Сопромат
Электротехника
Курсовая
Типовой
Фото
Энергетика
Геометрия
Физика

Лекции

Математика
Искусство
Контрольная

Курс

Примеры
Архитектура
На главную

Ядерная физика начало

§3.3. Активация

Активация – процесс получение из стабильных ядер радиоактивных ядер - представляет ядерную реакцию, рассмотрению которых посвящена глава 4. Выше было указано, что по физической природе искусственные радиоактивные ядра ничем не отличаются от естественных, так как свойства ядер данного радиоактивного нуклида не зависят от способа его образования. Сейчас остановимся только на основных закономерностях процесса активации.

Пусть q(t) – скорость образования новых радиоактивных ядер, или количество радиоактивных ядер, образующихся в единицу времени. Тогда скорость изменения числа образующихся радиоактивных ядер за время dt составит

(3.3.1)

где- скорость распада (активность) образующихся ядер. Если принять, что скорость образования q(t) = q – постоянна и не зависит от времени, то решение (3.3.1) с начальным условием N(t = 0) = 0 имеет вид:

(3.3.2)

Умножив (3.3.2) слева и справа на постоянную распада λ получим, учитывая (3.2.12), наведенную активность вещества:

(3.3.2)

 

На рис. 3.3.1 показана эта функция, построенная в относительных единицах. Из рисунка видно, что уже при t = 4Т1/2 наведенная активность составляет около 95 % от предельного значения.

Предельная или максимально достижимая активность получаемого вещества при   не зависит, как следует из (3.3.2), от постоянной распада λ, а равняется скорости q образования радиоактивных ядер. Однако время достижения предельной активности определяется величиной λ. Меньшему значению λ требуется большее время достижения активности насыщения и наоборот. После прекращения активации происходит только процесс распада образовавшегося вещества в соответствии с (3.2.7) или (3.2.13).

В ядерном реакторе активации под действием нейтронного излучения подвергается корпус реактора и другие детали конструкции, а также теплоноситель (кислород воды или натрий). Наряду с радиоактивностью продуктов деления, эта наведенная активность является серьезным фактором, влияющим на проектирование защиты АЭС и нa ее экологические и экономические характеристики.

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

№ 1.2.1.

Терапевтический гелий-неоновый лазер, работающий в непрерывном режиме, дает излучение монохроматического света с длиной волны λ = 630 нм, развивая мощность Р = 40 мВт. Сколько фотонов излучает лазер за 1 с?

Решение

Мощность лазера может быть записана как , где Е – энергия излучения, t – время. Энергия излучения складывается из энергий отдельных фотонов E0 = hν, число которых можно обозначить через N. Здесь ν – частота фотона, h – постоянная Планка. Учитывая, что , можно записать: . Отсюда легко выразить N: .

№ 1.2.2.

Кювета с 10 мл водного раствора биологической пробы освещается лазерным лучом мощностью 4,2 Вт в течение 20 секунд. На сколько градусов поднимется температура раствора в кювете, если его теплоемкость составляет 4200? Потерями тепла на нагревание кюветы пренебречь.

Решение

В соответствии с уравнением теплового баланса можно записать: mC∆T = Pt, где m – масса воды в кювете, C – удельная теплоемкость воды, ∆T – изменение температуры воды, P – мощность излучения лазерного луча, t – время освещения. Отсюда легко найти изменение температуры воды:

.

№ 1.2.3.

Прокалывание глазного яблока для оттока внутриглазной жидкости при глаукоме осуществляется с помощью гелий-неонового лазера с длиной волны λ1 = 0,41 мкм. Для целей же лазеротерапии используется низкоэнергетический лазер с длиной волны λ2 = 0,82 мкм. Во сколько раз энергия квантов офтальмологического лазера выше, чем терапевтического?

Решение

Энергия кванта определяется выражением

,

где ν – частота излучения лазера, λ – соответствующая длина волны. Записывая это выражение для двух длин волн, можно найти отношение энергий квантов лазерного излучения:

.

 

§3.3. Активация

Кухни в саратове читайте здесь.

Справочник