Файл: Пикаев, А. К. Дозиметрия в радиационной химии.pdf

Э л е к т р о н ы

Электрон — отрицательно заряженная частица (заряд —1; он равен 1,602-10-19 кулона); его масса покоя равна 1/1837 массы покоя протона. В зависимости от типа процесса, в котором обра­ зуются электроны, в литературе используются названия: (3-лучи (или (3-частицы) и быстрые электроны.

(3-Луч — электрон, возникающий в результате распада радио­ активного изотопа. Однако в настоящее время этот термин почти не используется; вместо него широко распространен термин «|3-ча- стица». В табл. 6 приведены характеристики некоторых изотопов,

(3-Частицы, испускаемые радиоактивными изотопами, имеют непрерывный спектр энергий, простирающийся от нуля до макси-

мальной энергии. Это явление вызвано тем, что при р-распаде энергия распределяется между электронами и возникающими од­ новременно с ними антинейтрино. Последние не имеют ни массы, ни заряда; их воздействие на вещество, через которое они проходят, ничтожно.

Максимальную энергию ^тах имеет очень малое число Р-ча- стиц, образующихся при радиоактивном распаде. Поэтому гораз­ до более важной характеристикой является средняя энергия Ё Р-частицы. Она определяется из выражения

■®тах

о

где N (Е) — число р-частиц с энергией между Е и Е -\- dE. Сред­ няя энергия Р-частицы равна примерно одной трети максималь­ ной энергии. С точностью до ~10% Е можно рассчитать из Ет&ъ с помощью следующих формул:

На рис. 14 и 15 приведены в качестве примера спектры энергии Р-частиц, образующихся при распаде 32Р и 90Sr + °°Y [20]. Для

Рис. 14. Энергетический спектр Р-частиц 32Р

N — число, Е — энергия частиц

Рис. 15. Энергетический спектр Р-частиц MSr + 80Y

N — число, Е — энергия частиц

пары изотопов 90Sr + 90Y Е равно 1,13 Мэе. Это значение пред­ ставляет собой сумму Е для "Sr (0,205 Мэе) и "Y (0,93 Мэе).

Быстрые электроны — это электроны, генерируемые специаль­ ными машинами (ускорителями). В этих машинах (более подроб­ но они рассматриваются в главе II) электроны испускаются нака­

34

Период полураспада 210Bi равен 5 дням. Распад 210Ро происходит по схеме:

ная частица с массой 1,675* 10-24 г или 1,00867 а.е.м. Ои несколь­ ко тяжелее протона (см. табл. 7).

выделяется энергия 0,78 Мэе. В настоящее время различными ме­

ные.реакции, осуществляемые с помощью тяжелых заряженных частиц. Под действием а-частиц радиоактивных изотопов почти во всех легких элементах (с порядковым номером Z 20) проте­ кает реакция (а, п). В общем виде эту реакцию можно записать следующим образом:

где А — массовое число элемента и Q — энергия реакции. Реакция (65) является экзотермической для бериллия, бора,

углерода-13, кислорода-17, магния-25 и магния-26 [13]. Для при­ готовления источников нейтронов чаще всего используются бе­ риллий и бор (реже). Порошки этих элементов смешиваются с радиоактивными сх-излучателями (радием, полонием, плутонием и др.). Иногда применяются химические соединения радиоактив­ ного элемента с легким изотопом (например, РиВе13). Некоторым преимуществом характеризуется источник полоний + бериллий. Для него весьма низок фон у-излучения.

36

Энергетический спектр нейтронов, генерируемых бериллиевыми источниками, простирается от очень низких энергий до мак­ симальных энергий, которые несколько меньше суммы энергий а-частиц и реакции. На рис. 16 приведены спектры нейтронов, испускаемых некоторыми бериллиевыми источниками [13].

Описанные радиоизотопные источники дают пучки нейтронов низкой интенсивности (— 105—107 п/сек). Поэтому они практически не применяются в радиационной химии.

Рис. 16. Энергетические спект­ ры нейтронов, генерируемых некоторыми источниками

1 — Ро + Be;

2 — Ra + Be;

3 — Pu + Be.

N — число,

E — энергия нейтронов

Для получения нейтронов используются также нейтронные генераторы, в которых нейтроны образуются в результате дей­ ствия ускоренных тяжелых частиц на некоторые элементы. Чаще

у-кванта превышает энергию связи нейтрона в ядре. Минимальная энергия падающего на мишень излучения, которая необходима для инициирования ядерной реакции, называется пороговой. Напри­ мер, для 2Н и 9Ве пороговые энергии у,«-реакций равны соответ­ ственно 2,23 и 1,67 Мэе. Источники, в которых для генерации нейтронов используются у,«-реакции, называются фотонейтронными. Из их числа наибольшее употребление получили сурьмяяобериллиевые источники. В них источником у-излучения является 124Sb (энергия у-лучей 1,7 Мэе, Ь;г = 60 дней). Образующиеся нейтроны имеют среднюю энергию, равную 0,024 Мэе [13].

Для генерации нейтронов вместо у-излучения может быть ис­ пользовано и жесткое рентгеновское излучение, возникающее при торможении электронов в мишенях. Этот метод используется для получения нейтронов высокой энергии.

Наиболее интенсивные потоки нейтронов получают при деле­ нии тяжелых ядер в атомном реакторе. Нейтроны, сопровождаю­ щие деление, подразделяют на мгновенные и запаздывающие. Более 99% нейтронов испускается в пределах длительности са­ мого процесса деления. Это — мгновенные нейтроны. Они имеют

37