ПоәК 042-18-38-57/03-2014 №1 басылым 05. 09. 2014ж

Ығысу ережесі. Радиоактивтілік қатары

жүктеу 3,08 Mb.

бет	14/23
Дата	22.05.2018
өлшемі	3,08 Mb.
	#15910

1 ... 10 11 12 13 14 15 16 17 ... 23

9.3. Ығысу ережесі. Радиоактивтілік қатары

Радиоактивті ыдырау кезінде электр зарядтарының ссщталу заңы

және массалық сандардың сақталу заңдары

орындалады, мұндағы Z_яе жэне А_я -сэйкесінше аналык ядроның заряды мен массалық саны; Z_iе жэне A_i-радиоактивті ыдыраудың нэтижесінде алынған бөлшектің заряды мен массалык саны.

Берілген аналык ядродан эр түрлі типті радиоактивті ыдыраудың нэтижесінде қандай ядро пайда болатынын тагайындауға мүмкіндік беретін ыгысу ережесі осы заңдардың салдары болып табылады:

+ α-ыдырау үшін

+ β^--ыдырау үшін

+ β⁺ -ыдырау үшін
мүндағы -аналык (материнское) ядро, Ү-төлдік (дочернее) ядроның символы, - гелий ядросы (а-бөлшек), - электронның символдық белгіленуі, -поэитронның символдық белгіленуі (тыныштық массасы электрондікіндей, спині 1/2, электр заряды оң + е бөлшектер)

Радиоактивті ыдыраудың нәтижесінде пайда болған ядролар радиоактивті боып келеді. Бұл тұракты элементтен аяқталатын радиоактивті түрленулер тізбегінің немесе қатарының туындауына экеледі. Осындай тізбекті түзетін элементтердің жиынтығын радиоактивті ядролардың топтамасы деп атайды.

Радиоактивті ядролар уран элементтерінің тонтамасы (), торий элементтерінің топтамасы (), актиний элементтерінің топтамасы ) деп аталатын үіи радиоактивті тонтама түзеді. Олар

- және -ыдыраулардан кейін корғасынның , жэне тұракты изотоптарында аякталады. Радиоактивті топтамалардың төртіншісі нептунии элементтерінщ топтамасы, ол жасанды түрде алынған нептуний трансурандық элементтен басталып висмутта аяқталады.
10-дәріс. α-ыдырау. α-бөлшектердің спектрі. а-ыдырау периодының а- бөлшектердің энергиясына тэуелділігі. а-ыдырау нәтижелерінен ядроның олшемін анықтау. β-ыдырау. β-ыдыраудың түрлері. Электрондардың энергетикалык спектрлері. Рұхсат етілғен жэне тиым салынған β-ауысулар. Ядролардың γ-сәулесін шығаруы. Электрлік және магниттік ауысулар. Ядролық изомерия. γ - кванттардың ішкі конверсиясы. Ядролық γ-резонанс.

10.1. Альфа-ыдырау

Негізінен α-ыдырау ауыр ядроларға (А> 200,Z >82) тән. α-ыдырау ығысу ережесіне бағынады, мысалы, уран изотопының ыдырауы нэтижесінде торий элементі түзіледі:

Заманауи көзқарастарға сэйкес а-бөлшектер екі протон мeн eкі нeйтронның бірігуі салдарынан ауыр ядроның ішінде түзіледі. Осылай түзілген бөлшек жеке протондарға карағанда ядрода калған протоннан күштірек тебіледі. Бір уақытта а-бөлшек жеке нуклондарға карағанда ядродағы нуклондарға аздау ядролык тартылу үшырайды.

Ыдырау кезіндегі ұшып шыққан α-бөлшектердің энергиясы өте жогары -1,4 ÷ 2 • 10⁷м/с, бұл 4 ÷ 8,8 МэВ энергияға сэйкес келеді. Резерфорд тәжірибелері көрсеткендей, тіпті мүндай жылдамдығы бар α-бөлшектер де ядроға ядролык күштердің әсері басталатын арақашықтыққа жақындай алмайды және ядрода α-бөлшектің шашырауы тек кулондык әсерлесумен түсіндіріледі. Сонымен, мынадай корытынды жасауға болады, ядро биіктігі 8,8 МэВ-тан кем емес потенциальдық тосқауылмен коршалған.

Баска жағынан, уран шығаратын α-бөлшектердің энергиясы 4,2 МэВ. Олай болса, α-бөлшектер ядродан туннельді эффект салдарынан потенңиальдык тоскауылдың биіктігінен едәуір кем энерғиямен ұшып шығады.

α-бөлшектер үшін Г_1/2 жартылай ыдырау периоды мен Е ұшып шыққан бөлшектер энерғиясы арасындағы тәуелділіктің кушті болуы тэн. Бүл тәуелділік Гейгер-Нэттол заңымвн анықталады:

мұндағы А жэне В тэжірибеден аныкталатын эмпирикалык тұрақты, λ = ln2/T_1/2 Я_а - а-бөлшектің ауада еркін жүру ұзындыгы - толық тоқтағанша бөлиіектің жүретін жолының арақашықтығы.

Сонымен, жартылай ыдырау периоды аз болған сайын, α-бөлшектің ауада еркін жүру үзындығы көп, олай болса, оның энергиясы да көп.

α-бөлшектің ауадағы еркін жүру үзындығы (калыпты жағдайда) бірнеше сантиметрді қүрайды, тығыздыгы көбірек орталарда, ол едәуір аз, миллиметрдің жүздік үлесін күрайды (а-бөлшекті кэдімғі кағаз парағымен үстауға болады).

Берілген радиоактивті элементтен шығарылған а-болшектердің энергетикалық спектрі α-бөлшектердің бірнеше тобы шығарылатын «жіңішке» қүрылымды байқайды жэне де олардың энергиялары эрбір топтың шегінде түракты. α-бөлшектердің дискретті спектрі атом ядролары дискретті энергетикалық деңгейлерге ие екенінің дәлелі.

10.2. Бэта-ыдырау

«Бэта-ыдырау» термині ядролық түрленудің үш типін белгілейді: электронды β^- және позитронды β⁺ ыдыраулар, сондай-ак электронды қармау (баска аты - е- қармау немесе К-кармау).

Түрленудің алғашқы екі түрінде ядро электрон (позитрон ) және электронды антинейтрино (электронды нейтрино _е) шығарады.

β- электрондар ядроның ішінде ядродағы нуклонның бір түрінен басқа

түріне - нейтроннан протонға немесе протоннан нейтронға - түрленген
кезде өтетін проңестердің нәтижесінде туындайды.
(β^--ыдырау)

(β⁺- ыдырау)
Мүнда және - нейтро мен протонның белгіленуі.

Н

ейтронның тыныштык энгергиясы сутегі атомының тыныштык
энергиясынан 782 кэВ-ка артык. Осы энергияның есебінен нейтронның
протонға өздігінен түрленуі - ыдырау және ядродан тыс түрленуі орын
алады. Шынында да, [3 - электрондар еркін нейтрондардың радиоактивті
ыдырауы кезінде туады жэне 782 кэВ энергияға ие.

Еркін протондар үшін /3⁺- ыдырау байкалмайды, бірак та ядрода

байланған протон үшін бөлшектердің ядролык әсерлесуінен, бүл реакция
энергетикалык түрғыдан мүмкін болады.

Бэта-ыдырау кезінде шығарылған электрондардың энергетикалык спектрі β-спектр энергиясының жоғарғы шекарасына

Е_тах дейін жойылатын үздіксіз болып табылады. Бэта-ыдырау кезінде
ядроның жоғалтатын толык энергиясы барлық уакытта Е_тах-ға тең, бірак ол
электрон мен антинейтрино арасында әртүрлі таралады. Электрон энергиясының максимал мэні Е = Е_тах барлык энергияны электрон алып кететінін білдіреді, электрон энергиясының нөлдік мәні барлық энергия антинейтриномен кететініне сәйкес келеді.

Еркін нейтрондардың β^--радиоактивтілігі үшін Е_тах =782 кэВ.

е - қармау немесе К -қармау жағдайында протонның нейтронға
түрленуі мына схема бойынша жүреді:

Осы кезде ядроға жақын атомның К - кабатынан бір электрон
жоғалады.

Протон нейтронға түрленіп, К -электронды «қармап» алғандай болады.

Бэта-ыдыраудың бұл типінің ерекшелігі ядродан тек _е антинейтрино
ұшып шығатынында. Атомның К -кабатынан бір электронның жоғалуы
атомның ішкі электрондық қабықшаларынының арасында сипаттамалың
рентген сәулеленумен бірге жүретін электрондың ауысуларға әкеледі.

жүктеу 3,08 Mb.

Достарыңызбен бөлісу:

1 ... 10 11 12 13 14 15 16 17 ... 23