Bài giảng Công nghệ sản xuất điện - Chương 3: Tia phóng xạ

Bài giảng Công nghệ sản xuất điện - Chương 3: Tia phóng xạ trình bày về các loại tia phóng xạ và tính chất của nó, định luật phân rã phóng xạ, tương tác của tia phóng xạ với vật chất, các ứng dụng của tia phóng xạ, an toàn đối với tia phóng xạ.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Công nghệ sản xuất điện - Chương 3: Tia phóng xạ Bài giảng Công nghệ sản xuất điện Chương 3 TIA PHÓNG XẠ 3.1. Các loại tia phóng xạ và tính chất của nó Các loại bức xạ Các chất Tia vũ trụphóng xạ là các hạt Sóng vô tuyếnchất có khả năng Nơtron Bức xạtự phát ra các tia an pha Sóng vi baphóng xạ là một và bê ta Bức xạloại bức xạ có Bức xạ hồng ngoại gammagây ra sự ion bức Tia X Bức xạ Ánh sánghoá. xạ khả biến tử ngoại điện từ Bức xạ ion hóa bức xạ không ion hóa Chương 3 TIA PHÓNG XẠ 3.1. Các loại tia phóng xạ và tính chất của nó Các tia phóng xạ là các tia có những tính chất cơbản sau:- Có khả năng tác dụng sinh lý và hoá học như pháhuỷ tế bào, kích thích một số phản ứng hoá học...- Có khả năng ion hoá các chất khí.- Có khả năng làm cho một số vật rắn và lỏng pháthuỳnh quang- Có khả năng xuyên qua một số chất như gỗ, vải,giấy, miếng kim loại mỏng...- Toả nhiệt, làm cho khối lượng chất phóng xạ giảmdần và làm cho chất đó biến thành chất khác. 1. Bức xạ :là dòng các hạt nhân hêli 2He4 tích điện dương, chuyểnđộng với vận tốc cỡ 109cm/s và bị một lớp nhôm dầy vàimicrôn hấp thụ (1micron=10-6 m), dễ dàng bị chặn lại bởimột tờ giấy hoặc điện áp người. Tính phóng xạ  là tínhchất của các hạt nhân nặng có số khối lượng A >200 và sốđiện tích Z> 82. Do lực hạt nhân có tính bão hoà, nêntrong các hạt nhân nặng có xuất hiện sự tạo thành các hạt biệt lập, mỗi hạt gồm hai proton và hai nơtron. Nếu hấpthụ vào cơ thể qua đường hô hấp hay đường tiêu hoá, tiaalpha sẽ gây tác hại cho cơ thể. 2. Bức xạ :đó là dòng các electron tích điện âm, chuyển động vớivận tốc gần bằng tốc độ ánh sáng và bị một lớp nhômdầy trung bình 1mm hấp thụ. Còn một loại bức xạ  nữaở đó các hạt phát ra là hạt positron (e+). Tia beta có sứcxuyên thấu mạnh hơn so với tia alpha nhưng có thể bịchặn lại bằng tấm kính mỏng hoặc tấm kim loại. Sẽ nguyhiểm nếu hấp thụ vào cơ thể những chất phát ra tia beta. 3. Bức xạ .Các quan sát thực nghiệm đã chứng tỏ rằng bức xạ luôn đi kèm theo các bức xạ  và . Bức xạ  có khảnăng xuyên thấu mạnh và không bị lệch đường đi trongđiện trường và từ trường. Bản chất của bức xạ  là bứcxạ điện từ có bước sóng ngắn không vượt quá 10-11m(bức xạ có bước sóng càng ngắn thì năng lượng của nócàng cao). Người ta xác nhận được rằng nguồn gốc củacả ba loại bức xạ này đều là từ hạt nhân nguyên tử. Tia và tia X tương tự sóng radio và tia sáng, nhưng là sóngđiện từ có bước sóng ngắn. Vì sức xuyên thấu của nórất lớn nên chỉ có thể chặn lại bằng vật liệu có nguyên tửlượng lớn như chì, bêtông hoặc nước.Sức xuyên thấu của các tia phóng xạ Ta thấy hiện tượng phân rã - (phát ra electron)là do trong hạt nhân nguyên tử đã có 1 nơtron tựphát biến đổi thành 1 proton: n  p + e- + v Còn hiện tượng phân rã + (phát ra 1 positron)là do trong hạt nhân nguyên tử đã có 1 proton biếnđổi thành 1 nơtron: p  n + e+ + v Phân rã  là do sự chuyển mức năng lượngcủa hạt nhân của mức cao xuống mức thấp. Ngượclại, phân rã  là do sự sắp xếp lại cấu hình hạt nhângiữa các nuclon trong hạt nhân.3.2. Định luật phân rã phóng xạ Khi có sự phóng xạ thì mật độ hạt nhân banđầu sẽ giảm dần theo thời gian. Giả sử ở thời điểm t,số hạt nhân chưa bị phân rã của chất phóng xạ là N.Sau thời gian dt, số các hạt nhân của chất phóng xạgiảm đi một lượng -dN. Rõ ràng rằng độ giảm-dN tỷ lệ với N và với thời gian dt: -dN =  N dttrong đó  là hệ số tỷ lệ phụ thuộc vào chất phóng xạvà được gọi là hằng số phân rã. Như vậy : dN/N = -dt Sau khi lấy tích phân ta có: ln N = -t + ln C N hay: ln (N/C)= -t Từ đó: N = Ce-t NO Gọi N0 = C là số hạt nhân chưa phân rã ở thời điểm t = 0. Thay vào ta có:N O /2 N = N0e-t 0 T 1 /2 2 T 1 /2 3 T 1 /2 t dNNếu gọi: H   là độ N ...