Sahifa 1 Radioaktivlik, radionuklidlar va nurlanish

Sahifa 68

Shakl: 4. Parchalarning massa taqsimoti

235t t

U ning o'z-o'zidan bo'linishi.

Engil guruhning o'rtacha vazni amaliydir

u ko'payib borayotgan massa bilan chiziqli ravishda o'sadi

bo'linadigan yadro, o'rtacha

og'ir guruhning massasi deyarli qolmoqda

o'zgartirilgan (A-140). Shunday qilib, amaliy

barcha qo'shimcha nuklonlar boradi

engil parchalar. Z = 50 barqaror uchun

yadrolari Z / A-0.4 (A = 125) ga to'g'ri keladi.

Neytronga boy bo'linish parchalari

bor 7JA -0.38 uchun (A = 132), ya'ni, yaqin

7 ta "ortiqcha" neytron. Shag'allarning og'ir guruhi chekkasida

ikkilamchi sehrli yadro 132Sn ishlab chiqariladi (Z = 50, N = 82). Bu faqat

barqaror konfiguratsiya ommaviy taqsimotning pastki uchini belgilaydi

uzoq muddatli og'ir parchalar. Engil parchalar uchun bunday ta'sir yo'q. Mac

yorug'lik qismlarining tarqalishi hatto bittasining maydoniga tushmaydi

sehrli raqam N = 50 va qobiq ta'siriga zaif bog'liq. Bu

og'ir shakllangandan keyin "qolgan" nuklonlardan hosil bo'lgan

parcha.

Yildan N / Z og'ir elementlar izotoplar uchun nisbati yuqori bo'ladi,

davriy sistemaning o'rtasidagi barqaror izotoplardan ko'ra, spon

Ushbu bo'linish neytronning chiqishi bilan birga keladi (uchun 2 dan 4 gacha

turli xil yadrolar), va y-nurlanish va qo'shimcha ravishda bo'linish parchalari hosil bo'ladi

haddan tashqari yuklangan neytronlar va bir qator

D-parchalanishi. O'z-o'zidan bo'linishda ikkinchi darajali chiqarilgan son

neytronlar neytron ta'siridagi de bilan solishtirganda bir oz kamroq

bir xil yadroning bo'linishi (o'z-o'zidan 240Pu bo'linish uchun,

Issiqlik ta'sirida bo'linish bo'lganda, bo'linishning 1 ta harakatiga 2,19 neytron

neytronlar - 2.882 neytron).

Bitta bo'linish natijasida chiqarilgan neytronlarning o'rtacha soni v

bo'linadigan yadroning massa soniga bog'liq va ortib boruvchi Z bilan o'sib boradi. Agar uchun

yadro 240Pu v = 2.2, keyin 252Cf v = 3.8 uchun. 252Cf ham etarli bo'lgani uchun

tez parchalanadi (spontan bo'linishga nisbatan 7 \ / 2 = 85 l,

ammo, aslida, uning umri parchalanish bilan belgilanadi va bo'ladi

2,64 L), keyin u neytronlarning kuchli manbai.

Uning xususiyatlariga ko'ra: chiqarilgan energiya miqdori

(200 MeV), parchalarning massa spektrining shakli, ikkilamchi soni va energiyasi

taxtlar (bir zumda - bo'linish paytida chiqarilgan va kechiktirilgan

- p - paknafla ortidan uchib chiqadigan parchalar) - o'z-o'zidan bo'linish o'xshash

neytronlar ta'sirida og'ir yadrolarning bo'linishi.

O'z-o'zidan bo'linishning maxsus turi - uch marta bo'linish, yilda

unda ikkita parcha hosil bo'lishi nurning uchishi bilan birga keladi

zaryadlangan zarracha (shuningdek, tezkor neytronlar va y-kvantlar). IN

95

69-bet

aksariyat hollarda, bu uzoq masofali a zarracha

o'rtacha energiya (~ 16 MeV) ishdan ko'ra taxminan 3 baravar yuqori

og'ir yadrolarning parchalanishi. Bu deyarli nuklon tarkibiga bog'liq emas

bo'linadigan yadro. Uch yadroli bo'linish ehtimoli kichik va u katta

odatdagi bo'linish ehtimolligining o'ndan%. Kinetik energiya

uch marta bo'linishda bo'laklar soni ikki marta bo'linishga qaraganda kamroq. Miqdor

energiya ajratish ham kamroq (masalan, o'z-o'zidan paydo bo'lgan biznesda)

4 MeV da 252Cf). Fragmanlarning uch karra ommaviy tarqalishi

bo'linishni hisobga olgan holda, er-xotin bo'linish uchun taqsimotga yaqin

yorug'lik zarrachasining massasi uchun tuzatishlar. Massa va zaryad taqsimoti

yorug'lik zarrachalari taxminan uch barobar bir xil

transuranium elementlari, ammo bo'linadigan yadroning Z2 / A ko'payishi bilan

yoshi kattaroq massa zarralari hosil bo'lishining nisbiy ehtimoli

eriydi. Uch qismli bo'linish tasvirning asosiy manbai hisoblanadi

yadro reaktorlarida tritiy. Ta'sir ostida 235U yadrolarining bo'linishida

termal neytronlar, 104 ta bo'linish hodisasida bitta 3H yadrosi hosil bo'ladi.

4.2. Ekzotik parchalanish turlari

20-asrning so'nggi yigirma yilligida yangi turlari kashf etildi

sun'iy izotoplarning parchalanishi, ular kamdan-kam holatlari sababli hali ham davom etmoqda

"ekzotik" deb nomlanadi.

Hozirgi vaqtda yemirilishning asosiy turlaridan tashqari: Alfa

yemirilish: alfa-zarrachalar (geliy ionlari, 24He), beta yemirilish, P (emissiya)

elektron oqimi, e "+ antineutrino; pozitron emissiyasi, e + + her

trino; elektronni olish, rentgen nurlanishi), izo

o'lchovli o'tish (gamma kvantining emissiyasi, y) bunday turdagi irqlar ma'lum

pada, protonlarning erdan chiqishi yoki izomeriya holati sifatida,

sustlashgan parchalanish (sustlashgan alfa zarralari, sustkashlik

protonlar, kechiktirilgan neytronlar, bo'linish kechikishi, kechikishlar

ikki neytronning kechiktirilgan emissiyasi, uchtaning kechiktirilgan emissiyasi

neytronlar, kechiktirilgan ikki proton emissiyasining kechikishi

tritonlar emissiyasi), izomerik yadro holatidan bo'linish,

14 23 24

26

28

o'ttiz

sterik radioaktivlik (C, F, Ne, Ne, Mg, Mg,

32Si, 34Si va boshqalar), to'liq ionlashgan atomlarning parchalanishi va ikki baravar ko'payishi

neytrinolsiz beta parchalanishi.

Chirishning yangi turlarini kashf etishda muhim rol o'ynagan

radioaktiv yadrolarning nurlari. Ilgari, yangi elementlarni katta tezlikda sintez qilish

tadqiqotchilar barqaror izotoplardan foydalanishdi, chunki qisqa muddatli

radionuklidlarni etarlicha katta miqdorda to'plash mumkin emas

xususiyatlari. Ushbu qiyinchilik ikkita dasturiy ta'minot yordamida bartaraf etildi

ketma-ket tezlatgichlar: birinchi tezlatgichdagi barqaror ionlar

yuqori energiyalarga (100 MeV ^ 10 GeV) qadar tezlashadi va ularga yo'naltiriladi

nishon, parchalanish reaktsiyalari nishonda paydo bo'ladi, buning natijasida

ko'plab mahsulotlar, shu jumladan radioaktiv moddalar hosil bo'ladi

yadrolari. Qaytish energiyasi tufayli ushbu mahsulotlar maqsaddan chiqarilgan.

96

70-bet

Massa va energiya bilan ajratilgandan so'ng kerakli radionuklid kiradi

ikkinchi tezlatgichga kiradi, u erda u yuqori energiyaga tezlashadi va tushadi

ikkinchi nishon. Bunday sxema yadro fizikasi sohasida juda ko'p ishtirok etgan

ko'proq miqdordagi izotoplar kuchli neytronni sintez qilishga imkon yaratdi

kundalik yoki neytron tanqisligi bo'lgan yadrolar, ularning ko'plari duch kelgan

Parchalanishning ekzotik turlari mavjud.

P-parchalanish energiyasi bo'lgan holatlarda aniqlandi

qiz zaharidagi neytron, proton yoki a-zarrachaning bog'lanish energiyasini oshiradi

pe (p-parchalanish mahsuloti), kompleks radioaktiv bo'lish ehtimoli mavjud

th transformatsiyasi: hayajonlangan holatda yadro hosil qiladi, bunday emas

sekin "kechiktirilgan" neytron, proton yoki a-zarrachani chiqaradi.

Proton radioaktivligi - bu o'z-o'zidan parchalanish

orqali kirib boruvchi proton emissiyasi bilan taxt etishmayotgan yadrolar

Tunnel effekti orqali kulon elektrostatik to'siq.

Ushbu turdagi parchalanish zaryad va massa sonining kamayishiga olib keladi

birlik.

Proton va ikki protonli radioaktivni kuzatishda qiyinchiliklar

ikki omil tufayli: qisqa (boshqalarga nisbatan)

radioaktivlikning turlari) umr bo'yi p- va 2 /> - radioaktiv

yadrolari va ulardagi neytronlarning kuchli tanqisligi. Bunday nuklidlarni olish

faqat parvoz bilan birga bo'lgan yadroviy reaktsiyalarda mumkin

juda ko'p miqdordagi neytronlar va shuning uchun ehtimol.

Proton radioaktivligining to'rt turi mavjud: 1) emissiya

hayajonlangan qiz yadrolari tomonidan kechiktirilgan protonlar (ZP), vol

yadrolarning P-parchalanishi formed +) yoki elektronni olish natijasida hosil bo'lgan

bu; 2) energiya hayajonlangan taqdirda paydo bo'ladigan izomerlarning protonli parchalanishi

izomerni inkor etuvchisi protonning bog'lanish energiyasidan oshib ketadi; 3) proton yemirilishi

parchalanishga o'xshash asosiy holatdagi yadrolar; 4) to'yingan

protonlar, yadrolar, hatto Z da ham, protonlarning juftligi tufayli

bir vaqtning o'zida ikkita proton chiqarib beqaror bo'lib qoling.

Taxminan harakatlanayotganda protonni ajratish energiyasining pasayishi

protonli izotoplar diapazoni radioaktivlikni ta'minlaydi

protonlarning chiqarilishi bilan parchalanadi. Asl yadro (Z, N) ichida

Natijada p + -pacnafla yoki e-capture yadroga aylanadi (Z-1, N + 1). Agar

yadroning qo'zg'alish energiyasi E (Z-1, N + 1) ning bo'linish energiyasidan katta

ohang Bp, keyin yadroning qo'zg'algan holatining parchalanish kanali (Z-

1, N + 1) proton emissiyasi bilan.

Kechiktirilgan protonlarning chiqishiga misol

17 Ne P +> 17F *> 16O + p

(29)

Bugungi kunga qadar 100 dan ortiq ZP emitentlari ochilgan, eng ko'pi

eng osoni 9 C (T1 / 2 = 0,13 s), eng og'iri 183 Hg (T1 / 2 = 8,8 s). Ve

T1 / 2 yuzi 8.910-3 s (130) dan 70 s (94Rh) gacha. U opre

parchalanish proton bo'lganligi sababli, dastlabki yadroning P-parchalanish davri bilan bo'linadi

oraliq yadroning beqaror holatlari vaqtlarda paydo bo'ladi

97

71-bet

t ~ 10-14 ^ 10-16 s. Protonli izomer 53mCo (hozirgacha yagona),

54Fe (p, 2u) 53So reaktsiyasida olingan, 7 \ / 2 = 247 ms bilan proton chiqaradi

£ = 1,59 MeV. Bu erda protonlarning emissiyasi izomerik ko

yakuniy yadro hosil bo'lishi bilan 3,19 MeV energiya bilan 53mCo yadro holati

52

Fe asosiy holatida.

Izomeriya holatidan parchalanishning asosiy turi p + yemirilishdir. Lavozimi -

53mCo yadrosining tron ​​parchalanishiga juda katta ruxsat berilgan, chunki

p + -butilish natijasida 53Fe yadrosi nisbatan "oynaga o'xshaydi"

53Co. Protonlarning emissiyasi bilan parchalanish ulushi 1,5% ni tashkil etadi, bu unga mos keladi

qisman yarim umrga 16 s ga to'g'ri keladi.

Kuchli neytron etishmaydigan yadrolar uchun proton parchalanib ketgan

yangi davlat RFP emissiyasidan ko'ra ko'proq ehtimol. Spa ta'siri tufayli

Dastlab protonlar uchun g'alati yadrolarda mumkin bo'ladi.

Protonning zaif faolligi birinchi marta 96Ru bilan nurlanish paytida kuzatilgan

nur 32S. Bunga misol qilib asosiyning protonli radioaktivligini keltirish mumkin

lutetsiya-151 va tulium-147 holatlari. Hozirda kashf etilgan bo

ushbu kanal bo'ylab asosiy holatdan parchalanadigan 30 dan ortiq izotop

lu.

151Lu birikma hosil bo'lishi bilan kechadigan reaktsiya natijasida hosil bo'ladi

yadrolari 154Hf:

(o'ttiz)

28 Ni + 96Ru ^ H f ^ L u + p2n

151Lu T1 / 2 = 85 ms davri bilan parchalanib, protonlarni chiqarib tashlaydi

energiyasi 1,19 MeV.

Parchalanish sxemasi:

171Lu ^ 157oYb + p.

(31)

Hattoki yanada muhim neytron tanqisligi bilan

Protonlarning juftligi tufayli Z yadrolari nazariy jihatdan mumkin

tonna juftlik. Ushbu hodisa hali kashf qilinmagan. PA ning emissiya sxemasi

kechiktirilgan ikki protonning dionuklidi shakl. 23. shundaymi?

p + - parchalanish yoki elektronni olish natijasida yadro (Z, N)

yadroga aylanadi (Z-1, N + 1). Agar yadroning qo'zg'alish energiyasi E * (Z-1, N + 1) bo'lsa

protonni ajratish energiyasidan ko'proq, keyin parchalanish kanali ochiq.

proton emissiyasi bilan yadroning berilgan holati (Z-1, N + 1).

Kechiktirilgan protonlarning chiqishiga misollar:

17 Ne - & + ^ 17F * V 6 O + p

(32)

22Al (T = 70 ms) P +, 2 -%> 22Mg -> 22Al

(33)

Ikki protonli radioaktivlikning sababi juftlikdir

spinli qarama-qarshi yo'naltirilgan protonlarning yadrosi

~ 2 MeV energiya chiqarish bilan berilgan. Buning natijasida emissiya

bir vaqtning o'zida yadrodan bir juft proton kamroq talab qilishi mumkin

ularni bir-biridan ajratish uchun talab qilinadigan energiya. Ba'zan haqida

jarayon energiya chiqishi bilan ham davom etadi (va> 10-12 sekundgacha), keyin,

98

72-bet

bitta protonning chiqishi, aksincha, qanday talab qilishi mumkin

energiya.

Hozir hayajonlangan holatning ikki protonli parchalanishi ma'lum

13N (p, y) reaktsiyada hosil bo'lgan yadro 14O (7,77 MeV).

Neytronning emissiyasi qo'zg'alish energiyasi qadar bo'lganida sodir bo'ladi

qora yadro neytronning bog'lanish energiyasidan oshib ketadi. Bundan tashqari, katta

soni bittaga kamayadi. Kechikish emissiyasining misoli

neytronlar:

Beta parchalanishi hayajonlangan holda yadrolarning paydo bo'lishiga olib kelishi mumkin

neytronlarni ajratish energiyasidan kattaroq energiyaga ega bo'lgan holatlar. Bularning parchalanishi

holatlar neytron emissiyasi bilan yuzaga kelishi mumkin. Asoslardan chirish

neytronlar chiqaradigan holat hali kuzatilmagan, ammo

kechiktirilgan neytronlarning chiqarilishining ko'plab holatlari mavjud

yangi

Keling, kechiktirilgan neyronlarning emissiya jarayonini misol yordamida ko'rib chiqaylik

parchalanish darajasi 37 Br. P-parchalanishida 87Br, parchalanishning 30% asosan olib keladi

87Kr holati, 70% - yadrolarning hayajonlangan holatlariga. Natijada

hayajonlangan yadrolarning ba'zi parchalanishi, energiyasi bo'lgan yadrolar hosil bo'ladi,

qizidagi eng periferik neytronning bog'lanish energiyasidan oshib ketadi

nuklidda 36 Kr. Shuning uchun bu holatdagi yadro chiqishi mumkin

neytron va 86 Kr ga o'tish mavjud. Juda xursand bo'lgan co

37 Kr yadrosidagi holatlar juda qisqa umr ko'rishadi

neytron emissiyasi bilan yarim umr deyarli yarim umrga teng

ota-onaning yemirilishi 87Br. Shuning uchun, bu holatda, ular kechikish haqida gapirishadi

neytronlar.

Ayni paytda 150 emitent uni kechiktirishi ma'lum.

taxtlar Masalan, nLi (7 \ / 2 = 0,009 s), 13B (7 \ / 2 = 0,0174 s), 17N

2, 3 va hattoki 4 ta neytron emissiyasi bilan parchalanish kuzatiladi. Masalan, bo'ladi

bir, ikki va uchta kechiktirilgan neytronlarning uchirilishi kuzatilmoqda

nLi yadrosining p-parchalanishida. Ushbu yadroning p-parchalanish energiyasi

20,6 MeV, bu bir (0,503 MeV), ikkitasini ajratish chegaralaridan oshadi

(7.32 MeV) va nBe yadrosidan uchta (8.9 MeV) neytron.

7Hda juda ekzotik parchalanish kanali sodir bo'ladi:

Kechiktirilgan alfa zarrachalarining chiqishi tabiat orasida kuzatiladi

masalan, 212mPo va 214mPo radioaktiv izotoplari,

Ushbu izotoplar nafaqat hayajonlangan, balki asosiy hamdir

yadrolarning holati a-faol bo'lib chiqadi, keyin a-parchalanish har doim bo'ladi

p-parchalanish va hayajonlangan p-parchalanish mahsulotlarining hosil bo'lishi ortida zarbalar

(34)

7mH e ^ 4He + 3n.

(35)

212 Bi - ------> 212m P o> 208 Pb + a

(36)

99

73-bet

o'zini a-zarralar energiyasining ko'payishida namoyon qiladi. Juda kech

a-zarralar uzoq masofa deb ataladi (masalan, £ a = 11,7

212mPo uchun MeV).

212mPo va 214mPo kabi og'ir yadrolarda parvoz hatto uzoq davom etadi

a-zarrachalarning p-parchalanishidan keyin bir zumda emas, keyin sodir bo'ladi

"Radioaktiv" buyurtma vaqtlari

soniya Emissiya uzoq

kechikishi butunlay uzunlik bilan belgilanadigan a-zarralarning oqishi

oldingi p-parchalanish intensivligi o'pka uchun ham kuzatiladi

haqida

haqida

ll

l l

yadrolari, masalan, Li, B, Na, Al (turdagi parchalanish