РАСПАДА И законы дозиметрии.

 

Основной закон радиоактивного распада имеет следующий вид

N(t) = N₀ e^-λt (5а)

где N₀ – число радиоактивных ядер (атомов) в начальный момент времени t=0, N(t) – число радиоактивных ядер (атомов) в момент времени t после начала отсчета.

Радиоактивный распад – это явление, определяемое статистико-вероятными законами. В уравнении (5а) эта зависимость отражается параметром λ, выражающим относительную убыль числа ядер за единицу времени (то есть скорость распада).

 

λ=(dN/N)/dt 1/ λ=τ (5б)

 

Следовательно τ – это среднее время «жизни», по истечение которого происходит уменьшение числа радиоактивных атомов в е раз.

Для оценки устойчивости радионуклидов обычно используют время периода полураспада нуклида Т_1/2, т.е. время, в течении которого распадается половина первоначального количества ядер. Тогда, согласно (5а),

следовательно

 

Т_1/2=(ln2)/ λ= 0,63 τ = 0,63/λ (6)

 

Для каждого радионуклида параметр λ, Т_1/2 индивидуальны и лежат в пределах Т_1/2~(10^-7 сек… 10¹⁵ лет).

Для оценки меры воздействия радиационного излучения на физико-химические свойства материальных объектов воспользуемся законами дозиметрии.

1) Активность радионуклида А - это величина равная отношению числа ΔN самопроизвольных ядерных превращений за интервал времени Δt.

 

A= ΔN/ Δt, распад/cек (7)

 

т.е. число актов распада данного нуклида, происходящих в единицу времени в радиоактивном излучателе.

1 распад /1 сек = 1 Бк (беккерель)

Внесистемная единица - кюри 1 Кн =3,7·10¹⁰ Бк.

2) Экспозиционная доза D_э – определяет величину энергии γ – излучения или рентгеновского, которая при облучении 1 кг воздуха (при нормальных условиях) вызывает ионизацию его молекул с появлением зарядов каждого знака в 1 Кл (Кулон).

, Кл/кг. (8)

Внесистемная единица рентген 1 Р = 8,7·10^-3 Дж/кг.

На практике имеем дело с мкР (10^-6 Р) и мР (10^-3 Р), так как рентген это очень большая величина.

3) Поглощенная доза D_μ – основная дозиметрическая величина равная отношению средней энергии переданной ионизирующим излучением веществу в элементарном объеме к массе вещества Δm в этом объеме

(9)

1 Дж /1 кг = 1 Гр (Грей, Gr)

 

Внесистемные единица рад. 1 Гр =100 рад ≈ 100 Р.

1 рад = 10^-2 дж/кг

4) Эквивалентная доза H – основная дозиметрическая величина в области радиационной безопасности человека.

 

H = k·D_μ (10)

 

Системной единицей измерения поглощенной дозы является зиверт. Обозначение этой единицы - Зв, Sv.

 

Внесистемная единица – бэр. 1 Зв ≈ 100 бэр ≈ 100 Р.

Безразмерный коэффициент k изменяется от 1 до 20 в зависимости от мощности, вида излучения и типа биологического объекта. Для человека при облучении γ, β частицами k ~ 1 (за исключением отдельных органов). Доза радиации свыше 2 грей для человека приводит к необратимым изменениям в организме. Следовательно, опасная для человека величина эквивалентной дозы радиации составляет:

 

D_μ ≈ 2 Гр ≈ 2 Зв/сек ≈ 0.6 мЗв/час

 

 

5) Мощность соответствующей дозы определяется, как отношение данной дозы к интервалу времени Δt, в течение которого происходит излучение.

 

Р_Н =H / Δt, Зв/сек

Р_μ = D_μ / Δt, Гр/сек;(11)

 

Внесистемные единицы измерения мощности дозы:

Р_э= D_э / Δt, Р/час или Р/сек.