ОК 1
Радиоактивность. Физическая природа
Радиоактивного излучения
Радиоактивностью называется самопроизвольное излучение атомами химических элементов, связанное с распадом атомных ядер.
- Радиоактивность открыта А. Беккерелем (франц.) в 1896 г. у урана.
- Начало исследований по естественной (природной) радиоактивности – 1897 -1898 г (Мария Склодовская-Кюри, Пьер Кюри). Открыты торий, полоний, радий (дает самое сильное излучение). Искусственной радиоактивностью начали заниматься в 30-е годы ХХ века И. и Ф. Жолио-Кюри.
- Химические элементы с порядковыми № № более 83 (висмут) являются
радиоактивными.
- Э. Резерфорд, 1899 – 1903 г.: 1) радиоактивность связана с самопроизвольным распадом атомных ядер. 2) р/а излучение неоднородно, имеет сложный состав.
Физическая природа и свойства радиоактивного излучения:
| Вид излучения | Физическая природа излучения | Ионизирующая способность | Проникающая способность |
| 1. α - лучи (частицы) | Движущиеся с огромной скоростью ядра   .
Заряд +
Z = 2, Мя = 4 а.е.м.
Скорость распростра- нения υ ≈ 107 - 2·107м/с
Кинетическая энергия
4 – 10 МэВ
| Огромна. Образуют до 500 000 пар ионов на 1 см пути. При попадании в организм человека и животных самые опасные, разрушают клетки. | Ничтожно мала. Длина свободного пробега в воздухе всего 10 – 15 см. Могут быть задержаны практически листом бумаги. От попадания в организм человека защищает кожа.(Опасны при попадании на слизистые!) |
| 2. β – лучи (частицы) | Быстрые электроны ( ē) внутриядерного происхождения (образу-ются при распаде ядра).
Заряд -1(отн. ед. заряда).
Скорость υ ≈ 108м/с (доходит до 0,99 от скорости света)
| Меньше, чем у α-лучей, образуют 30-70 тысяч пар ионов на 1 см пути. Но вследствие этого лучше проникают в ткани. | Больше, чем у α-лучей.Могут быть поглощены любым плот-ным материалом толщи-ной порядка 10-20 см. (Например, хорошая зимняя одежда на 70 – 80 % ослабляет β – излучение.) Слой алюминия толщиной 10 см полностью поглощает β-лучи. |
| 3. γ - лучи | Самые короткие электромагнитные волны (λ = 10-10 – 10-13 м) Скорость их в вакууме С = 3·108м/с | Ничтожно мала, 2 – 3 пары ионов на 1 см пути. | Огромна. Глубоко проникают в ткани. В больших дозах (≈ 100 рентген и более) вызывают лучевую болезнь (поражается костный мозг, слизистые желудка, половая система). В малых дозах – лечение опухолей... Защита – свинец (≈ 10 см), земля (≈ 3 м) и т.д. (чем больше порядковый № элемента в т. Менделеева, тем лучшей защитой от излучения он является) |
ГБОУ ЦО № 133, учитель Е. В. Шаркова
ОК 2
Некоторые методы регистрации заряженных частиц
1). Счетчики – предназначены для автоматического счета заряженных частиц.
2). Трековые приборы – предназначены для наблюдения треков («следов») заряженных частиц.
| Название прибора (метода) | Кем изобретен прибор (метод) | Принцип действия прибора | Назначение и информация, даваемая прибором |
| 1. Счетчики Счетчик Гейгера | Ханс Вильгельм Гейгер, 1908 год. (прибор усовершенствован в 1928 г. Мюллером) | Действие основано на ударной ионизации. Механизм действия: заряженная частица, попадающая в сосуд, заполненный смесью аргона с воздухом и парами спирта, ионизирует атомы, в результате чего наблюдается электрический разряд. (1 частица – 1 разряд). | Предназначен для автоматичес-кого счета заряженных частиц. Применяется для регистрации электронов (эффективность 100%) и γ – квантов (эффективность ≈ 1–2 %). Регистрация α-частиц затруднена из-за их малой проникающей способности. Регистрирует до 10000 и более частиц в секунду. |
| 2. Трековые приборы А) камера Вильсона | Чарльз Томсон Рис Вильсон, 1912 год (Нобелевская премия, 1927 год) | Действие основано на конденсации пересыщенного пара при пролете заряженной частицы. Механизм действия: в герметичном сосуде под поршнем воздух (водород, гелий, аргон) и насыщенные пары воды и спирта. При резком увеличении объема пар становится пересыщенным. При пролете заряженной частицы по всему ее пути на ионах конденсируются капельки жидкости(след) | Предназначены для получения и наблюдения следов пролета (треков) заряженных частиц. Позволяют регистрировать частицы и ядерные реакции. · По длине трека определяют энергию частицы, ее массу, скорость, импульс. · По направлению изгиба траектории в магнитном (и электрическом) поле и ее кривизне определяют знак заряда частицы, отношение заряда к массе (удельный заряд) (метод впервые предложен в 1927 году Петром Леонидови-чем Капицей и Дмитрием Вла-димировичем Скобельцыным, поместившими камеру Вильсона в магнитное поле) |
| Б) пузырьковая камера | Дональд Артур Глейзер, 1952 год. (Нобелевская премия в 1960 г.) | Действие основано на вскипании перегретой жидкости на ионах, образованных при пролете частицы через объем камеры. Камера заполнена жидким водородом или пропаном. Преимущество: большая плотность вещества позволяет регистрировать частицы высоких энергий. | |
| В) толстослойные фотоэмульсии (изображение треков на фотопластинке) | Впервые: 1896 г. - А. Беккерель, развили метод: Л.В. Мысовский, А.П. Жданов, 1925 г. | Метод основан на ионизирующем действии быстрых заряженных частиц на эмульсию фотопластинки ( бромид серебра) Преимущество: большое время экспозиции позволяет регистрировать редкие явления. |
ГОУ ВСОШ № 133, учитель Е. В. Шаркова
Использование атомной энергии в военных целях:
Ядерное оружие
Первые испытания:
· США: пустыня Аламогордо, штат Нью-Мексико - 16 июля 1945 года. Мощность взрыва 20 килотонн. (Создатели первых американских бомб – Роберт Оппенгеймер и Эдвард Теллер).
· США: 6 августа 1945 года – Хиросима; 9 августа 1945 года – Нагасаки. Сброшены атомные бомбы «Толстяк» и «Малыш». Погибли сразу более 210 000 человек, сотни тысяч скончались позднее от лучевой болезни.
· СССР: 29 августа 1949 года советская бомба испытана на полигоне. (Работы по ее созданию возглавили Игорь Васильевич Курчатов и Юлий Борисович Харитон)
· США: 1 ноября 1952 г – первый испытательный термоядерный взрыв (взорвано устройство, представляющее собой 50-тонную конструкцию высотой с 2-х этажный дом).
· СССР: 12 августа 1953 года испытана первая водородная бомба .
(«Отец» водородной бомбы – Андрей Дмитриевич Сахаров)
· СССР: 9 – 14 сентября 1954 года – военные учения на Тоцком полигоне, под Оренбургом. Впервые во время учений использована атомная бомба.
· СССР: 30 октября 1961 года над Новой Землей взорвана самая мощная в мире
50-ти- мегатонная водородная бомба. (мощность ее в 3000 раз превосходит мощность
«Хиросимской» бомбы).
60-е – 80-е годы:
· 1960 год: США имеют в 12 раз больше ядерного оружия, чем СССР.
· Середина 80-х: у СССР 45000 ядерных боеголовок, у США – 23000.
Соглашения:
· 1 июля 1968 года – « Договор о нераспространении ядерного оружия» (ДНЯО). Вступил в силу в 1970 году. По Договору количество ядерных держав ограничено пятью: США, СССР (ныне Россия), Франция, Китай, Великобритания. На сегодняшний день договор ратифицировали 189 государств. Контроль исполнения договора возложен на Международную комиссию по атомной энергии (МАГАТЭ). Сегодня МАГАТЭ возглавляет Мохаммед аль-Барадеи.
· НО! Израиль, Индия, Пакистан, Северная Корея, по оценкам международных экспертов, сегодня также владеют ядерным оружием (вопреки ДНЯО)
· 1991 год – Договор о сокращении стратегических вооружений.
Статистика:
· В мире произведено 128000 ядерных боеголовок, из них в боевой готовности 28000.
· США произвели 1030 испытаний ядерного оружия, СССР – 715, Франция – 210, Великобритания – 45, Китай – 43.
· Совокупная мощность всех произведенных не Земле ядерных взрывов превышает бомбу в Хиросиме в 34000 раз
· 528 испытаний в атмосфере произвели радиоактивное облучение Земли, которое, по оценкам специалистов, вызвало смертельные формы рака у 430 000 человек.
Сегодня над нашей Планетой нависла угроза ядерного терроризма!!!