1.2. Radiatsiya nur manbalari va ular haqida tushunchalar
Keng ma’noda
radiatsiya
deganda elektromagnit (γ va rentgen nurlari,
ko‘rinadigan nurlar, radioto‘lqinlar va hokazo) va korpuskulyar nurlanishlar
(elektronlar oqimi, neytronlar va shunga o‘xshash)ning (1.1-jadval) barcha turlarini
tushuniladi.
Bizning holda umuman hohlagan radiatsiya emas balki modda orqali o‘tib borib,
unga o‘zining energiyasini bera olish xususiyatiga ega bo‘lgan, molekulalar orasidagi
kimyoviy bog‘lanishlarni uzib turli ishorali ionlarni yoki ozod radikallarni hosil
bo‘lishiga olib keladigan
ionlashtiruvchi radiatsiya
qiziqish uyg‘otadi.
1.1-jadval. Ionlashtiruvchi va ionlashtirmaydigan nurlanishlarning ba’zi turlari
Nurlanish
Ionlashtiruvchi
Ionlashtirmaydigan
Elektromagnit
(fotonli)
γ va rentgenli
Ultrafioletli,
ko‘rinadigan,
infraqizil, o‘ta yuqori chastotali va
radioto‘lqinlar
Korpuskulyar
α– va β -zarrachalari,
neytronlar,
protonlar,
yadroni
bo‘lingan
parchalarining oqimlari
Neytrin va antineytrino oqimlari
«Radiatsiyaviy xavfsizlik to‘g‘risida» gi Qonunga asosan ionlashtiruvchi
nurlanish – bu radioaktiv parchalanishda, yadroviy o‘zgarishlarda, zaryadlangan
15
zarrachalarning moddada tormozlanishida hosil bo‘ladigan nurlanish bo‘lib, muhit
bilan ta’sirlashish natijasida turli ishorali ionlarni hosil qiladi.
Bir turdagi kimyoviy element (unsur)ning bir-biridan yadrosidagi neytronlar
soni, demakki – atom massasi bilan farqlanadigan turli atomlari izotoplar deb ataladi.
Yadrosining tarkibidagi nuklonlar (protonlar va neytronlar) soni yoki nisbati bilan
farqlanadigan atomlarni belgilash uchun nuklid tushunchasidan foydalanadilar.
Turli kimyoviy elementlar izotoplarining atom yadrosi stabil (turg‘un) va
turg‘unmas (o‘zgaruvchi), ya’ni parchalanishga moyil bo‘ladi. Parchalanish
mahsulotlarining
atom yadrolaridagi nuklonlarning bog‘lanish energiyasi
yig‘indisidan kattaroq bo‘lgan nuklonlarning bog‘lanish energiyasiga ega bo‘lgan
atom yadrolarigina stabil, turg‘un bo‘ladi.
Hozirgi kungacha ma’lum bo‘lgan kimyoviy elementlar izotoplari yadrolarining
2500 tasidan tahminan 90% nostabil yoki turg‘unmas (o‘zgaruvchan)dir. Turg‘un
bo‘lmagan yadrolarning parchalanishi turli xil nurlanishlarni tarqatish bilan kechishi
tufayli u radioaktiv parchalanish deyiladi, radioaktiv parchalanish qobiliyatiga ega
izotop va nuklidlar esa mos ravishda radioizotop va radionuklidlar deyiladi.
Radionuklidlar yer qobig‘ida mavjud bo‘lishi mumkin (terrigen) va shuningdek,
erga doimiy ravishda kelib tushuvchi kosmik nurlanishlar ta’siri ostida (kosmogen)
yoki inson faoliyati natijasida (texnogen) paydo bo‘lishi mumkin (1.2-jadval).
1.2-jadval. Yer sirtida radiatsion fonni hosil qiluvchi eng muhim tabiiy va texnogen
radionuklidlar.
Tabiiy radionuklidlar
texnogen radionuklidlar
terrigen
kosmogen
40
K,
210
Po,
222
Rn,
220
Rn (Tn),
226
Ra,
232
Th,
235
U,
238
U va boshq.
3
H,
14
C,
32
P va
boshq.
3
H,
90
Sr,
85
Kr,
131
I,
137
Cs,
239
Pu va boshq.
Radioaktiv parchalanishning sababi yadrodagi protonlar soni bilan neytronlar
soni orasidagi muvozanatning buzilishidir. Barcha stabil (turg‘un) yadrolarda (
Н
1
1
dan
tashqari) neytronlarni yadroviy tortishish maydonini protonlarni kulonli itarishishi
kompensatsiyalaydi. Talab etilgan muvozanat buzilganda yadro ortiqcha energiyaga
ega bo‘lib qoladi va undan qutulish uchun kamroq energiyali holatga o‘tishi lozim
bo‘ladi [14].
16
Proton yoki neytronlarga ortiqcha miqdorda ega bo‘lgan yadrolar ortiqcha
energiyadan turlicha holi bo‘ladilar, shuni hisobga olib, 4 turdagi radioaktiv
parchalanishni farqlaydilar: α - parchalanish, β - parchalanish, atom yadrolarining
spontan bo‘linishi va proton radioaktivligi.
Protonlarning ortiqcha miqdoriga ega bo‘lgan yadrolar uchun
α
–parchalanish
xarakterli bo‘lib, bunda α –zarracha nurlanadi va yadro zaryadi 2 birlikka, massa
miqdori esa 4 birlikka kamayadi.
Elektrzaryadi va nuklonlar sonining saqlanish qonunini xisobga olib α-
parchalanishni
umumiy
tenglamasi
ushbu
ko‘rinishga
ega
bo‘ladi:
He
Y
X
4
2
4
A
2
Z
A
Z
+
→
−
−
. α- zarrachalar – bu geliyning yadrolari bo‘lib, ular ikkita proton
va ikkita neytrondan tashkil topgan va 15000 km/s ga yaqin tezlikka ega bo‘ladi.
1.3-rasm. Radiy-226ni radioaktiv parchalanish sxemasi.
α
-zarrachalarning manbasi sifatida
Ra
226
88
keng qo‘llanadi. Parchalanganda u
radonga aylanadi:
He
Rn
Ra
4
2
222
86
226
88
+
→
.
Ra
226
88
ning
α
-parchalanishi 2 bosqichda
kechishi mumkin: oldin qo‘zg‘algan holatdagi oraliq yadro
*
226
88
Ra
tashkil topadi,
so‘ngra u energiyasi 0,186 MeV
ga teng bo‘lgan
γ
-kvant chiqarib asosiy holat
Rn
222
86
ga o‘tadi.
β-parchalanish – bu yadrolarning o‘z-o‘zidan parchalanishi bo‘lib, elektron va
antineytrino yoki pozitron va neytrino chiqarib (yoki yutib) kechadi. β-parchalanishni
3 turi mavjud: elektron parchalanish, pozitron parchalanish, elektronni egallab olish.
MeV – atom va yadro fisikasida qo’llaniladigan energiya birligi (mega electron volt). 1 MeV = 10
6
eV (electron volt).
Nurlanish energiyasi miqdorini SI o’tkazish uchun quyidagi munosabatlardan foydalaniladi: 1 eV = 1,60206x10
-19
Dg;
1 MeV = 1,60206x10
-13
Dj.
17
Elektronlarning β-parchalanishida yadroning zaryadi 1 birlikka ortadi:
(
−
+
→
β
Не
Т
3
2
3
1
), pozitron parchalanishda 1 birlikka kamayadi (
+
+
→
β
Ne
Na
22
10
22
11
);
massa miqdori o‘zgarmaydi. Elektronni egallab olishda yadro atomning ichki
qobiqlaridan biridan (K, L, M va hokazo): ko‘pincha yadroga eng yaqin K-qobig‘idan
(K-egallash) elektronni egallab oladi va bir vaqtning o‘zida γ-kvant chiqaradi
(
γ
Ar
К
40
18
40
19
+
→
). Bunda ushbu yadroda protonlar miqdori bitta kamayadi, neytronlar
miqdori esa bittaga ortadi.
γ-kvant nafaqat elektron egallashda, balki β-parchalanishning boshqa turlarida
ham ajralishi mumkin. Masalan,
Cs
137
55
ikki yo‘l bilan parchalanishi mumkin:
maksimal energiyasi 1180 keV bo‘lgan β-zarrachalar tarqatish yohud maksimal
energiyasi 520 keV bo‘lgan β-zarrachalar tarqatish va keyinchalik, qo‘zg‘algan
*
137
56
Ba
tomonidan energiyasi 661,6 keV bo‘lgan γ-kvantlarni tarqatish yo‘llari bilan
parchalanishi mumkin.
Ba’zi og‘ir elementlarda (masalan uranda) neytronlar ta’siri ostida atom
yadrolarining spontan (o‘z-o‘zidan) parchalanishi – ya’ni atom yadrosini 2 (kamroq
hollarda 3 yoki 4) ta qismga parchalanishi sodir bo‘ladi va bunda ikkilamchi
neytronlar otilib chiqishi kuzatiladi.
1.4-rasm. Yadroning parchalanish jarayoni:
a) neytronning yadro bilan o‘zaro ta’sirlashishi; b) neytronni yadro tomonidan
egallab olinishi; v) qo‘zg‘atilgan yadroni tebranishi; g) bo‘lingan parchalarning
hosil bo‘lishi.
18
Proton yadrolari tomonidan kulon itarilishining yo‘qligi elektr jihatidan neytral
neytronlarga atom yadrosiga to‘siqsiz (bemalol) kirib borishiga imkon beradi (1.4, a-
rasm) [14]. Neytronning vaqtincha egallab olinishi
U
235
92
yadrosining kulon itarishishi
va yadroviy tortishuv kuchlarining nozik balansi bilan bog‘liq mo‘rt (zaif)
turg‘unligini buzadi (1.4, b rasm). Qo‘zg‘atilgan
*
236
92
U
yadrosi nuklonlarining hosil
bo‘luvchi fazoviy tebranishlari turg‘un bo‘lmaydi. Yadro markazidagi ortiqcha
neytronlar chekkada protonlarning ortiqcha miqdori borligini ko‘rsatadi (1.4, v-rasm).
Ularning o‘zaro itarishuvi
*
236
92
U
izotopining sun’iy radioaktivligiga, ya’ni uni
bo‘linish parcha (qism)lari deb ataladigan, kamroq massali yadrolarga bo‘linishiga
olib keladi (1.4, g-rasm).
Bo‘linish natijasida hosil bo‘lgan parchalarning massalari bir biridan taxminan
1,5 martagacha farqlanadi. Ko‘pchilik yirik parchalarning massa ko‘rsatkichi
135...145, maydaroqlariniki esa 90...100 bo‘ladi. Uran
U
235
92
yadrosining
parchalanish reaksiyasi natijasida ikkita yoki uchta neytron hosil bo‘ladi. Bunday
reaksiyalarga tipik misol sifatida quyidagi yadroviy reaksiyalarni keltirish mumkin:
Do'stlaringiz bilan baham: |