ВІКІСТОРІНКА
Навигация:
Інформатика
Історія
Автоматизація
Адміністрування
Антропологія
Архітектура
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Військова наука
Виробництво
Географія
Геологія
Господарство
Демографія
Екологія
Економіка
Електроніка
Енергетика
Журналістика
Кінематографія
Комп'ютеризація
Креслення
Кулінарія
Культура
Культура
Лінгвістика
Література
Лексикологія
Логіка
Маркетинг
Математика
Медицина
Менеджмент
Металургія
Метрологія
Мистецтво
Музика
Наукознавство
Освіта
Охорона Праці
Підприємництво
Педагогіка
Поліграфія
Право
Приладобудування
Програмування
Психологія
Радіозв'язок
Релігія
Риторика
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Статистика
Технології
Торгівля
Транспорт
Фізіологія
Фізика
Філософія
Фінанси
Фармакологія


Радіоактивність, основні закони радіоактивного розпаду

Загрузка...

Радіоактивністю називається здатність нестійких ізотопів хімічних елементів самочинно перетворюватись в інші більш стійкі елементи з випромінювання альфа-, бета-, гамма-променів, а інколи і інших частинок.

Радіоактивність ізотопів, які знаходяться в природних умовах, отримала назву природної радіоактивності, а радіоактивний розпад ядер атомів при їх бомбардуванні елементарними частинками (електронами, протонами, нейтронами, альфа-частинками та іншими) – штучною радіоактивністю.

Процес перетворення одного ізотопу в інший називається радіоактивним розпадом. Радіоактивне перетворення протікає самочинно та ймовірність радіоактивного розпаду lр за одиницю часу є сталою для кожного радіоактивного елементу. Відповідно, кількість актів радіоактивного розпаду dN за час dt визначається кількістю радіоактивних ядер N у даний момент часу t:

 

. (3.1)

 

Інтегруючи вираз (3.1), отримаємо:

 

. (3.2)

 

де lnC – стала інтегрування.

Використовуючи початкову умову t=0, N=N0 отримаємо основний закон радіоактивного розпаду:

 

. (3.3)

 

Час розподілу tр рівний величині, яка обернена сталій розподілу, і має розмірність часу.

Практично тривалість життя радіоактивного ізотопу більш зручно характеризувати періодом піврозпаду T1/2. Період піврозпаду T1/2 – це час, протягом якого розпадається половина початкової кількості атомів даної речовини.

Із співвідношення (3.3) отримаємо:

 

, (3.4)

 

звідси

 

. (3.5)

 

Активність радіоактивного розпаду ap, яка часто в радіометрії свердловин називається абсолютною радіоактивністю, оцінюється кількістю розпадів, що проходять в одиницю часу (розп./с):

 

. (3.6)

 

Кількість радіоактивної речовини в системі одиниць СІ виражають в кілограмах (кг).

Для оцінки радіоактивності гірської породи qп при радіометричних дослідження свердловин користуються об’ємними одиницями концентрації радіоактивних елементів. В системі одиниць СІ найбільш зручна еквівалентна частка одиниці – нанокілограм-еквівалент радію на кубічний метр породи – нкг·еквRa/м3 (10-9кг·еквRa/м3).

При розпаді радіоактивних елементів випромінюються альфа- бета-частинки та гамма-кванти, причому випромінювання гамма-квантів не є самостійним актом, воно супроводжується альфа- або бета-розпадом ядер елементів.

Альфа-промені – потік частинок, які є ядрами атомів гелію (42He), несуть подвійний додатній заряд 9,54·10-10 електростатичних одиниць та володіють найбільшою масою (6,598·10-12г) серед елементарних частинок. Швидкість альфа-частинок природних радіоактивних елементів становить – 1,39·109-2,05·109м/с.

Бета-промені – представляють собою потік частинок, які несуть одинарний від’ємний (електрони) або додатній (протони) заряд 4,77·10-10 електростатичних одиниць і мають масу 0,9035·10-27 г. Швидкість бета-частинок коливається практично від нуля до 0,998 швидкості світла.

Гамма-промені – це потік нейтральних частинок, які мають таку ж природу, що і радіохвилі, світло, рентгенівське випромінювання, і відрізняються від них тільки більш високою частотою коливань (n>2,42·1018 с-1).

Швидкість розповсюдження гамма-квантів стала та у вакуумі рівна швидкості світла c=300000м/с.

Енергія гамма-кванта виражається співвідношенням:

 

, (3.7)

 

де h – стала Планка, яка рівна 6,62·10-34 Дж·с.

Довжина хвилі l, яка випромінює гамма-квант, обернено пропорційна частоті коливань:

 

. (3.8)

Природна радіоактивність гірських порід, в основному, обумовлена наявністю в них природних радіоактивних елементів – урану 23892U і продукту його розпаду 22688Ra, торію 23290Th та радіоактивного ізотопу калію 4019K. Інші радіоактивні елементи (рубідій 8737Rb, самарій 147162La, лютецій 17671Lu та інші) характеризуються великими періодами піврозпаду, малими концентраціями в гірських породах, тому суттєвого вкладу в сумарну природну радіоактивність вони не вносять.

Найбільш високою радіоактивність відмічаються магматичні породи, найнижчою – осадові та проміжною – метаморфічні.

Пониженою радіоактивністю серед осадових утворень характеризуються хемогенні відклади (ангідрити, гіпси, кам’яна сіль, за виключенням калійної солі), а також чисті пісковики, піщаники, вапняки і доломіти. Максимальною радіоактивністю характеризуються глини, глинисті та бітумінозні сланці, фосфорити, а також калійні солі.

Високорадіоактивні різниці зустрічаються і серед чистих незаглинизованих пісків, піщаників та вапняків, якщо дані породи збагачені моноцитом, карнотитом, глауконітом, польовими шпатами та іншими мінералами, які містять радіоактивні елементи.

У деяких випадках радіоактивність гірських порід підвищується у результаті насичення їх пластовими водами, які збагачені ураном і радієм, наприклад, хлоркальцієвого та особливо сульфідно-барієвого типів.

Загрузка...

© 2013 wikipage.com.ua - Дякуємо за посилання на wikipage.com.ua | Контакти