42.Radioactivitatea. Tipurile de radiatii nucleare

Radioactivitatea este un fenomen fizic prin care nucleul unui atom instabil, numit și radioizotop, se

transformă spontan (dezintegrează) degajând energie sub formă de radiații diverse (alfa, beta sau gama),

într-un atom mai stabi

Convenţional radiaţiile nucleare se împart în două grupe:- radiaţii formate din particule încărcate electric, la care aparţin: protonii \P, electronii e,

pozitronii e şi particulele a.- radiaţii formate din particule neutre, la care aparţin: neutronii 0‘«, cu masa de repaus diferită

de zero şi fotonii y, cu masa de repaus nulă.

43.Legea dezintegrarii radioactive.Fondul radioactiveLegea dezintegrarii radioactive arata cum numarul nucleelor nedezintegrate ale unei substante radioactive date descreste in timp N = N0 · 2−t/T

N .... numarul nucleelor nedezintegrate

N0 ... numarul initial de nuclee

t .... timp

T .... perioada de injumatatire

Probabilitatea de dezintegrare a unui nucleu in unitatea de timp este λ si se numeste constanta de dezintegrare. Unitatea de masura in S.I este s-1

Timpul de injumatatire T reprezinta intervalul de timp dupa care numarul de nuclee ramase nedezintegrate in sursa se reduce la jumatate.

N(T) =

Daca cunoastem λ putem determina timpul de injumatatire. Pentru nuclizii care au timpul de injumatatire relativ mic (de ordinul orelor, zilelor) acesta poate fi determinat direct prin variatia vitezei de numarare in timp.

Radiația de fond - radiații radioactive, care este prezenta în lume din surse naturale și antropice, în

care persoana își are reședința. Evitarea expunerii la radiații nu este posibilă. Radiația de fond a Pamantului

este format din următoarele component :radiației cosmice;radiații de la pământ în crusta lui, aer și alte

obiecte de mediu ale radionuclizilor naturali;radiații de la artificiali

44.Detectoare de radiatii nucleare.Contorul Geiger-Muller

Principiul de funcţionare a detectoarelor de radiaţii nucleare

Detectorul de radiaţii nucleare este un sistem care pune în evidenţă particulele nucleare, permite determinarea numărului lor,precum şi a unor caracteristici, cum ar fi energia sau masa.

După principiul de funcţionare detectoarele se împart în:1) Detectoare care se bazează pe fenomenul de ionizare în gaz. La trecerea unei particule

încărcate prin gazul detectorului se produc perechi ion-electron colectate de doi electrozi, la care se aplică o diferenţă de potenţial.

Fig. 22.2 Schema de principiu a unei camere de ionizare.Un astfel de detector este camera de ionizare. Diferenţa de potenţial dintre electrozi trebuie să

fie suficient de mare pentru a exclude recombinarea ionilor formaţi. Schema de principiu a unei

camere de ionizare este dată în Fig. 22.2. în lungul traiectoriei particulei nucleare încărcate, care

străbate gazul camerei, se produc ioni pozitivi şi electroni care sunt dirijaţi spre electrozi.

Curentul obţinut pe electrodul colector este amplificat şi măsurat. Curentul de ionizare este

proporţional cu numărul total de perechi ion-electron, creaţi de particule în unitatea de timp. In

camerele de ionizare curentul este mic, fapt ce duce la sisteme de înregistrare complicate. De

aceea mai frecvent se utilizează alt detector cu gaz - contorul Geiger-Miiller. Schema acestui

detector este dată în Fig. 22.3. Contorul este format dintr-un condensator cilindric închis într-un

tub de sticlă. Anodul este un fir foarte subţire, catodul este un cilindru metalic sau o peliculă

metalică, depusă pe peretele interior al tubului. Electrozii sunt legaţi la o diferenţă de potenţial

de câteva sute de volţi. Din cauza construcţiei sale, câmpul electric în vecinătatea anodului este

foarte intens. La trecerea particulei nucleare încărcate, în gazul din interiorul contorului, se

produc perechi ion-electron. Electronii sunt puternic acceleraţi în câmpul intens al firului

central şi produc la rândul lor ionizărisecundare. In acest fel, se formează o avalanşă de ioni şi

electroni.

In circuit apare un curent de descărcare de scurtă durată. Curentul care trece prin circuit

produce la bornele rezistorului R o cădere de tensiune care este amplificată şi înregistrată.

Acesta este impulsul de tensiune care se obţine la trecerea unei particule încărcate prin contor.

Particulele sunt numai numărate, detectorul nu permite determinarea altor proprietăţi ale

particulelor.

2) Detectoare care se bazează pe apariţia scintilaţiilor, produse j în substanta detectorului

de către radiaţia ionizantă.1 9

Este vorba de a acumula radiaţia emisă de atomi radioactivi şi de I a o transforma în

semnale electrice. Pentru realizarea acestei operaţii, I se utilizează un cristal de iodură de sodiu

Nai , activat cu taliu TI j alipit la un fotomultiplicator (F.M.), ansamblul constituind uni

scintibloc (Fig. 22.4)

Rolul cristalului este de a transforma fotonii X sau y în fotoni ai i radiaţiei ultraviolete

(U.V.), pentru care fotocatodul are sensibilitate* maximă.

Fotonii U. V., acţionând asupra fotocatodului dau naştere lai electroni, care în continuare

sunt acceleraţi şi multiplicaţi de dinodeJ

provocând o avalanşă electronică pe anodul colector. Un impuls electronic, este asfel obţinut

pentru fiecare foton captat pe cristal.

3) Detectoare care se bazează pe fenomenul de formare de perechi electron-gol în

cristale semiconductoare (Fig.22.5)

Fig. 22.3 Schema de principiu a unui contor Geiger-Muller.

lotocatod dmode

Fig. 22.4XSchema de principiu a unui detector cu scintilaţie.

Fig.22.5

Numărul de perechi electron-gol este proporţional cu energia particulei. Purtătorii de

sarcină, colectaţi prin aplicarea unei diferenţe de potenţial, formează un impuls al cărui

amplitudine este proportionala cu energia particulelor inregistrate.

instalatia de tip B4

Este confectonata din 2 blocuri:blocul de baza si blocul contoarelor.Blocul de baza

include dispozitivul pentru alimentarea contorului Geiger-Muller ce servesc pentru

numararea si inregistrarea impulsurilor.

Pe panoul din fata sunt situate butoanele de comandasi comutatorul polaritatii.Tot pe

acest panou sunt citite datele celor 6 decatroane,ce ajuta la inregistrarea

impulsurilor,numarul lor maxim este 10^6.Dupa fiecare 10 impulsuri inregistrate apare un

singur impuls la iesire,transmim decatronului urmator.

Mod de lucru:

1.dupa conectarea la circuit electric a aceste instalatii se controleaza eficacitatea

functionarii ei.Pentru aceasta se apasa consesutiv butoanele ≈ 50Hz anulare,apoi in acelasi

timp se apasa butonul start si se porneste cronometrul.In instalatie se transmit 50

impulsuri/sec(frecventa curentului alternativ din retea)

2.dupa un interval de 4-5 min se opreste cronometrul si dispozitivul prin apasarea

STOP.Daca viteza pe decatroane =3000 impuls/min atunci aparatul functioneaza corect.

3.dupa acest control se trece la masurari.Se deconecteaza butoanele ≈ 50Hz.Se apasa

butonul -|_|-

4.timp de 5 min se inregistreaza nr impulsurilor n.Aceasta se efect de cteva ori

masurind cite impulsuri ii revin fiecarui minut Vf=n/t(caracteristica fondului cosmic)

45.Puterea de pentrare a radiatiilor nucleare????

15.3. EFECTELE BIOLOGICE ALE RADIAŢIILOR Şl MĂSURI DE RADIOPROTECŢIEIn urma interacţiunii dintre radiaţii şi organismele vii apar fenomene fizice (ionizări, excitări)

care determină fenomene chimice (alterări ale macromoleculelor şi ale sistemelor enzimatice). Dar cele mai importante efecte se observă la celulele germinare. în urma interacţiunii dintre radiaţii şi celulele germinare se observă o alterare a cromozomilor şi a codului genetic - ADN. Gravitatea acestor probleme este amplificată prin transmiterea lor la descendenţi chiar şi la doze foarte mici.

Pentru cei care lucrează în medii radioactive una dintre cele mai simple soluţii, folosite pentru micşorarea dozelor absorbite, este învelirea cu ecrane protectoare (din plumb) a aparatelor ce utilizează radiaţii. Este cunoscut faptul că plumbul este un material foarte absorbant de radiaţii provenite de la materiale sau aparatură care produc asemenea radiaţii.

Activitatea cu orice surse de radiaţii ionizante necesită protejarea personalului contra acţiunii lor dăunătoare. Convenţional, există trei tipuri de protecţie: prin timp, prin distanţă şi prin materiale de ecranare. în Fig. 15.5. sunt reprezentate simbolurile informaţionale de avertizare a existenţei substanţelor radioactive.

A

a)Fig. 15.5.

a) Simbolul de pericol nou de avertizare pentru elemente deosebit de radioactive;b) Simbol de avertizare a existenţei substanţelor reactive depozitate în recipiente protectoare.

Fluxul de radiaţie ionizantă poate fi redus prin interpunerea de ecrane protectoare între sursă şi obiectul iradiat.

Această metodă se bazează pe legea de atenuare a intensităţii radiaţiilor la trecerea printr-un strat de substanţă:

I = I 0e ^unde: I0 - intensitatea radiaţiei incidente;

I - intensitatea radiaţiei transmise; x - grosimea stratului;\i - coeficient de atenuare liniară dependent de materialul ecranului şi natura radiaţiei.

Eficacitatea unui ecran (E] în atenuare se determină din relaţia:

Aunde: A0 - activitate iniţială a sursei în lipsa ecranului; A - activitatea sursei cu ecran.

Grosimea stratului de substanţă care reduce activitatea sursei de radiaţie la jumătate poartă numele de grosime de înjumătăţire şi se notează cu X1/2. Legătura dintre fi şi X1/2 este dată de relaţia:0,693