Портал освітньо-інформаційних послуг «Студентська консультація»

  
Телефон +3 8(066) 185-39-18
Телефон +3 8(093) 202-63-01
 (066) 185-39-18
Вконтакте Студентська консультація
 studscon@gmail.com
 facebook.com/studcons

<script>

  (function(i,s,o,g,r,a,m){i['GoogleAnalyticsObject']=r;i[r]=i[r]||function(){

  (i[r].q=i[r].q||[]).push(arguments)},i[r].l=1*new Date();a=s.createElement(o),

  m=s.getElementsByTagName(o)[0];a.async=1;a.src=g;m.parentNode.insertBefore(a,m)

  })(window,document,'script','//www.google-analytics.com/analytics.js','ga');

 

  ga('create', 'UA-53007750-1', 'auto');

  ga('send', 'pageview');

 

</script>

Методичні вказівки до лекційних і практичних занять з курсу “Основи радіаційної фізики, дозиметрії і радіометрії” для студентів-заочників спеціальності 6.070800 “Екологія та охорона навколишнього середовища”

Предмет: 
Тип роботи: 
Методичні вказівки
К-сть сторінок: 
52
Мова: 
Українська
Оцінка: 
Міністерство освіти і науки України
Рівненський державний технічний університет
Кафедра фізики
 
073-87
 
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ
до лекційних і практичних занять з курсу “Основи радіаційної фізики, дозиметрії і радіометрії” для студентів-заочників спеціальності 6.070800 “Екологія та охорона навколишнього середовища”
 
Рекомендовано до друку методичною комісією факультету екології і землевпорядкування з спеціальності “Екологія та охорона навколишнього середовища” №7.070801 Протокол № 5 від 29.01.2002р.
 
Рівне 2002
 
Методичні вказівки до лекційних і практичних занять з курсу “Основи радіаційної фізики, дозиметрії і радіометрії” для студентів-заочників спеціальності 6.070800 “Екологія та охорона навколишнього середовища”/ М.Й. Троцюк, П.П. Бортник-Рівне: РДТУ, 2002-52с.
Упорядник М.Й. Троцюк, кандидат фіз.-мат. наук, доцент.
Відповідальний за випуск В.Ф. Орленко, кандидат фіз.-мат. наук, доцент, завідувач кафедри фізики.
 
ЗМІСТ
 
Передмова
Робоча програма курсу
Література
Тема 1. Види іонізуючих випромінювань і основні дозиметричні величини
§1. Іонізуючі випромінювання
§2. Дозиметричні величини
Тема 2. Атомне ядро
§1. Будова атомного ядра і основні його характеристики
§2. Енергія зв’язку ядра. Краплинна модель ядра
Тема 3. Радіоактивні процеси, при яких виникають іонізуючі випромінювання
§1. Закон радіоактивного розпаду
§2. Альфа-розпад
§3. Бета-розпад
§4. Гама-випромінювання ядер
§5. Внутрішня конверсія
Тема 4. Взаємодія іонізуючих випромінювань з речовиною
§1. Ефективний переріз взаємодії випромінювання з речовиною
§2. Взаємодія легких заряджених частинок з речовиною
§3. Ослаблення пучків електронів при проходженні через речовину
§4. Взаємодія фотонного випромінювання з речовиною
Когерентне  розсіювання                                                                                   
Комптонівське  розсіювання                                                                             
Фотоефект                                                                                                           
 Народження  пар  електрон-позитрон                                                                 
§5. Взаємодія важких заряджених частинок з речовиною
§6. Взаємодія нейтронів з речовиною
Завдання на контрольну роботу №1 з радіаційної фізики
Довідкові таблиці
 
Передмова
 
Спецкурс “Основи  радіаційної фізики” для студентів-заочників ставить своєю метою дати поглиблені знання з фізики іонізуючих випромінювань і навчити їх практично вимірювати характеристики цих випромінювань і різних фізичних процесів, при яких виникають ці випромінювання. Практично він включає матеріал двох курсів: “Основи радіаційної фізики” та “Дозиметрія і радіометрія”.
Радіаційна фізика – розділ фізики, який вивчає властивості різних випромінювань, закономірності утворення цих випромінювань в фізичних системах, їх характеристики і взаємодію з речовиною.
Дозиметрія і радіометрія – прикладні наукові напрямки, які ставлять своєю метою розробку об’єктивних характеристик, що описують дію іонізуючих випромінювань на фізичні системи, а також на живі організми.
Остання частина спецкурсу передбачає лабораторний практикум, де студенти вивчають дозиметричні і радіометричні прилади і методики вимірювань.
Дані методичні вказівки подають коротко основні теоретичні відомості з спецкурсу “Основи радіаційної фізики” для студентів-заочників спеціальності “Екологія та охорона навколишнього середовища” і включають завдання двох контрольних робіт.
Робоча програма
курсу “Основи радіаційної фізики, дозиметрії і радіометрії” для студентів-заочників спеціальності №7.070801 “Екологія та охорона навколишнього середовища”.
 
Вступ.  Предмет даного курсу
 
Тема 1. Види іонізуючих випромінювань і основні дозиметричні величини
 
Корпускулярні і хвильові властивості випромінювань, зв’язок між корпускулярними і хвильовими характеристиками випромінювань. Основні види іонізуючих випромінювань і значення основних характеристик частинок: маси, заряду, енергії, моменту імпульсу. Загальні умови їх виникнення і основні іонізаційні властивості. Визначення дозових величин за НРБУ – 97. Поглинена доза, керма, експозиційна, еквівалентна, ефективна, колективна дози. Потужності доз. Одиниці вимірювання доз і їх потужностей.
 
Тема 2. Будова ядра
 
Будова атомного ядра, протони і нейтрони. Основні характеристики ядер: заряд, масове число, спін, парність, розміри ядер, характерний ядерний час і їх типові значення. Ізотопи.
Енергія зв’язку ядра. Питома енергія зв’язку і її залежність від масового числа ядра. Ядерні сили і їх властивості. Краплинна модель ядра. Формула Вайцзекера для енергії зв’язку ядра і її обгрунтування. Оболонкова модель ядра. Стабільність атомних ядер.
 
Тема 3. Радіоактивність і іонізуючі випромінювання, що супроводжують радіоактивний розпад
 
Радіоактивність, види радіоактивності. Постійна радіоактивного розпаду і її зв’язок з періодом піврозпаду. Закон радіоактивного розпаду. Активність, одиниці активності. Питома і об’ємна активність. Залежність активності від часу, періоду піврозпаду, кількості радіоактивних ядер.
Альфа-розпад, правило зміщення при альфа-розпаді. Закон збереження енергії при альфа-розпаді. Поширення альфа-розпаду серед елементів періодичної системи. Розподіл альфа-частинок за енергіями. Зв’язок між періодом піврозпаду і енергією альфа-частинок і його пояснення.
Види бета-розпаду, правило зміщення при різних видах бета-розпаду, внутрішньонуклонні перетворення при бета-розпаді. Розподіл бета-частинок за енергіями і його пояснення. 
Нейтріно і антинейтріно, слабка взаємодія. Бета-стабільність ядер і поширеність  бета-розпаду серед елементів періодичної системи. Закон збереження моменту імпульсу і імовірність  переходу в певний стан дочірнього ядра.
Гама-випромінювання ядер. Закон збереження енергії при гама-випромінюванні, спектр гама-випромінювання. Закони збереження парності і моменту імпульсу. Мультипольність випромінювання і імовірність гама-переходу. Заборонені переходи. Ядерні ізомери.
Внутрішня конверсія і її пояснення. Коефіцієнт внутрішньої конверсії і його залежність від енергії переходу і мультипольності гама-випромінювання. Парна конверсія і її пояснення.
 
Тема 4. Взаємодія іонізуючих випромінювань з речовиною
 
Ефективний переріз взаємодії частинок випромінювання з атомами речовини. Закон ослаблення пучка випромінювання, лінійний і масовий коефіцієнти ослаблення. Товщина шару речовини в масових одиницях. Особливості при наявності хімічно складної речовини.
Взаємодія легких заряджених частинок (електронів і позитронів ) з речовиною. Питомі іонізаційні втрати. Питомі іонізаційні втрати на шляху, вираженому в масових одиницях. Залежність питомих іонізаційних втрат від виду речовини, енергії частинок. 
Радіаційні втрати. Залежність питомих радіаційних втрат від виду речовини і енергії частинок. Співвідношення іонізаційних і радіаційних втрат. Критична енергія.
Ослаблення пучків електронів при проходженні через речовину. Екстрапольований пробіг моноенергетичних електронів і максимальний пробіг бета-електронів. Емпіричні формули. Особливості взаємодії позитронів з речовиною.
Взаємодія важких заряджених частинок з речовиною. Питомі іонізаційні втрати і їх залежність від виду важких частинок, виду речовини і енергії частинок. Вплив ефектів перезарядки. Особливості взаємодії протонів і альфа-частинок, їх пробіги. Емпіричні формули. Взаємодія важких заряджених частинок з ядрами.
Взаємодія нейтронів з речовиною. Пружне і непружне розсіювання нейтронів ядрами. Передача енергії від нейтронів до ядра при пружному і непружному розсіюванні. Сповільнення нейтронів. Реакція радіаційного захоплення нейтрона ядром. Нейтронна активація. Інші ядерні реакції для нейтронів і їх застосування на практиці.
 
Тема 5. Детектори іонізуючих випромінювань. Дозиметричні і радіометричні прилади
 
Детектори іонізуючих випромінювань. Загальні характеристики детекторів: ефективність, світлосила, чутливість, часова і енергетична роздільна здатність. Залежність цих характеристик від енергій частинок іонізуючих випромінювань. Види детекторів. Принцип роботи сцинтиляційного детектора, характеристики сцинтиляторів, найбільш поширені сцинтилятори. Вимоги до матеріалу напівпровідникового детектора, напівпровідникові детектори з p-n і p-і-n-переходами. Охолоджувані детектори. Пропорціональні газові лічильники і лічильники Гейгера-Мюлера. Причини виникнення повторних лавин в лічильниках Гейгера-Мюлера і способи їх гасіння.
Дозиметри, будова і принцип роботи. Похибки дозиметрів приладові і випадкові.
Радіометри, будова і принцип роботи. Похибки радіометрів. Раціональний розподіл часу на вимірювання проби і фону.
Гама-спектрометри, будова і принцип роботи. Апаратний спектр, визначення положення піка повного поглинання і знаходження енергії фотонів. Виключення фальшивих піків. Градуювання каналів гама-спектрометра за енергією фотонів. Визначення активності за допомогою гама-спектрометра. Градуювання гама-спектрометра за активністю в широкому діапазоні енергій фотонів.
 
Тема 6. Природна радіоактивність
 
Загальна характеристика розподілу радіонуклідів на Землі. Найбільш важливі радіонукліди земної кори. Радіонукліди земної кори, що входять до радіоактивних рядів. Характеристика рядів і радіоактивних розпадів в рядах.
Основні радіонукліди, що визначають дозу опромінення, оцінка дози опромінення кожним рядом.
Радіонукліди земної кори, що не входять до радіоактивних рядів. Характеристики розпаду нуклідів, їх вплив на дозу опромінення.
Космогенні радіонукліди. Механізми їх утворення, характеристики розпаду і вплив на дозу опромінення.
 
Тема 7. Космічні промені
 
Первинна компонента космічного випромінювання. Випромінювання галактичне і сонячне, загальна їх характеристика. Вплив магнітного поля Землі на розподіл первинної компоненти космічного випромінювання. Хімічний склад первинної компоненти, розподіл частинок за енергіями. Народження зливних частинок при русі первинного протона в атмосфері.
Компоненти вторинного космічного випромінювання і їх утворення. Космічне випромінювання на поверхні Землі.
 
Тема 8. Ядерна енергетика
 
Будова і принцип роботи ядерного реактора. Ядерне паливо. Коефіцієнт розмноження нейтронів і реактивність реактора. Режими роботи. Радіонукліди, які утворюються при роботі реактора, їх період піврозпаду, вид розпаду , випромінювання, що супроводжують розпад. Види промислових ядерних  реакторів. Стійкість режиму реактора. Захисні бар’єри проти поширення радіоактивності. Робочі і аварійні викиди радіонуклідів реакторами.
 
ЛІТЕРАТУРА
 
1.Ю.М.Широков, Н.П.Юдин. Ядерная физика. – М: Наука, 1980, - 729 с.
2.Н.А.Лощилов, О.Ф.Немец, В.А.Поярков. Основы сельскохозяйственной радиологии. – К: Урожай, 1991 – 471 с.
3.В.Ф.Козлов. Справочник по радиационной безопасности. – М: Энергоатомиздат, 1987 – 188 с.
4.Норми радіаційної безпеки України НРБУ – 97. Київ, 1997.
5.А.И.Абрамов, Ю.А.Казанский, Е.С.Матусевич. Основы экспериментальных методов ядерной физики. М: Энергоатомиздат, 1985 – 485 с.
6.В.И.Иванов. Курс дозиметрии. М: Энергоатомиздат, 1988 – 400 с.
7.Н.Г.Волков, В.А.Христофоров, Н.Н.Ушаков. Методы ядерной
спектрометрии. – М: Энергоатомиздат, 1990 – 255 с.
8.М.Й.Троцюк. Основи радіаційної фізики, дозиметрії і радіометрії. Конспект лекцій. Ч. 1-5. Рівне, 1998-2001.
Фото Капча