Закон радіоактивного розпаду - студопедія
В даний час подрадіоактівностью розуміють здатність деяких атомних ядер мимовільно (спонтанно) перетворюватися в інші ядра з випусканням різних видів радіоактивних випромінювань і елементарних частіц.Елементарной часткою називається мікрооб'єкт, який неможливо розщепити на складові частини. Радіоактивність підрозділяється на природну (спостерігається у нестійких ізотопів, що існують в природі) та штучну (спостерігається у ізотопів, отриманих за допомогою ядерних реакцій). Принципової різниці між цими двома типами радіоактивності немає, так як закони радіоактивного перетворення в обох випадках однакові.
Теорія радіоактивного розпаду будується на припущенні про те, що радіоак-тивний розпад є спонтанним процесом, який підпорядковується законам статистики. Так як окремі радіоактивні ядра розпадаються незалежно один від одного, то можна вважати, що число ядер dN, що розпалися в середньому за інтервал часу від t до t + dt. пропорційно проміжку часу dt і числу N нераспавшіхся ядер до моме-НТУ часу t:
де l - постійна для даної радіоактивної речовини величина, звана постійної радіоактивного розпаду; знак мінус вказує, що загальне число радіоактивними-тивних ядер в процесі розпаду зменшується. Розділивши змінні та інтегруючи, отримаємо:
де N0 початкова число ядер (в момент часу t = 0), N- число нераспавшіхся ядер в момент часу t. Формула (256) виражає закон радіоактивного-ного розпаду, згідно з яким число нераспавшіхся ядер убуває з часом за експоненціальним законом. Інтенсивність процесу радіоактивного розпаду характеризують дві величини: період напіврозпаду Т1 / 2 і середній час життя t радіоактивного ядра.Періодом полураспадаТ1 / 2 називається час, за яке вихідне число радіоактивних ядер в
середньому зменшується вдвічі. Тоді, відповідно до рівняння (256),
Періоди напіврозпаду для природно-радіоактивних елементів коливаються від десятимільйонних часток секунди до багатьох мільярдів років.
Сумарна тривалість життя dN ядер дорівнює t | dN | = LNtdt. Проінтег-рировать цей вислів по всіх можливих t (т. Е. Від 0 до ¥) і розділивши на началь-ве число ядер N0, отримаємо середній час життя t радіоактивного ядра:
Таким чином, середній час життя t радіоактивного ядра є величина, зворотна постійної радіоактивного розпаду l.
Активністю А нукліда (загальна назва атомних ядер, що відрізняються числом протонів Z і нейтронів N) в радіоактивному джерелі називається число розпадів, що відбуваються з ядрами зразка в 1 з:
Одиниця активності в СІ - бекерель (Бк): 1Бк - активність нукліда, при якій за 1 с відбувається один акт розпаду. До сих пір в ядерній фізиці застосовується і позасистемна одиниця активності нукліда в радіоактивному джерелі - Кюрі (Кі): 1 Ки = 3,7. 10 10 Бк.
1 Кі - це активність, яку має 1г радію. Кюрі - дуже велика одиниця, тому що радій сам по собі дуже активний елемент і маса в 1г - досить велика величина для реальних препаратів. Досить сказати, що наявна кількість радію в усьому світі зараз вимірюється кілограмами.
Питомою активністю називають число розпадів ядер, що відбуваються за 1с в одиниці маси речовини:
Одиниця питомої активності - Бк / кг.
Вихідні ядра радіоактивного речовини називаються материнськими, а продукт розпаду - дочірніми ядрами. Часто дочірні ядра в свою чергу є радіоактивними. Вони розпадаються з утворенням нових радіоактивних ядер і т.д. Утворюється ланцюжок радіоактивних перетворень, звана радіоактивним сімейством або радіоактивним поруч. В даний час відомо 4 радіоактивних ряду:
2. ряд актиния (актиноурана) 92 U 235 → 82 Pb 207
Перші три ряди є природно радіоактивними. родоначальник
останнього сімейства 93 Np 237 отримано штучним шляхом.