Фізпрактикум із загального курсу

Фізпрактикум із загального курсу

“ФІЗИКА ЯДРА І ЕЛЕМЕНТАРНИХ ЧАСТИНОК”

 

Лабораторна робота №10

ВИЗНАЧЕННЯ ПЕРІОДУ НАПІВРОЗПАДУ РАДІОАКТИВНОГО ІЗОТОПУ ЗА ЗМЕНШЕННЯМ АКТИВНОСТІ

ПРАВИЛА РАДІАЦІЙНОЇ БЕЗПЕКИ ТА РОБОТИ З ВИСОКОВОЛЬТНИМ ОБЛАДНАННЯМ:

Радіоактивні джерела для роботи видаються студентам тільки на час проведення дослідів під розписку, про що робиться відмітка у спеціальному журналі. Студенти несуть особисту відповідальність за збереження і правильне використання радіоактивного джерела. У роботі використовується Pu-"-Be нейтронне джерело у парафіновому сповільнювачі – захисті. На поверхні захисту джерела контрольний рівень випромінювання не перевищує 3 мЗв/годину. Нейтронне джерело не можна виймати з захисту. На лічильник Гейгера–Мюллера подається робоча напруга 400-500 В чи 800-1200 В.

Можливі аварійні ситуації: несанкціоноване витягнення нейтронного джерела з захисту приводить до підвищення рівня радіації у лабораторії у 10 – 100 разів вище допустимих норм, розгерметизація джерела приведе до забруднення довго живучим ізотопом плутонію, виникнення пожежі, пошкодження заземлення, пошкодження ізоляції проводів.

Категорично заборонено: виймати джерело нейтронів з захисту, відключати кабель живлення детектора від включеного високовольтного блока.

 

 

1. МЕТА І ЗАВДАННЯ ДО РОБОТИ:

Засвоїти практичні навички вимірів β-активності РА ядер; методи обробки результатів вимірів методом найменших квадратів (МНК). Ознайомитись з методикою одержання штучних РА ізотопів методом опромінення стабільних ядер нейтронами. Навчитись визначати період напіврозпаду РА ізотопів.

Визначити період напіврозпаду РА ізотопу

 

НЕОБХІДНІ ПРИЛАДИ І ОБЛАДНАННЯ.

Газорозрядний лічильник β–частинок типу СТС-5 чи СTC-6, змонтований у захисному свинцевому екрані. Блок живлення лічильника на 500 В. Два перелікові пристрої типу ПСО–2м, один для вимірів, другий для керування вимірами у автоматичному режимі. Касета, що містить V₂O₅. Джерело нейтронів у парафіновому чи водяному сповільнювачі. Мікрокалькулятор. Секундомір.

 

 

3. РАДІОАКТИВНІ ІЗОТОПИ. ОДЕРЖАННЯ ШТУЧНИХ РАДІОАКТИВНИХ ІЗОТОПІВ

Одержання штучних радіоактивних ізотопів.

Штучні радіоактивні ізотопи можна отримати за рахунок ядерних реакцій. Найпростіше це зробити з допомогою опромінення зразків (ядер) нейтронами. Нейтрони не мають електричного заряду, тому вони не взаємодіють з електронною оболонкою атомів, а тільки з атомними ядрами. У залежності від енергії нейтрона можуть відбуватися такі процеси:

1. Пружнє розсіювання нейтронів на ядрах (n,n). Наслідком такої взаємодії є передача частини кінетичної енергії нейтрона ядру, з яким він взаємодіє. Цей процес використовується для сповільнення швидких нейтронів.

2. Непружнє розсіювання (n,n’). Швидкі нейтрони спочатку утворюють з ядром складене (проміжкове) ядро, а потім з нього випромінюється нейтрон меншої енергії, а кінцеве ядро залишається у збудженому стані і випромінює гамма–квант.

3. Радіаційне захоплення нейтронів (реакція (n,γ)). Повільний або тепловий нейтрон захоплюється ядром, яке випромінює гамма–квант, або каскад гамма–квантів. Кінцеве ядро у більшості випадків нестабільне і розпадається шляхом випромінювання b^– частинки.

4. Ядерні реакції з утворенням протонів (n,p), альфа частинок (n,"), двох чи більше нуклонів (n,2n), (n,3n), (n,np), та реакція поділу важких ядер (n,f).

ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНА УСТАНОВКА. ПОРЯДОК ПРОВЕДЕННЯ ВИМІРІВ ТА ОБРОБКИ РЕЗУЛЬТАТІВ ВИМІРІВ.

Експериментальна установка.

Експериментальна установка складається з двох пристроїв:

• (Pu–α–Ве)–нейтронного джерела у парафіновому сповільнювачі, що служить для опромінення тепловими нейтронами зразка, який містить сполуку V₂O₅. Наслідком опромінення є накопичення у зразку радіоактивного ізотопу ⁵²V;
• установки для вимірів –активності опромінених зразків, що складається з лічильника типу СТС-6 у свинцевому захисному екрані і двох перерахункових пристроїв (ПП) типу ПС0-2м та джерела живлення лічильника на +500В. ПП №1 підключається до лічильника і служить для виміру активності, ПП №2 використовується для автоматичного включення ПП №1 через задані проміжки часу

(наприклад, через 30 с). Тривалість виміру активності (наприклад, 30 с) встановлюється на ПП №.1.

 

Література

1.Сборник лабораторных задач по ядерной физике. Под.ред. Ю.П. Добрецова, Г.И. Климовой и др. М.: Атомиздат, 1970, стр. 48-52.

2.Г.Ф.Бушок, Є.Ф.Венгер Курс фізики: В 3 кн. Кн.. 3 Оптика. Фізика атома та атомного ядра: Навч.посіб. – К.: Вища шк., 2003.–.311 с.

3. Knoll, Glenn F. Radiation detection and measuremenent. John Willey&Sons, Inc. 2000.

 

Перший варіант методичної вказівки написано доц.. Парлаг О.М. та видано у 1988 році. Останній варіант змінено і доповнено доц.. Парлаг О.М. та ст. н. співр. Парлаг О.О.

Фізпрактикум із загального курсу

“ФІЗИКА ЯДРА І ЕЛЕМЕНТАРНИХ ЧАСТИНОК”

 

Лабораторна робота №10