Радиоактивные превращения. Единицы радиоактивности

В настоящее время известны следующие виды радиоактивных превращений: а-распад с испусканием ядер гелия; 0-распад с испусканием электронов и позитронов; захват ядром электрона с одной из оболочек собственного атома (обычно К-оболочки); самопроизвольное (спонтанное) деление некоторых тяжелых ядер на два близких по массе осколка. Последние два вида превращений — редкое явление в природе.

Превращение (или распад) любого радиоактивного нуклида происходит с течением времени по показательному закону

N = Noe^, (6.1)

где No начальное число атомов;

N —- число атомов, сохранившихся спустя время t; е — основание натурального логарифма;

л — постоянная (константа) распада.

Постоянная распада характеризует вероятность радиоактивного превращения данного нуклида за единицу времени и имеет размерность времени в минус первой степени (с'1, сут '*, год ’).

Скорость радиоактивного превращения определяется периодом полураспада Ti/2 (время, в течение которого распадается половина начального числа атомов радионуклида) и средней продолжительностью жизни ядра атома т. Эти три параметра связаны между собой следующими соотношениями:

Т i/2 = In 2/X = 0,693/Х. и т= 1/Х= 1,44314 (6.2)

Из закона радиоактивного равновесия легко рассчитать количество любого радионуклида, если известны постоянные распада или периоды полураспада материнского и дочернего нуклидов.

При работе с естественными и искусственными радионуклидами приходится определять их количество, концентрацию, дозу и мощность дозы у-излучения. Количество долгоживущих радиоактивных нуклидов (U, Ra, Th) измеряют в единицах массы (кг, г, мг). Единицей для измерения активности радионуклидов в СИ является беккерель (Бк), т. е. такая активность любого радиоактивного нуклида, в котором за 1 с распадается одно атомное ядро.

Полевая радиометрическая аппаратура

Содержание тех или иных радиоактивных элементов в горных породах можно определять путем регистрации их радиоактивных излучений с помощью специальных приборов — радиометров (рисунок 6.3.1). Радиометры, позволяющие анализировать энергетический спектр гамма-излучения, называют гамма-спектрометрами, а приборы, предназначенные для изучения альфа-радиоактивности газов,— эманометрами.

Блок детектирования (а) и верхняя панель пульта управления (б) полевого радиометра СРП-68-01

Рисунок 6.1 - Схема радиометра

Схема эманометра

Рисунок 6.2 - Схема эманометра

Современные эманометры типа ЭМ-6 и «Радон» имеют схему (рисунок 6.3.2), размещенную в измерительном пульте 13. В качестве детектора в них используется камера 12 объемом в 1 л, внутренняя стенка которой покрыта сцинтиллятором ZnS.

Камера заполняется исследуемым газом. Альфа-частицы, образующиеся при распаде а-радиоактивных эманации, вызывают вспышки света (сцинтилляции) на стенках камеры. Фотоны этих вспышек через открытый торец камеры и светопровод из оптически прозрачного материала попадают на фотокатод ФЭУ.

Эманометр включает в себя также пробоотборник, поршневой насос, соединенные между собой и с камерой резиновыми шлангами. Пробоотборник имеет конусообразный корпус 1 с ручкой 4, внутри которого расположена металлическая трубка 2. Отверстия 3 на трубке служат для прохода почвенного воздуха в трубку, которую через шланги 5, осушитель-пылеулавливатель 7 и ионизационную камеру 12 подключают к всасывающему патрубку насоса. Насос состоит из корпуса 6, поршня 11, ручки 10 и педали 8 (для прижатия его ногой к земле). К корпусу насоса 6 держателями 9 крепится измерительный пульт 13 со сцинтилляционной камерой.

Для заполнения камеры почвенным воздухом пробоотборник вставляют в шпур (бурку), пробитый стальным ломом или буром, и прокачивают воздух насосом. После этого закрывают краны на входе и выходе камеры и переходят к измерениям активности воздуха, набранного в камеру.

По условиям использования и назначению радиометры подразделяются на лабораторные (стационарные), полевые (пешеходные), автомобильные, авиационные, скважинные (каротажные), рудничные и т. д. Полевые радиометры служат для измерения радиоактивности горных пород в условиях их естественного залегания. Автомобильные и авиационные радиометры служат для изучения гамма-активности горных пород при движении автомобиля или самолета по профилю или маршруту. В них применяют непрерывную регистрацию диаграмм самопишущим регистратором.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >