Radioaktivlikni oʻrganish tarixi 1896-yil 1-martda mashhur frantsuz olimi Anri Bekkerel tasodifan uran tuzlari nurlanishida gʻalatilikni topgach boshlangan. Ma'lum bo'lishicha, namuna bilan bir qutida joylashgan fotoplastinkalar yoritilgan. Uranning g'alati, yuqori penetratsion nurlanishi bunga olib keldi. Bu xususiyat davriy jadvalni to'ldiradigan eng og'ir elementlarda topilgan. U "radioaktivlik" nomini oldi.
Radioaktivlik xususiyatlari bilan tanishish
Bu jarayon elementar zarrachalarning (elektronlar, geliy atomlarining yadrolari) bir vaqtning o'zida ajralib chiqishi bilan element izotopining atomining o'z-o'zidan boshqa izotopga aylanishidir. Atomlarning o'zgarishi o'z-o'zidan bo'lib chiqdi, bu tashqaridan energiyani singdirishni talab qilmaydi. Radioaktiv parchalanish jarayonida energiya ajralib chiqish jarayonini tavsiflovchi asosiy miqdor faollik deb ataladi.
Radioaktiv namunaning faolligi - bu namunaning vaqt birligidagi ehtimoliy parchalanish soni. SIda (System International)uning o'lchov birligi bekkerel (Bq) deb ataladi. 1 bekkerelda bunday namunaning faolligi olinadi, bunda soniyada o'rtacha 1 ta yemirilish sodir bo'ladi.
A=lN, bu erda l - parchalanish doimiysi, N - namunadagi faol atomlar soni.
a, b, g-yemirilishlarni ajrating. Tegishli tenglamalar siljish qoidalari deb ataladi:
| sarlavha | Nima boʻlyapti | Reaksiya tenglamasi |
| a-parchalanish | geliy atomi yadrosining chiqishi bilan X atom yadrosining Y yadrosiga aylanishi | ZAX→Z-2YA- 4 +2U4 |
| b - parchalanish | x atom yadrosining elektron chiqishi bilan Y yadrosiga aylanishi | ZAX→Z+1YA +-1eA |
| g - parchalanish | yadroning oʻzgarishi bilan birga boʻlmaydi, energiya elektromagnit toʻlqin shaklida chiqariladi | ZXA→ZXA +g |
Radioaktivlikdagi vaqt oraligʻi
Mana shu atom uchun zarrachaning parchalanish momentini aniqlab boʻlmaydi. Uning uchun bu naqshdan ko'ra ko'proq "baxtsiz hodisa". Bu jarayonni tavsiflovchi energiya chiqishi namunaning faolligi sifatida aniqlanadi.
Ma'lum bir namunadagi atomlarning aynan yarmi parchalanish vaqti borligi aniqlandi. Bu vaqt oralig'i "yarim yemirilish davri" deb ataladi. Ushbu kontseptsiyani kiritishdan nima maqsad bor?
Yarim yemirilish davri nima?
Aftidan, ma'lum bir vaqt oralig'ida ma'lum bir namunadagi barcha faol atomlarning to'liq yarmi parchalanadi. Ammo bu ikki yarim hayot davrida barcha faol atomlar butunlay parchalanishini anglatadimi? Umuman yo `q. Ma'lum bir daqiqadan so'ng, radioaktiv elementlarning yarmi namunada qoladi, xuddi shu vaqtdan keyin qolgan atomlarning yarmi parchalanadi va hokazo. Bunday holda, radiatsiya uzoq vaqt davomida saqlanib, yarimparchalanish muddatidan sezilarli darajada oshadi. Bu shuni anglatadiki, faol atomlar nurlanishdan qat'iy nazar namunada qoladi
Yarimparchalanish davri faqat ma'lum moddaning xususiyatlariga bog'liq bo'lgan qiymatdir. Miqdorning qiymati ko'plab ma'lum radioaktiv izotoplar uchun aniqlangan.
Jadval: "Alohida izotoplarning yarim yemirilish davri"
| Ism | Tayinlash | Emirilish turi | Yarim yemirilish davri |
| Radiy | 88Ra219 | alfa | 0, 001 soniya |
| Magniy | 12Mg27 | beta | 10 daqiqa |
| Radon | 86Rn222 | alfa | 3, 8 kecha |
| Kob alt | 27Co60 | beta, gamma | 5, 3 yil |
| Radiy | 88Ra226 | alfa, gamma | 1620 yil |
| Uran |
92U238 |
alfa, gamma | 4,5 milliard yil |
Yarim yemirilish davrini aniqlash eksperimental tarzda amalga oshiriladi. Laboratoriya tadqiqotlari jarayonida faollik qayta-qayta o'lchanadi. Laboratoriya namunalari minimal hajmga ega bo'lganligi sababli (tadqiqotchining xavfsizligi birinchi o'rinda turadi), tajriba ko'p marta takrorlanib, turli vaqt oralig'ida amalga oshiriladi. U moddalarning faolligi o'zgarishining muntazamligiga asoslanadi.
Yarimparchalanish davrini aniqlash uchun ma'lum vaqt oralig'ida berilgan namunaning faolligi o'lchanadi. Ushbu parametr parchalangan atomlar soniga bog'liqligini hisobga olib, radioaktiv parchalanish qonunidan foydalanib, yarimparchalanish davri aniqlanadi.
Izotop ta'rifiga misol
O'rganilayotgan izotopning ma'lum vaqt momentidagi faol elementlari soni N bo'lsin, kuzatuv t2- t bo'lgan vaqt oralig'i N bo'lsin. 1, bu yerda kuzatishning boshlanish va tugash vaqti yetarlicha yaqin. Faraz qilaylik, n ma'lum vaqt oralig'ida parchalangan atomlar soni, keyin n=KN(t2- t1).
Ushbu ifodada K=0,693/T½ proportsionallik koeffitsienti bo’lib, bu parchalanish doimiysi deb ataladi. T½ - izotopning yarimparchalanish davri.
Vaqt oralig'ini birlik sifatida olaylik. Bu holda, K=n/N vaqt birligida mavjud bo'lgan izotop yadrolarining parchalanish ulushini ko'rsatadi.
Emirilish konstantasining qiymatini bilgan holda, parchalanishning yarimparchalanish davrini ham aniqlash mumkin: T½=0,693/K.
Bundan kelib chiqadiki, vaqt birligida ma'lum miqdordagi faol atomlar emas, balki ularning ma'lum bir qismi parchalanadi.
Radioaktiv parchalanish qonuni (LRR)
Yarim yemirilish davri RRRning asosidir. Naqsh Frederiko Soddi va Ernest Ruterford tomonidan 1903 yilda eksperimental tadqiqotlar natijalariga asoslanib olingan. Ajablanarlisi shundaki, yigirmanchi asrning boshlari sharoitida mukammallikdan uzoq bo'lgan qurilmalar bilan bir nechta o'lchovlar aniq va oqilona natijaga olib keldi. U radioaktivlik nazariyasiga asos bo'ldi. Keling, radioaktiv parchalanish qonunining matematik belgilarini chiqaramiz.
- N0ma'lum bir vaqtda faol atomlar soni bo'lsin. Keyinvaqt oralig'i t, N element buzilmagan holda qoladi.
- Yarim yemirilish davriga teng vaqtga kelib, faol elementlarning aynan yarmi qoladi: N=N0/2.
- Yana yarim yemirilish davridan keyin namunada quyidagilar qoladi: N=N0/4=N0/22 faol atomlar.
- Yana yarim yemirilish davri oʻtgandan keyin namuna faqat saqlab qoladi: N=N0/8=N0/ 23.
- n ta yarimparchalanish davri oʻtishi bilan namunada N=N0/2faol zarracha qoladi. Bu ifodada n=t/T½: oʻrganish vaqtining yarim yemirilish davriga nisbati.
- ZRR biroz boshqacha matematik ifodaga ega, masalani yechishda qulayroq: N=N02-t/ T½.
Naqsh yarim yemirilish davriga qo'shimcha ravishda faol izotopning ma'lum bir vaqtda parchalanmagan atomlari sonini aniqlash imkonini beradi. Kuzatish boshida namuna atomlari sonini bilib, bir muncha vaqt o'tgach, ushbu preparatning ishlash muddatini aniqlash mumkin.
Radioaktiv parchalanish qonuni formulasi faqat ma'lum parametrlar mavjud bo'lganda yarimparchalanish davrini aniqlashga yordam beradi: namunadagi faol izotoplar soni, buni aniqlash juda qiyin.
Qonun oqibatlari
Siz dori faolligi va atom massasi tushunchalaridan foydalanib, RRR formulasini yozishingiz mumkin.
Aktivlik radioaktiv atomlar soniga mutanosib: A=A0•2-t/T. Bu formulada A0 - vaqtning boshlang'ich momentidagi namunaning faolligi, A -t soniyadan keyingi faollik, T - yarim yemirilish davri.
Materiyaning massasi naqshda ishlatilishi mumkin: m=m0•2-t/T
Har qanday teng vaqt oralig'ida ushbu dori tarkibidagi radioaktiv atomlarning mutlaqo bir xil ulushi parchalanadi.
Qonunning amal qilish chegaralari
Har bir ma'noda qonun statistik bo'lib, mikrokosmosda sodir bo'layotgan jarayonlarni belgilaydi. Radioaktiv elementlarning yarimparchalanish davri statistik qiymat ekanligi aniq. Atom yadrolaridagi hodisalarning ehtimollik xususiyati ixtiyoriy yadro istalgan vaqtda parchalanib ketishi mumkinligini ko'rsatadi. Hodisani oldindan aytib bo'lmaydi, faqat ma'lum bir vaqtda uning ehtimolini aniqlash mumkin. Natijada, yarim yemirilish davri ma'nosiz:
- bitta atom uchun;
- minimal vaznli namuna uchun.
Atomning umri
Atomning asl holatida mavjudligi bir soniya yoki balki millionlab yillar davom etishi mumkin. Bu zarrachaning umri haqida ham gapirishning hojati yo'q. Atomlar umrining o'rtacha qiymatiga teng qiymatni kiritish orqali biz radioaktiv izotop atomlarining mavjudligi, radioaktiv parchalanish oqibatlari haqida gapirishimiz mumkin. Atom yadrosining yarim yemirilish davri bu atomning xususiyatlariga bog'liq va boshqa miqdorlarga bog'liq emas.
Muammoni hal qilish mumkinmi: o'rtacha umrni bilgan holda yarim yemirilish davrini qanday topish mumkin?
Atomning oʻrtacha umri va parchalanish doimiysi oʻrtasidagi bogʻliqlikning yarim yemirilish davri formulasini aniqlangyordam beradi.
t=T1/2/ln2=T1/2/0, 693=1/ l.
Bu yozuvda t - o'rtacha umr ko'rish, l - parchalanish doimiysi.
Yarim yemirilish muddatidan foydalaning
Alohida namunalarning yoshini aniqlash uchun ZRRdan foydalanish 20-asr oxirida tadqiqotlarda keng tarqaldi. Qazilmalarning yoshini aniqlashning aniqligi shunchalik oshdiki, u eramizdan avvalgi ming yilliklar hayoti haqida tasavvurga ega bo'ladi.
Qazib olingan organik namunalarning radiokarbonli tahlili barcha organizmlarda mavjud boʻlgan uglerod-14 (uglerodning radioaktiv izotopi) faolligidagi oʻzgarishlarga asoslangan. U tirik organizmga metabolizm jarayonida kiradi va unda ma'lum bir kontsentratsiyada bo'ladi. O'limdan keyin atrof-muhit bilan moddalar almashinuvi to'xtaydi. Radioaktiv uglerod kontsentratsiyasi tabiiy parchalanish tufayli kamayadi, faollik proportsional ravishda kamayadi.
Yarim yemirilish davri kabi qiymat mavjud boʻlsa, radioaktiv parchalanish qonuni formulasi organizmning umri tugaganidan keyingi vaqtni aniqlashga yordam beradi.
Radioaktiv transformatsiya zanjirlari
Radiaktivlik tadqiqotlari laboratoriya sharoitida olib borildi. Radioaktiv elementlarning soatlar, kunlar va hatto yillar davomida faol bo'lib turishi ajoyib qobiliyati XX asr boshlari fiziklarini hayratda qoldirmadi. Masalan, toriyni o'rganish kutilmagan natija bilan birga keldi: yopiq ampulada uning faolligi sezilarli edi. Kichkina nafas olganda u yiqildi. Xulosa oddiy bo'lib chiqdi: toriyning o'zgarishi radon (gaz) ning chiqishi bilan birga keladi. Radioaktivlik jarayonida barcha elementlar ham fizik, ham kimyoviy xossalari bilan farq qiluvchi butunlay boshqa moddaga aylanadi. Bu modda, o'z navbatida, ham beqaror. Hozirda uchta oʻxshash oʻzgarishlar maʼlum.
Bunday o'zgarishlarni bilish atom va yadroviy tadqiqotlar yoki falokatlar jarayonida ifloslangan zonalarga kirish imkoni bo'lmagan vaqtni aniqlashda juda muhimdir. Plutoniyning yarim yemirilish davri - izotopiga qarab - 86 yildan (Pu 238) 80 million yilgacha (Pu 244) o'zgarib turadi. Har bir izotopning konsentratsiyasi hududni dezinfeksiya qilish davri haqida tasavvur beradi.
Eng qimmat metall
Ma'lumki, bizning davrimizda oltin, kumush va platinadan ancha qimmatroq metallar mavjud. Ularga plutoniy kiradi. Qizig'i shundaki, evolyutsiya jarayonida yaratilgan plutoniy tabiatda uchramaydi. Elementlarning aksariyati laboratoriya sharoitida olingan. Yadro reaktorlarida plutoniy-239 ning ekspluatatsiyasi uning bugungi kunda juda mashhur bo'lishiga imkon berdi. Ushbu izotopni reaktorlarda ishlatish uchun yetarli miqdorda olish uni amalda bebaho qiladi.
Plutoniy-239 tabiiy sharoitda uran-239 ning neptuniy-239 ga aylanish zanjiri natijasida olinadi (yarimparchalanish davri - 56 soat). Shunga o'xshash zanjir plutoniyni yadroviy reaktorlarda to'plash imkonini beradi. Kerakli miqdorning paydo bo'lish tezligi tabiiydan oshadimilliardlab marta.
Energiya ilovalari
Atom energetikasining kamchiliklari va o'z turini yo'q qilish uchun deyarli har qanday kashfiyotdan foydalanadigan insoniyatning "g'aroyibligi" haqida ko'p gapirish mumkin. Yadro zanjiri reaktsiyasida ishtirok etishga qodir bo'lgan plutoniy-239 ning kashf etilishi undan tinch energiya manbai sifatida foydalanish imkonini berdi. Plutoniyning analogi bo'lgan Uran-235 Yerda juda kam uchraydi, uni uran rudasidan olish plutoniy olishdan ko'ra ancha qiyinroq.
Yerning yoshi
Radioaktiv elementlar izotoplarining radioizotop tahlili muayyan namunaning ishlash muddati haqida aniqroq tasavvur beradi.
Yer qobig'ida joylashgan "uran-toriy" o'zgarishlar zanjiridan foydalanish sayyoramizning yoshini aniqlash imkonini beradi. Ushbu elementlarning butun yer qobig'idagi o'rtacha ulushi bu usulning asosi hisoblanadi. Oxirgi ma'lumotlarga ko'ra, Yerning yoshi 4,6 milliard yil.
