Радіоактивність, основні види і властивості.

Між елементами, що входять до складу ядра, діють ядерні сили притягання, які проявляються на дуже малих відстанях (до 10^-15 м). Крім ядерних сил притягання, між однойменно зарядженими частинками ядра - протона­ми - діють кулонівські сили відштовхування.

У важких елементів, ядра яких складаються з великої кількості частинок, ядерні сили притягання вже не спроможні компенсувати кулонівські сили відштовхування. У цьому разі починається внутрішня перебудова ядер і спонтанний перехід ядер від менш стійкого стану до більш стійкого. Це явище одержало назву радіоактивності.

Радіоактивність — це здатність ядер деяких хімічних елементів спонтанно перетворюватися в ядра інших хімічних елементів з виділенням енергії у вигляді іонізуючого вип­ромінювання.

Альфа (), бета () гамма () і нейтронне (n °) випромі­нювання. Основними видами випромінювання, що виника­ють при розпаді різних нуклідів, випромінювання. Альфа-випромінювання являє собою потік позитивно заряджених частинок, що мають масове число 4 і заряд, який дорівнює 2. За своєю фізичною природою де ядра атома ге­лію. Тепер відомо близько 40 природних і понад 200 штуч­них -активних ядер, тобто ядер, здатних до -розпаду.

Альфа-розпад характерний для важких елементів (урану, торію, плутонію та ін.).

Унаслідок альфа-розпаду початкове ядро перетворюється в нове ядро з атомним номером на 2 одиниці і масовим чис­лом на 4 одиниці менше початкового.

; .

Проникаюча здатність альфа-частинок невелика. Довжи­на пробігу (при енергії 4 МеВ) у повітрі складає 2,5 см, у біологічній тканині - 0,003 мм, в алюмінію - 0,01 мм. При зовнішньому опроміненні значної небезпеки для людини вони не становлять. Однак небезпека ця стає великою в разі про­никнення альфа-частинок всередину організму. Пов'язано це з тим, що частки мають високу густину іонізації.

Бета-випромінювання являє собою негативно або пози­тивно заряджені частинки (потік електронів або позитронів). Вони у 7300 разів легші за альфа-частинки і мають проника­ючу здатність значно вищу, ніж альфа-частинки. Довжина пробігу в повітрі (при енергії 4 МеВ) складає 17,8 м, у воді -до 2,6 мм, у м'якій тканині — до 2 см, в алюмінії - 9,8 мм. Однак густина іонізації значно менша.

При електронному бета-розпаді відбувається перетворен­ня нейтрона в протон, заряд ядра і його порядковий номер збільшуються на одиницю.

При позитронному бета-розпаді відбувається перетворен­ня протона в нейтрон, який супроводжується утворенням і викиданням з ядра позитрона, заряд ядра і його порядковий номер зменшуються на одиницю.

Нейтронне випромінювання - потік нейтральних части­нок, що не несуть електричних зарядів, проникаюча здатність яких дуже висока, вони можуть вільно проникати через тіло людини і більш щільне середовище. У повітрі довжина про­бігу досягає декількох сотень метрів.

Нейтрони взаємодіють тільки з ядрами атомів речовини, унаслідок чого атоми окремих елементів перетворюються в нестабільні, тобто в радіоактивні. Іншими словами, нейтрони самі по собі не викликають іонізації, але, вибиваючи атоми з їх стабільних станів, створюють наведену радіоактивність у матеріалах і тканинах, крізь які проходять:

Гамма і рентгенівське випромінювання - це потоки елек­тромагнітних хвиль. У спектрі електромагнітних коливань вони розташовуються за ультрафіолетовими променями.

Чим менша довжина хвилі, тим вища енергія випроміню­вання і більша його проникаюча здатність (мал. 1.1).

Рентгенівські промені можна розглядати як гамма-про­мені низьких енергій, які не виходять з радіоактивного ато­ма, їх одержують штучно.

Вважається, що електромагнітні коливання випроміню­ються у вигляді згустку енергії - квантів. Якщо енергія квантів видимого світла вимірюється 2-3 еВ, а ультрафіоле­тового випромінювання 3—6 еВ, то кванти радіації переносять її в сотні тисяч і мільйони разів більше.

Джерелами гамма-випромінювання є ядерні реакції і роз­пад багатьох радіоактивних речовин.

Джерелами рентгенівського випромінювання є різні апа­рати і прилади, що використовуються в медицині та для інших цілей (апаратура зв'язку, яка потребує великої напруги), а також Сонце.

Мал. 1.1. Проникна здатність альфа-, бета- та гамма-випромінення.

Кожний прилад, у якому електрони прискорюються на­пругою більше 5 кВ, слід розглядати як можливе джерело невикористаного рентгенівського випромінювання.

Рентгенівське і гамма-випромінювання з однаковою дов­жиною хвилі, крім способу одержання, за характером впливу на живий організм нічим одне від одного не відрізняються.

Іонізуюче випромінювання має ряд спільних ознак. За характером впливу на об'єкти навколишнього середовища найбільш цікавими є дві з них: здатність проникати через різні товщі матеріалів (проникаюча здатність) і здатність іоні­зувати атоми і молекули речовини, у якій вони поширюються (іонізуюча здатність)