Изотоп распад и накопление

Распад накопление радиоактивного изотопа [c.363]

В результате ядерной цепной реакции деления урана или плутония в реакторах устанавливается постоянный поток нейтронов. В то время как нейтроны и энергия, освобождаемые при каждом расщеплении атома, используются или для производства электро-и тепловой энергии, или для создания плутония, или для осуществления иных ядерных реакций, осколки деления накапливаются в виде отходов. По мере своего накопления осколки деления поглощают нейтроны и уменьшают число делящихся атомов, тем самым отравляя реактор. По этой причине тепловыделяющий элемент (ТВЭЛ) периодически извлекают из реактора и оставшееся в нем ядерное топливо очищают от осколков до первоначальной степени чистоты. Удаляемые таким образом продукты деления являются совокупностью элементов, относящихся к середине периодической таблицы. Большинство из них — радиоактивные изотопы, которые, испуская р- и у-радиацию, превращаются в стабильные элементы. Многие изотопы имеют очень короткие периоды полураспада. Ряд изотопов распадается наполовину примерно за год. В настоящее время возможно получение ТВЭЛ, в которых ядерное топливо используется до такой степени, когда уже экономически невыгодно вновь восстанавливать и выделять делящиеся вещества. Продукты деления в таком случае можно было бы оставлять в оболочке и, применяя довольно простую технику перемещения отработанных элементов из зоны реакции, использовать их еще раз как источники радиации очень высокой активности. Применение таких отработанных элементов в промышленности помогло бы разрешению проблемы удаления и использования радиоактивных отходов. [c.92]

Накопление свинца в результате распада содержащихся в минералах радиоактивных элементов позволяет определить возраст соответствующих горных пород. Зная скорость распада доТЬ и и определив их содержание, а также содержание и изотопный состав свинца в минерале, можно вычислить возраст минерала, т. е. время, прошедшее с момента его образования (так называемый свинцовый метод определения возраста). Для минералов с плотной кристаллической упаковкой, хорошо сохраняющей содержащиеся в кристаллах газы, возраст радиоактивного минерала можно установить по количеству гелия, накопившегося в нем в результате радиоактивных превращений (гелиевый метод). Для определения возраста сравнительно молодых образований (до 70 тыс лет) применяется радиоуглеродный метод, основанный на радиоактивном распаде изотопа углерода бС (период полураспада около 5600 лет). Этот изотоп образуется в атмосфере под действием космического излучения и усваивается организмами, после гибели которых его содержание убывает по закону радиоактивного распада. Возраст органических остатков (ископаемые организмы, торф, осадочные карбонатные породы) может быть определен путем сравнения радиоактивности содержащегося в них углерода с радиоактивностью углерода атмосферы. [c.94]

Накопление дочернего радиоактивного изотопа при распаде материнского можно выразить дифференциальным уравнением, в котором первый член правой части равенства представляет собой скорость распада материнского изотопа, а второй —скорость распада образующегося дочернего изотопа [c.322]

Из радиоактивных изотопов следует отметить изотоп с Т1/ = = 24,7 года, образующийся при распаде ядер урана и плутония. Накопление его в атмосфере при испытаниях атомных бомб заражает воздух этим изотопом, являющимся сильным биологическим ядом, вызывающим в организме человека лучевую болезнь. [c.255]

За счет распада изотопов тория и урана в земной коре происходит накопление их стабильных продуктов распада и прежде всего гелия Не . Найдено, что 1 т гранита, содержащего 2 10 г урана и 1 10 г тория на грамм гранита, за 1 млн. лет производит 0,51 мл гелия при обычной температуре и давлении. Установлено, что весь присутствующий в земной коре Не имеет радиогенное происхождение. [c.158]

Бомбардировка ядер заряженными частицами и нейтронами высокой энергии инициирует ядерные реакции, по которым образуются радиоактивные ядра не только бомбардируемого элемента, но и соседних с ним по периодической таблице элементов. Напротив, облучение ядер медленными нейтронами приводит к осуществлению реакции (п, у), в результате которой образуются радиоактивные (или в некоторых случаях и стабильные) ядра, принадлежащие только облучаемому элементу, если не считать сравнительно редких случаев быстрого распада первичного продукта с накоплением радиоактивного изотопа соседнего элемента. Поэтому при активационном анализе преимущественно и используются потоки медленных нейтронов. [c.210]

Количественная сторона активационного анализа характеризуется процессами накопления и процессами распада радиоактивных ядер. Зная основные параметры (сечение активации исходного изотопа нейтронами а, интенсивность потока нейтронов п, период полураспада образующегося радиоизотопа и коэффициент счета детектирующего прибора а), можно рассчитать количество радиоизотопа для любого момента времени как в ходе активации, так и после нее, а по количеству радиоизотопа определить весовое количество анализируемого элемента. С необходимыми для этого расчетными уравнениями и методами регистрации излучений можно познакомиться по соответствующим учебникам и руководствам по радиометрии и радиохимии [46, 72, 94, 271]. Однако на практике для упрощения работы, а также во избежание погрешностей, допущенных в определении а, а и, особенно, п, пользуются относительным методом сравнения со стандартом определяемого элемента, облученного вместе с анализируемым образцом. Лишь в частном случае использования лабораторных источников нейтронов, обладающих большой стабильностью по потоку нейтронов, удобнее пользоваться абсолютным методом вычисления или методом градуировочных графиков, полученных для стандартных смесей. [c.211]

Погрешности счета. Радиоактивный распад является статистическим по природе, иначе говоря, точное число атомов, которое распадется и испустит частицы в любой момент времени, определяется законами теории вероятности. Наблюдаемые отсчеты являются достоверными только в том случае, если они выведены на основе статистического анализа из большого количества накопленных данных. Наиболее удобным критерием счета является среднеквадратичное отклонение а. Можно показать, что если период полураспада изотопа велик /по сравнению с длительностью эксперимента, то при определении радиоактивности величина среднеквадратичного отклонения будет просто равна корню квадратному из общего числа импульсов п. Поэтому вполне оправдано выраже-.нне точности эксперимента как п у/п. [c.218]

Самопроизвольное деление ядер (спонтанное деление), как и а-распад, наблюдается у тяжелых нуклидов с массовыми числами М > 230 и 2 > 90 (изотопы урана, плутония, америция и др.). Такие ядра де ится на два осколка, массовые числа которых находятся в области 70-170 а. е. м. Кроме осколков в процессе деления образуются два-три нейтрона. При делении высвобождается суммарная энергия 200 МэВ, в том числе кинетическая энергия осколков, которая составляет -170 МэВ. Эта энергия распределяется между двумя осколками обратно пропорционально их массовым числам (см. формулу (1.19)). Так, если массовые числа М = 98 и Л/2 = 140, то 1 = 99,4 МэВ, Е2 = 69,6 МэВ. По сравнению со стабильными изотопами соответствующих элементов осколки перегружены нейтронами и поэтому распадаются с испусканием подряд нескольких р-частиц, образуя так называемые радиоактивные изобарные цепочки, имеющие одинаковые массовые числа, но отличающиеся зарядом нуклидов Из-за того, что период полураспада по каналу спонтанного деления очень большой (для Ту2 = 8 лет), радиоактивность накопленных продуктов деления в природном уране незначительна. [c.10]

Утечка значительной доли накопленной радиоактивности из реактора возможна только в том случае, если будут разрушены все барьеры, препятствующие выходу радиоактивных веществ. Большая часть продуктов деления и актиноидов внедрена в матрицу топливной таблетки, и крупномасштабная утечка их может произойти только в том случае, если топливо расплавится. Ситуация осложняется тем, что остаточного тепловыделения за счет радиоактивного распада при внезапной остановке реактора (цепная реакция не идет) вполне достаточно для того, чтобы зона (конструкционные материалы и твэлы) расплавилась, если не будет подавляться теплоноситель. Энергию, выделяющуюся при р- и а-распаде радионуклидов, накопленных в зоне реактора, можно оценить исходя из их активности. Так, при Р-распаде короткоживущих изотопов суммарная энергия Р-частицы и у-квантов на 1 Бк может составлять несколько МэВ, а для долгоживущих — всего несколько десятых МэВ, поскольку энергия распада обратно пропорциональна / д. Из табл. 10.1 следует, что суммарная активность накопленных актиноидов составляет 1,276 Ю" Бк, а продуктов деления — 5,1 10" Бк. Если принять среднюю энергию, реализуемую при р-распа-де, 1,50 МэВ/Бк, а при а-распаде 6 МэВ/Бк, то в активной зоне в 1 с за счет Р- и а-распада будет выделяться [c.174]

Источниками поступления америция в окружающую среду являются атомные электростанции, испытания ядерного оружия и аварии при производстве и применении этих радионуклидов. Из-за постоянной эмиссии изотопов плутония в окружающую среду с атомных станций, происходит непрерьшное глобальное накопление Ат в результате распада Ри. [c.296]

Накопление стабильных радиогенных дочерних изотопов используется иногда для исследования возможности существования процессов ядерного распада с большим периодом полураспада. Так, например, Аренс [11] использовал пегматиты с возрастом 2,1 10 лет для установления возможности образования индия (i In) при радиоактивном распаде Он заключил, что если такая реакция происходит, то ее период полураспада должен превышать [c.467]

Пусть в начальный момент времени материнский изотоп отделен от продуктов распада, так что N2.0= 0. Если период полураспада материнского изотопа намного превышает период полураспада дочернего (Т Т,) и число атомов Л 1 заметно не изменяется за время наблюдений, то активность препарата должна возрастать за счет накопления изотопа В. Действительно, скорость распада изотопа А, а значит, и скорость образования дочернего [c.33]

Скорость образования ядер радиоактивного изотопа определяется двумя процессами накоплением ядер в результате ядерной реакции и их исчезновением при радиоактивном распаде [c.17]

Накопление и распад радиоизотопов в ряду последовательных превращений. В ряду последовательных превращений тория образуется радиоактивный газ — эманация тория или торон. Последующий распад торона дает начало цепочке сравнительно короткоживущих твердых радиоактивных изотопов. При соприкосновении воздуха, содержащего эманацию, с какой-либо поверхностью твердые продукты распада эманации оседают на ней, образуя активный осадок. Из активного осадка можно выделить радиоактивные изотопы, входящие в ряд тория, в частности ThB. [c.140]

Математические основы метода активационного анализа сводится к тому, что скорость накопления атомов п радиоактивного изотопа, образующегося в результате облучения образца потоком тепловых нейтронов или другими элементарными частицами, определяется двумя одновременно протекающими процессами их образования и распада [c.199]

В настоящее время проводятся эксперименты и с использованием изотопа (природное содержание 7,58%) [15]. Однако его невысокое природное содержание (практически совпадающее с природным содержанием °0е — 7,76%) обуславливает необходимость применения изотопно-обогащённого материала для уверенного накопления экспериментальных данных по распаду изучаемых ядер. [c.217]

Накопление изотопов трансурановых элементов. Исключительное место среди радионуклидов занимают изотопы трансурановых (находящихся в Периодической таблице элементов за последним природным элементом — ураном) элементов, т. е. нуклиды, получить которые можно только искусственным путём. Возможность практического использования изотопов ТУЭ в качестве источников 7-, а- и нейтронного излучения, применяемых в различных областях промышленности, медицины и научных исследований, определила необходимость разработки специальных методов масштабного накопления таких изотопов. Особое место среди изотопов ТУЭ занимает Радионуклид распадается по механизму -распа- [c.506]

В ядерной медицине для диагностики и терапии наиболее часто и более эффективно используются радиоактивные изотопы с малым периодом полураспада. Так как транспортировка таких изотопов на большие расстояния затруднена, а в случае очень малого периода полураспада невозможна, были разработаны генераторы короткоживущих радионуклидов. Они представляют собой систему генетически связанных двух нуклидов — долгоживущего материнского и короткоживущего дочернего, который накапливается по мере распада материнского. Генераторные системы позволяют многократно получать лекарственную дозу короткоживущего изотопа по мере его накопления. [c.550]

Генераторный способ получения PH позволяет многократно и последовательно выделять КЖИ по мере их накопления в процессе распада материнского изотопа. Накопление активности дочернего изотопа со временем I при начальной активности А = О выражается формулой А = = м(Ао/(Ав — Ам). Максимальная активность дочернего изотопа, равная активности материнского изотопа, может быть достигнута по истечении времени I, определяемого соотношением i = 1/(Ао — Лм)(1п Лв/Ам)- Для любого момента времени 1 активность дочернего изотопа может быть выражена через активность материнского изотопа на один и тот же момент времени А = = Лм(А/(Ао - Ам)(1 - При условии Ао > Ам и й > 1/(Ао - Ам) [c.346]

Первый член уравнения характеризует накопление отделимой формы радиоактивного изотопа в результате протекания ядерной реакции второй член —убыль отделимой формы за счет радиоактивного распада третий — убыль радиоактивного изотопа в отделимой форме в результате радиационно-химического синтеза из него материнского соединения. [c.168]

За счет процессов распада или накопления количество радиоактивных ядер непрерывно изменяется, что необходимо учитывать на различных этапах работы с изотопами. [c.40]

Рис. 24. Функции накопления I) и распада (2) дочернего изотопа

Радиоактивным равновесием называют состояние системы, содержащей материнский и связанные с ним дочерние изотопы, при котором соотношение количеств материнского и дочерних изотопов ве меняется с течением времени. К состоянию радиоактивного равновесия приводит конкуренция процессов распада и накопления дочерних изотопов в тех случаях, когда [c.54]

Распад радиоактивных ядер приводит, естественно, к сдвигам изотопного состава многих элементов к накоплению содержания изотопов одних элементов и уменьшению других. Основное значение в истории Земли и метеоритов имеют радиоактивные изотопы К 0(7 = 1,25 10 лет), 32(7 = 1,42 10 ° лет), и235(7 = = 7,13-10 лет) и и з (7 = 4,5 10 лет). Радиоактивный распад указанных изотопов за время, прошедшее с момента образования земной коры, равное 3,5-10 лет, привел к значительному уменьшению их распространенности. Например, количество уменьшилось в 30 раз, — в 8 раз по сравнению с их первоначальным содержанием. Содержание изотопов и благодаря их большему периоду полураспада, уменьшилось на 10 и 50% соответственно. [c.157]

Калий-аргоновый метод основан на радиогенном накоплении аргона в калиевых минералах или минералах и породах, содержащих калий в виде примеси. Источником радиогенного аргона является радиоактивный изотоп калия °К. Большая часть его ( 89%) превращается путем р-распада в Са, остальная часть путем электронного захвата переходит в аргон. Аргоновый метод был разработан Э. К. Герлингом в Ленинграде и получил широкое распространение. Для вычисления возраста используется формула [c.418]

Времи облучения для накопления долгоживущих изотопов установлено в 30 дней, а для накопления короткоживущих изотопов выбиралось в соот-ветствнн с условиями насыще ия. Для активационного анализа взят 1 мл раствора. Для других методов анализа данные по чувствительности пересчитаны так, чтобы привести объем анализируемого раствора к 1 мл, а относительную ошибку определения — к 10%. Порог определения соответствует 40 распадам в секунду. [c.212]

На рис. 29 изображены симметричные кривые накопления (44—1) дочернего изотопа в системе, отвечающей условиям векового равновесия и распада (43—I) равновесного количества дочернего изотопа. На рис. 30 приведена кривая нарастания абсолютной активности в двухкомпонентной системе (Л г.о 0), где устанавливается вековое равновесие. По достижении векового равновесия (в соответствии с 42—1) суммарная абсолютная активность становится вдвое выше активности чистой материнской компоненты. 34 [c.34]

Таким образом, химические свойства этого элемента обуславливают определённый подход к получению препаратов с его радиоактивными изотопами, который заключается в следующем. Если в составе препарата радионуклид находится в форме комплексного соединения, достаточно устойчивого, чтобы предотвратить гидролиз металла, но уступающего по прочности комплексу индия с трансферрином, то такой препарат обусловит быстрое накопление радионуклида в крови, и этот радионуклид будет оставаться в комплексе с белком до полного распада. Данные свойства использованы в технологии получения препарата Цитрин, Тп . Индий образует с цитрат-ионом (С11 ) устойчивые комплексные соединения (логарифм константы устойчивости равен 10,58 для комплекса 1пС11 и 6,17 для комплекса 1пНС11+ [Ю]). Использование при приготовлении препарата смеси лимонной кислоты и цитрата натрия, обладающей определённой буферной ёмкостью, позволяет получать стабилизированное значение pH препарата. [c.395]

Основная задача геохронологии — определение возраста геологических событий. Современная измерительная техника позволяет определять возраст как событий, произошедших несколько дней назад так и, например, возраст Земли, даже возраст Вселенной. Датирование событий и объектов чаще всего основывается на процессах радиоактивного распада и спонтанного деления ряда изотопов таких элементов как К, НЬ, 5т, Га, Ке, и, ТЬ. Это так называемые долгоживущие нуклиды, которые дают информацию об истории Земли, о происхождении эндогенных пород. Дочерние изотопы, такие как 238и 235 позволяют определить скорость накопления осадочных пород и возраст минералов, которые образовались в течение последнего миллиона лет. Наконец, относительно короткоживущие космогенные радионуклиды, такие как °Ве, , А , С1 и др., дают возможность датировать события недавнего геологического прошлого, исчисляемого десятками и сотнями тысяч лет. [c.558]

Калий-аргоновый метод. Калий-аргоновый метод был разработан в 1947-48 гг. российским учёным Э. Герлингом и независимо от него американским учёным А. Ниром. Было доказано накопление Аг в калиевых минералах или породах в зависимости от возраста. Этот метод может работать в очень широком возрастном диапазоне от 100 тыс. до 3 млрд лет и применим к породам вулканического происхождения (Miller, 1972). Аргоновый метод был разработан на основе самопроизвольного распада изотопа [c.562]

Подгруппа 1Уа представлена среди продуктов деления радиоактивными изотопами циркония ( 1/2 = = 1,1-106 лет), (7 ]/2=63,3 суток) и 2гЭ7 (Г /2 = = 17 ч). Активность изотопа 2г слишком мала и может не учитываться, а Zr к началу переработки реакторного горючего обычно распадается. Но на изотоп Zr с периодом полураспада, равным 63,3 суток, который имеет высокий выход и характеризуется жестким 7-излуче-нием, всегда следует обращать самое серьезное внимание. Активность его увеличивается и поддерживается вследствие накопления его дочернего элемента МЬ (Г1/2 = 35 суткам). [c.79]

На процесс образования метана и других углеводородов в результате воздействия излучений радиоактивных элементов (урана, тория, радия, радио йивного изотопа калия и др.) на ОВ еще в 1930-х гг. обратил внимание В.А. Соколов. Черные тонкодисперсные глинистые отложения с повышенной концентрацией ОВ, как правило, обогащены и ураном. Это объясняется тем, что накопление ОВ в отложениях сопровождается возникновением восстановительной геохимической обстановки, необходимой для осаждения солей урана. Органическое вещество под воздействием радиоактивных излучений урана, радия и тория, испускающих у-лучи, способно распадаться с образованием Н2, СН4, СО2 и СО. В свою очередь, СО под действием у-лучей распадается на С и О. Углерод, соединяясь с Н2, дает СН4, а кислород расходуется на окисление различньк веществ. Опытным путем установлено, что метан может под радиоактивным воздействием полимеризироваться до этана и более сложных УВ. Чем богаче ураном осадочная порода, тем активнее происходит в ней преобразование ОВ в углеводороды. [c.46]

Ближайший продукт распада U-232 — Th-228 — имеет период полураспада 1,9 лет. Это много больше, чем периоды полураспада всех оставшихся дочерних продуктов, которые исчисляются днями, часами, минутами и т. д. Из-за высокой активности последних существуют более жесткие нормы на U-232, чем на U-234, U-235, U-238. Один из дочерних продуктов распада U-232 Т1-208 дает проникающее 7-излучение с энергией 2,6 МэВ, что является дополнительным осложняющим радиологическим фактором. По этой причине при максимальном накоплении данного дочернего продукта 7-активность регенерированного урана более чем на два порядка превышает 7-активность природного урана. Содержание изотопа U-234 в необлу-ченном уране составляет 0,005 % он концентрируется при разделении изотопов. Типичная концентрация U-234 в облученном уране составляет 0,02%, достигая 0,13% после операции разделения изотопов. Следствием этого накопления является двух-трехкратное возрастание а-активности, что также требует увеличения мер предосторожности при работе с регенерированным ураном. [c.222]

Дифференциация первичного вещества Земли (вероятно, близкого по составу к веществу каменных или железо-каменных метеоритов) на оболочки произошла под действием теплоты радиоактивного распада в результате накопления тепла, генерируемого радиоактивными изотопами начались процессы выплавления легкоплавкой фракции и дегазации легколетучих соединений в радиальном направлении к поверхности Землиирасслоение, т. обр., вещества планеты на оболочки. [c.423]

Заметим, что в любой момент времени t после выделения дочернего изотопа сумма активности дочернего извтопа, накапливающегося в образце, содержащем материнский изотоп [формула (1.53)],. и активности отделенного дочернего изотопа [формула (1.54)] постоянна и равна й2,оо. Таким образом, функции накопления и распада дополнительны (рис. 24). [c.53]

Период полураспада весьма велик, и мы имеем случай накопления дочернего изотопа при постоянной скорости распада материнского изотопа. Увеличение абсолютной активности препарата связано с накоплением в нем в соответствии с уравнением (1.53). Максимальная абсолютная активность дочернего изотопд должна быть равна абсолютной активности аматеринского изотопа (02,00 = 01). [c.53]