Azərbaycanca
Беларускі
Dansk
Deutsch
Española
Français
Indonesia
Italiana
日本語
Қазақ
Lietuvos
Nederlands
Português
Русский
සිංහල
แบบไทย
Türkçe
Українська
中國人
United State
Afrikaans
Наведена радіоактивність — це радіоактивність речовин, що виникає внаслідок опромінення їх іонізуючим випромінюванням, зазвичай нейтронами.
При опроміненні частинками (нейтронами, протонами, гамма-променями) стабільні ядра можуть перетворюватися на радіоактивні ядра з різним періодом напіврозпаду, які продовжують випромінювати тривалий час після припинення опромінення. Особливо сильна радіоактивність, наведена нейтронним опроміненням. Це можна пояснити наступними властивостями цих частинок: для того, щоб викликати ядерну реакцію з утворенням радіоактивних ядер, гамма-промені та заряджені частинки повинні мати велику енергію (не менш ніж кілька МеВ). Однак вони взаємодіють з електронними оболонками атомів набагато інтенсивніше, ніж з ядрами, і швидко втрачають при цьому енергію. Крім того, позитивно заряджені частинки (протони, альфа-частинки) швидко втрачають енергію, пружно розсіюючись на ядрах. Тому ймовірність, що гамма-кванта чи заряджена частинка викликає ядерну реакцію, мізерно мала. Наприклад, при бомбардуванні берилію альфа-частками лише одна з кількох тисяч або десятків тисяч (залежно від енергії альфа-частинок) викликає (α, n) -реакцію, а для інших сполук ця ймовірність ще менша.
Нейтрони ж, навпаки, захоплюються ядрами при будь-якій енергії, понад те, максимальною є ймовірність захоплення саме нейтронів з низькою енергією. Тому, поширюючись у речовині, нейтрон може потрапляти до безлічі ядер послідовно, поки не буде захоплений черговим ядром, і ймовірність захоплення нейтрона практично дорівнює одиниці.
Слід зауважити, що поглинання нейтронів не обов'язково веде до появи наведеної радіоактивності. Багато ядер можуть захоплювати нейтрон з утворенням стабільних ядер, наприклад бор-10 може перетворитися на стабільний бор-11 (якщо захоплення нейтрона ядром не призведе до утворення літію та альфа-Частинки), легкий водень (протій) — на стабільний дейтерій. У таких випадках наведена радіоактивність не виникає.
Процес перетворення нерадіоактивних ядер в радіоактивні та утворення в речовині радіоактивних ізотопів під дією опромінення називається активацією.
Активаційний аналіз
На ефекті наведеної радіоактивності ґрунтується дієвий метод визначення складу сполуки, званий активаційним аналізом. Зразок опромінюють потоком нейтронів (нейтронно-активаційний аналіз) або гамма-квантів (гамма-активаційний аналіз). При цьому в зразку наводиться радіоактивність, характер якої, при однаковому характері опромінення, повністю визначається ізотопним складом зразка. Вивчаючи гамма-спектр випромінювання зразка, можна з дуже високою точністю визначити його склад. Межа виявлення різних елементів залежить від інтенсивності опромінення та становить до 10-4-10-7 % для гамма-активаційного аналізу і до 10-5-10-10 % для нейтронно-активаційного аналізу.
Наведена радіоактивність при ядерних вибухах
Одним зфакторів ураження від ядерного вибуху є радіоактивне зараження. Основний внесок у радіоактивне зараження вносять уламки поділу ядер урану або плутонію, але частково радіоактивне зараження забезпечується наведеною радіоактивністю. Особливо сильна наведена радіоактивність при вибуху термоядерних (в тому числі і нейтронних) зарядів, оскільки вихід нейтронів на одиницю енергії в них у кілька разів вищий, ніж у ядерних зарядів, і середня енергія нейтронів теж вища, що робить можливими порогові реакції. Стверджують, наприклад, що вибух нейтронної бомби потужністю в 1 кт в 700 метрах від танка не лише вбиває екіпаж нейтронним випромінюванням, але й створює в броні наведену радіоактивність, достатню для отримання новим екіпажем смертельної дози протягом доби.
При атмосферних ядерних випробуваннях особливо велике значення має реакція нейтронів з атмосферним нітрогеном-14 
яка має достатньо високий перетин (1,75 барн). Загальна кількість вуглецю-14, викинута в атмосферу під час ядерних випробувань, дуже велика. ЇЇ можна порівняти з загальним вмістом природного радіовуглецю в атмосфері.
Принцип наведеної радіоактивності покладений в основу ідеї т. зв. кобальтовою бомби. Це вид ядерної зброї, в якій основним вражаючим фактором є радіоактивне зараження. Вона являє собою термоядерну бомбу з кобальтовою оболонкою, в якій під дією нейтронного випромінювання вибуху створюється ізотоп кобальт-60 — потужне джерело гамма-випромінювання з періодом напіврозпаду 5,27 років. Ядерний вибух розпилює кобальт по великій території, і робить цю територію надовго непридатною для проживання.
Активація конструкційних матеріалів ядерних реакторів
Ядерні реактори тривалий час (десятки років) працюють в умовах сильного нейтронного опромінення (інтенсивність потоку нейтронів в деяких енергетичних реакторах досягає 1016 см-2·c-1, а в деяких експериментальних реакторах — навіть 1019 см-2·c-1), а повний флюенс за весь час — 1023 см-2. Ще інтенсивнішими будуть нейтронні потоки в проектованих термоядерних реакторах. Це створює проблеми з утилізацією конструкцій реакторів, які відпрацювали свій термін, оскільки інтенсивність наведеної радіоактивності в конструкціях реактора змушує віднести їх до радіоактивних відходів, причому маса цих відходів може бути навіть більшою ніж маса відпрацьованого ядерного палива. Наприклад, реактор ВВЕР-1000 важить 324,4 т. (без води і палива) і дає за 30 років служби 750 т ВЯП — трохи менше ваги самого реактора. Ще більше важать конструкції реактора РБМК — 1850 т.
Для вирішення проблеми з утилізацією елементів конструкції реакторів проводяться дослідження зі створення матеріалів та сплавів, в яких наведена радіоактивність спадає відносно швидко. Це досягається підбором матеріалів, які при опроміненні нейтронами не дають довгоживучих ізотопів (з T½ від десятків до мільйонів років). Характер спаду радіоактивності визначається ізотопним складом сполуки, що опромінюється, а також спектром нейтронів.
Наприклад, небажаним є вміст у таких сплавах нікелю, молібдену, ніобію, срібла, бісмуту: вони при опроміненні нейтронами дають ізотопи з тривалим часом життя, наприклад (T½ = 100 тис. років), (T½=20 тис. років), (T½=680 років), (T½=4 тис. років). В термоядерних реакторах небажаним матеріалом є також алюміній, в якому під дією швидких нейтронів напрацьовується ізотоп 26Al (T½=700 тис. років). Водночас такі матеріали, як ванадій, хром, манган, титан, вольфрам не створюють ізотопів з тривалим часом життя, тому після витримки протягом кількох десятків років активність їх падає до рівня, що допускає роботу з ними персоналу без спеціального захисту. Наприклад, сплав 79 % ванадію і 21 % титану, опромінений нейтронами спектру термоядерного реактора DEMO з флюенсом 2 ·1023 см-2, за 30 років витримки зменшує активність до безпечного рівня (25 мкЗв/ч), а малоактивована сталь марки Fe12Cr20MnW лише за 100 років. Однак навіть невелика домішка нікелю, ніобію або молібдену може збільшити цей час до десятків тисяч років.
Ще одним способом зменшення наведеної радіоактивності є ізотопне збагачення. Наприклад, при опроміненні заліза нейтронами основний внесок у наведену радіоактивність робить ізотоп 55Fe з періодом напіврозпаду 2,7 років, він утворюється з легкого ізотопу 54Fe, тому збагачення природного заліза важкими ізотопами може істотно знизити наведену радіоактивність. Аналогічно, істотно знижує наведену радіоактивність молібдену збагачення важкими ізотопами, а цирконію або свинцю — навпаки, легкими. Однак розділення ізотопів обходиться дуже дорого, тому економічна доцільність його під питанням.
Посилання
- Радіоактивність наведена (рос.). Атомна енциклопедія. Архів оригіналу за 13 травня 2012.
- Колотов В. П. (2007). Теоретичні та експериментальні підходи до вирішення завдань активаційного аналізу, гамма-спектрометрії та створення малоактивованих матеріалів (PDF). Дис.... Д. Хім. н. (рос.). Архів оригіналу (PDF) за 13 травня 2012.
- П. Д. Сміт. Кобальтова бомба. [ 15 вересня 2008 у Wayback Machine.] (рос.)
Примітки
- Активація та активаційний аналіз [ 18 грудня 2014 у Wayback Machine.] (рос.)
- Нейтронна бомба — принцип дії заряду зі збільшеним виходом випромінювання [ 18 грудня 2014 у Wayback Machine.] (рос.)
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Navedena radioaktivnist ce radioaktivnist rechovin sho vinikaye vnaslidok oprominennya yih ionizuyuchim viprominyuvannyam zazvichaj nejtronami Pri oprominenni chastinkami nejtronami protonami gamma promenyami stabilni yadra mozhut peretvoryuvatisya na radioaktivni yadra z riznim periodom napivrozpadu yaki prodovzhuyut viprominyuvati trivalij chas pislya pripinennya oprominennya Osoblivo silna radioaktivnist navedena nejtronnim oprominennyam Ce mozhna poyasniti nastupnimi vlastivostyami cih chastinok dlya togo shob viklikati yadernu reakciyu z utvorennyam radioaktivnih yader gamma promeni ta zaryadzheni chastinki povinni mati veliku energiyu ne mensh nizh kilka MeV Odnak voni vzayemodiyut z elektronnimi obolonkami atomiv nabagato intensivnishe nizh z yadrami i shvidko vtrachayut pri comu energiyu Krim togo pozitivno zaryadzheni chastinki protoni alfa chastinki shvidko vtrachayut energiyu pruzhno rozsiyuyuchis na yadrah Tomu jmovirnist sho gamma kvanta chi zaryadzhena chastinka viklikaye yadernu reakciyu mizerno mala Napriklad pri bombarduvanni beriliyu alfa chastkami lishe odna z kilkoh tisyach abo desyatkiv tisyach zalezhno vid energiyi alfa chastinok viklikaye a n reakciyu a dlya inshih spoluk cya jmovirnist she mensha Nejtroni zh navpaki zahoplyuyutsya yadrami pri bud yakij energiyi ponad te maksimalnoyu ye jmovirnist zahoplennya same nejtroniv z nizkoyu energiyeyu Tomu poshiryuyuchis u rechovini nejtron mozhe potraplyati do bezlichi yader poslidovno poki ne bude zahoplenij chergovim yadrom i jmovirnist zahoplennya nejtrona praktichno dorivnyuye odinici Slid zauvazhiti sho poglinannya nejtroniv ne obov yazkovo vede do poyavi navedenoyi radioaktivnosti Bagato yader mozhut zahoplyuvati nejtron z utvorennyam stabilnih yader napriklad bor 10 mozhe peretvoritisya na stabilnij bor 11 yaksho zahoplennya nejtrona yadrom ne prizvede do utvorennya litiyu ta alfa Chastinki legkij voden protij na stabilnij dejterij U takih vipadkah navedena radioaktivnist ne vinikaye Proces peretvorennya neradioaktivnih yader v radioaktivni ta utvorennya v rechovini radioaktivnih izotopiv pid diyeyu oprominennya nazivayetsya aktivaciyeyu Aktivacijnij analizDokladnishe Aktivacijnij analiz Na efekti navedenoyi radioaktivnosti gruntuyetsya diyevij metod viznachennya skladu spoluki zvanij aktivacijnim analizom Zrazok oprominyuyut potokom nejtroniv nejtronno aktivacijnij analiz abo gamma kvantiv gamma aktivacijnij analiz Pri comu v zrazku navoditsya radioaktivnist harakter yakoyi pri odnakovomu harakteri oprominennya povnistyu viznachayetsya izotopnim skladom zrazka Vivchayuchi gamma spektr viprominyuvannya zrazka mozhna z duzhe visokoyu tochnistyu viznachiti jogo sklad Mezha viyavlennya riznih elementiv zalezhit vid intensivnosti oprominennya ta stanovit do 10 4 10 7 dlya gamma aktivacijnogo analizu i do 10 5 10 10 dlya nejtronno aktivacijnogo analizu Navedena radioaktivnist pri yadernih vibuhahZmina atmosfernoyi koncentraciyi radiovuglecyu 14C viklikana yadernimi viprobuvannyami Sinim pokazano prirodnu koncentraciyu Odnim zfaktoriv urazhennya vid yadernogo vibuhu ye radioaktivne zarazhennya Osnovnij vnesok u radioaktivne zarazhennya vnosyat ulamki podilu yader uranu abo plutoniyu ale chastkovo radioaktivne zarazhennya zabezpechuyetsya navedenoyu radioaktivnistyu Osoblivo silna navedena radioaktivnist pri vibuhu termoyadernih v tomu chisli i nejtronnih zaryadiv oskilki vihid nejtroniv na odinicyu energiyi v nih u kilka raziv vishij nizh u yadernih zaryadiv i serednya energiya nejtroniv tezh visha sho robit mozhlivimi porogovi reakciyi Stverdzhuyut napriklad sho vibuh nejtronnoyi bombi potuzhnistyu v 1 kt v 700 metrah vid tanka ne lishe vbivaye ekipazh nejtronnim viprominyuvannyam ale j stvoryuye v broni navedenu radioaktivnist dostatnyu dlya otrimannya novim ekipazhem smertelnoyi dozi protyagom dobi Pri atmosfernih yadernih viprobuvannyah osoblivo velike znachennya maye reakciya nejtroniv z atmosfernim nitrogenom 14 0 1 n 7 14 N 6 14 C 1 1 H displaystyle mathrm 0 1 n mathrm 7 14 N rightarrow mathrm 6 14 C mathrm 1 1 H yaka maye dostatno visokij peretin 1 75 barn Zagalna kilkist vuglecyu 14 vikinuta v atmosferu pid chas yadernih viprobuvan duzhe velika YiYi mozhna porivnyati z zagalnim vmistom prirodnogo radiovuglecyu v atmosferi Princip navedenoyi radioaktivnosti pokladenij v osnovu ideyi t zv kobaltovoyu bombi Ce vid yadernoyi zbroyi v yakij osnovnim vrazhayuchim faktorom ye radioaktivne zarazhennya Vona yavlyaye soboyu termoyadernu bombu z kobaltovoyu obolonkoyu v yakij pid diyeyu nejtronnogo viprominyuvannya vibuhu stvoryuyetsya izotop kobalt 60 potuzhne dzherelo gamma viprominyuvannya z periodom napivrozpadu 5 27 rokiv Yadernij vibuh rozpilyuye kobalt po velikij teritoriyi i robit cyu teritoriyu nadovgo nepridatnoyu dlya prozhivannya Aktivaciya konstrukcijnih materialiv yadernih reaktorivYaderni reaktori trivalij chas desyatki rokiv pracyuyut v umovah silnogo nejtronnogo oprominennya intensivnist potoku nejtroniv v deyakih energetichnih reaktorah dosyagaye 1016 sm 2 c 1 a v deyakih eksperimentalnih reaktorah navit 1019 sm 2 c 1 a povnij flyuens za ves chas 1023 sm 2 She intensivnishimi budut nejtronni potoki v proektovanih termoyadernih reaktorah Ce stvoryuye problemi z utilizaciyeyu konstrukcij reaktoriv yaki vidpracyuvali svij termin oskilki intensivnist navedenoyi radioaktivnosti v konstrukciyah reaktora zmushuye vidnesti yih do radioaktivnih vidhodiv prichomu masa cih vidhodiv mozhe buti navit bilshoyu nizh masa vidpracovanogo yadernogo paliva Napriklad reaktor VVER 1000 vazhit 324 4 t bez vodi i paliva i daye za 30 rokiv sluzhbi 750 t VYaP trohi menshe vagi samogo reaktora She bilshe vazhat konstrukciyi reaktora RBMK 1850 t Dlya virishennya problemi z utilizaciyeyu elementiv konstrukciyi reaktoriv provodyatsya doslidzhennya zi stvorennya materialiv ta splaviv v yakih navedena radioaktivnist spadaye vidnosno shvidko Ce dosyagayetsya pidborom materialiv yaki pri oprominenni nejtronami ne dayut dovgozhivuchih izotopiv z T vid desyatkiv do miljoniv rokiv Harakter spadu radioaktivnosti viznachayetsya izotopnim skladom spoluki sho oprominyuyetsya a takozh spektrom nejtroniv Napriklad nebazhanim ye vmist u takih splavah nikelyu molibdenu niobiyu sribla bismutu voni pri oprominenni nejtronami dayut izotopi z trivalim chasom zhittya napriklad T 100 tis rokiv T 20 tis rokiv T 680 rokiv T 4 tis rokiv V termoyadernih reaktorah nebazhanim materialom ye takozh alyuminij v yakomu pid diyeyu shvidkih nejtroniv napracovuyetsya izotop 26Al T 700 tis rokiv Vodnochas taki materiali yak vanadij hrom mangan titan volfram ne stvoryuyut izotopiv z trivalim chasom zhittya tomu pislya vitrimki protyagom kilkoh desyatkiv rokiv aktivnist yih padaye do rivnya sho dopuskaye robotu z nimi personalu bez specialnogo zahistu Napriklad splav 79 vanadiyu i 21 titanu oprominenij nejtronami spektru termoyadernogo reaktora DEMO z flyuensom 2 1023 sm 2 za 30 rokiv vitrimki zmenshuye aktivnist do bezpechnogo rivnya 25 mkZv ch a maloaktivovana stal marki Fe12Cr20MnW lishe za 100 rokiv Odnak navit nevelika domishka nikelyu niobiyu abo molibdenu mozhe zbilshiti cej chas do desyatkiv tisyach rokiv She odnim sposobom zmenshennya navedenoyi radioaktivnosti ye izotopne zbagachennya Napriklad pri oprominenni zaliza nejtronami osnovnij vnesok u navedenu radioaktivnist robit izotop 55Fe z periodom napivrozpadu 2 7 rokiv vin utvoryuyetsya z legkogo izotopu 54Fe tomu zbagachennya prirodnogo zaliza vazhkimi izotopami mozhe istotno zniziti navedenu radioaktivnist Analogichno istotno znizhuye navedenu radioaktivnist molibdenu zbagachennya vazhkimi izotopami a cirkoniyu abo svincyu navpaki legkimi Odnak rozdilennya izotopiv obhoditsya duzhe dorogo tomu ekonomichna docilnist jogo pid pitannyam PosilannyaRadioaktivnist navedena ros Atomna enciklopediya Arhiv originalu za 13 travnya 2012 Kolotov V P 2007 Teoretichni ta eksperimentalni pidhodi do virishennya zavdan aktivacijnogo analizu gamma spektrometriyi ta stvorennya maloaktivovanih materialiv PDF Dis D Him n ros Arhiv originalu PDF za 13 travnya 2012 P D Smit Kobaltova bomba 15 veresnya 2008 u Wayback Machine ros PrimitkiAktivaciya ta aktivacijnij analiz 18 grudnya 2014 u Wayback Machine ros Nejtronna bomba princip diyi zaryadu zi zbilshenim vihodom viprominyuvannya 18 grudnya 2014 u Wayback Machine ros