На практике пользуются характеристикой скорости радиоактивного распада, называемой периодом полураспадаТ>1/2 – временем, в течение которого распадается половина имевшихся вначале ядер.
Период полураспада различных радиоактивных изотопов исчисляется временем от долей секунды до миллиардов лет.
К примеру, в одном килограмме урана за одну секунду распадается 2х10>10 атомов; это означает, что за секунду его масса уменьшается приблизительно на 8х10>—19 часть.
Число распадов в одном грамме радия (атомный вес 226 и период полураспада 1620 лет) составляет 3,7х10>10 распадов в секунду. Это число распадов в одну секунду принято за единицу радиоактивности – кюри или 3,7х10>10 Бк.
Характеристикой скорости распада является также среднее время жизни радиоактивного изотопа – среднее значение промежутка времени от момента образования ядра до момента его распада. Среднее время жизни изотопа может быть определено путем сложения времени жизни всех радиоактивных атомов и деления этой суммы на первоначальное число радиоактивных атомов.
Характеристика радиоактивного изотопа, представляющая собой скорость (интенсивность) распада его атомов, называется активностью. Она определяется числом ядер вещества, распадающихся в единицу времени.
Единицами измерения радиоактивности в системе СИ является 1 беккерель (Бк), который равен 1 распаду в секунду. Широко используются в настоящее время внесистемные единицы: кюри (1 Кu=3,7х10>10 Бк (расп./с)), милликюри (1 мKu=3,7х10>7 Бк (расп./с)) и микрокюри (1 мкKu=3,7х10>4 Бк (расп./с)).
Кюри (Ku) – единица активности радионуклида, в котором происходит 3,7х10>10 актов распада в секунду, что соответствует числу распадов в секунду 4 г радия-226.
Важными для практики являются понятия: удельной активности радиоактивных веществ, под которой понимается их активность, отнесенная к единице массы и объемной активности-активности, отнесенной к единице объема среды (например, Бк/кг (мKu/г), Бк/л (мKu/л) воды, Бк/м>3 (мкKu/м>3) воздуха и т. д.).
1.1.4. Энергия связи и дефект массы атомных ядер
Для уяснения физического процесса и закономерностей выделения ядерной энергии необходимо рассмотреть взаимодействие сил между нуклонами ядра, энергию связи ядра и условия ее освобождения.
Атомы всех элементов обладают определенными значениями массы и энергии, основная часть которых сосредоточена в ядрах. Определенным количеством энергии обладают и ядра атомов, находящихся в нормальном (невозбужденном) состоянии, равновесие нуклонов в которых поддерживается действием ядерных и кулоновских сил. Изменение равновесия этих сил в ядре приводит к изменению его энергетического уровня.
Чтобы удалить друг от друга («растащить») в пределах действия ядерных сил взаимно притягивающиеся нуклоны ядра, необходимо затратить работу. При этом, энергия нуклонов в новом состоянии будет больше их энергии в прежнем состоянии. Если удаленные в пределах радиуса ядра нуклоны предоставить самим себе, то под действием ядерных сил они вернутся в прежнее положение, при этом согласно закону сохранения энергии выделится определенное количество энергии. Однако, энергия всех нуклонов ядра после их сближения будет меньше энергии в положении, когда они были удалены друг от друга.
Аналогично, при образовании ядра происходит «стягивание» ядерными силами его протонов и нейтронов, сопровождающееся выделением энергии. Энергия образовавшегося ядра будет меньше на определенную величину энергии свободных нуклонов этого ядра.
