Альфа жана бета нурлануу жалпысынан радиоактивдүү ажыроо деп аталат. Бул ядродон субатомдук бөлүкчөлөрдүн эмиссиясы болгон процесс, эбегейсиз ылдамдыкта жүрөт. Натыйжада атом же анын изотопу бир химиялык элементтен экинчисине өзгөрүшү мүмкүн. Туруксуз элементтерге ядролордун альфа жана бета ажыроосу мүнөздүү. Аларга заряд саны 83 жана массасы 209дан жогору болгон бардык атомдор кирет.
Реакция шарттары
Чыроо, башка радиоактивдүү трансформациялар сыяктуу, табигый жана жасалма. Акыркысы ядрого кандайдыр бир бөтөн бөлүкчөлөрдүн киришинен улам пайда болот. Атомдун канчалык альфа жана бета ажыроосу туруктуу абалга канчалык тез жеткенине жараша болот.
Табигый шарттарда альфа жана бета минус ажыроо пайда болот.
Жасалма шарттарда нейтрон, позитрон, протон жана башка сейрек кездешүүчү ажыроо жана ядролордун трансформациялары кездешет.
Бул ысымдарды радиоактивдүү нурланууну изилдеген Эрнест Рутерфорд койгон.
Туруктуулук менен туруксуздун айырмасынегизги
Чыруу жөндөмдүүлүгү түздөн-түз атомдун абалынан көз каранды. «Туруктуу» же радиоактивдүү эмес ядро деп аталган нерсе чирибеген атомдорго мүнөздүү. Теориялык жактан алганда, мындай элементтер алардын туруктуулугуна акыры ынануу үчүн чексиз байкоого болот. Бул жарым ажыроо мезгили өтө узак болгон мындай ядролорду туруксуз ядролордон бөлүү үчүн талап кылынат.
Жаташып, мындай «жай» атомду туруктуу атом деп жаңылыштырса болот. Бирок, теллур, тагыраак айтканда, анын жарым ажыроо мезгили 2,2·1024 жылды түзгөн 128 номерлүү изотопу эң сонун мисал боло алат. Бул иш өзүнчө эмес. Лантан-138дин жарым ажыроо мезгили 1011 жылды түзөт. Бул мезгил учурдагы ааламдын жашынан отуз эсе көп.
Радиактивдүү ажыроонун маңызы
Бул процесс кокусунан болот. Ар бир чириген радионуклид ар бир учур үчүн туруктуу ылдамдыкка ээ болот. Сырткы факторлордун таасири астында ажыроо ылдамдыгы өзгөрө албайт. Эбегейсиз чоң тартылуу күчүнүн таасири астында, абсолюттук нөлдө, электр жана магнит талаасында, кандайдыр бир химиялык реакция учурунда жана башкалар реакция пайда болобу, баары бир. Процесске атом ядросунун ички бөлүгүнө түздөн-түз таасир этиши мүмкүн, бул иш жүзүндө мүмкүн эмес. Реакция өзүнөн-өзү болот жана ал жүрүп жаткан атомго жана анын ички абалына гана көз каранды.
Радиоактивдүү ажыроо жөнүндө сөз болгондо, көбүнчө "радионуклид" термини колдонулат. Болбогондор үчүнаны менен тааныш болсоңуз, бул сөз радиоактивдүү касиетке, өзүнүн масса номерине, атомдук номерине жана энергетикалык абалына ээ болгон атомдордун тобун билдиргенин билишиңиз керек.
Ар кандай радионуклиддер адам жашоосунун техникалык, илимий жана башка тармактарында колдонулат. Мисалы, медицинада бул элементтер ооруларды аныктоодо, дары-дармектерди, шаймандарды жана башка буюмдарды иштетүүдө колдонулат. Атүгүл бир катар терапиялык жана прогноздук радио дарылар бар.
Изотоптун аныктамасы андан кем эмес маанилүү. Бул сөз атомдордун өзгөчө бир түрүн билдирет. Алар кадимки элемент менен бирдей атомдук номерге ээ, бирок массалык саны башка. Бул айырма нейтрондордун саны менен шартталган, алар протондор жана электрондор сыяктуу зарядга таасир этпейт, бирок алардын массасын өзгөртүшөт. Мисалы, жөнөкөй суутекте алардын 3кө жакыны бар. Бул изотопторуна ат коюлган жалгыз элемент: дейтерий, тритий (жалгыз радиоактивдүү) жана протий. Башка учурларда, аттар атомдук массаларга жана негизги элементке жараша берилет.
Альфа ажыроо
Бул радиоактивдүү реакциянын бир түрү. Бул химиялык элементтердин мезгилдик системасынын алтынчы жана жетинчи мезгилдериндеги табигый элементтер үчүн мүнөздүү. Айрыкча жасалма же трансуран элементтери үчүн.
Альфа ажыроого дуушар болгон элементтер
Бул ажыроо менен мүнөздөлгөн металлдардын санына торий, уран жана висмут менен эсептегенде химиялык элементтердин мезгилдик системасынын алтынчы жана жетинчи мезгилдердин башка элементтери кирет. Процесс ошондой эле оордун арасынан изотопторго өтөтнерселер.
Реакция учурунда эмне болот?
Альфа ажыроо башталганда, 2 протон жана бир жуп нейтрондон турган бөлүкчөлөрдүн ядросунан эмиссия. Бөлүкчөнүн өзү гелий атомунун ядросу, массасы 4 бирдик жана заряды +2.
Натыйжада жаңы элемент пайда болот, ал мезгилдик таблицада оригиналдын сол жагында эки уячада жайгашкан. Бул түзүлүш баштапкы атомдун 2 протонун жана аны менен бирге баштапкы зарядын жоготкондугу менен аныкталат. Натыйжада, алынган изотоптун массасы баштапкы абалга салыштырмалуу 4 масса бирдигине азаят.
Мисалдар
Бул ажыроодо урандан торий пайда болот. Торийден радий, андан радон чыгат, ал акыры полонийди, акыры коргошунду берет. Бул процессте бул элементтердин изотоптору түзүлөт, алар өздөрү эмес. Ошентип, туруктуу элемент пайда болгонго чейин уран-238, торий-234, радий-230, радон-236 жана башкалар чыгат. Мындай реакциянын формуласы төмөнкүчө:
Th-234 -> Ra-230 -> Rn-226 -> Po-222 -> Pb-218
Тандалган альфа-бөлүкчөнүн ылдамдыгы эмиссия учурундагы 12ден 20 миң км/секге чейин. Мындай бөлүкчө вакуумда болгондон кийин экваторду бойлой жылып, жер шарын 2 секундада айланат.
Бета ажыроо
Бул бөлүкчө менен электрондун айырмасы пайда болгон жерде. Бета ажыроо атомдун ядросунда, аны курчап турган электрондук кабыкта эмес. Учурдагы бардык радиоактивдүү трансформациялардын эң кеңири таралышы. Аны азыркы кездеги дээрлик бардыгынан байкоого болотхимиялык элементтер. Мындан ар бир элементтин ажыроого дуушар болгон жок дегенде бир изотопу бар экени келип чыгат. Көпчүлүк учурларда, бета ажыроо бета-минус ажырооуна алып келет.
Реакция агымы
Бул процессте нейтрондун электронго жана протонго өзүнөн-өзү айланышынын натыйжасында пайда болгон электрон ядродон чыгарылат. Мында массанын чоңдугуна байланыштуу протондор ядродо калат, ал эми бета минус бөлүкчө деп аталган электрон атомдон чыгат. Жана бирдикте протондор көбүрөөк болгондуктан, элементтин ядросу өйдө карай өзгөрөт жана мезгилдик таблицада оригиналдын оң жагында жайгашкан.
Мисалдар
Бетанын калий-40 менен ажыроосу оң жакта жайгашкан кальций изотопуна айланат. Радиоактивдүү кальций-47 скандий-47ге айланат, ал туруктуу титан-47ге айланат. Бул бета ажыроо кандай көрүнөт? Формула:
Ca-47 -> Sc-47 -> Ti-47
Бета-бөлүкчөнүн ылдамдыгы жарыктын ылдамдыгынан 0,9 эсе көп, ал 270 000 км/сек.
Табигатта бета-активдүү нуклиддер өтө көп эмес. Маанилүүлөрү өтө аз. Мисалы, калий-40, табигый аралашмада 119/10 000 гана болот. Ошондой эле, маанилүү табигый бета-минус активдүү радионуклиддердин арасында уран менен торийдин альфа жана бета ажыроо продуктылары бар.
Бета ажыроонун типтүү мисалы бар: торий-234, альфа ажыроодо протактиний-234кө айланат, анан ошол эле жол менен уранга айланат, бирок анын башка изотопунун саны 234. Бул уран-234 дагы альфанын эсебинен ажыроо болуп калатторий, бирок буга чейин анын ар кандай түрү. Бул торий-230 анан радий-226га айланат, ал радонго айланат. Жана ошол эле ырааттуулукта, таллийге чейин, ар кандай бета өтүүлөрү менен гана. Бул радиоактивдүү бета ажыроо туруктуу коргошун-206 пайда болушу менен аяктайт. Бул трансформация төмөнкү формулага ээ:
Th-234 -> Pa-234 -> U-234 -> Th-230 -> Ra-226 -> Rn-222 -> At-218 -6241 -62-433 Pb-206
Табигый жана маанилүү бета-активдүү радионуклиддер К-40 жана таллийден уранга чейинки элементтер.
Бета-плюс ажыроо
Бета плюс трансформациясы да бар. Ал ошондой эле позитрондук бета ажыроо деп аталат. Ал ядродон позитрон деп аталган бөлүкчөлөрдү чыгарат. Натыйжада баштапкы элемент сол жактагы санга айландырылат.
Мисалы
Электрондук бета ажыроо пайда болгондо, магний-23 натрийдин туруктуу изотопуна айланат. Радиоактивдүү европий-150 самарий-150гө айланат.
Натыйжадагы бета ажыроо реакциясы бета+ жана бета-чыгарууларды жаратышы мүмкүн. Эки учурда тең бөлүкчөлөрдүн качуу ылдамдыгы жарыктын ылдамдыгынан 0,9 эсе көп.
Башка радиоактивдүү ажыроолор
Формуласы кеңири белгилүү болгон альфа ажыроо жана бета ажыроо сыяктуу реакциялардан тышкары, жасалма радионуклиддерге сейрек жана мүнөздүү болгон башка процесстер бар.
Нейтрондордун ажыроосу. 1 бирдик нейтралдуу бөлүкчө чыгарылатмассалар. Анын жүрүшүндө бир изотоп азыраак массалуу экинчисине айланат. Мисал катары литий-9дун литий-8ге, гелий-5тин гелий-4кө айланышы мүмкүн.
Йод-127нин туруктуу изотопу гамма нурлары менен нурланганда ал №126 изотопко айланат жана радиоактивдүүлүккө ээ болот.
Протондун ажыроосу. Бул өтө сейрек кездешет. Анын жүрүшүндө заряды +1 жана массасынын 1 бирдиги болгон протон чыгат. Атомдук салмагы бир мааниге азаят.
Ар кандай радиоактивдүү трансформация, атап айтканда, радиоактивдүү ажыроо, гамма нурлануу түрүндөгү энергиянын бөлүнүп чыгышы менен коштолот. Алар аны гамма нурлары деп аташат. Кээ бир учурларда азыраак энергиялуу рентген нурлары байкалат.
Гамма ажыроо. Бул гамма кванттардын агымы. Бул медицинада колдонулган рентгенге караганда электромагниттик нурлануу. Натыйжада гамма кванттар пайда болот, же атом ядросунан энергия агып чыгат. Рентген нурлары да электромагниттик, бирок атомдун электрондук кабыктарынан келип чыгат.
Альфа бөлүкчөлөрү иштейт
Массасы 4 атомдук бирдик жана заряды +2 болгон альфа бөлүкчөлөрү түз сызыкта кыймылдайт. Ушундан улам, биз альфа бөлүкчөлөрүнүн диапазону жөнүндө сүйлөшө алабыз.
Чурактын мааниси баштапкы энергияга жараша болот жана абада 3-7 (кээде 13) смге чейин жетет. Жыштык чөйрөдө ал миллиметрдин жүздөн бир бөлүгүн түзөт. Мындай нурлануу барактан өтө албайткагаз жана адамдын териси.
Өзүнүн массасы жана заряд саны болгондуктан, альфа бөлүкчөсү эң жогорку иондоштуруучу күчкө ээ жана жолундагы нерселердин баарын жок кылат. Бул жагынан алганда, альфа радионуклиддер денеге тийгенде адамдар жана жаныбарлар үчүн эң коркунучтуу болуп саналат.
Бета бөлүкчөлөрдүн өтүшү
Массалык саны аз болгондуктан, протон, терс заряды жана өлчөмүнөн 1836 эсе аз болгондуктан, бета-радиация учуп бара жаткан затка начар таасир этет, бирок анын үстүнө учуу узакка созулат. Ошондой эле бөлүкчөнүн жолу түз эмес. Бул жагынан алганда, алар алынган энергиядан көз каранды болгон кирип кетүү жөндөмдүүлүгү жөнүндө айтышат.
Радиактивдүү ажыроодо пайда болгон бета бөлүкчөлөрүнүн өтүү күчү абада 2,3 мге жетет, суюктуктарда ал сантиметр менен, ал эми катуу заттарда - сантиметрдин фракцияларында эсептелет. Адамдын денесинин ткандары нурланууну 1,2 см тереңдикте өткөрөт. Бета-радиациядан коргоо үчүн 10 смге чейинки суунун жөнөкөй катмары кызмат кыла алат. Жетиштүү жогорку ажыроо энергиясы 10 МэВ болгон бөлүкчөлөрдүн агымы мындай катмарлар тарабынан дээрлик толугу менен сиңет: аба - 4 м; алюминий - 2,2 см; темир - 7,55 мм; коргошун - 5, 2 мм.
Алардын кичинекей өлчөмүн эске алуу менен, бета нурлануу бөлүкчөлөрү альфа бөлүкчөлөрүнө салыштырмалуу аз иондоштуруу жөндөмдүүлүгүнө ээ. Бирок жутканда алар сырткы таасирге караганда алда канча коркунучтуу.
Нейтрон жана гамма учурда нурлануунун бардык түрлөрүнүн ичинен эң жогорку өтүүчү көрсөткүчкө ээ. Бул нурлануулардын абадагы диапазону кээде ондогон жана жүздөгөнметр, бирок иондоштуруу көрсөткүчтөрү төмөн.
Гамма нурларынын көпчүлүк изотопторунун энергиясы 1,3 МэВ ашпайт. Сейрек, 6,7 МэВ маанилерге жетет. Ушуга байланыштуу, мындай нурлануудан коргоо үчүн жумшартуу фактору үчүн болоттун, бетондун жана коргошундун катмарлары колдонулат.
Мисалы, кобальттын гамма-нурлануусун он эсе басаңдатуу үчүн коргошун калыңдыгы болжол менен 5 см, 100 эсеге алсыздануу үчүн 9,5 см керек. Бетон экраны 33 жана 55 см, ал эми суу - 70 см болот. жана 115 см.
Нейтрондордун иондоштуруучу натыйжалуулугу алардын энергетикалык көрсөткүчтөрүнө көз каранды.
Кандай гана кырдаал болбосун, радиациядан коргонуунун эң жакшы жолу булактан мүмкүн болушунча алыс болуу жана радиациясы жогору аймакта мүмкүн болушунча аз убакыт өткөрүү.
Атом ядролорунун бөлүнүшү
Атомдордун ядролорунун бөлүнүшүнүн шартында өзүнөн-өзү же нейтрондордун таасири астында ядронун болжол менен бирдей өлчөмдөгү эки бөлүккө бөлүнүшү түшүнүлөт.
Бул эки бөлүк химиялык элементтер таблицасынын негизги бөлүгүндөгү элементтердин радиоактивдүү изотопторуна айланат. Жезден лантаниддерге чейин.
Чыгаруу учурунда бир нече кошумча нейтрондор сыртка чыгып, гамма-кванттар түрүндөгү ашыкча энергия пайда болот, бул радиоактивдүү ажыроо учурундагыдан алда канча көп. Ошентип, радиоактивдүү ажыроонун бир актында бир гамма квант, ал эми бөлүнүү учурунда 8, 10 гамма квант пайда болот. Ошондой эле, чачыранды фрагменттердин чоң кинетикалык энергиясы бар, ал жылуулук индикаторлоруна айланат.
Чыгарылган нейтрондор жакын жерде жайгашкан жана нейтрондор аларга тийсе, жуп окшош ядролордун бөлүнүшүнө түрткү бере алат.
Бул атомдук ядролордун бөлүнүшүнүн чынжыр реакциясын тездетүү жана чоң көлөмдөгү энергияны түзүү мүмкүнчүлүгүн жогорулатат.
Мындай чынжыр реакциясы көзөмөлгө алынганда, аны белгилүү бир максаттар үчүн колдонсо болот. Мисалы, жылуулук же электр энергиясы үчүн. Мындай процесстер атомдук электр станцияларында жана реакторлордо жүргүзүлөт.
Эгер сиз реакцияны башкара албай калсаңыз, атомдук жарылуу болот. Окшош ядролук куралда колдонулат.
Табигый шарттарда бир гана элемент бар - уран, анын 235 саны менен бир гана бөлүнүүчү изотопу бар. Бул курал-жарак деңгээлинде.
Уран-238ден кадимки уран атомдук реакторунда нейтрондордун таасири астында 239-сандагы жаңы изотопту, ал эми андан жасалма жана жаратылышта кездешпей турган плутонийди түзүшөт. Бул учурда пайда болгон плутоний-239 курал-жарак үчүн колдонулат. Бул атомдук ядролордун бөлүнүү процесси бардык атомдук куралдардын жана энергиянын маңызы болуп саналат.
Формула мектептен изилденген альфа ажыроо, бета ажыроо сыяктуу кубулуштар биздин доордо кеңири таралган. Бул реакциялардын урматында атомдук электр станциялары жана ядролук физикага негизделген башка көптөгөн тармактар бар. Бирок, бул элементтердин көбүнүн радиоактивдүүлүгү жөнүндө унутпа. Алар менен иштөөдө өзгөчө коргоо жана бардык сактык чараларын сактоо талап кылынат. Болбосо, бул алып келиши мүмкүнорду толгус кырсык.
