimalar bilan o'zaro ta'sirining xususiyatlari jadvalda keltirilgan. 33.2.

33.2-jadval. Modda bilan o'zaro ta'sir qilish xususiyatlarining a-zarrachalar energiyasiga bog'liqligi

Beta nurlanishi

Harakat uchun β -moddadagi zarralar egri chiziqli oldindan aytib bo'lmaydigan traektoriya bilan tavsiflanadi. Bu o'zaro ta'sir qiluvchi zarralar massalarining tengligi bilan bog'liq.

O'zaro ta'sir xususiyatlari β -suv va yumshoq to'qimalarga ega bo'lgan zarralar jadvalda keltirilgan. 33.3.

33.3-jadval. Modda bilan o'zaro ta'sir qilish xususiyatlarining b-zarrachalar energiyasiga bog'liqligi

a zarralar kabi b zarrachalarning ionlanish qobiliyati energiyaning kamayishi bilan ortadi.

Gamma nurlanishi

Absorbtsiya γ -moddaning nurlanishi rentgen nurlanishining yutilish qonuniga o'xshash eksponensial qonunga bo'ysunadi:

Assimilyatsiya qilish uchun mas'ul bo'lgan asosiy jarayonlar γ -nurlanish - fotoelektr effekti va Komptonning tarqalishi. Bu nisbatan kam sonli erkin elektronlarni (birlamchi ionlanish) hosil qiladi, ular juda yuqori energiyaga ega. Ular ikkilamchi ionlanish jarayonlarini keltirib chiqaradi, bu birlamchiga qaraganda ancha yuqori.

33.4. Tabiiy va sun'iy

radioaktivlik. Radioaktiv qator

Shartlar tabiiy Va sun'iy radioaktivlik shartli.

Tabiiy tabiatda mavjud bo'lgan izotoplarning radioaktivligi yoki tabiiy jarayonlar natijasida hosil bo'lgan izotoplarning radioaktivligi deyiladi.

Masalan, uranning radioaktivligi tabiiydir. Quyosh nurlari ta'sirida atmosferaning yuqori qatlamlarida hosil bo'lgan uglerod 14 C ning radioaktivligi ham tabiiydir.

Sun'iy inson faoliyati natijasida paydo bo'ladigan izotoplarning radioaktivligi deb ataladi.

Bu zarracha tezlatgichlarida hosil bo'lgan barcha izotoplarning radioaktivligi. Bu shuningdek, atom portlashi paytida yuzaga keladigan tuproq, suv va havoning radioaktivligini ham o'z ichiga oladi.

Tabiiy radioaktivlik

Radioaktivlikni o'rganishning dastlabki davrida tadqiqotchilar faqat er jinslarida mavjud bo'lgan tabiiy radionuklidlarni (radioaktiv izotoplar) etarlicha katta miqdorda qo'llashlari mumkin edi: 232 Th, 235 U, 238 U. Bu radionuklidlar bilan uchta radioaktiv seriya boshlanadi va barqaror Pb izotoplari bilan tugaydi. Keyinchalik, 237 Np dan boshlangan, yakuniy barqaror yadrosi 209 Bi bo'lgan qator topildi. Shaklda. 33.4-rasmda 238 U bilan boshlanadigan qator ko'rsatilgan.

Guruch. 33.4. Uran-radiy seriyasi

Ushbu seriyaning elementlari insonning ichki nurlanishining asosiy manbai hisoblanadi. Masalan, 210 Pb va 210 Po tanaga oziq-ovqat bilan kiradi - ular baliq va qobiqlarda to'plangan. Bu ikkala izotop likenlarda to'planadi va shuning uchun bug'u go'shtida mavjud. Barcha tabiiy nurlanish manbalarining eng muhimi 222 Rn - 226 Ra ning parchalanishi natijasida paydo bo'lgan og'ir inert gaz. Bu odamlar tomonidan qabul qilingan tabiiy nurlanish dozasining yarmini tashkil qiladi. Yer qobig'ida hosil bo'lgan bu gaz atmosferaga singib ketadi va suvga kiradi (u juda yaxshi eriydi).

Kaliy 40 K ning radioaktiv izotopi tabiiy kaliy tarkibiga kiruvchi (0,0119%) yer qobig'ida doimo mavjud. Bu element tuproqdan o'simliklarning ildiz tizimi orqali va o'simlik ovqatlari (don, yangi sabzavotlar va mevalar, qo'ziqorinlar) bilan birga tanaga kiradi.

Tabiiy nurlanishning yana bir manbai kosmik nurlanishdir (15%). Tog'li hududlarda atmosferaning himoya ta'sirining pasayishi tufayli uning intensivligi ortadi. Tabiiy fon nurlanish manbalari jadvalda keltirilgan. 33.4.

33.4-jadval. Tabiiy radioaktiv fonning komponenti

33.5. Radionuklidlarning tibbiyotda qo'llanilishi

Radionuklidlar kimyoviy elementlarning yarimparchalanish davri qisqa radioaktiv izotoplari deyiladi. Bunday izotoplar tabiatda mavjud emas, shuning uchun ular sun'iy ravishda olinadi. Zamonaviy tibbiyotda radionuklidlar diagnostika va davolash maqsadlarida keng qo'llaniladi.

Diagnostik dastur ba'zi kimyoviy elementlarning alohida organlar tomonidan tanlab to'planishiga asoslangan. Masalan, yod qalqonsimon bezda, kaltsiy esa suyaklarda to'plangan.

Ushbu elementlarning radioizotoplarini tanaga kiritish radioaktiv nurlanish orqali ularning kontsentratsiyasi joylarini aniqlash va shu bilan muhim diagnostika ma'lumotlarini olish imkonini beradi. Ushbu diagnostika usuli deyiladi belgilangan atom usuli bilan.

Terapevtik foydalanish radionuklidlar ionlashtiruvchi nurlanishning o'simta hujayralariga halokatli ta'siriga asoslangan.

1. Gamma terapiyasi- chuqur yotgan o'smalarni yo'q qilish uchun yuqori energiyali g-nurlanishdan (60 Co manba) foydalanish. Yuzaki joylashgan to'qimalar va organlarning zararli ta'sirga duchor bo'lishining oldini olish uchun ionlashtiruvchi nurlanish ta'siri turli yo'nalishlarda turli seanslarda amalga oshiriladi.

2. Alfa terapiyasi- a-zarrachalardan terapevtik foydalanish. Bu zarralar sezilarli chiziqli ionlanish zichligiga ega va hatto kichik havo qatlami tomonidan so'riladi. Shuning uchun terapevtik

Alfa nurlaridan foydalanish organning yuzasi bilan to'g'ridan-to'g'ri aloqa qilish yoki ichki (igna yordamida) kiritilganda mumkin. Yuzaki ta'sir qilish uchun radon terapiyasi (222 Rn) qo'llaniladi: teriga ta'sir qilish (vannalar), ovqat hazm qilish organlari (ichimlik) va nafas olish organlari (nafas olish).

Ba'zi hollarda, dorivor foydalanish α -zarralar neytron oqimidan foydalanish bilan bog'liq. Ushbu usul bilan elementlar birinchi navbatda to'qimalarga (o'simta) kiritiladi, ularning yadrolari neytronlar ta'sirida chiqaradi. α -zarralar. Shundan so'ng, kasal organ neytronlar oqimi bilan nurlanadi. Shu tarzda α -zarralar to'g'ridan-to'g'ri organ ichida hosil bo'ladi, ular halokatli ta'sir ko'rsatishi kerak.

33.5-jadvalda tibbiyotda qo'llaniladigan ba'zi radionuklidlarning xususiyatlari ko'rsatilgan.

33.5-jadval. Izotoplarning xarakteristikalari

33.6. Zaryadlangan zarracha tezlatgichlari va ularning tibbiyotda qo'llanilishi

Tezlatgich- elektr va magnit maydonlari ta'sirida yuqori energiyaga ega (yuzlab keV dan yuzlab GeV gacha) zaryadlangan zarrachalarning yo'naltirilgan nurlari ishlab chiqariladigan o'rnatish.

Tezlatgichlar yaratadi tor berilgan energiya va kichik kesimli zarralar nurlari. Bu sizga ta'minlash imkonini beradi yo'naltirilgan nurlangan ob'ektlarga ta'siri.

Tibbiyotda tezlatgichlardan foydalanish

Elektron va proton tezlatgichlari tibbiyotda radiatsiya terapiyasi va diagnostika uchun ishlatiladi. Bunday holda, tezlashtirilgan zarralarning o'zi ham, unga hamroh bo'lgan rentgen nurlanishidan foydalaniladi.

Bremsstrahlung rentgen nurlari zarrachalar dastasini rentgen nurlarining manbai bo'lgan maxsus nishonga yo'naltirish orqali olinadi. Bu nurlanish rentgen trubkasidan ancha yuqori kvant energiyasi bilan farq qiladi.

Sinxrotron rentgen nurlari halqali tezlatgichlar - sinxrotronlarda elektronlarning tezlashishi vaqtida yuzaga keladi. Bunday nurlanish yuqori darajadagi yo'nalishga ega.

Tez zarrachalarning bevosita ta'siri ularning yuqori penetratsion qobiliyati bilan bog'liq. Bunday zarralar yuzaki to'qimalardan jiddiy zarar etkazmasdan o'tadi va sayohat oxirida ionlashtiruvchi ta'sirga ega. Zarrachalarning tegishli energiyasini tanlab, ma'lum bir chuqurlikdagi o'smalarni yo'q qilish mumkin.

Tibbiyotda tezlatgichlarni qo'llash sohalari Jadvalda ko'rsatilgan. 33.6.

33.6-jadval. Terapiya va diagnostikada akseleratorlarning qo'llanilishi

33.7. Ionlashtiruvchi nurlanish ta'sirining biofizik asoslari

Yuqorida ta'kidlanganidek, radioaktiv nurlanishning biologik tizimlarga ta'siri bilan bog'liq molekulalarning ionlanishi. Radiatsiyaning hujayralar bilan o'zaro ta'siri jarayonini uchta ketma-ket bosqichga (bosqichlarga) bo'lish mumkin.

1. Jismoniy bosqich dan iborat energiya uzatish biologik tizim molekulalariga nurlanish, ularning ionlanishi va qo'zg'alishiga olib keladi. Bu bosqichning davomiyligi 10 -16 -10 -13 s.

2. Fizik-kimyoviy bosqich hayajonlangan molekulalar va ionlarning ortiqcha energiyasini qayta taqsimlashga olib keladigan turli xil reaktsiyalardan iborat. Natijada juda faol

mahsulotlar: radikallar va kimyoviy xususiyatlarga ega yangi ionlar.

Bu bosqichning davomiyligi 10 -13 -10 -10 s.

3. Kimyoviy bosqich - bu radikallar va ionlarning bir-biri bilan va atrofdagi molekulalar bilan o'zaro ta'siri. Ushbu bosqichda biologik xususiyatlarning o'zgarishiga olib keladigan har xil turdagi strukturaviy shikastlanishlar shakllanadi: membranalarning tuzilishi va funktsiyalari buziladi; lezyonlar DNK va RNK molekulalarida uchraydi.

Kimyoviy bosqichning davomiyligi 10 -6 -10 -3 s.

4. Biologik bosqich. Bu bosqichda molekulalar va hujayra osti tuzilmalarining shikastlanishi turli funktsional buzilishlarga, apoptotik mexanizmlarning ta'siri natijasida yoki nekroz tufayli hujayralarning erta o'limiga olib keladi. Biologik bosqichda olingan zarar meros qilib olinishi mumkin.

Biologik bosqichning davomiyligi bir necha daqiqadan o'nlab yillargacha.

Keling, biologik bosqichning umumiy qonuniyatlarini ko'rib chiqaylik:

Kam so'rilgan energiya bilan katta buzilishlar (odamlar uchun o'limga olib keladigan nurlanish dozasi tananing faqat 0,001 ° S ga isishiga olib keladi);

Hujayraning irsiy apparati orqali keyingi avlodlarga ta'siri;

Yashirin, yashirin davr bilan tavsiflanadi;

Hujayralarning turli qismlari radiatsiyaga nisbatan har xil sezgirlikka ega;

Avvalo, bo'linadigan hujayralar ta'sirlanadi, bu ayniqsa bolaning tanasi uchun xavflidir;

Bo'linish mavjud bo'lgan kattalar organizmining to'qimalariga zararli ta'sir;

Erta qarish patologiyasi bilan radiatsiya o'zgarishlarining o'xshashligi.

33.8. Asosiy tushunchalar va formulalar

Jadvalning davomi

33.9. Vazifalar

1. Agar bu moddaning 10000 ta yadrosi 10 minut ichida parchalansa, preparatning faolligi qanday?

4. Qadimgi yog'och namunalarining yoshini taxminan ulardagi 14 6 C izotopining o'ziga xos massa faolligi bilan aniqlash mumkin. Agar undagi uglerodning solishtirma massa faolligi o‘sayotgan daraxtning solishtirma massa faolligining 75% ni tashkil qilsa, buyum yasash uchun ishlatiladigan daraxt necha yil oldin kesilgan? Radonning yarim yemirilish davri T = 5570 yil.

9. Chernobil avariyasidan keyin ba'zi joylarda tuproqning radioaktiv seziy-137 bilan ifloslanishi 45 Ci/km 2 darajasida edi.

Necha yildan keyin bu joylarda faollik 5 Ci/km 2 nisbatan xavfsiz darajaga tushadi? Seziy-137 ning yarim yemirilish davri T = 30 yil.

10. Odamning qalqonsimon bezidagi yod-131 ning ruxsat etilgan faolligi 5 nCi dan oshmasligi kerak. Chernobil halokati zonasida bo'lgan ba'zi odamlarda yod-131 ning faolligi 800 nCi ga etdi. Necha kundan keyin faollik normal holatga tushdi? Yod-131 ning yarim yemirilish davri 8 kun.

11. Hayvonning qon hajmini aniqlash uchun quyidagi usul qo'llaniladi. Hayvondan oz miqdordagi qon olinadi, qizil qon tanachalari plazmadan ajratiladi va qizil qon tanachalari tomonidan o'zlashtirilgan radioaktiv fosforli eritma ichiga joylashtiriladi. Belgilangan qizil qon tanachalari hayvonning qon aylanish tizimiga qayta kiritiladi va bir muncha vaqt o'tgach, qon namunasining faolligi aniqlanadi.

DV = 1 ml bunday eritma qandaydir hayvonlarning qoniga kiritilgan. Ushbu hajmning dastlabki faolligi A 0 = 7000 Bq ga teng edi. Bir kundan keyin hayvon venasidan olingan 1 ml qonning faolligi daqiqada 38 pulsga teng edi. Radioaktiv fosforning yarim yemirilish davri T = 14,3 kun bo'lsa, hayvonning qon hajmini aniqlang.

Radioaktivlik- ba'zi atom yadrolarining zarrachalar chiqishi bilan o'z-o'zidan (o'z-o'zidan) boshqa yadrolarga o'tish qobiliyati.

Atom yadrolari quyidagilardan iborat protonlar va neytronlar umumiy nomga ega bo'lgan - nuklonlar. Yadrodagi protonlar soni atomning kimyoviy xossalarini belgilaydi va belgilanadi Z(buyumning seriya raqami). Nuklonlar soni yadroda deyiladi massa raqami va belgilang A. Xuddi shu seriya raqamiga ega yadrolar va har xil massa raqamlari deyiladi izotoplar. Bitta kimyoviy elementning barcha izotoplari bir xil kimyoviy xususiyatlarga ega, ammo fizik xususiyatlar juda farq qilishi mumkin. Izotoplarni belgilash uchun ikkita indeksli kimyoviy element belgisidan foydalaning: A Z X. Pastki indeks - seriya raqami, yuqori indeks - ommaviy raqam. Ko'pincha pastki belgi qo'yilmaydi, chunki u elementning belgisi bilan ko'rsatilgan.

Masalan, ular 14 6 C o'rniga 14 C ni yozadilar.

Yadroning parchalanish qobiliyati uning tarkibiga bog'liq. Xuddi shu element ham barqaror, ham radioaktiv izotoplarga ega bo'lishi mumkin.

Masalan, uglerod izotopi 12 C barqaror, ammo 14 C izotopi radioaktivdir.

Radioaktiv parchalanish statistik hodisadir. Izotopning parchalanish qobiliyati parchalanish konstantasi bilan tavsiflanadi λ.

Yemirilish doimiysi l - berilgan izotop yadrosining vaqt birligida parchalanish ehtimoli.

t vaqtdagi radioaktiv parchalanish yadrolarining N sonini, dN 1 - dt vaqt ichida parchalanadigan yadrolar sonini belgilaymiz. Moddadagi yadrolar soni juda katta bo'lganligi sababli, katta sonlar qonuni bajariladi. Qisqa vaqt ichida dt yadroviy parchalanish ehtimoli dP = ldt formulasi bilan topiladi Chastota ehtimollikka teng: d N 1 / N = dP = ldt. d N 1 / N = ldt- parchalangan yadrolar sonini aniqlaydigan formula.

Tenglamaning yechimi: , - formula radioaktiv parchalanish qonuni deyiladi: Radioaktiv yadrolar soni eksponensial qonunga muvofiq vaqt o'tishi bilan kamayadi.

Bu yerda N - t vaqtdagi parchalanmagan yadrolar soni; N o - parchalanmagan yadrolarning boshlang'ich soni; l - radioaktiv parchalanish doimiysi.

Amalda, parchalanish konstantasi qo'llanilmaydi λ , va chaqirilgan miqdor yarim yemirilish davri T.

Yarim yemirilish davri (T) - radioaktiv yadrolarning yarmi parchalanadigan vaqt.

Davr bo'yicha radioaktiv parchalanish qonuni Yarim yemirilish davri (T) quyidagi shaklga ega:

Yarim yemirilish davri va yemirilish doimiysi o‘rtasidagi bog‘liqlik quyidagi formula bilan ifodalanadi: T = ln(2/l) = 0,69/l

Yarim yemirilish davri juda uzoq yoki juda qisqa bo'lishi mumkin.

Radioaktiv izotopning faollik darajasini baholash uchun faollik deb ataladigan miqdor ishlatiladi.

Vaqt birligida parchalanadigan radioaktiv dori yadrolarining faollik soni: A = dN yemirilish /dt

SI faollik birligi 1 bekkerel (Bq) = 1 parchalanish/s - 1 sekundda 1 parchalanish sodir bo'lgan dori faolligi. Kattaroq faoliyat birligi 1 ruterford (Rd) = Bq. Ko'pincha tizimdan tashqari faoliyat birligi ishlatiladi - 1 g radiy faolligiga teng kyuri (Ci): 1 Ci = 3,7 Bq.

Vaqt o'tishi bilan faollik bir xil eksponensial qonunga muvofiq kamayadi, unga ko'ra radionuklidning o'zi parchalanadi:

= .
Amalda faoliyatni hisoblash uchun formuladan foydalaniladi:

A = = lN = 0,693 N/T.

Agar biz atomlar sonini massa va massa orqali ifodalasak, faollikni hisoblash formulasi quyidagicha bo'ladi: A = = 0,693 (mkT)

Avogadro raqami qayerda; m - molyar massa.

Radioaktiv parchalanish qonuni - radioaktiv parchalanish intensivligining vaqtga va namunadagi radioaktiv atomlar soniga bog'liqligini tavsiflovchi fizik qonun. Frederik Soddi va Ernest Ruterford tomonidan kashf etilgan, ularning har biri keyinchalik Nobel mukofotiga sazovor bo'lgan. Ular uni eksperimental ravishda kashf etdilar va 1903 yilda "Radiy va toriyning radioaktivligini qiyosiy o'rganish" va "Radioaktiv transformatsiya" asarlarida nashr etishdi va uni quyidagicha shakllantirishdi:

“Radioaktiv mahsulotlardan biri ajratilgan va uning faolligi u hosil bo'lgan moddaning radioaktivligidan qat'iy nazar tekshirilgan barcha hollarda, geometrik progressiya qonuniga ko'ra, barcha tadqiqotlarda faollik vaqt o'tishi bilan pasayganligi aniqlandi. ”

Bernulli teoremasidan foydalanib, quyidagi xulosaga erishildi: transformatsiya tezligi doimo transformatsiyadan o'tmagan tizimlar soniga proportsionaldir.

Qonunning bir nechta formulalari mavjud, masalan, differentsial tenglama shaklida:

radioaktiv parchalanish atom kvant mexanik

bu dt qisqa vaqt oralig'ida sodir bo'lgan dN parchalanish soni namunadagi N atomlar soniga proportsional ekanligini anglatadi.

eksponensial qonun

Yuqoridagi matematik ifodada u parchalanish konstantasi bo'lib, vaqt birligida radioaktiv parchalanish ehtimolini tavsiflaydi va c?1 o'lchamga ega. Minus belgisi vaqt o'tishi bilan radioaktiv yadrolar sonining kamayishini ko'rsatadi.

Ushbu differentsial tenglamaning yechimi:

bu erda atomlarning boshlang'ich soni, ya'ni atomlar soni

Shunday qilib, radioaktiv atomlar soni eksponensial qonunga muvofiq vaqt o'tishi bilan kamayadi. Yemirilish tezligi, ya'ni vaqt birligidagi parchalanishlar soni ham eksponensial ravishda kamayadi.

Atomlar sonining vaqtga bog'liqligi ifodasini farqlab, biz quyidagilarni olamiz:

vaqtning dastlabki momentidagi parchalanish tezligi qayerda

Shunday qilib, parchalanmagan radioaktiv atomlar soni va parchalanish tezligining vaqtga bog'liqligi bir xil konstanta bilan tavsiflanadi.

Parchalanish xususiyatlari

Yemirilish konstantasidan tashqari, radioaktiv parchalanish undan kelib chiqadigan yana ikkita konstanta bilan tavsiflanadi:

1. O'rtacha umr ko'rish vaqti

Kvant-mexanik tizimning (zarracha, yadro, atom, energiya darajasi va boshqalar) ishlash muddati - bu sistema ehtimollik bilan parchalanadigan vaqt davri, bu erda e = 2,71828... Eyler soni. Agar mustaqil zarralar ansambli ko'rib chiqilsa, vaqt o'tishi bilan qolgan zarralar soni (o'rtacha) boshlang'ich momentdagi zarrachalar sonidan e marta kamayadi. "Umr bo'yi" tushunchasi eksponensial parchalanish sodir bo'lgan sharoitlarda qo'llaniladi (ya'ni omon qolgan zarrachalarning kutilgan soni N t vaqtiga bog'liq bo'ladi).

bu erda N 0 - boshlang'ich momentdagi zarralar soni). Masalan, bu atama neytrino tebranishlari uchun ishlatilmaydi.

Yaroqlilik muddati T 1/2 yarimparchalanish davriga (omon qolgan zarrachalar soni o'rtacha ikki baravar kamaygan vaqt) quyidagi munosabat bilan bog'liq:

Hayotning o'zaro nisbati parchalanish doimiysi deb ataladi:

Eksponensial yemirilish nafaqat kvant mexanik tizimlar uchun, balki vaqt birligida sistema elementining boshqa holatga qaytarilmas o'tish ehtimoli vaqtga bog'liq bo'lmagan barcha hollarda ham kuzatiladi. Shuning uchun "hayot" atamasi fizikadan ancha uzoq sohalarda, masalan, ishonchlilik nazariyasida, farmakologiyada, kimyoda va hokazolarda qo'llaniladi. Bunday turdagi jarayonlar chiziqli differensial tenglama bilan tavsiflanadi.

demak, dastlabki holatdagi elementlar soni N(t)/ ga mutanosib tezlikda kamayib boradi. Proportsionallik koeffitsienti ga teng Shunday qilib, farmakokinetikada kimyoviy birikma organizmga bir marta kiritilgandan so'ng, birikma biokimyoviy jarayonlarda asta-sekin yo'q qilinadi va organizmdan chiqariladi va agar u biokimyoviy tezlikda sezilarli o'zgarishlarga olib kelmasa. Unga ta'sir qiluvchi jarayonlar (ya'ni, ta'sir chiziqli), keyin uning tanadagi konsentratsiyasining pasayishi eksponensial qonun bilan tavsiflanadi va biz kimyoviy birikmaning tanadagi umri (shuningdek, yarimparchalanish davri) haqida gapirishimiz mumkin. va parchalanish doimiy).

2. Yarim yemirilish davri

Kvant-mexanik sistemaning yarim yemirilish davri (zarracha, yadro, atom, energiya darajasi va boshqalar) tizim 1/2 ehtimollik bilan yemiriladigan T S vaqtidir. Agar mustaqil zarrachalar ansambli ko'rib chiqilsa, unda bir yarim umr davomida omon qolgan zarralar soni o'rtacha 2 marta kamayadi. Bu atama faqat eksponensial parchalanadigan tizimlar uchun amal qiladi.

Dastlabki vaqtda olingan barcha zarralar ikki yarim umr davomida parchalanadi deb o'ylamaslik kerak. Har bir yarim yemirilish davri omon qolgan zarrachalar sonini yarmiga qisqartirganligi sababli, 2T ½ dan keyin zarrachalarning dastlabki sonining chorak qismi qoladi, 3T ½ dan sakkizdan bir qismi va hokazo. Umuman olganda, omon qolgan zarrachalarning ulushi (yoki aniqrog'i) , berilgan zarrachaning omon qolish ehtimoli p) t vaqtiga quyidagicha bog'liq:

Yarim yemirilish davri, o'rtacha umr va parchalanish doimiysi radioaktiv parchalanish qonunidan kelib chiqadigan quyidagi munosabatlar bilan bog'liq:

Chunki, yarimparchalanish davri o'rtacha umrga nisbatan taxminan 30,7% qisqa.

Amalda, yarimparchalanish davri sinovdan o'tgan preparatning belgilangan vaqt oralig'ida faolligini o'lchash yo'li bilan aniqlanadi. Dori faolligi parchalanuvchi moddaning atomlari soniga mutanosib ekanligini hisobga olib, radioaktiv parchalanish qonunidan foydalanib, ushbu moddaning yarimparchalanish davrini hisoblash mumkin.

Qisman yarim yemirilish davri

Agar yarim yemirilish davri bo'lgan tizim T 1/2 bir nechta kanallar orqali parchalanishi mumkin, ularning har biri uchun qisman yarimparchalanish davri aniqlanishi mumkin. i-kanal (tarmoqlanish koeffitsienti) bo'ylab yemirilish ehtimoli p i ga teng bo'lsin. Keyin i-kanal uchun qisman yarimparchalanish davri teng bo'ladi

Qisman, agar biz i-chi kanaldan tashqari barcha parchalanish kanallarini "o'chirsak" berilgan tizimning yarim yemirilish davrining ma'nosiga ega. Ta'rifga ko'ra, har qanday parchalanish kanali uchun.

Yarim umrning barqarorligi

Kuzatilgan barcha holatlarda (parchalanadigan ba'zi izotoplar bundan mustasno elektron tutilishi), yarimparchalanish davri doimiy edi (davrdagi o'zgarishlar to'g'risidagi individual hisobotlar etarli darajada eksperimental aniqlik, xususan, yuqori faol izotoplarning to'liq tozalanmaganligi bilan bog'liq). Shu munosabat bilan, yarimparchalanish davri o'zgarmagan hisoblanadi. Shu asosda tog' jinslarining mutlaq geologik yoshini aniqlash, shuningdek, biologik qoldiqlarning yoshini aniqlashning radiokarbonli usuli quriladi.

Yarim yemirilish davrining o'zgaruvchanligi haqidagi taxmin kreatsionistlar, shuningdek, deb atalmish vakillari tomonidan qo'llaniladi. Tog' jinslari, tirik mavjudot qoldiqlari va tarixiy topilmalarning ilmiy daxldorligini rad etish uchun "muqobil fan", bunday tanishish yordamida qurilgan ilmiy nazariyalarni yanada rad etish uchun. (Masalan, «Kreatsionizm», «Ilmiy kreatsionizm», «Evolyutsionizmning tanqidi», «Turin kafan» maqolalariga qarang).

Elektronlarni ushlab turish uchun parchalanish konstantasining o'zgaruvchanligi eksperimental ravishda kuzatilgan, ammo u laboratoriyada mavjud bo'lgan bosim va haroratlarning barcha diapazonida foiz oralig'ida. Bu holda yarimparchalanish davri yadro yaqinidagi orbital elektronlarning to'lqin funktsiyasi zichligining bosim va haroratga ma'lum (anchalik zaif) bog'liqligi tufayli o'zgaradi. Kuchli ionlangan atomlar uchun ham parchalanish konstantasining sezilarli o'zgarishlari kuzatildi (masalan, to'liq ionlangan yadroning chegaralangan holatida, yadro plazmaning erkin elektronlari bilan o'zaro ta'sirlashgandagina elektron tutilishi mumkin; bundan tashqari, parchalanish neytral atomlar, ba'zi hollarda yuqori ionlangan atomlar uchun kinematik ravishda taqiqlanishi mumkin). Parchalanish konstantalaridagi o'zgarishlarning barcha variantlari, shubhasiz, radioxronologik tarixni "rad etish" uchun ishlatilmaydi, chunki ko'pchilik izotop-xronometrlar uchun radioxronometrik usulning xatosi foizdan ko'proqni tashkil qiladi va Yerdagi tabiiy ob'ektlardagi yuqori ionlangan atomlar bu mumkin emas. har qanday uzoq vaqt davomida mavjud.

Radioaktiv izotoplarning yarimparchalanish davrining hozirgi va milliardlab yillardagi mumkin bo'lgan o'zgarishlarini izlash fizikadagi fundamental konstantalar (nozik tuzilish konstantasi, Fermi doimiysi va boshqalar) qiymatlarining o'zgarishi haqidagi gipoteza bilan bog'liq holda qiziqarli. .). Biroq, sinchkovlik bilan o'lchovlar hali natija bermadi - eksperimental xatolik doirasida yarimparchalanish davridagi o'zgarishlar topilmadi. Shunday qilib, 4,6 milliard yil davomida samarium-147 ning b-emirilish konstantasi 0,75% dan ko'p bo'lmagan o'zgarganligi va reniy-187 ning b-emirilishi uchun bir vaqtning o'zida 0,5% dan oshmaganligi ko'rsatilgan. ; ikkala holatda ham natijalar bunday o'zgarishlarning umuman yo'qligi bilan mos keladi.

Atom yadrolarining radioaktiv parchalanishi o'z-o'zidan sodir bo'ladi va asl radioaktiv izotop atomlari sonining doimiy kamayishiga va parchalanish mahsuloti atomlarining to'planishiga olib keladi.

Radionuklidlarning parchalanish tezligi faqat ularning yadrolarining beqarorlik darajasi bilan belgilanadi va odatda fizikaviy va kimyoviy jarayonlarning tezligiga (bosim, harorat, moddaning kimyoviy shakli va boshqalar) ta'sir qiluvchi omillarga bog'liq emas. Har bir alohida atomning parchalanishi butunlay tasodifiy hodisa bo'lib, ehtimollik va boshqa yadrolarning xatti-harakatlariga bog'liq emas. Ammo, agar tizimda etarlicha ko'p radioaktiv atomlar mavjud bo'lsa, umumiy naqsh paydo bo'ladi: ma'lum bir radioaktiv izotopning atomlari soni vaqt birligida parchalanadi, har doim ma'lum bir izotopga xos bo'lgan umumiy sonning ma'lum bir qismini tashkil qiladi. hali parchalanmagan atomlar. Qisqa vaqt ichida parchalanib ketgan DUU atomlarining soni D/ parchalanmagan radioaktiv atomlarning umumiy soniga DU va DL intervalining qiymatiga mutanosibdir. Bu qonunni quyidagi nisbat sifatida ifodalash mumkin:

-AN = X? N? D/.

Minus belgisi radioaktiv atomlar sonini ko'rsatadi N kamayadi. Proportsionallik omili X deyiladi doimiy parchalanish va berilgan radioaktiv izotopning doimiy xarakteristikasi hisoblanadi. Radioaktiv parchalanish qonuni odatda differentsial tenglama sifatida yoziladi:

Shunday qilib, radioaktiv parchalanish qonuni quyidagicha shakllantirish mumkin: vaqt birligida radioaktiv moddaning mavjud yadrolarining bir xil qismi doimo parchalanadi.

Emirilish doimiysi X teskari vaqtning o'lchamiga ega (1/s yoki s -1). Ko'proq X, radioaktiv atomlarning parchalanishi tezroq sodir bo'ladi, ya'ni. X har bir radioaktiv izotop uchun nisbiy parchalanish tezligini yoki atom yadrosining 1 s ichida parchalanish ehtimolini tavsiflaydi. Parchalanish konstantasi - vaqt birligida parchalanadigan atomlarning ulushi, radionuklidning beqarorligi ko'rsatkichi.

Qiymat - radioaktiv parchalanishning mutlaq tezligi -

faoliyat deb ataladi. Radionuklid faolligi (A) - Bu vaqt birligida sodir bo'ladigan atom parchalanishlari soni. Bu ma'lum bir vaqtda radioaktiv atomlar soniga bog'liq (VA) va ularning beqarorlik darajasi bo'yicha:

A=Y ( X.

SI faoliyat birligi bekkerel(Bq); 1 Bq - parchalanish turidan qat'i nazar, soniyada bitta yadroviy transformatsiya sodir bo'ladigan faollik. Ba'zan tizimdan tashqari faollikni o'lchash birligidan foydalaniladi - kyuri (Ci): 1Ci = 3,7-10 10 Bq (1 g 226 RAAda atomlarning 1 soniyada parchalanish soni).

Faoliyat radioaktiv atomlar soniga bog'liq bo'lganligi sababli, bu qiymat o'rganilayotgan namunadagi radionuklidlar tarkibining miqdoriy o'lchovi bo'lib xizmat qiladi.

Amalda radioaktiv parchalanish qonunining quyidagi ko'rinishga ega bo'lgan integral shaklidan foydalanish qulayroqdir:

bu erda MU 0 - vaqtning dastlabki momentidagi radioaktiv atomlar soni / = 0; - hozirgi vaqtda qolgan radioaktiv atomlar soni

vaqt /; X- doimiy parchalanish.

Radioaktiv parchalanishni xarakterlash uchun, ko'pincha parchalanish doimiysi o'rniga X Ular undan olingan boshqa miqdorni - yarimparchalanish davrini ishlatadilar. Yarim yemirilish davri (T]/2)- bu radioaktiv atomlarning dastlabki sonining yarmi parchalanadigan vaqt davri.

G = qiymatlarini radioaktiv parchalanish qonuniga almashtirish T 1/2 Va VA (= Af/2, biz olamiz:

VU 0 /2 = # 0 e~ xt og-

1 /2 = e~ xt "/2 -, A e xt "/ 2 = 2 yoki HT 1/2 = 1p2.

Yarim yemirilish davri va parchalanish doimiysi quyidagi bog'liqlik bilan bog'liq:

T x/2=1p2 A = 0,693 /X.

Ushbu munosabatdan foydalanib, radioaktiv parchalanish qonunini boshqa shaklda ko'rsatish mumkin:

TU, = UU 0 e Apg, "t t

N = Va 0? e-°’ t - ( / t 02.

Bu formuladan kelib chiqadiki, yarimparchalanish davri qanchalik uzoq bo'lsa, radioaktiv parchalanish shunchalik sekin kechadi. Yarimparchalanish davri radioaktiv yadroning barqarorlik darajasini tavsiflaydi va turli izotoplar uchun juda katta farq qiladi - soniyalarning fraktsiyalaridan milliardlab yillargacha (ilovalarga qarang). Yarim yemirilish davriga qarab radionuklidlar shartli ravishda quyidagilarga bo'linadi uzoq umr va qisqa umr.

Yarim yemirilish davri parchalanish turi va nurlanish energiyasi bilan bir qatorda har qanday radionuklidning eng muhim xususiyati hisoblanadi.

Shaklda. 3.12-rasmda radioaktiv izotopning yemirilish egri chizig'i ko'rsatilgan. Gorizontal o'q vaqtni (yarim umrda), vertikal o'q esa radioaktiv atomlar sonini (yoki faollikni bildiradi, chunki u radioaktiv atomlar soniga proportsionaldir).

Egri chiziq ko'rsatkich va asimptotik tarzda vaqt o'qini kesib o'tmasdan yaqinlashadi. Bir yarim yemirilish davriga (G 1/2) teng bo'lgan vaqtdan so'ng, radioaktiv atomlar soni ikki yarim umrdan keyin (2G 1/2) 2 marta kamayadi, qolgan atomlar soni yana yarmiga kamayadi; ya'ni Ularning dastlabki sonidan 4 marta, 3 7 "1/2 dan keyin - 8 marta, keyin

4G 1/2 - 16 marta, orqali T yarim yemirilish davri G ]/2 - dyuym 2 t bir marta.

Nazariy jihatdan, beqaror yadroli atomlarning populyatsiyasi cheksizgacha kamayadi. Biroq, amaliy nuqtai nazardan, barcha radioaktiv nuklidlar parchalanganda ma'lum bir chegara belgilanishi kerak. Bu 107^, 2 vaqtni talab qiladi, deb ishoniladi, shundan so'ng radioaktiv atomlarning 0,1% dan kamrog'i asl miqdorda qoladi. Shunday qilib, agar biz faqat jismoniy parchalanishni hisobga olsak, Chernobil kelib chiqishi 90 Bg (= 29 yil) va |37 Cz (T|/ 2 = 30 yil) biosferasini to'liq tozalash uchun mos ravishda 290 va 300 yil kerak bo'ladi. .

Radioaktiv muvozanat. Agar radioaktiv izotopning (ota-ona) parchalanishi paytida yangi radioaktiv izotop (qizi) hosil bo'lsa, ular genetik jihatdan bir-biri bilan bog'liq va hosil bo'lgan deyiladi. radioaktiv oila(qator).

Keling, genetik jihatdan bog'liq bo'lgan radionuklidlar holatini ko'rib chiqaylik, ularning ota-onasi uzoq umr ko'radi va qizi qisqa umr ko'radi. Masalan, stronsiy 90 5g, u (3-emirilish () T /2 = 64 h) va barqaror sirkoniy nuklidiga aylanadi ^'x(3.7-rasmga qarang). 90 U 90 5g dan ancha tez parchalanar ekan, ma'lum vaqt o'tgach, 90 8g parchalanish miqdori istalgan daqiqada parchalanadigan 90 U miqdoriga teng bo'ladi. Boshqacha qilib aytganda, ota-onaning faolligi 90 8 g (D,) qizi 90 U faolligiga teng bo'ladi (L 2). Bu sodir bo'lganda, 90 V mavjud deb hisoblanadi dunyoviy muvozanat uning asosiy radionuklidi bilan 90 8g. Bunday holda, munosabat quyidagicha bo'ladi:

A 1 = L 2 yoki X 1? = X 2? UU 2 yoki: G 1/2(1) = MU 2: G 1/2(2) .

Yuqoridagi munosabatlardan kelib chiqadiki, radionuklidning parchalanish ehtimoli shunchalik yuqori bo'ladi (Kimga) va shunga mos ravishda qisqaroq yarimparchalanish davri (T ]/2), Ikki izotop aralashmasida uning atomlari qancha kam bo'lsa (AO-

Bunday muvozanatni o'rnatish uchun taxminan vaqt kerak bo'ladi 7T ]/2 qizi radionuklid. Dunyoviy muvozanat sharoitida nuklidlar aralashmasining umumiy faolligi ma'lum bir vaqtning o'zida asosiy nuklidning faolligidan ikki baravar yuqori. Misol uchun, agar dastlabki vaqtda preparat faqat 90 8 g bo'lsa, keyin keyin 7T /2 oilaning eng uzoq umr ko'rgan a'zosi (seriyaning ajdodidan tashqari) dunyoviy muvozanat o'rnatiladi va radioaktiv oilaning barcha a'zolarining parchalanish tezligi bir xil bo'ladi. Oilaning har bir a'zosi uchun yarimparchalanish davri har xil ekanligini hisobga olsak, muvozanatdagi nuklidlarning nisbiy miqdori (shu jumladan massasi) ham har xil. Kamroq T

Yarim hayot ()- o'rtacha, parchalanmagan yadrolar soni ikki baravar kamayadigan vaqt davri.

Radioaktiv yadroning o'rtacha umri:

Nuklid faolligi- 1 soniya ichida namuna yadrolari bilan sodir bo'lgan parchalanish soni:

Faollik birligi - 1 Bq: 1 bekkerel - radioaktiv manbadagi nuklidning faolligi, bunda 1 sekundda bitta parchalanish hodisasi sodir bo'ladi. 1Bq= 2,703 kyuri.

5. uchun ofset qoidalari - Va - parchalanish

Ona yadrosi- radioaktiv parchalanishga uchragan atom yadrosi.

Bola yadrosi- radioaktiv parchalanish natijasida hosil bo'lgan atom yadrosi.

Ofset qoidalari– ma'lum bir asosiy yadroning parchalanishi natijasida qaysi yadro paydo bo'lishini aniqlashga imkon beradigan qoidalar. Bu qoidalar radioaktiv parchalanish paytida amal qiladigan qonunlar - zaryad sonlarining saqlanish qonuni va massa sonlarining saqlanish qonunining natijasidir.

Zaryad va massa sonlarining saqlanish qonunlari

1) Chiqib kelayotgan yadro va zarrachalarning zaryad raqamlari yig’indisi dastlabki yadroning zaryad soniga teng.

2) paydo bo'layotgan yadro va zarrachalarning massa sonlari yig'indisi boshlang'ich yadroning massa soniga teng.

Ko'chirish qoidalari zaryad va massa sonlarining saqlanish qonunlarining natijasidir.

Alfa parchalanishi atom yadrosining qiz yadro va alfa zarrachaga (atom yadrosi) o'z-o'zidan parchalanishi deyiladi. 4 U).

Alfa parchalanishi odatda og'ir yadrolarda sodir bo'ladi massa raqami

A≥ 140 (bir nechta istisnolar mavjud bo'lsa-da).

a-emirilish uchun joy almashish qoidasi: , bu yerda geliy yadrosi (a-zarra),

Misol (alfa parchalanishi uran-238 toriy-234 uchun):

a-emirilish natijasida atom 2 ta hujayrani boshiga siljitadi davriy jadvallar(ya'ni yadro zaryadi Z 2 ga kamayadi), qiz yadrosining massa soni 4 ga kamayadi.

Beta parchalanishi

Bekkerel b-nurlari oqim ekanligini isbotladi elektronlar. Beta parchalanishi - bu namoyon zaif o'zaro ta'sir.