Что понимают под искусственной радиоактивностью кратко

Обновлено: 05.07.2024

РАДИОАКТИВНОСТЬ ИСКУССТВЕННАЯ радиоактивность, обусловленная хозяйственной и военной деятельностью человека, связанной с образованием и использованием радиоактивных изотопов (в атомных электростанциях, на ледоколах и подводных лодках, в дефектоскопии, медицине и т. д.). При превышении предельно допустимых доз искусственная радиация играет резко отрицательную экологическую роль, т. к. не только вызывает мутагенные, тератогенные, канцерогенные эффекты, но и разрушает структуру популяций, экосистем и биомов .

Экологический энциклопедический словарь. — Кишинев: Главная редакция Молдавской советской энциклопедии . И.И. Дедю . 1989 .

Смотреть что такое "РАДИОАКТИВНОСТЬ ИСКУССТВЕННАЯ" в других словарях:

РАДИОАКТИВНОСТЬ ИСКУССТВЕННАЯ — радиоактивность, создаваемая в устойчивых атомных ядрах путем облучения их потоками нейтронов или бомбардировкой протонами, лейтонами, α частицами и др. частицами. Открыта в 1934 г. И. и Ф. Жолио Кюри. Свойства искусственных и естественных… … Геологическая энциклопедия

радиоактивность искусственная — Р. нуклидов, полученных искусственно в результате ядерных реакций … Большой медицинский словарь

ИСКУССТВЕННАЯ РАДИОАКТИВНОСТЬ — явление радиоактивного распада ядер атомов радиоактивных (см.), созданных искусственным путём, посредством ядерных реакций. Искусственная (см.) открыта в 1934 г. французскими физиками И. и Ф. Жолио Кюри. Между искусственной и естественной… … Большая политехническая энциклопедия

ИСКУССТВЕННАЯ РАДИОАКТИВНОСТЬ — радиоактивность, наблюдаемая у нуклидов, образующихся в результате ядерных реакций. Открыта И. и Ф. Жолио Кюри в 1934 … Большой Энциклопедический словарь

РАДИОАКТИВНОСТЬ — РАДИОАКТИВНОСТЬ, свойство нек рых хим. элементов самопроизвольно превращаться в другие элементы. Это превращение или радиоактивный распад сопровождается выделением энергии в виде различных корпускулярных и лучистых радиации. Явление Р. было… … Большая медицинская энциклопедия

искусственная радиоактивность — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN artificial radioactivity … Справочник технического переводчика

ИСКУССТВЕННАЯ РАДИОАКТИВНОСТЬ — радиоактивность, наблюдаемая у нуклидов, образующихся в результате ядерных реакций. Открыта И. и Ф. Жолио Кюри в 1934 … Естествознание. Энциклопедический словарь

РАДИОАКТИВНОСТЬ — (1) естественная (радиоактивный распад) способность некоторых естественных неустойчивых (см.) хим. элементов (урана, радия, полония и др.) к самопроизвольному (спонтанному) превращению в др. хим. элементы, сопровождающемуся испусканием… … Большая политехническая энциклопедия

радиоактивность наведенная — искусственная P., обусловленная ядерными реакциями, происходящими при облучении стабильных нуклидов … Большой медицинский словарь

искусственная радиоактивность — радиоактивность, наблюдаемая у нуклидов, образующихся в результате ядерных реакций. Открыта И. и Ф. Жолио Кюри в 1934. * * * ИСКУССТВЕННАЯ РАДИОАКТИВНОСТЬ ИСКУССТВЕННАЯ РАДИОАКТИВНОСТЬ, радиоактивность, наблюдаемая у нуклидов, образующихся в… … Энциклопедический словарь

Из этого видеоурока ребята узнают, что такое искусственная радиоактивность и каков механизм её образования. Выяснят, что называют ядерными реакциями. Рассмотрят механизм деления тяжёлых ядер на примере изотопа урана. А также узнают, что называют цепной ядерной реакцией и каковы её особенности.

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобретя в каталоге.

Получите невероятные возможности

Конспект урока "Искусственная радиоактивность. Ядерные реакции. Цепная реакция деления"

Спустя 38 лет после открытия Беккереля французские учёные Фредерик и Ирен Жолио-Кюри провели один очень интересный опыт. Они поместили в близи источника быстрых альфа-частиц алюминиевую фольгу и подвергли её облучению в течение нескольких минут. Затем они удалили источник и поднесли к фольге счётчик Гейгера. Какого же было удивление учёных, когда они обнаружили, что алюминиевая фольга стала радиоактивной: она испускали позитроны в течение некоторого времени.

Дальнейшие исследования показали, что при облучении, ядра алюминия захватывают альфа-частицы и превращаются в ядра изотопа фосфора-тридцать с испусканием нейтрона:

Полученный искусственно изотоп фосфора радиоактивен. Поэтому он в течение очень короткого промежутка времени самопроизвольно испускает позитрон и превращается в стабильный изотоп кремния-тридцать:

Так было открыто явление искусственной радиоактивности, за которое супруги Жолио-Кюри в 1935 году были удостоены Нобелевской премии по химии.

Искусственная радиоактивность — это распад изотопов, полученных искусственным путём (то есть в результате ядерных реакций).

Ядерными реакциями мы с вами будем называть превращение атомных ядер при их взаимодействии с элементарными частицами или друг с другом.

Ядерные реакции происходят лишь тогда, когда частицы приближаются друг к другу настолько, что попадают в зону действия ядерных сил.

Сразу обратим ваше внимание на то, что в любой ядерной реакции выполняются законы сохранения энергии и импульса. При этом, что важно, сумма зарядовых и массовых чисел ядер и частиц, вступающих в ядерную реакцию, равна сумме зарядовых и массовых чисел ядер и частиц, получающихся в результате реакции.

Действие законов сохранения ограничивает возможные варианты ядерных реакций и позволяет предсказать возможные пути (механизмы) ядерных превращений.

Чаще всего символически ядерные реакции записываются, как:

А + а → В + b,

где А — это исходное ядро, а — бомбардирующая частица. Соответственно, В — это конечное ядро, а b — испускаемая частица.

Для осуществления ядерной реакции под действием положительно заряженной частицы необходимо, чтобы частица обладала кинетической энергией, достаточной для преодоления сил кулоновского отталкивания. Например, в исторически первой ядерной реакцией, в результате которой в 1919 году Эрнестом Резерфордом был открыт протон, лишь одна из примерно 50 000 альфа-частиц захватывалась ядром азота с последующим испусканием протона:

Поэтому для осуществления таких ядерных реакций необходимо заряженным частицам сообщать достаточно большую кинетическую энергию, например, в ускорителях. В них заряженные частицы разгоняются электрическим полем, двигаясь по замкнутым орбитам или спирали, где они удерживаются с помощью магнитного поля. В современных ускорителях заряженные частицы или ядра атомов разгоняются от десятков мегаэлектронвольт до сотен гигаэлектронвольт.

Первая ядерная реакция на быстрых протонах была осуществлена в 1932 году. В ней удалось расщепить ядро лития-7 на две альфа-частицы:

Открытие нейтрона дало новый импульс в исследовании ядерных реакций. Поскольку у нейтронов нет электрического заряда, то они могут беспрепятственно проникать в атомные ядра и вызывать их изменение. Например, если нейтрон влетит в ядро алюминия, то образуется изотоп натрия и альфа-частица:

Великий итальянский физик Энрико Ферми первым начал изучать реакции, вызываемые нейтронами. Он обнаружил, что ядерные превращения вызываются не только быстрыми нейтронами (с энергией в несколько мегаэлектронвольт), но и медленными (десятые доли электронвольта). Причём медленные нейтроны во многих случаях более эффективны, чем быстрые, так как они более вероятно вступают в реакции с данной мишенью.

А + а → В + b.

В таких реакциях энергия, вносимая в ядро, передаётся преимущественно одному или небольшой группе нуклонов. Такой механизм реакции является основным при больших энергиях бомбардирующих частиц.

При малых энергиях бомбардирующих частиц наряду с прямыми ядерными реакциями в соответствии с представлениями, развитыми Нильсом Бором, осуществляются также реакции, происходящие в два этапа, с образованием составного ядра:

Х + а → С * → Y + b.

На первом этапе ядро поглощает (то есть захватывает) частицу и образуется составное ядро в возбуждённом состоянии. Энергия поглощённой частицы распределяется между всеми нуклонами составного ядра, причём энергия, приходящаяся на каждый нуклон, меньше удельной энергии связи. На втором этапе вследствие обмена энергией между нуклонами на одном или нескольких из них может сконцентрироваться энергия, достаточная для преодоления ядерных сил и вылета из составного ядра. В результате составное ядро превращается в конечное с испусканием частицы или гамма-кванта и высвобождением избытка энергии.

Особый тип ядерных реакций представляют реакции деления элементов, расположенных в конце Периодической системы химических элементов. В результате таких реакций выделяется огромное количество энергии. Почему это происходит? Обратимся к графику удельной энергии связи нуклонов.

Итак, для тяжёлых ядер, например таких, как уран-235, удельная энергия связи, приходящаяся на нуклон, составляет примерно 7,6 МэВ. Ядра химических элементов из середины периодической системы элементов Менделеева обладают максимальной удельной энергией связи — до 8,8 МэВ на нуклон. Таким образом, при расщеплении тяжёлого ядра на два три более лёгких осколка энергия связи, приходящаяся на каждый нуклон, увеличится на величину порядка одного мегаэлектронвольта. А исходя из закона сохранения энергии, такое же количество энергии выделится при делении ядра. Следовательно, в ходе ядерной реакции, приводящей к появлению ядер с большей удельной энергией связи, должна выделяться энергия.

Напомним, что ядерная реакция, сопровождающаяся выделением энергии, называется экзотермической. Если же наоборот, ядерная реакция происходит за счёт поглощения энергии, то её называют эндотермической.

Процессы, происходящие при ядерных реакциях, очень сложны, но их энергетический выход вычислить довольно просто благодаря великой формуле Эйнштейна. Для этого необходимо знать только массы всех компонентов ядерной реакции:

В 1939 году австрийский физик Лиза Мейтнер и её племянник Отто Роберт Фриш дали верную интерпретацию это явления. По мнению учёных, при попадании нейтрона в тяжёлое ядро урана происходит деление последнего на две примерно равные части. Поскольку в дочерних относительно лёгких ядрах оказывается избыток нейтронов, то вероятен ещё и вылет нескольких нейтронов.

В том же году Фредерик Жолио-Кюри, Ханс Халбан и Лев Николаевич Коварский показали, что действительно при делении одного ядра урана на два осколка освобождается два или три нейтрона и выделяется около 200 МэВ энергии.

А теперь представим, что у нас есть некоторое количество ядер урана-двести тридцать пять. Образовавшиеся в результате первого деления нейтроны смогут разделить новые ядра урана образовав новые нейтроны. Так, при определённых условиях процесс, начавшись однажды с одного нейтрона, может принять характер цепной реакции.

Ядерная реакция деления, в которой частицы, вызывающие реакцию, образуются как продукты этой же реакции, называется цепной.

Первая управляемая цепная ядерная реакция была осуществлена Энрико Ферми в США в 1942 году. А в СССР первая цепная реакция была осуществлена Игорем Васильевичем Курчатовым в 1946 году.

Скорость цепной реакции деления ядер характеризуется коэффициентом размножения нейтронов.

Коэффициент размножения нейтронов равен отношению числа нейтронов в теле в данном поколении цепной реакции к их числу в следующем поколении:

Цепная ядерная реакция будет самоподдерживающейся, если количество нейтронов в каждом следующем поколении не уменьшается (то есть коэффициент размножения нейтронов будет равен единице). Если же коэффициент размножения нейтронов будет меньше единицы, то реакция будет затухающей, если же больше единицы — то скорость реакции нарастает со временем, что может привести к ядерному взрыву.

Электронный захват (е – -или К-захват)

и – электронное нейтрино и антинейтрино

Z – (1/2)A

A– (1/2)A

Деление ядра обычно на два осколка, имеющих приблизительно равные массы и заряды

Самопроизвольный распад атомных ядер подчиняется закону радиоактивного распада:

где N₀ – количество ядер в данном объеме вещества в начальный момент времени t = 0, N – число ядер в том же объеме к моменту времени t, λ – постоянная распада, имеющая смысл вероятности распада ядра за 1 секунду и равная доле ядер, распадающихся за единицу времени.

Закон самопроизвольного радиоактивного распада основывается на двух предположениях:

· постоянная распада не зависит от внешних условий;

· число ядер, распадающихся за время dt, пропорционально наличному количеству ядер. Эти предположения означают, что радиоактивный распад является статистическим процессом и распад данного ядра является случайным событием, имеющим определенную вероятность.

Величина 1/λ равна средней продолжительности жизни(среднее время жизни) радиоактивного изотопа. Действительно, суммарная продолжительность жизни dN ядер равна: . Средняя продолжительность τ жизни всех первоначально существовавших ядер:

Характеристикой устойчивости ядер относительно распада служит период полураспада Т_1/2. Так называется время, в течение которого первоначальное количество ядер данного радиоактивного вещества уменьшается наполовину. Связь λ и Т_1/2:

Естественная радиоактивность наблюдается у ядер атомов химических элементов, расположенных за свинцом в периодической системе Менделеева. Естественная радиоактивность легких и средних ядер наблюдается лишь у ядер , , , , , , .

При радиоактивном распаде ядер выполняется закон сохранения электрического заряда:

где Z_ядe – заряд материнского ядра, Z_iе – заряды ядер и частиц, возникших в результате радиоактивного распада. Этот закон применяется при исследовании всех ядерных реакций.

Правило сохранения массовых чисел при явлениях естественной радиоактивности:

где A_яд – массовое число материнского ядра, A_i – массовые числа ядер или частиц, получившихся в результате радиоактивного распада.

Правила смещения (правила Фаянса и Содди) при радиоактивных распадах:

при α-распаде ;

при β_–-распаде .

Здесь – материнское ядро, Y – символ дочернего ядра, – ядро гелия, – символическое обозначение электрона, для которого A = 0 и Z = –1.

Если дочернее ядро оказывается также радиоактивным, то возникает цепочка радиоактивных превращений. Если происходит цепочка радиоактивных распадов и за время dt из общего числа N_м материнских ядер распадается λ_мN_мdt ядер, а за это же время распадается λ_дN_дdt дочерних ядер, то общее изменение dN_д числа ядер дочернего вещества за единицу времени выразится следующим образом:

В случае подвижного равновесия между материнским и дочерним веществами dN_д/dt = 0 и выполняется условие радиоактивного равновесия

Для просмотра демонстраций щелкните по соответствующей гиперссылке:
Деление ядер. Радиоактивность. Атомная электростанция.

В 1933 г. Ирен Кюри и Фредерик Жолио-Кюри обнаружили, что некоторые легкие элементы — бор, магний, алюминий — при бомбардировке их α-частицами испускают позитроны. В следующем году те же исследователя установили, что если убрать источник α-частиц, то испускание позитронов прекращается не сразу, а продолжается еще некоторое время. Это значит, что при бомбардировке α-частицами образуются какие-то радиоактивные атомы, обладающие определенной продолжительностью жизни, но только испускающие не α-частицы и не электроны, а позитроны. Таким образом была

открыта искусственная радиоактивность, и притом совершенно особого рода: распад ядра с испусканием позитрона.

Наблюдавшиеся явления Ирен Кюри и Фредерик Жолио-Кюри объяснили тем, что под влиянием бомбардировки ядер α-частицами сперва образуются очень неустойчивые ядра, которые затем распадаются с испусканием позитронов. Например, в случае алюминия процесс протекает в две стадии:

Период полураспада радиофосфора равняется 3 мин. 15 сек.

Фредерик Жолио-Кюри, выдающийся ученый-физик, профессор Парижского университета, родился 19 марта 1900 г.

Жолио-Кюри был учеником крупней-шего французского физика Поля Ланже-вена и сотрудником Марии Кюри-Склодов-ской, в лаборатории которой Жолио-Кюри вместе со своей женой Ирен Кюри, открыл явление искусственной радиоактивности. За это открытие ему и Ирен Кюри была присуждена Нобелевская премия.

В 1948 г. Жолио-Кюри построил первый французский ядерный реактор, в котором осуществлялась цепная ядерная реакция.

Жолио-Кюри стоял в первых рядах борцов за мир и демократию и в течение длительного времени был президентом Всемирного Совета Мира.

Хотя количество искусственно созданных радиоактивных веществ при этих опытах было невелико, тем не менее удалось химическим путем установить их природу, на основании чего и были выведены написанные выше уравнения. Результаты, полученные Ирен Кюри и Фредериком Жолио-Кюри, открыли новую обширную область для исследований. Вскоре появилась ряд аналогичных работ. Из них особенно инте ресными оказались работы, в которых для бомбардировки ядер применялись нейтроны. Это был очень удачный выбор, так как нейтроны, являясь нейтральными частицами, гораздо легче проникают в атомные ядра, вызывая образование новых ядер. Таким путем были получены десятки новых радиоэлементов с периодами полураспада от нескольких секунд до нескольких дней. Многие из этих элементов удалось выделить химически.

В отличие от бомбардировки α-частицами излучение во всех этих случаях состояло из электронов. Самый механизм образования радиоэлементов при облучении нейтронами, невидимому, таков: при захвате нейтрона ядро выбрасывает протон, превращаясь в новое, неустойчивое ядро с порядковым номером на единицу меньше. Последнее распадается, испуская электрон и снова образуя такое же ядро, какое было вначале; например:

В настоящее время известно более 400 радиоактивных изотопов химических элементов с электронной или позитронной радиоактивностью, период полураспада которых лежит в пределах от долей секунды до нескольких месяцев. Общее же число разновидностей атомов, найденных в природе или полученных искусственно, достигает 700.

При изучении реакций образования радиоактивных изотопов было обнаружено интересное явление ядерной изомерии, заключающееся в том, что два радиоактивных атома могут обладать одинаковым зарядом ядра и одинаковой массой, но различными радиоактивными свойствами. Так, например, при облучении нейтронами брома были получены два разных радиоброма ₃₅Br 80 с периодами половинного β-распада 18 мин. и 4,2 часа. Такие атомные ядра называют изомерными; при одинаковом составе они, повидимому, обладают различным строением и находятся в различном энергетическом состоянии.

Вы читаете, статья на тему Искусственная радиоактивность

Что понимают под искусственной радиоактивностью кратко

Смотреть что такое "РАДИОАКТИВНОСТЬ ИСКУССТВЕННАЯ" в других словарях:

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Получите невероятные возможности

Конспект урока "Искусственная радиоактивность. Ядерные реакции. Цепная реакция деления"

Похожие страницы: