Навігація
Головна
ПОСЛУГИ
Авторизація/Реєстрація
Реклама на сайті
 
Головна arrow Екологія arrow Самоочищення природного середовища після чорнобильської катастрофи
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >

Фізико-хімічні процеси самоочищення

Швидкість включення радіонуклідів у геохімічні ланцюги міграції визначається ядерно-фізичними та хімічними властивостями елементів і фізико-хімічними властивостями випадінь.

Ядерно-фізичні властивості радіонуклідів

Радіоактивністю називається перетворення ізотопів хімічних елементів, яке супроводжується випромінюванням елементарних частинок або ядер. Властивість одних ядер або збуджених станів ядер перетворюватися в інші називається радіоактивним розпадом, а час, за який кількість радіоактивних ядер зменшується вдвічі, – періодом піврозпаду (Т1/2). Це єдиний процес, що приводить до повного вилучення радіонуклідів із навколишнього середовища. Радіоактивність, що спостерігається в існуючих у природних умовах ядрах, називають природною, а радіоактивність ядер, отриманих у результаті штучно підтримуваних ядерних реакцій, – штучною радіоактивністю.

Унаслідок радіоактивного розпаду можуть випускатися γ-кванти (γ-розпад), електрони (β--розпад), позитрони (β+-розпад), α-частинки (α-розпад).

γ-Випромінювання – потік електромагнітних хвиль з великою проникною здатністю, пробіг яких у повітрі залежно від енергії становить 100–400 м. З γ-розпадом відбуваються спонтанне випускання кванта і перехід ядра з одного збудженого стану в інший. Енергія γ-кванта визначається різницею енергій початкового і кінцевого станів, інтенсивність випромінювання – квантовими характеристиками початкового і кінцевого станів, їх спінами і парністю.

β-Частинки – це потік електронів або позитронів. Пробіг β-частинок у повітрі залежно від енергії сягає 25 м, у біологічних тканинах – 1 см. β-Розпад відбуваєть-

Схема β+-розпаду

Рис. 4.1. Схема β+-розпаду

ся, якщо нуклон у вихідному ядрі зв'язаний слабкіше, ніж у кінцевому. У разі β-розпаду один з нейтронів ядра переходить у протон, електрон і антинейтрино, відбувається спонтанне випускання електрона і антинейтрино, масове число ядра не змінюється, проте заряд збільшується на одиницю. Спектр електронів при цьому безперервний, максимальна енергія в спектрі дорівнює різниці енергій початкового і кінцевого станів.

На рис 4.1 наведено схему β'-розпаду радіоактивного ядра . Випускання електрона і нейтрино показано нахиленою стрілкою, яка починається на основному стані і закінчується на збудженому стані з енергією збудження 662 кеВ. При цьому випускаються електрони з максимальною енергією 514 кеВ. 94% ядер 137Cs розпадаються цим шляхом. Решта 6 % розпадаються, випускаючи електрони з максимальною енергією 1176 кеВ, “заселяючи” основний стан 137Ва. Такий розпад показано нахиленою стрілкою, яка закінчується на основному стані 137Ва. У збудженому стані 137Ва розпадається, випускаючи γ-випромінювання з енергією 662 кеВ і переходячи в основний стан, що зображено на схемі вертикальною стрілкою. Таким чином розпадаються 85,5 % збуджених атомів 137Ва (решта переходять в основний стан, випускаючи електрони конверсії).

Якщо збуджені стани ядер не “заселяються”, β-розпад не супроводжується γ-випромінюванням, наприклад розпад 90Sr (рис. 4.2). Спершу ядро 90Sr з періодом піврозпаду 29,12 року та ймовірністю 100 % розпадається до основного стану 90Y, який з періодом піврозпаду 64 год розпадається до основного стану 90Zr.

У разі β+-розпаду один з протонів ядра переходить у нейтрон, позитрон і нейтрино. Відбувається спонтанне випускання позитрона і нейтрино, масове число ядра не змінюється, заряд зменшується на одиницю. Максимальна енергія дорівнює різниці енергій початкового і кінцевого станів.

Процес захвату ядром електрона називається К-розпадом. При цьому протон переходить в нейтрон і нейтрино. Цей процес приводить до тих же ЗМІН у ядрі, ЩО Й β+-розпад.

α-Частинки – ядра з малою проникною здатністю, пробіг яких у повітрі становить 2–7 см, у біологічних тканинах – декілька десятків мікрометрів.

Явище α-розпаду полягає у самовільному випусканні ядром α-частинки. При цьому масове число зменшується на 4 одиниці, атомний номер –

Схема β--розпаду

Рис. 4.2. Схема β--розпаду

на 2. Енергія α-частинок визначається різницею енергій початкового й кінцевого станів і становить 4–9 МеВ. α-Розпад характерний для ядер з кількістю протонів понад 82.

Радіоактивний розпад відбувається за експоненційним законом

(4.1)

де N – кількість атомів радіоактивного елемента на час t; N0 – кількість атомів цього елемента на момент часу t0; λ – константа радіоактивного розпаду, що визначається за рівнянням

(4.2)

Отже, одним з головних критеріїв самоочищення навколишнього середовища від радіоактивного забруднення є час піврозпаду радіонукліда. За даними табл. 2.1 та рівнянням 4.1, найнебезпечнішими для навколишнього середовища є довгоіснуючі ізотопи l37Cs, 90Sr, 238-242Pu. При цьому поширення 90Sr практично обмежується територією Зони відчуження, а ізотопів плутонію – 5–6-кілометровою зоною навколо ЧАЕС [159, 160]. Отже, за ядерно-фізичними критеріями та територіальним поширенням найважливішими у формуванні дозових навантажень на населення України є 137Cs і 90Sr.

 
Якщо Ви помітили помилку в тексті позначте слово та натисніть Shift + Enter
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >
 
Дисципліни
Агропромисловість
Банківська справа
БЖД
Бухоблік та Аудит
Географія
Документознавство
Екологія
Економіка
Етика та Естетика
Журналістика
Інвестування
Інформатика
Історія
Культурологія
Література
Логіка
Логістика
Маркетинг
Медицина
Менеджмент
Нерухомість
Педагогіка
Політологія
Політекономія
Право
Природознавство
Психологія
Релігієзнавство
Риторика
РПС
Соціологія
Статистика
Страхова справа
Техніка
Товарознавство
Туризм
Філософія
Фінанси
Інші