Природна радиоактивност

Од Википедија — слободната енциклопедија
Прејди на: содржини, барај

Радиоактивноста е спонтан процес при кој атомското јадро, емитувајќи една или пвеќе честици или кванти на електромагнетното зрачење, преминува во друго јадро. Природната радиокативност е откриена од Анри Бекерел во 1896 година. Тој испитувајчи ја луминисценцијата, открил дека ураниумот и неговите соединенија спонтано емитуваат зрачење чија природа дотогаш не била позната. Зрачењето освем луминисценцијата предизвикува јонизација на средината каде што поминува. Дејствува на фотоплоча, лесно приникнува низ тенки метални плочки, има голема продорност, покажува биолошко и хемиско дејство. Подоцнежните испитувања покажуваат дека радиоактивното зрачење не е еднородно. За да се изучи природата на радиоактивното зрачење се следи неговото однесување во јако електрично или магнетно поле. На пример ако од олова кутија, во која е сместен радиоактивниот препарат излегува тесен сноп на радиоактивно зрачење. Кога снопот поминува низ хомогено електрично или магнетно поле, фотографската плочасе добиваат три траги. Првобитниот сноп се дели на три компонентни:
α-зрачење кое преставува поток на позитивни честици кои слабо се отклонуваат во електричното или магнетното поле
β-зрачење кое представува проток на негативни честици ко силно се отклонуваат во полето
γ-зрачење дел од снопот којшто не ја променил првобитната насока по дејство на полето
Природно радиоактивните елементи, чиј реден број Z≥83, главно се групирани во три радиоактивни фамилии:

  1. Фамилија на ураниумот започнува со изотопот на ураниумот 92238 U.По низа од α и β распаѓања, фамилијата завршува со стабилен изотоп на олово 82206 Pb
  2. Фамилијата на ториумот започнува со ториумот 90232Th, а завршува со стабилен изотоп на оловото 208
    82
    Pb
  3. фамилијата на актиниумот започнува со 23592U завршува со третиот стабилен изотоп на олово 20782Pb


Природно радиоактивните елементи при своето распаѓање не поминуваат д иректно во стабилни елементи. При овој процес почнувајќи од еден радиоактивен елемент со најдолг период на полураспаѓање, по низа α или β распаѓања како краен продукт на распаѓањето се добива стабилен (нерадиоактивен елемент).
За разлика од природно радиоактивните изотопи кај кои емиесијата алфа бета или гама зрачењето е спонтана кај вештачки произведените радиоактивни елемнти емисијата на овие зрачења е индуцирана. Помеѓу природната и вештачката радиоактивност нема никаква принципиелна разлика. Според тоа својствата на радиоактивните изотопи се независни од начинот на којшто тие се добиени.

Својства на алфа-зраците[уреди]


Радерфорд и Родјс во 1908 година по експериментален пат утврдиле дека α-честиците се јадра на атомите на хелиумот, односно тоа се двојно позитивно јонизирани атоми на хелиумот.Нестабилноста кон α-распаѓање покажуваат тешките јадра со масен број А>210. Освен тоа и некои полесни јадра спонтано емитираат α-честици. Тоа се на пример, елементите на калиум, рубидиум, самариум и други.
При α-зрачењето, освен енергетски промени, јадрото претрпува и структурни промени. Атомскиот број Z на јадрото се намалува за две единици, а амасениот број А за 4 единици. Тоа може да се прикаже со:
X Y+ He+Q
- He е α-честицата- тоа е јадрото на хелиумот составен од два протона и два неутрона
X е означено првобитното јадро
Y- е означено новодобиеното јадро
Q- е енергија што се ослободува при овој процес
Стрелката означува дека овој процес е неповратен.
Треба да се истакне дека на некои од радиоактивните елементи не се т.н. чисти α-емитери, туку извесен процент од јадрата на дадениот радиоактивен елемент се распаѓа емитувајчи α-честици, а друг процент β-честици.
Поминувајќи низ материјална средина, α-честиците вршат јонизација на атомите (молекулите) при што губат дел од својата енергира. Нивната јонизирачка способност е мошне голема. Должината на патот што α-честицата го минува низ материјална средина се вика домет (продорност). Поради големата маса на α-честицата дометот во воздухот е од 2 до 8cm. во течните, а особено во тврдите средини е помал. При премин низ материјална средина, α-честицата губи дел од енергијата, најпрво преминува во хелиумов јон He+ , а потоа примајќи уште еден електрон се неутрализира.

Својства на β-зраците[уреди]


Кај β- зрачењето се забележани три вида јадрени претворања и тоа:

  • Бета минус распаѓање (β-)
  • Бета плус зрачење (β+)
  • Електронски зафата или само К-зафат


Од трите само бета минус распаѓање е карактеристичен за природната радиоактивност. Јадрата кои имаат поголем број неутрони, за да бидат стабилни под дејство на т.н. слаби заемнодејства еден неутрон преминува во протон и се емитува електроно со голема енергија. Истовремено со електронот e, за да се исполни законот за запазување на импулсот, се емитува и антинеутрино . Антинеутриното нема полнеж, има маса на мирување приближно нула, а се емитува истовремено со електронот: n p+ e+
При ова распаѓање не се менува бројот на нуклеоните, Z се зголемува за единица.
X Y+ e+
Постоењето на честицата на антинеутриното го разрешава проблемот со енергетскиот спектар на β-распашањето. Β-честиците се емитуваат со сите можни енергии, почнувајќи од некоја горна граница до нула. Според тоа спектарот на β-зрачењето е континуиран. Брзината на емитуваните β-честици е споредлива со брзината на светлината. Јонизационата способност на β-честиците е стотина пати помала од онаа која ја поседуваат α-честиците. Но продорноста (дометот) е многу поголема, во воздухот може да постигнат и неколку метри. Во зависност од енергијата, β-честиците може да поминат низ оловен лист со дебелина од 1mm, додека алуминиумот со дебелина 3-5mm наполно ги апсорбира. Патото што ќе го помине β-зрачењето во ткивата зависи од почетната енергија и од густината на ткивото. Β-зрачењето со енергија од 1MeV може да продре и до 3mm.