Радиоактивность

Радиоактивность

Сообщение chemister-admin » Ср апр 23, 2014 8:45 am

Интересно, но ядерный распад элементов происходит независимо от химической формы в которой находится элемент. Например, гидроксид натрия с тритием в качестве водорода, постепенно будет выделять гелий и давать пероксид натрия. Т.е. будет происходить ядерно-химический процесс. Фторид трития постепенно выделяет фтор и гелий.

Радиоактивное излучение имеет энергию, достаточную, чтоб разорвать практически любую химическую связь. Из-за этого растворы радиоактивных веществ в воде практически все выделяют водород и кислород (могут обрываться и другие связи если они есть в растворенном соединении), а кристаллы радиоактивных солей постепенно приобретают окраску из-за мелкодисперсных фаз продуктов распада и ионизации. В этих процессах легко может меняться валентное состояние элемента, что создает дополнительные проблемы в химии радиоактивных веществ.

Понятие критической массы, которое кратко дается в школе, очень упрощено. Правильнее говорить критические условия. Так как критическая масса, зависит от геометрической формы, физико-химического окружения (наличие атомов-замедлителей или поглотителей, внесенных в виде прослоек или окружающих элемент в виде химического соединения, а также растворителя), плотности, наличия загрязнений (т.е. степень очистки), вида изотопа элемента, формы и материала сосуда. Критические массы для чистых шарообразных моноизотопных элементов обычно являются абстракцией. Критические условия существуют только для изотопов, которые делятся под действием нейтронов с испусканием добавочных нейтронов. При превышении критических условий энерговыделение становится так велико, что это тепло нельзя отвести никакими техническими приемами. При этом не происходит ядерного взрыва (как многие думают), а просто кусок или раствор вещества резко превращаются в пар и выходят из критических условий. Для возникновения ядерного взрыва необходимо удержать делящееся вещество в критических условиях некоторое время. Чем больше время удержания делящегося вещества в надкритических условиях, тем большая часть делящегося материала успеет выделить энергию.

Низкими критическими массами обладают концентрированные растворы их солей в воде в шарообразных сосудах. Это связано с хорошим замедлением нейтронов водой. Для растворов солей урана-233 критическая масса 591 г, солей урана-235 = 856 г, солей плутония-239 - чуть более 500 г. Критические массы изотопов плутония в различных условиях можно прочитать в 4 томе Брауэра (стр. 1375). В википедии есть статья о критических массах: http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D1% ... 1%81%D0%B0 .

Для изотопов с коротким периодом полураспада всегда приходится учитывать тепловыделение ядерного распада. Следует участь, что тепловыделение в ядерных распадах на порядки(!!!) превосходит обычные химические процессы и короткоживущие изотопы при довольно малом количестве уже могут находится в состоянии плазмы. Для некоторых элементов, у которых нет долгоживущих изотопов (Rn, Fr, At) изучение их химии чрезвычайно затруднено из-за постоянного саморазогрева образцов, их загрязнения продуктами распада, ионизационных процессов.

Обедненный уран - это уран, где содержание урана-235 ниже чем в природной смеси (0,7%). Обычно обедненный уран содержит 0,2-0,4% урана-235, а не ноль, как некоторые думают. До сих пор не решена проблема куда можно использовать этот обедненный уран.

Кроме радиоактивного излучения элементы часто обладают еще и химической токсичностью (например, плутоний). Радиоактивность, за счет высокой энергии и объемного заряда вылетающих частиц создает еще необычное явление - радиоактивное пыление. Например, альфа-частицы вылетающие из небольшого кусочка на краю большого куска, придают этому кусочку электрический заряд, а также передают свой импульс, что вызывает отделение пылинки от большого куска. Именно поэтому при работе с радиоактивными веществами требуется использование тяги с пылевыми фильтрами.
chemister-admin
 
Сообщения: 1393
Зарегистрирован: Вт окт 15, 2013 7:58 am

Re: Радиоактивность

Сообщение chemister-admin » Чт авг 28, 2014 2:47 pm

Виды радиоактивного распада:
1. Альфа-распад. Испускание из ядра ядра гелия-4. При этом происходит уменьшение заряда ядра на 2 единицы, а массы - на 4 единицы. Характерен для тяжелых элементов и некоторых изотопов редкоземельных элементов.
2. Кластерный распад. Испускание из ядра более тяжелых ядер, чем гелий-4. Обычно это ядра с массовыми числами кратными 4: углерод-12, магний-24 и др. Встречается значительно реже, чем альфа-распад и обычно характерен для очень тяжелых элементов.
3. Бета-распад. Испускание из ядра электрона (бета-минус-распад) или позитрона (бета-плюс-распад). При бета-минус-распаде заряд ядра увеличивается на единицу без изменения массового числа, при бета-плюс-распаде - уменьшается на единицу без изменения массового числа. Вылетающий позитрон почти сразу аннигиллирует с электронами среды порождая аннигиляционное гамма-излучение. Вылетающий электрон обычно тормозится в среде, часто давая рентгеновское или гамма-излучение.
4. Двойной бета-распад. Вылет одновременно двух бета-минус-частиц. Так как в ядре этот процесс очень затруднен, ядра с двойным бета-распадом имеют самые длинные периоды полураспада.
5. Захват электрона. Вместо выброса позитрона, ядро может захватить собственный электрон с ближайшей орбиты с тем же результатом.
6. Изотопный переход. Характерен для изомерных изотопов, при этом не меняется ни заряд ядра, ни массовое число, только осуществляется перестройка внутренней структуры. Унос лишней энергии осуществляет обычно гамма-квант.
7. Выброс протона или протонов. Характерен для сильно протонизбыточных ядер.
8. Выброс нейтрона или нейтронов. Характерен для сильно нейтронизбыточных ядер.
9. Спонтанный распад. Распад ядра на две, обычно неравные, половины; может происходить с выбросом лишних нейтронов. Характерен для тяжелых ядер и изотопа бериллия-8.
chemister-admin
 
Сообщения: 1393
Зарегистрирован: Вт окт 15, 2013 7:58 am

Re: Радиоактивность

Сообщение chemister-admin » Пт янв 16, 2015 9:33 am

http://iopscience.iop.org/0952-4746/27/ ... _1_001.pdf - статья о токсичности полония-210.
chemister-admin
 
Сообщения: 1393
Зарегистрирован: Вт окт 15, 2013 7:58 am

Re: Радиоактивность

Сообщение chemister-admin » Вт авг 25, 2015 5:08 pm

http://www.pereplet.ru/nauka/Soros/pdf/9911_076.pdf статья о радиоактивности из Соросовского образовательного журнала.
chemister-admin
 
Сообщения: 1393
Зарегистрирован: Вт окт 15, 2013 7:58 am

Re: Радиоактивность

Сообщение chemister-admin » Вт дек 29, 2015 9:08 am

Список радиационных аварий в википедии: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0 ... 0%B8%D0%B9 .
chemister-admin
 
Сообщения: 1393
Зарегистрирован: Вт окт 15, 2013 7:58 am

Re: Радиоактивность

Сообщение chemister-admin » Сб сен 23, 2017 8:54 pm

http://profbeckman.narod.ru/rad.files/Rad2SS.pdf - неплохая статья о радоне.
chemister-admin
 
Сообщения: 1393
Зарегистрирован: Вт окт 15, 2013 7:58 am

Re: Радиоактивность

Сообщение chemister-admin » Вт окт 03, 2017 9:10 pm

В базу данных веществ добавлены все изотопы для элементов тяжелее свинца.
chemister-admin
 
Сообщения: 1393
Зарегистрирован: Вт окт 15, 2013 7:58 am

Re: Радиоактивность

Сообщение chemister-admin » Вт окт 17, 2017 10:43 pm

Эту ссылку я уже приводил на старом форуме, но оставлю здесь, чтоб не потерять. Так как мне очень нравиться.
Случаи облучения бесхозными радиоактивными материалами:
http://gr-obor.narod.ru/p685.htm
(осторожно, на странице много баннеров)
chemister-admin
 
Сообщения: 1393
Зарегистрирован: Вт окт 15, 2013 7:58 am

Re: Радиоактивность

Сообщение chemister-admin » Чт ноя 30, 2017 9:16 pm

В связи с последней суетой вокруг рутения-106 решил сделать несколько разъяснений о единицах величин. Начнем с удельной активности.

Беккерель (Бк) - единица активности радиоактивного источника в котором за 1 секунду происходит один распад. 1 Бк = 1 расп./с. Есть более крупные единицы: 1 кюри = 37 000 резерфордов = 37 000 000 000 беккерелей.

Чтоб соотнести эту активность с количеством вещества, нужно знать период полураспада изотопа. Возьмем к примеру рутений-106, с периодом полураспада 373,59 сут. Переведем период полураспада в секунды: 373,59 * 24 *3600 = 32 278 176 секунд, т.е. около 3,2 * 10^7 с. Атомную массу изотопа мы знаем из названия. Отсюда по следствиям из закона Авогадро получаем, что в 106 г изотопа содержится 6,02 * 10^23 атомов. Следовательно в 106 г в секунду распадается 6,02 * 10^23 / (3,2 * 10^7 * 2) = 9,4 * 10^15 атомов. Значит активность 1 грамма чистого изотопа 8,9 * 10^13 Бк. Для оценки приведем сравнительные цифры. Естественная радиоактивность (за счет калия-40) 1 банана примерно 19 Бк, 1 человека примерно 5 000 Бк. Активность 1 г урана-235 около 80 000 Бк. Следовательно 1 г чистого изотопа рутения-106 излучает значительно больше.

Чтобы соотнести активность радиоактивного источника с биологической активностью нужно очень сильно покопаться в единицах измерения различных величин и их соотношениях. Сейчас разбираюсь как от беккерелей добраться до зивертов. Все цитируют стандартные определения, но никто не дает прямой связи.
Лучшие из пока найденных статей:
http://profbeckman.narod.ru/MED8.htm
http://portal.tpu.ru/files/personal/rik ... glava2.htm
http://nuclphys.sinp.msu.ru/radiation/rad_5.htm
https://studfiles.net/preview/5289122/page:3/
http://helpiks.org/1-18083.html
chemister-admin
 
Сообщения: 1393
Зарегистрирован: Вт окт 15, 2013 7:58 am

Re: Радиоактивность

Сообщение chemister-admin » Пн дек 04, 2017 9:50 pm

Для того, чтоб узнать, какую дозу радиации получит человек от того или иного изотопа используют понятие гамма-постоянной изотопа (или для современных единиц СИ - керма-постоянной изотопа). Таблицу гамма-постоянных для распространенных изотопов можно посмотреть по ссылке:
http://chemanalytica.com/book/novyy_spr ... ativy/5059 (скопированной из Нового справочника химика и технолога. радиоактивные вещества, стр. 304 и далее)
Для рутения-106 находим гамма-постоянную в равновесии с продуктами распада равную 1,152 Р * см2 * ч / мКи, что означает мощность экспозиционной дозы гамма-излучения в 1,152 рентген/час на расстоянии 1 см от источника с активностью 1 милликюри. В единицах СИ это будет 7,550 аГр * с / (м2 * Бк).
Отношение массовых коэффициентов поглощения энергии фотонов в ткани и воздухе составляет 1,09, откуда мощность эквивалентной дозы будет отношением H = 1,09 * А * Г / R^2, где А - активность источника в беккерелях, Г - гамма-постоянная в единицах СИ, R - расстояние до источника в метрах и H - мощность эквивалентной дозы в аЗв/с (взято из ссылки http://window.edu.ru/catalog/pdf2txt/95 ... 0?p_page=2 ).
chemister-admin
 
Сообщения: 1393
Зарегистрирован: Вт окт 15, 2013 7:58 am


Вернуться в Нехимическое

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 2

cron