ОСНОВНОЙ ЗАКОН РАДИОАКТИВНОГО РАСПАДА

Закон радиоактивного распада описывает зависимость числа нераспавшихся ядер от времени. Согласно этому закону последнее уменьшается по сравнению с начальным моментом времени по экс­поненциальному закону, что описывается следующим уравнением:

 

, (4)

 

где N(t) — число нераспавшихся к моменту времени tядер; N0 — начальное число нераспавшихся ядер; λ — постоянная распада.

На практике обычно используют период полураспада (Т) – время в течение которого распадается половина радиоактивных ядер (рис. 3).

 

 

N0

N0/2

Т1

Т2

λ1>λ2

 

Рис. 3

 

 

Скорость изменения числа нераспавшихся ядер, взятая по абсолютной величине, называется активностью радиоактивного препарата.

Находя производную числа нераспавшихся ядер по времени, получим для зависимости активности от времени выражение:

 

, (5)

 

где А0 - активность радиоактивного препарата в начальный момент времени: Ао=λN₀. Очевидно, что со временем активность (как и число нераспавшихся ядер) уменьшается по экспоненциальному закону.

Единицей измерения активности является беккерель (Бк) (1 Бк соот­ветствует 1 распаду за секунду). Часто используется внесистемная единица: Кюри (Ки): 1 Ки = 3,7-10¹⁰ Бк.

При движении через вещество заряженные α - и β -частицы взаи­модействуют с электронными оболочками атомов, в результате про­исходит возбуждение или ионизация атомов. Длина пробега части­цы в среде зависит от ее заряда, начальной энергии и массы, а также от плотности среды, в которой происходит движение, причем длина пробега увеличивается с возрастанием начальной энергии частицы и с уменьшением плотности среды. При равных значениях начальной энергии она больше у тех частиц, у которых меньше масса, поскольку потери энергии на единице пути убывают с увеличением скорости движения частицы. Так, α -частицы, обладающие большой массой, при равных значениях начальной энергии движутся значительно медленнее β -частиц и растрачивают свою энергию в веществе на очень коротких расстояниях (например, при энергии 4 МэВ длина пробега у них в воздухе -2,5 см, а в воде или мягких тканях животных и человека - сотые доли миллиметра). Проникающая способность частиц обоих этих видов незначительна (правда, у β -частиц она несколько больше, чем у α -частиц), благодаря чему они обычно не представляют опасности при внешнем облучении (например, от потока β –частиц с максимальной энергией 2 МэВ полностью защищает слой алюминия толщиной 3,5 мм). Плотная одежда может поглотить значительную часть β -частиц и совсем не пропускает α -частицы. Однако при попадании внутрь человеческого организма с пищей, водой и воздухом при загрязнении поверхности тела α - и β -радиоактивные изотопы могут представлять серьезную опасность.

γ-кванты взаимодействуют с атомами вещества, передавая часть своей энергии электронам оболочки, что вызывает возбуждение и ионизацию атомов среды. Пути пробега γ -квантов в воздухе измеряются сотнями метров, в твердом веществе — десятками сантиметров и даже метрами. Проникающая способность γ -лучей уменьшается с увеличением плотности вещества.