Поглощенная доза излучения

Поглощенная доза определяется Е излучения и его ионизирующей способностью. Исторически 1 единицей дозы был рентген. Дозой поглощенного излучения D наз величину = отношению энергии W, поглощенной телом, к его массе m: D=W/m. В СИ единицей поглощенной дозы является грей (1 Гр). [D]=1Гр=1Дж/кг. Коэффициент, показывающий, во сколько раз поражающее действие данного излучение больше, чем рентгеновского, при одинаковой дозе поглощенного излучения, наз коэффициентом относительной биологической эффективности (КОБЭ) или коэффициентом качества k. Биологическое действие поглощенной дозы характеризует величина Н = произведению поглощенной дозы на коэффициент относительной биологической эффективности, называемая эквивалентной дозой: H=Dk. В СИ единицей эквивалентной дозы является зиверт (1 Зв). На практике используется внесистемная единица эквивалентной дозы – бэр. 1 Зв=100 бэр. Экспозиционной дозой излучения D_S наз величину = отношению суммарного заряда q ионов одного знака, образованных излучением, к массе тела m: D_S=q/m. В СИ 1D_S=1Кл/1кг. Мощностью поглощенной дозы N наз доза, отнесенная к единице времени: N=D/t.

Деление тяжелых атомных ядер.Цепная реакция деления.

Ядерными реакциями наз процессы изменения атомных ядер, вызванные их взаимодействиями с элементарными частицами или друг с другом. Особый тип ядерных реакций представляют ядерные реакции деления тяжелых ядер. В результате таких реакций выделяется огромное количество Е. При нейтронной бомбадировке урана происходит деление ядра на 2-3 части. Деление ядра происходит поскольку масса покоя тяжелого ядра больше массы покоя осколков. Цепная реакция деления осколков – реакция, в результате которой образуются те же частицы, которые ее и вызвали. Неуправляемая цепная реакция – это взрыв. Управляемая ядерная реакция идет в ядерных реакторах. Характеристикой реакции деления является коэффициент размножения нейтронов k: отношение числа нейтронов в последующем поколении к числу нейтронов в предыдущем. Если k≥1 – реакция идет, k<1 – реакция не идет.

Управляемая ядерная реакция. Ядерный реактор.

Цепная ядерная реакция может быть управляемой и неуправляемой (ядерный взрыв). Для управления цепной реакцией нужно очень строго контролировать процесс размножения нейтронов. Если коэффициент k=1, то количество нейтронов постоянно будет неизменным. Если коэффициент размножения нейтронов будет меньше единицы, то реакция затухнет. Устройство, в котором можно контролировать размножение нейтронов называется ядерным реактором. В ходе реакции освобождается тепловая энергия, которую можно использовать для получения электричества. Ядерный реактор имеет пять основных составных частей: 1) активная зона. Содержит ядерное горючее, которое находится в твэлах -  тепловыделяющих элементах. Именно здесь идет цепная реакция. В качестве топлива обычно используется три вида радиоактивных изотопов: два вида урана и плутоний. 2) Замедлитель быстрых нейтронов (графит, тяжелая вода и др.). Это нужно для того, чтобы замедлить нейтрон, потому что для быстрых нейтронов очень мала вероятность взаимодействия с ядром урана или плутония. 3)Система охлаждения – теплоноситель (для отвода тепла). С его помощью тепло, выделившееся в результате реакции, уводится от места прохождения реакции. Например, вода закипает и пар вращает турбины. 4)Система регулирования (для обеспечения возможности управления реакцией. Здесь используется кадмий, бор. Это т.н. поглотители – вещества, поглощающие нейтроны. Если стержни с поглотителями ввести в активную зону, то коэффициент размножения нейтронов уменьшится. И наоборот, выведение стержней из активной зоны увеличивает коэффициент размножения. Этим и достигается управление реакцией. 5)Система безопасности – оболочка из бетона и железа для защиты окружающей среды от излучения. Преимущества ядерных электростанций: 1)Много энергии. 2)Отсутствие заражения окружающей среды продуктами сгорания органического топлива. Минусы АЭС:1)Нарушение теплового баланса в окрестностях АЭС. 2) Радиоактивные отходы 3) Радиоактивное загрязнение местности 4)Опасность экологических катастроф.

Элементарные частицы и их свойства.

Элементарные частицы – те частицы которые не являются атомами или атомными ядрами (исключение протон). Все элементарные частицы способны возбуждаться и уничтожаться при взаимодействии с другими частицами. Ранее считалось, что неделимыми частицами являются протон, нейтрон, электрон и фотон. Однако впоследствии выяснилось, что и эти частицы имеют внутреннюю структуру. Позитрон - частица, полностью аналогичная электрону, только с положительным зарядом. Обнаружена в космических лучах. При столкновении электрона и позитрона они исчезают, превращаясь в пару гамма-фотонов. Сейчас известно, что все частицы обладающие зарядом имеют свои античастицы (с противоположным зарядом). Нейтрино. Участвует только в т.н. слабых взаимодействиях, приводящих к бета-распду ядер. Нейтрино практически не взаимодействует с другими частицами. Потоки нейтрино свободно пронизывают Землю. Зарегистрировать их крайне сложно. Различают четыре типа фундаментальных взаимодействий: гравитационное, электромагнитное, сильное, слабое. Адроны делятся на мезоны(2 кварка) и барионы(3 кварка). Все сильно взаимодействующие элементарные частицы построены из кварков. Кварки обнаружены внутри протонов и нейтронов, но не найдены в свободном состоянии. В настоящее число фундаментальных элементарных частиц оказывается равным 57.