Радиация. Явление радиоактивности.

Галушко Михаил, МБОУ МПЛ
г. Димитровграда Ульяновской
области, 10 класс А
Руководитель: Пушкина Лидия
Владимировна, учитель физики
МБОУ МПЛ г. Димитровграда
Ульяновской области
Радиация. Явление радиоактивности
Цели работы:
•
Ознакомимся с понятиями «радиация» и «радиоактивность».
•
Узнаем,
как
происходят
радиоактивные
превращения.
Рассмотрим некоторые ядерные реакции и устройство ядерного реактора.
•
Узнать, как обнаружить излучение.
•
Поразмышлять над тем, где применяется и где можно применить
явление радиоактивности.
Радиация - обобщенное понятие. Оно включает различные виды
излучений, часть которых
встречается
природе, другие получаются
искусственным путем. То есть значение понятия радиация - излучение.
Мы
рассмотрим
понятие
радиации
неразрывно
связанное
с
радиоактивностью - способностью атомов некоторых химических элементов
к самопроизвольному излучению
Французский физик Анри Беккерель в 1896г. открыл явление
радиоактивности, доказав, что атом имеет сложное строение. Он обнаружил,
что химический элемент уран самопроизвольно излучает ранее неизвестные
невидимые лучи, которое позже назовут радиоактивным излучением. Эрнест
Резерфорд в 1899г. доказал это опытным путём.
Рассмотрим опыт, суть которого заключается в том, что из ящика с
крупицей радия, через тонкое отверстие выходит радиоактивное излучение,
в результате чего на фотопластинке появляется пятно. Позже, создав сильное
магнитное поле, можно наблюдать, что два потока отклоняются от
центрального, и появляются 3 пятна. Значит, они представляют собой потоки
заряженных частиц. Всё это доказывало явление радиоактивности.
Каждый из потоков представлял собой одно из видов излучения и
состоял из разных частиц:
•
α-частицы – положительно заряженные – это полностью
ионизированные атомы гелия, то есть атомы гелия, потерявшие 2 электрона.
•
β-частицы (электроны) – отрицательно заряженные частицы.
•
ϒ-кванты – нейтральные,
Интересны так же проникающие свойства радиоактивного излучения:
Задержать альфа частицы может простая бумага, бета – лист металла, а гамма
излучение – толстая бетонная стенка, лист металла в несколько сантиметров.
Позже Резерфорд со своим сотрудником Фредериком Содди, путём
многочисленных опытов, пришли к выводу, что при α – распаде и β –
распаде, происходит превращение элемента в новый элемент.
Гамма-излучение испускается при переходах между возбуждёнными
состояниями атомных ядер, при ядерных реакциях (например, при
аннигиляции электрона и позитрона, распаде нейтрального пиона и т. д.), а
также при отклонении энергичных заряженных частиц в магнитных и
электрических полях.
Примеры реакций распада с описанием. На основе показанных
реакций можно записать другие.
•
Альфа-распад (α - распад) – вид радиоактивного распада
атомных ядер, когда испускается альфа-частица, заряд ядра уменьшается
на 2 единицы, массовое число – на 4. Пример:
226
222
4
88𝑅𝑎 --> 86𝑅𝑛+ 2𝐻𝑒
•
β-распад,
радиоактивный
распад
атомного
ядра,
сопровождающийся вылетом из ядра электрона или позитрона. Пример:
137
137
−
55𝐶𝑠--> 56𝐵𝑎+𝑒 +𝑣𝑒
(𝛽 − распад)
Реакции
радиоактивных
деления
выделением энергии в окружающую среду.
элементов
сопровождаются
Насколько по вашему мнению сильна эта энергия?
Для
преобразования
внутренней
энергии
атомных
ядер
в
электрическую на атомных электростанциях используют так называемые
цепные реакции деления ядер.
Суть их такова – ядро атома радиоактивного элемента в результате
захвата нейтрона делится на две части и испускает три нейтрона. Потом
таким же способом две части делятся на 4 и так далее. В результате кол-во
нейтронов, частицы и испускаемая энергия увеличивается лавинообразно
(пример – реакция в атомной бомбе). Но в мирных целях можно использовать
энергию только такой реакции, при которой число нейтронов не увеличится с
течением времени. Это возможно. При так называемой критической массе
урана число нейтронов, появившихся при делении ядер, становится равным
числу потерянных нейтронов. Поэтому их число остается неизменным.
Если масса больше критической, то произойдёт взрыв, а если меньше,
то ничего не произойдёт.
Для контроля нейтронов существует множество методов: отражающие
оболочки, примеси химических элементов, замедлители нейтронов. Все они
используются на атомных электростанциях для управляемой реакции.
Ядерный реактор – устройство для осуществления управляемой
ядерной реакции.
Энергетический ядерный реактор устроен довольно просто – в нём,
так же как и в обычном котле, вода превращается в пар. Для этого
используют энергию, выделяющуюся при цепной реакции распада атомов
урана или другого ядерного топлива.
Как обнаружить излучение?
Обнаружить
излучение
можно
специальными
приборами
–
дозиметрами.
Дози́метр — прибор для измерения эффективной дозы или мощности
ионизирующего излучения за некоторый промежуток времени. Само
измерение называется дозиметрией.
Возможно ли применение излучения не только в ядерных реакторах?
Да, возможно. Излучение применяют в медицине, астрономии,
дефектоскопии, радиохимии и даже для стерилизации.
Выводы:
•
Радиоактивность - способность атомов некоторых химических
элементов к самопроизвольному излучению, распаду.
•
Излучение состоит из заряженных частиц.
•
Энергию
распада
ядер
активно
используют
на
атомных
электростанциях, с мощной системой контроля цепной реакции.
•
Обнаружить излучение можно с помощью специальных приборов
– дозиметров.
Литература:
1.
Перышкин А.В; Гутник Е.М. – «Физика 9 класс».
2.
Касьянов В.А. – «Физика 11 класс».
3.
Брилёв Д.В. – «Большая серия знаний – физика».
4.
Wikipedia.org