방사선의 종류. 수업 주제: “방사능. 방사성 방사선의 종류" 방사능의 종류와 그 특성

1. 방사능과 방사선이란 무엇입니까?

방사능 현상은 1896년 프랑스 과학자 앙리 베크렐에 의해 발견되었습니다. 현재 과학, 기술, 의학, 산업 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 자연적으로 발생하는 방사성 원소는 인간 환경 전반에 걸쳐 존재합니다. 인공방사성핵종은 주로 방위산업이나 원자력발전소에서 부산물로 대량 생산된다. 환경에 유입되면 살아있는 유기체에 영향을 미치며 위험이 따릅니다. 이러한 위험을 올바르게 평가하려면 환경 오염의 규모, 주요 또는 부산물이 방사성 핵종인 생산으로 인한 이점, 이러한 생산물의 폐기와 관련된 손실, 방사선 작용의 실제 메커니즘, 결과 및 기존 보호 조치.

방사능- 일부 원자 핵의 불안정성, 전리 방사선 또는 방사선 방출과 함께 자발적인 변형(붕괴) 능력으로 나타남

2. 방사선에는 어떤 종류가 있나요?

방사선에는 여러 가지 유형이 있습니다.
알파 입자: 상대적으로 무겁고 양전하를 띠는 헬륨 핵인 입자.
베타 입자- 그냥 전자일 뿐이에요.
감마선가시광선과 동일한 전자기적 성질을 갖고 있지만 투과력은 훨씬 더 크다. 2 중성자- 전기적으로 중성 입자는 주로 접근이 규제되는 작동 중인 원자로 근처에서 직접 발생합니다.
엑스레이 방사선감마선과 비슷하지만 에너지가 더 적습니다. 그건 그렇고, 우리 태양은 X 선 방사선의 천연 소스 중 하나이지만 지구 대기는 X 선으로부터 안정적인 보호를 제공합니다.

3. 방사선이 인간에게 미치는 영향은 무엇입니까?

방사선이 인간에게 미치는 영향을 말한다. 조사. 이 효과의 기본은 방사선 에너지가 신체 세포로 전달되는 것입니다.
방사선은 대사 장애, 감염성 합병증, 백혈병 및 악성 종양, 방사선 불임, 방사선 백내장, 방사선 화상 및 방사선병을 유발할 수 있습니다.
방사선의 영향은 세포 분열에 더 큰 영향을 미치므로 방사선은 성인보다 어린이에게 훨씬 더 위험합니다.

과학이 아직 외부 영향으로 인한 조직의 악성 변성 메커니즘을 알지 못한다는 사실은 말할 것도 없고, 화학 및 철강 산업의 배출로 인해 인간 건강에 훨씬 더 큰 실제 피해가 발생한다는 사실을 기억해야 합니다.

4. 방사선은 어떻게 신체에 들어갈 수 있나요?

6. 방사능은 어떤 단위로 측정되나요?

방사능의 척도는 활동. 이는 베크렐(Bq) 단위로 측정되며 초당 1회 붕괴에 해당합니다. 물질의 활성 함량은 종종 물질의 단위 중량(Bq/kg) 또는 부피(Bq/입방미터)로 추정됩니다.
퀴리(Ci)라는 또 다른 활동 단위도 있습니다. 이는 엄청난 값입니다: 1 Ci = 37000000000 Bq.
방사성 소스의 활동은 그 힘의 특징입니다. 따라서 퀴리 활동도가 1인 소스에서는 초당 37000000000번의 붕괴가 발생합니다.
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위에서 언급한 바와 같이, 이러한 붕괴 동안 소스는 이온화 방사선을 방출합니다. 물질에 대한 이 방사선의 이온화 효과를 측정하는 방법은 다음과 같습니다. 노출량. 종종 Roentgens(R)로 측정됩니다. 1뢴트겐은 상당히 큰 값이므로 실제로는 뢴트겐의 백만분의 일(μR) 또는 천분의 일(mR)을 사용하는 것이 더 편리합니다.
일반적인 가정용 선량계의 작동은 일정 시간에 걸쳐 이온화를 측정하는 것, 즉 노출 선량률. 노출 선량률의 측정 단위는 마이크로뢴트겐/시간입니다.
선량률에 시간을 곱한 값이라고 합니다. 정량. 선량률과 선량은 자동차의 속도와 이 자동차가 이동한 거리(경로)와 같은 관계가 있습니다.
인체에 미치는 영향을 평가하기 위해 개념이 사용됩니다. 등가선량그리고 등가선량률. 이는 각각 시버트(Sv)와 시버트/시간 단위로 측정됩니다. 일상생활에서는 1시버트 = 100뢴트겐이라고 가정할 수 있습니다. 어떤 기관, 신체 부위 또는 전신에 복용량을 투여했는지 표시해야 합니다.
위에서 언급한 방사능 1 퀴리(정확성을 위해 세슘-137 선원을 고려함)를 갖는 점 선원은 자체로부터 1m 거리에 약 0.3 뢴트겐/시간의 노출 선량률을 생성한다는 것을 알 수 있습니다. 10미터 거리에서 - 약 0.003뢴트겐/시간. 광원으로부터 거리가 멀어짐에 따라 선량률의 감소는 항상 발생하며 방사선 전파 법칙에 의해 결정됩니다.

7. 동위원소란 무엇입니까?

주기율표에는 100개 이상의 화학 원소가 있습니다. 거의 각각은 안정한 원자와 방사성 원자의 혼합물로 표시됩니다. 동위원소이 요소의. 약 2000개의 동위원소가 알려져 있으며, 그 중 약 300개가 안정하다.
예를 들어, 주기율표의 첫 번째 원소인 수소에는 다음과 같은 동위원소가 있습니다.
- 수소 H-1(안정),
- 중수소 N-2(안정),
- 삼중수소 H-3(방사성, 반감기 12년).

방사성 동위원소는 일반적으로 방사성 핵종 5

8. 반감기란 무엇입니까?

동일한 유형의 방사성 핵의 수는 붕괴로 인해 시간이 지남에 따라 지속적으로 감소합니다.
붕괴율은 일반적으로 다음과 같은 특징을 갖습니다. 반감기: 특정 종류의 방사성핵 수가 2배로 감소하는 시간입니다.
완전히 틀렸어"반감기" 개념에 대한 해석은 다음과 같습니다. "방사성 물질의 반감기가 1시간이면 이는 1시간 후에 전반부가 붕괴되고, 1시간 후에 후반부가 붕괴된다는 의미입니다. , 그리고 이 물질은 완전히 사라지게 될 것입니다.”

반감기가 1시간인 방사성 핵종의 경우, 이는 1시간 후에 그 양이 원래보다 2배 적어지고, 2시간 후에 - 4배, 3시간 후에 - 8배 등이 되지만 결코 완전히 줄어들지는 않는다는 것을 의미합니다. 사라지다. 이 물질에서 방출되는 방사선은 같은 비율로 감소합니다. 그러므로 주어진 시간과 장소에서 방사선을 생성하는 방사성 물질의 양과 양을 알면 미래의 방사선 상황을 예측할 수 있습니다.

각 방사성 핵종은 고유한 반감기를 갖고 있으며, 그 범위는 1초 미만에서 수십억 년에 이릅니다. 특정 방사성 핵종의 반감기가 일정하고 변경될 수 없다는 것이 중요합니다.
방사성 붕괴 중에 형성된 핵도 방사성일 수 있습니다. 예를 들어, 방사성 라돈-222는 방사성 우라늄-238에서 유래되었습니다.

가끔 저장시설의 방사성폐기물이 300년 안에 완전히 붕괴된다는 진술이 있다. 이것은 잘못된 것입니다. 이번에는 가장 흔한 인공 방사성 핵종 중 하나인 세슘-137의 반감기가 약 10배가 될 것이며, 300년이 지나면 폐기물 내 방사능은 거의 1000배 감소하지만 불행히도 사라지지는 않을 것입니다.

9. 우리 주변에 방사성 물질은 무엇입니까?
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다음 다이어그램은 특정 방사선원이 사람에게 미치는 영향을 평가하는 데 도움이 됩니다(A.G. Zelenkov, 1990에 따름).

방사능은 불안정한 원자핵의 자발적인 붕괴입니다. 이는 기본 입자 또는 헬륨 핵(α 입자)의 방출과 한 원소의 동위원소가 다른 원소의 동위원소로의 변형을 동반합니다.

토륨-232, 우라늄-235, 우라늄-238의 방사성 계열.

프랑스 과학자 앙투안 베크렐은 1835년 여름 베니스에서 아드리아 해의 유난히 아름다운 인광을 관찰했습니다. 61년 후, 이 현상은 그의 손자 앙리 베크렐(Henri Becquerel)이 방사능 현상을 발견할 수 있게 해주는 지침 중 하나가 되었습니다. 1895년 V. Roentgen이 발견한 광선은 다양한 물질의 인광을 유발한다는 점에서 Henri Becquerel의 관심을 끌었습니다. 인광은 X선 방출을 동반한다고 제안되었습니다. 이 가정을 테스트하기 위해 Henri Becquerel은 인광성이 높은 화합물인 우라닐과 칼륨의 이중 황산염을 조사했습니다. 예비 조명 없이도 이전에 알려지지 않은 특성의 광선을 방출하는 것으로 나타났습니다.

앙리 베크렐은 1896년 3월 1일에 이 관찰을 했습니다. 5월에 그는 새로운 광선의 방출을 담당하는 원소가 우라늄이라는 사실을 발견했습니다. 이는 당시 화학 원소 주기율표의 마지막 원소였습니다.

M. Sklodowska-Curie는 이러한 광선을 방사성이라고 불렀으며 방출 현상 자체를 방사능이라고 불렀습니다. 그녀는 토륨에서 이 현상을 발견했으며 남편 P. Curie와 함께 우라늄 광물에서 폴로늄과 라듐이라는 두 가지 새로운 방사성 원소를 분리했습니다. 1899년 이래로 다양한 과학자들이 말미잘, 방사물(라돈 참조) 등과 같은 훨씬 더 많은 양의 새로운 방사성 물질을 발견하기 시작했습니다. 일반적으로 이러한 물질은 반감기가 매우 짧습니다(방사성 물질의 절반이 지속되는 시간). 물질 붕괴) 따라서 과학자들은 이러한 물질이 일반적인 의미의 화학 원소인지 여부조차 의심했습니다. 더욱이, 비스무트와 우라늄 사이의 주기율표에서 자유 자리의 수는 매우 제한적이었습니다.

영국 과학자 E. Rutherford는 방사능 연구에 큰 공헌을 했습니다. 그는 영국의 방사화학자 F. Soddy와 함께 방사능이 화학 원소의 자발적인 전환을 동반한다는 것을 증명했습니다. 예를 들어, 알파 입자를 방출하는 라듐은 라돈으로 변합니다. 1913년까지 풍부한 방사성 물질(약 40개)은 3개의 방사성 계열로 축소되었으며, 이는 계열의 창시자(우라늄-238, 우라늄-235 및 토륨-232)가 안정적인 납으로 연속적으로 변환되는 사슬을 나타냅니다(방사성 원소 참조). ). 방사성 물질 중에는 화학적으로 구별할 수 없지만 질량이 다른 여러 그룹의 물질이 있습니다. 그것들을 동위원소라고 불렀습니다. 방사성 원소의 발견은 실제로 개별 천연 방사성 동위원소의 발견이었습니다. 결국 방사성 계열의 모든 구성원은 우라늄, 토륨, 프로탁티늄, 악티늄, 라듐, 라돈, 폴로늄 및 납의 동위원소입니다. 동시에 모든 안정 원소는 원래 동위원소의 천연 혼합물로 발견되었습니다.

방사성 변환에는 여러 유형이 있습니다. 여기에는 α-붕괴(α-입자 방출), β-붕괴(전자 방출) 및 핵의 자연 분열이 있습니다. γ선의 방출은 일종의 방사성 붕괴(원소의 변형이 없음)가 아니라 단파장의 전자기 복사입니다. 이 종은 자연에서 관찰됩니다.

1934년 배우자 I.와 F. Joliot-Curie는 인공 방사능 현상을 발견했습니다. 핵반응의 결과로 주기율표의 모든 원소의 인공 방사성 동위원소를 얻을 수 있습니다. 현재 그 중 약 1,800개가 알려져 있습니다. 인공 방사성 동위원소에 대한 연구를 통해 새로운 유형의 방사성 전환성, 즉 양전자 방출 또는 β + -붕괴 및 K-포획(가장 가까운 전자에서 전자의 핵에 의한 흡수)을 발견할 수 있게 되었습니다. K-쉘)(Atom 참조). 양성자(양성자 1개 방출)와 이양성자(동시에 두 개의 양성자 방출) 방사능의 가능성이 예측되고 입증되었습니다.

1982년에 미국 과학자들은 일부 핵이 한 번에 두 개의 양성자를 방출할 수 있다는 것을 실험적으로 증명했습니다. 이것은 소련 물리학자 V.I. Goldansky가 1960년에 예측한 소위 2양성자 방사능입니다. 그리고 1983년 말 영국 물리학자 G. Rose와 G. Jones는 동위원소 223 Ra의 핵에 의해 무거운 입자(14C 핵)의 방출이라는 절대적으로 놀라운 유형의 방사능을 발견했습니다. 이 발견은 큰 관심을 불러일으켰고 소련을 포함한 여러 국가에서 광범위한 연구주기를 제공합니다. "탄소" 방사능 외에도 "네온" 방사능도 있다는 것이 밝혀졌습니다. 프로트악티늄과 우라늄의 일부 동위원소 핵은 일반적인 α 활성 외에도 네온 핵을 방출할 수 있습니다. 새로운 유형의 방사능을 "단편성" 또는 클러스터라고 합니다. 현재 탄소나 네온 핵을 방출하는 핵은 8개뿐입니다. 이들은 4개의 라듐 동위원소(탄소핵이 방출됨)와 4개의 우라늄 및 프로트악티늄 동위원소(네온 핵)입니다. 이 분야의 실험은 빠르게 발전하고 있습니다. 이론가들은 이 드물지만 매우 흥미로운 유형의 방사성 붕괴를 설명하는 데 아직 공통된 관점을 갖고 있지 않습니다. 자연은 우리가 현재 상상하는 것보다 훨씬 더 많은 방사성 붕괴 방법을 무기고에 갖고 있을 가능성이 높습니다.

방사능 현상은 세 가지 요소로 특징 지어집니다. 1) 방사성 붕괴 속도; 2) 방출되는 입자의 유형 및 3) 입자의 에너지. 붕괴율은 간단한 수학 공식으로 표현됩니다.

N t = N 0 e −λt .

여기서 N t는 시간 t에서의 방사성 원소의 원자 수입니다. N 0은 초기 순간(t = 0)의 원자 수, e는 자연 로그의 밑수, λ는 소위 방사성 붕괴 상수입니다. 이는 다음 관계식으로 반감기 T와 관련됩니다.

알려진 방사성 동위원소의 반감기는 수천분의 1초에서 수십억 년까지 매우 넓은 시간 간격을 갖고 있습니다. 그러나 대부분의 동위원소는 30초에서 10일 사이의 반감기를 갖고 있습니다.

가장 일반적인 유형의 방사성 변환은 전자 방출, 즉 β-붕괴입니다. 이는 알려진 모든 방사성 동위원소의 45%의 특징이며 중성자가 과잉된 핵, 즉 무거운 방사성 동위원소 원소에서 관찰됩니다. 방사성 핵의 15% 이상이 알파 입자 방출로 인해 붕괴됩니다. 주기율표의 끝 부분에 있는 원소(비스무스로 시작)와 중간에 있는 일부 원소(희토류로 시작)의 동위원소는 알파 붕괴를 겪습니다. 더 가벼운 원소의 경우, a-붕괴는 에너지적으로 불가능합니다.

자연 핵분열은 동위원소 238 U와 232 Th에서 발생합니다. 원자핵의 Z 전하가 증가함에 따라 초우라늄 원소의 동위원소에 대해 중요해집니다.

양전자 붕괴와 K-포획은 실제로 인공 방사성 동위원소에서만 관찰되며 중성자가 부족한 핵의 특징입니다. 동위원소의 약 10%가 β + -붕괴(주로 주기율표 전반부 원소의 동위원소)를 겪습니다. 전자 포획은 관찰된 방사성 전환율의 약 25%를 차지합니다(이들은 내부 전자 껍질이 핵에 가깝게 위치하는 원자에서 주기율표의 후반부에 있는 원소의 동위원소의 특징입니다).

방사능 연구는 물질의 구조와 특성에 대한 현대적인 아이디어를 창출하는 데 큰 역할을 했습니다.

기사 탐색:

방사선 및 방사성 방사선의 유형, 방사성(이온화) 방사선의 구성 및 주요 특성. 물질에 대한 방사선의 영향.

방사선이란 무엇인가

먼저 방사선이 무엇인지 정의해 보겠습니다.

물질의 붕괴 또는 합성 과정에서 원자 요소 (양성자, 중성자, 전자, 광자)가 방출됩니다. 그렇지 않으면 다음과 같이 말할 수 있습니다. 방사선이 발생하다이러한 요소. 이러한 방사선을 - 전리 방사선또는 더 일반적인 것은 무엇입니까 방사성 방사선, 또는 더 간단하게 방사능 . 전리 방사선에는 엑스레이와 감마 방사선도 포함됩니다.

방사능 전자, 양성자, 중성자, 헬륨 원자 또는 광자와 뮤온의 형태로 물질에 의해 하전된 기본 입자가 방출되는 과정입니다. 방사선의 유형은 방출되는 원소에 따라 다릅니다.

이온화중성으로 하전된 원자나 분자로부터 양전하 또는 음전하를 띤 이온이나 자유 전자를 형성하는 과정입니다.

방사성(이온화) 방사선구성 요소의 유형에 따라 여러 유형으로 나눌 수 있습니다. 다양한 유형의 방사선은 다양한 미립자에 의해 발생하므로 물질에 대한 에너지 효과가 다르고 이를 통과하는 능력도 다르며 결과적으로 방사선의 생물학적 효과도 다릅니다.

알파, 베타 및 중성자 방사선-다양한 원자 입자로 구성된 방사선입니다.

감마선과 엑스레이에너지 방출이다.

알파 방사선

• 방출됩니다 : 양성자 두 개와 중성자 두 개
• 관통력: 낮은
• 소스로부터의 조사: 최대 10cm
• 방출 속도: 20,000km/초
• 이온화: 1cm 이동당 30,000개의 이온쌍
• 높은

불안정한 물질이 붕괴하는 동안 알파(α) 방사선이 발생합니다. 동위원소강요.

알파 방사선- 이것은 헬륨 원자(중성자 2개와 양성자 2개)의 핵인 무거운 양전하 알파 입자의 방사선입니다. 알파 입자는 더 복잡한 핵이 붕괴하는 동안, 예를 들어 우라늄, 라듐, 토륨 원자가 붕괴하는 동안 방출됩니다.

알파 입자는 질량이 크고 빛의 속도보다 약 15배 느린 평균 2만km/s의 상대적으로 낮은 속도로 방출됩니다. 알파 입자는 매우 무겁기 때문에 물질과 접촉하면 입자가 이 물질의 분자와 충돌하고 상호 작용하기 시작하여 에너지를 잃습니다. 따라서 이러한 입자의 침투 능력은 크지 않으며 단순한 시트조차도 아닙니다. 종이는 그들을 막을 수 있습니다.

그러나 알파 입자는 많은 에너지를 운반하며 물질과 상호 작용할 때 상당한 이온화를 유발합니다. 그리고 살아있는 유기체의 세포에서 이온화 외에도 알파 방사선은 조직을 파괴하여 살아있는 세포에 다양한 손상을 초래합니다.

모든 유형의 방사선 중에서 알파 방사선은 투과력이 가장 낮지만, 이러한 유형의 방사선을 생체 조직에 조사한 결과는 다른 유형의 방사선에 비해 가장 심각하고 중요합니다.

알파 방사선 노출은 공기, 물, 음식, 베인 상처 등을 통해 방사성 원소가 신체에 유입될 때 발생할 수 있습니다. 이러한 방사성 원소는 일단 체내에 들어오면 혈류를 통해 몸 전체로 운반되어 조직과 기관에 축적되어 강력한 에너지 효과를 발휘합니다. 알파선을 방출하는 일부 방사성 동위원소는 수명이 길기 때문에 체내에 유입되면 세포에 심각한 변화를 일으키고 조직 퇴화 및 돌연변이를 일으킬 수 있다.

방사성 동위원소는 사실 자체적으로는 체내에서 제거되지 않기 때문에 한번 체내에 들어가면 심각한 변화를 일으킬 때까지 수년 동안 내부에서 조직을 조사하게 됩니다. 인체는 체내로 유입되는 대부분의 방사성 동위원소를 중화, 처리, 동화 또는 활용할 수 없습니다.

중성자 방사선

• 방출됩니다 : 중성자
• 관통력: 높은
• 소스로부터의 조사: 킬로미터
• 방출 속도: 40,000km/초
• 이온화: 1cm 실행당 3000~5000개의 이온 쌍
• 방사선의 생물학적 영향: 높은

중성자 방사선- 이것은 다양한 원자로와 원자 폭발 중에 발생하는 인공 방사선입니다. 또한 활성 열핵 반응이 일어나는 별에서는 중성자 방사선이 방출됩니다.

전하가 없기 때문에 물질과 충돌하는 중성자 방사선은 원자 수준의 원자 구성 요소와 약하게 상호 작용하므로 투과력이 높습니다. 예를 들어 물이 담긴 용기와 같이 수소 함량이 높은 물질을 사용하면 중성자 방사선을 차단할 수 있습니다. 또한 중성자 방사선은 폴리에틸렌을 잘 투과하지 못합니다.

중성자 방사선은 생물학적 조직을 통과할 때 알파 방사선보다 질량이 크고 속도가 빠르기 때문에 세포에 심각한 손상을 초래합니다.

베타 방사선

• 방출됩니다 : 전자 또는 양전자
• 관통력: 평균
• 소스로부터의 조사: 최대 20m
• 방출 속도: 300,000km/초
• 이온화: 1cm 이동당 이온쌍 40~150개
• 방사선의 생물학적 영향: 평균

베타(β) 방사선한 요소가 다른 요소로 변환될 때 발생하며, 양성자와 중성자의 특성이 변화하면서 물질 원자의 핵에서 프로세스가 발생합니다.

베타 방사선을 사용하면 중성자가 양성자로, 양성자가 중성자로 변환되는데, 이러한 변환 중에 변환 유형에 따라 전자 또는 양전자(전자 반입자)가 방출됩니다. 방출되는 원소의 속도는 빛의 속도에 근접하며 대략 300,000km/s와 같습니다. 이 과정에서 방출되는 원소를 베타 입자라고 합니다.

초기 방사 속도가 빠르고 방출되는 원소의 크기가 작은 베타선은 알파선에 비해 투과력은 높지만 알파선에 비해 물질을 이온화하는 능력은 수백 배나 낮습니다.

베타 방사선은 의복과 부분적으로 생체 조직을 쉽게 관통하지만, 예를 들어 금속과 같이 밀도가 높은 물질 구조를 통과하면 더 강렬하게 상호 작용하기 시작하고 대부분의 에너지를 잃어 물질의 요소로 전달됩니다. . 몇 밀리미터의 금속판은 베타 방사선을 완전히 차단할 수 있습니다.

알파 방사선이 방사성 동위원소와 직접 접촉할 때만 위험을 초래하는 경우, 베타 방사선은 강도에 따라 이미 방사선원으로부터 수십 미터 거리에 있는 살아있는 유기체에 심각한 해를 끼칠 수 있습니다.

베타선을 방출하는 방사성 동위원소가 살아있는 유기체에 들어가면 조직과 기관에 축적되어 에너지 효과를 발휘하여 조직 구조의 변화를 일으키고 시간이 지남에 따라 심각한 손상을 초래합니다.

베타 방사선을 함유한 일부 방사성 동위원소는 붕괴 기간이 길다. 즉, 일단 체내에 들어가면 조직 퇴화와 결과적으로 암으로 이어질 때까지 수년 동안 방사선을 조사합니다.

감마선

• 방출됩니다 : 광자 형태의 에너지
• 관통력: 높은
• 소스로부터의 조사: 최대 수백 미터
• 방출 속도: 300,000km/초
• 이온화:
• 방사선의 생물학적 영향: 낮은

감마(γ) 방사선광자 형태의 에너지 전자기 방사선입니다.

감마선은 물질 원자의 붕괴 과정을 수반하며 원자핵의 에너지 상태가 변할 때 방출되는 광자 형태의 전자기 에너지 방출 형태로 나타납니다. 감마선은 핵에서 빛의 속도로 방출됩니다.

원자의 방사성 붕괴가 일어나면 하나의 물질로부터 다른 물질이 형성됩니다. 새로 형성된 물질의 원자는 에너지적으로 불안정한(들뜬) 상태에 있습니다. 핵 속의 중성자와 양성자는 서로 영향을 미치면서 상호작용력이 균형을 이루는 상태가 되고, 잉여에너지는 원자에서 감마선의 형태로 방출된다.

감마선은 투과력이 높아 의복이나 생체조직에 쉽게 투과하며, 금속과 같은 물질의 치밀한 구조를 통해서는 조금 더 어렵게 투과합니다. 감마 방사선을 차단하려면 상당한 두께의 강철 또는 콘크리트가 필요합니다. 그러나 동시에 감마선은 베타선보다 물질에 미치는 영향이 100배 더 약하고 알파선보다 수만 배 더 약합니다.

감마선의 주요 위험은 상당한 거리를 이동하고 감마선 소스로부터 수백 미터 떨어진 살아있는 유기체에 영향을 미칠 수 있다는 것입니다.

엑스레이 방사선

• 방출됩니다 : 광자 형태의 에너지
• 관통력: 높은
• 소스로부터의 조사: 최대 수백 미터
• 방출 속도: 300,000km/초
• 이온화: 1cm 이동당 3~5쌍의 이온
• 방사선의 생물학적 영향: 낮은

엑스레이 방사선- 이것은 원자 내부의 전자가 한 궤도에서 다른 궤도로 이동할 때 발생하는 광자 형태의 에너지 전자기 방사선입니다.

X선 방사선은 감마선과 효과가 유사하지만 파장이 길기 때문에 투과력이 약합니다.

다양한 유형의 방사성 방사선을 조사한 결과 방사선의 개념에는 소립자(알파, 베타 및 중성자 방사선)에 대한 직접적인 충격부터 에너지 영향에 이르기까지 물질과 생체 조직에 서로 다른 영향을 미치는 완전히 다른 유형의 방사선이 포함된다는 것이 분명합니다. 감마선과 엑스레이 치료의 형태로.

논의된 방사선 각각은 위험합니다!

다양한 유형의 방사선 특성을 비교표

표에서 볼 수 있듯이 방사선 유형에 따라 동일한 강도(예: 0.1뢴트겐)의 방사선은 살아있는 유기체의 세포에 다른 파괴적인 영향을 미칩니다. 이러한 차이를 고려하기 위해 생명체의 방사성 방사선 노출 정도를 반영하는 계수 k가 도입되었습니다.

"k 계수"가 높을수록 특정 유형의 방사선이 살아있는 유기체의 조직에 미치는 영향이 더 위험해집니다.

동영상:

수업 노트

물리학에서

“방사능. 방사능의 종류"

수업 중.

안녕하세요. 참석하신 분들을 확인하고 있습니다. 수업에 대한 설명.

동기 부여 및 지식 업데이트

오늘날 모든 사람들은 방사능, 방사성 방사선, 방사성 원소라는 단어를 알고 있습니다. 방사능의 위험성은 누구나 알고 있습니다. 그러나 많은 사람들은 방사성 방사선이 인간에게 도움이 된다는 사실도 알고 있을 것입니다. 어떤 경우에는 방사성 방사선을 통해 질병을 정확하게 진단하고 위험한 질병을 치료하며 재배 식물의 수확량을 늘릴 수 있습니다.문제가 있는 상황이 발생함

방사능이란 무엇입니까? 그 물리적 특성은 무엇입니까? 그 위험은 무엇입니까? 오늘 수업시간에 우리는 알아보겠습니다.(슬라이드 2번)

방사능이 무엇인지 이해하려면 앞서 물리학 수업에서 이미 공부했던 몇 가지 질문을 기억해야 합니다.

자기장에 들어가는 하전 입자는 어떻게 되나요? (로렌츠 힘, 로렌츠 힘 공식에 의해 작용함)

로렌츠 힘의 방향을 결정하는 방법은 무엇입니까? (왼손의 법칙에 따라)(슬라이드 번호 3)

원자핵의 구조는 무엇입니까? (모든 화학 원소의 핵은 핵자(양성자와 중성자)로 구성됩니다)

핵의 양성자 수는 얼마입니까? (주기율표의 서수)

화학 원소의 핵은 전통적으로 어떻게 지정됩니까?

Z – 핵의 양성자 수를 나타내는 전하수(주기율표의 서수)

A - 핵의 핵자 수를 나타내는 질량수 A = N + Z(여기서 N은 핵의 중성자 수)(슬라이드 번호 4)

새로운 자료를 학습

1) 방사능 발견의 역사

우라늄 염을 연구하는 동안 프랑스 과학자 Henri Becquerel은 우라늄 염이 외부 요인의 영향 없이 자발적으로 일종의 방사선을 생성한다는 결론을 내렸습니다.

1896년 2월 26~27일에 베크렐은 몇 개의 결정 샘플을 준비하여 종이로 감싼 사진 건판에 부착했습니다. 하지만 요즘 날씨가 흐려서 베크렐은 실험을 연기하기로 결정했습니다. 그는 밝은 햇빛이 필요하다고 믿었습니다. 그 기록은 책상 서랍에 숨겨져 약 3일 동안 그곳에 보관되었습니다. 3월 1일에야 Becquerel은 기껏해야 약한 이미지를 볼 것으로 기대하면서 개발하기로 결정했습니다. 그러나 모든 것이 정반대의 것으로 판명되었습니다. 이미지가 매우 명확했습니다. 따라서 어떤 종류의 방사선은 빛에 의한 조명 없이 우라늄 염에 의해 방출되었습니다. (슬라이드 번호 5,6)

베크렐은 우라늄염에 대한 연구를 계속했지만 이 방사선의 성질을 이해하지 못했습니다. 한번은 손님에게 우라늄 샘플의 방사선을 시연하면서 그는 요청 형식으로 질문을 했습니다. “결국 당신은 물리학자이자 동시에 화학자입니다. 이 방출체에 특별한 역할을 할 수 있는 불순물이 있는지 확인하세요.” 그리고 이 질문은 젊은 부부인 피에르 퀴리(1859~1906)와 그의 아내 마리 스클로도프스카 퀴리(1867~1867~)의 과학 연구 프로그램이 되었습니다. 1934) . 2년 후, 배우자인 피에르 퀴리(Pierre Curie)와 마리 퀴리(Marie Curie)는 화학 원소 토륨 Th-232가 비슷한 특성을 가지고 있음을 증명했습니다. 그런 다음 그들은 이전에 알려지지 않은 새로운 원소인 폴로늄 Po-209와 라듐 Ra-226을 발견했습니다. 라듐은 희귀한 원소입니다. 1g의 순수 라듐을 얻으려면 최소 5톤의 우라늄 광석을 처리해야 합니다. 방사능은 우라늄보다 수백만 배 더 높습니다. 그 결과, 원자 번호 83보다 큰 모든 화학 원소는 방사성이라는 것이 밝혀졌습니다. 퀴리 부부는 자연 방사선 방사능 현상을 불렀습니다. (슬라이드 번호 7)

2) 방사능의 물리적 성질과 방사성 방사선의 종류.

학생들은 새로운 자료를 배우면서 스스로 표를 작성합니다.(슬라이드 번호 8) :

베타 방사선 – 이것은 빛의 속도(0.999초)에 가까운 속도로 날아가는 전자의 흐름입니다.(슬라이드 번호 17)

감마선 - 파장이 10보다 작은 전자기 복사 -10 m은 뚜렷한 미립자 특성을 갖는, 즉 γ-양자의 흐름입니다.(슬라이드 번호 18)

방사성 방사선 특성표 완성 확인(슬라이드 번호 19)

3) 방사성 변환

방사능 현상의 물리적 본질은 무엇입니까?

이 질문에 답하려면 방사성 물질 자체를 조사할 필요가 있다.

방사성 물질은 어떻게 되나요?
이미 영국 과학자 F. Soddy와 함께 Rutherford가 수행한 최초의 실험에서는 방사성 붕괴 중에 일부 화학 원소가 다른 화학 원소로 변환된다는 사실을 확신시켰습니다.
방사성 원소는 악티늄, 토륨, 우라늄 등 일련의 변환을 경험했습니다. 과학자들이 도달한 일반적인 결론은 러더퍼드(Rutherford)에 의해 형성되었습니다.

방사능 -
핵의 방사성 변형에는 다양한 유형이 있습니다.α -부식, β -부식 , 이러한 변환은수리 중입니다변위 규칙 , 영국 과학자 F. Soddy가 처음으로 공식화했습니다.(슬라이드 번호 20) α – 붕괴: 핵은 양전하 2ē를 잃고 질량은 4amu만큼 감소합니다. 요소가 옮겨졌습니다처음까지 2셀 주기적인 시스템.

ㅏ 지 엑스α → A-4 Z-2 Y+ 4 2 그( 미끄러지 다 № 21)

β – 붕괴: 전자가 핵 밖으로 날아가면 전하는 1씩 ​​증가하지만 질량은 거의 변하지 않습니다. 요소가 옮겨졌습니다끝까지 1칸 주기적인 시스템.

ㅏ 지 엑스β → ㅏ Z+1 Y+ 0 -1e

문제가 있는 상황. 수업에 대한 질문: 제 토론을 주의 깊게 따라오셨다면 제게 질문을 하셔야 합니다. (전자가 핵에 있다면 어떻게 핵 밖으로 날아가나요?아니요 ?!!!)

답변: β 붕괴 중에 중성자는 전자 방출과 함께 양성자로 변합니다.
1 0 엔 → 1 1 p+ 0 -1 이자형+ υ (υ - 반중성미자)(슬라이드 번호 22)

γ – 방사선 전하의 변화는 수반되지 않지만, 방출된 광자는 전하가 없고 질량도 무시할 수 있기 때문에 핵의 질량은 무시할 정도로 변합니다.(슬라이드 번호 23)

알파 붕괴 및 베타 붕괴의 컴퓨터 모델을 사용한 비디오 파일 시연(비디오 파일은 " 버튼으로 시작됨)놀다" 비디오 파일 창에서)(슬라이드 번호 24)

IV . 배운 내용의 통합.

두 가지 적용 연습 수행오프셋 규칙 멘델레예프의 주기율표의 컴퓨터 모델을 사용하여(파일멘델. exe) (슬라이드 번호 25)

주기율표를 이용한 독립적인 문제 해결(슬라이드 번호 26). 해결책의 정확성을 확인하기 위해 개별 학생들은 칠판에 문제를 해결합니다.

작업 1: 토륨의 동위원소 230 90 Th는 α 입자를 방출합니다. 이 경우 어떤 요소가 형성됩니까?
해결책: 230 90 목α → 226 98 라+ 4 2 그
작업 2: 토륨의 동위원소 230 90 Th는 β-방사성을 방출합니다. 이 경우 어떤 요소가 형성됩니까?
해결책: 230 90 목 β → 230 91 Pa + 0-1e
작업 3: 프로트악티늄 231 91 Paα는 방사성이다. "이동" 규칙과 원소 주기율표를 사용하여 이러한 붕괴로 인해 어떤 원소가 생성되는지 결정하세요.
해결책: 231 91 라α → 227 89 교류 + 4 2 아니다
작업 4: 우라늄은 어떤 원소로 변하나요? 239 92 두 개의 β – 붕괴와 하나의 α – 붕괴 이후의 U?
해결책: 239 92 Uβ → 239 93 Npβ → 239 94 푸α → 235 92 유
작업 5: 네온 핵 변환 체인을 작성하세요: β, β, β, α, α, β, α, α
해결책: 20 10 네β → 20 11 나β → 20 12 마그네슘β → 20 13 알α → 16 11 나α → 12 9 Fβ → 12 10 네α → 8 8 영형 α → 4 6 씨

숙제: 조항 98-100, 연습 14(1) (슬라이드 번호 27).

수업 요약 (슬라이드 번호 28).

결과:

자연에는 세 가지 유형의 방사선을 방출하는 방사성 화학 원소가 있습니다.

알파 방사선 14000~2000km/s의 속도로 날아가는 양전하를 띤 α 입자(헬륨 핵)의 흐름입니다.

베타 방사선 빛의 속도(0.999초)에 가까운 속도로 날아가는 전자의 흐름이다.

감마선 - 파장이 10보다 작은 전자기 복사 -10 m은 뚜렷한 미립자 특성을 갖는, 즉 γ-양자의 흐름입니다.

방사성 방사선 중에 화학 원소의 핵 변형이 발생합니다(알파 및 베타 붕괴).

방사능 - 다양한 입자나 핵의 방출을 동반하여 일부 화학 원소의 핵이 다른 화학 원소의 핵으로 자발적으로 변형되는 현상.

학생 질문에 대한 답변.

등급.

사용된 문헌 및 인터넷 자원

물리학. 11학년. 전자 매체에 대한 응용 프로그램이 포함된 일반 교육 기관용 교과서입니다. 기본 및 프로필 수준. (클래식 코스) 모스크바, 출판사: “Prosveshcheniye”, 2012

고등학교 물리 문제 모음

"Cool Physics" /class-fizika.narod.ru/ 사이트가 카탈로그에 포함되어 있습니다. , 모스크바 교육과학부의 승인을 받아 2006년부터 발행되었습니다.

웹사이트« 디지털 교육자원의 통합 컬렉션"

4. . 5. .

방사능- 이것은 핵이 다른 상태로 전이되고 매개 변수가 변경되는 일부 요소의 핵에 의한 다양한 입자의 방출입니다. 방사능 현상은 1896년 프랑스 과학자 앙리 베크렐이 우라늄염에 대해 실험적으로 발견했습니다. 베크렐은 우라늄염이 여러 겹으로 감싼 인화지를 눈에 보이지 않는 침투 방사선으로 비춘다는 사실을 발견했습니다.

영국의 물리학자 E. Rutherford는 전기장과 자기장에서 방사성 방사선을 연구하고 이 방사선의 세 가지 구성 요소를 발견했는데 이를 -, -, - 방사선이라고 합니다(그림 36). -분해고에너지 입자(헬륨 핵)의 방사선입니다. 이 경우 핵의 질량은 4단위 감소하고 전하량은 2단위 감소합니다.

-분해- 전자가 방출되고 핵의 전하가 1 증가하더라도 질량수는 변하지 않습니다.

-방사능여기된 핵에 의한 고주파 광양자의 방출을 나타냅니다. 방사선을 받는 동안 핵의 매개변수는 변하지 않으며, 핵은 에너지가 더 낮은 상태로만 들어갑니다. 붕괴된 핵도 방사성입니다. 즉 일련의 연속적인 방사성 변환이 발생합니다. 모든 방사성 원소의 붕괴 과정은 납으로 이어집니다. 납은 부패의 최종 산물입니다.

핵 방사선을 탐지하는 데 사용되는 기기를 핵 방사선이라고 합니다. 핵 방사선 탐지기. 가장 널리 사용되는 검출기는 생성되는 물질 원자의 이온화 및 여기를 통해 핵 방사선을 검출하는 검출기입니다. 가이거 계수관, 윌슨 카메라, 버블 챔버. 예를 들어, 가이거 계수기의 작동은 충격 이온화를 기반으로 합니다. 방법도 있어요 사진 유제, 사진 유제에서 잠상을 생성하는 날아다니는 입자의 능력을 기반으로 합니다. 현상 후 사진에는 날아다니는 입자의 흔적이 보입니다.

방사성 방사선은 환경의 원자와 분자의 이온화로 구성된 살아있는 유기체의 조직에 강한 생물학적 영향을 미칩니다. 여기된 원자와 이온은 강한 화학적 활성을 가지므로 건강한 신체에는 이질적인 새로운 화학 화합물이 신체 세포에 나타납니다. 전리 방사선의 영향으로 복잡한 분자와 세포 구조 요소가 파괴됩니다. 인체에서는 조혈 과정이 중단되어 백혈구와 적혈구의 불균형이 발생합니다. 사람은 백혈병, 즉 소위 방사선병에 걸리게 됩니다. 다량의 방사선은 사망으로 이어집니다.

흡수 방사선량 D는 조사된 물질의 질량에 대한 흡수된 에너지의 비율입니다. 흡수된 방사선량의 단위는 회색(Gy)입니다. 허용 방사선량은 흔한 실수

1. 방사능 현상을 논할 때 일부 출원인은 전자의 흐름인 광선이 원자핵이 아니라 전자 껍질에 의해 방출된다고 잘못 주장하는데, 이는 핵 내부에 전자가 없기 때문입니다.

모든 종류의 방사성 방사선이 방출된다는 점을 기억하세요. 코어원자. 모든 원자의 핵은 양성자와 중성자로 구성됩니다. 전자가 핵에 없으면 붕괴하는 동안 전자는 어디에서 오는가? 요점은 핵에서 특정 조건 하에서 중성자가 전자의 동시 형성과 함께 양성자로 변환되고 동시에 핵 밖으로 날아간다는 것입니다(또 다른 입자인 반중성미자도 핵을 떠납니다).