Радиационная безопасность. От теории к практике - страница 6

Формула превращения нейтрона в протон может быть представлена в следующем виде: ^>1_>0n – ^>1_>1H +0_>—1e + v.

Такое превращение сопровождается выделением энергии (0,76 МэВ).

Позитронный (бетта^>+ – распад)распад характерен для ядер с избыточным числом протонов (недостаточным числом нейтронов). При нем в определенных энергетических условиях излучается позитрон и нейтрино. Излучение позитрона может происходить только в том случае, если разность энергий (уменьшение массы) материнского и дочернего ядер превышает 1,02 МэВ.

Рис. 1.4. Схема бетта-распада

При столкновении испущенного позитрона с электроном обе частицы исчезают (аннигилируют), превращаясь в кванты света, при этом вся энергия частиц переходит в энергию гамма-квантов по формуле

^>0_>+1e+^>0_>—1e -> 2бетта+2x0,51МэВ

При излучении позитрона образуется ядро с тем же массовым числом, но с зарядом на единицу меньшим, т. е. ядро элемента, расположенного в таблице Менделеева на одно место левее исходного.

Например

^>27_>14Si -> ^>0_>+1e+^>27_>13Al+v

При этом виде распада происходит превращение одного протона ядра в нейтрон, позитрон и нейтрино:

^>1_>1p -> ^>0_>+1e+^>1_>0n+v

Такое превращение протекает с поглощением энергии (1,8 МэВ), так как масса нейтрона больше массы протона.

Процесс К-захвата (электронного захвата) происходит при условии, если избыточная энергия возбужденного ядра с избыточным числом протонов не превышает 1,02 МэВ. То есть, когда в ядре не хватает энергии для излучения позитрона, бетта^>+-распада (позитронного) не произойдет. Переход ядра в устойчивое состояние в этом случае может произойти путем захвата одного из орбитальных электронов из К-слоя (редко из L-слоя) электронной оболочки атома. В результате этого превращения, так же как при излучении позитрона, образуется ядро элемента с атомным номером на единицу меньшим, чем у исходного ядра (материнского).

Ввиду того, что после электронного захвата в К-оболочке атома образуется вакантное место, один из электронов внешней оболочки занимает его, в результате происходит перестройка в атомных оболочках. Атом из возбужденного состояния переходит в нормальное; переход сопровождается испусканием рентгеновского излучения дочернего атома.

Следовательно, К-захват также связан с превращением протона в нейтрон.

В результате нейтронного распада (n-распада) ядро испускает нейтрон, что в большинстве случаев происходит в цепочке распада, в которой энергия возбуждения дочернего ядра превышает энергию связи нейтрона, равную примерно 8 МэB. Испускание нейтрона приводит к уменьшению массового числа на единицу.

Спонтанное деление ядер характерно для ядер очень тяжелых элементов. При нем ядро атома вещества делится на два осколка со средними массовыми числами. У тяжелых ядер больший избыток нейтронов над протонами, чем у устойчивых ядер с массой средней величины, поэтому при спонтанном делении испускается два-три нейтрона.

Радиоактивный распад зависит только от внутреннего энергетического состояния ядра. Интенсивность радиоактивного распада различных изотопов различна, с течением времени она уменьшается. Скорость распада является величиной, характерной для данного изотопа и не зависящей от внешних воздействий температуры, давления, магнитных сил и пр.

Для всех видов радиоактивных распадов существует общая закономерность, состоящая в том, что количество ядер данного радиоактивного изотопа, распадающихся за единицу времени (в среднем), всегда составляет определенную, характерную для данного радиоактивного изотопа, долю полного числа еще не распавшихся атомов.