Ћекции.ќрг


ѕоиск:




 атегории:

јстрономи€
Ѕиологи€
√еографи€
ƒругие €зыки
»нтернет
»нформатика
»стори€
 ультура
Ћитература
Ћогика
ћатематика
ћедицина
ћеханика
ќхрана труда
ѕедагогика
ѕолитика
ѕраво
ѕсихологи€
–елиги€
–иторика
—оциологи€
—порт
—троительство
“ехнологи€
“ранспорт
‘изика
‘илософи€
‘инансы
’ими€
Ёкологи€
Ёкономика
Ёлектроника

 

 

 

 


¬опрос: ѕо каким причинам горные породы обладают радиационным фоном




 

–адиоактивность - это свойство €дер некоторых элементов самопроизвольно превращатьс€ (распадатьс€) с изменением со≠става и энергетического состо€ни€. –адиоактивность €вл€етс€ внутренним свойством €дер, не зависит от внешних условий их су≠ществовани€ и св€зана с соотношением €дерных сил.

ядро состоит из положительно зар€женных протонов, коли≠чество которых определ€ет зар€д €дра и пор€дковый номер эле≠мента в периодической системе, и электрически нейтральных ней≠тронов; сумма протонов и нейтронов (нуклонов) равна атомному весу элемента. —илы, удерживающие нуклоны в €дре, называютс€ €дерными силами. ќни нос€т обменный характер, т.е. между про≠тонами и нейтронами в €дре происходит посто€нный обмен π-мезоном.

ќсновным свойством €дерных сил, вли€ющим на радиоактив≠ность, €вл€етс€ их короткодействие. ¬ €дре каждый нуклон €дер≠ными силами св€зан не со всеми нуклонами, а только с близлежа≠щими. –адиус действи€ €дерных сил пор€дка 10-15 м. ядро такого размера, в котором €дерные силы достигают насыщени€, наиболее устойчиво. Ёто €дро гели€ с двум€ протонами и двум€ нейтронами, или α-частица, если это €дро имеет кинетическую энергию. ядра других элементов, которые могут быть составлены из €дер гели€, обладают также максимальной устойчивостью и наибольшей рас≠пространенностью в горных породах. Ёто €дра элементов кислоро≠да (8 протонов и 8 нейтронов), кремни€ (14, 14), кальци€ (20, 20). Ќапротив, €дро берилли€, состо€щее из 5 нейтронов и 4 протонов (2 α-частицы+нейтрон), аномально неустойчиво, распадаетс€ при облучении гамма-квантами относительно небольшой энергии.

Ёнерги€ св€зи нуклонов в €дре может быть легко рассчитана:

E = ΔmЈc2

где Δm - дефект массы; с Ч скорость света в вакууме. –асче≠ты показывают: чем сложнее €дро, чем больше в нем протонов и нейтронов, тем меньше энерги€ св€зи в расчете на нуклон. ѕоэ≠тому радиоактивность Ч это свойство преимущественно т€желых элементов. ¬се элементы, пор€дковый номер которых больше 81 (таллий), €вл€ютс€ радиоактивными или содержат радиоактивные изотопы.

¬ горных породах наблюдаютс€ в основном три вида радиоак≠тивных превращений. јльфа-превращение заключаетс€ в испуска≠нии €дром α-частицы. ѕримером такой реакции в горных породах может служить α-превращение ради€ в радиоактивный газ радон:

Ѕета-превращение состоит в испускании €дром β-части≠цы (электрона) при преобразовании в €дре нейтрона в протон (n→p+e-) Ч 88 % €дер радиоактивного изотопа 40  испытывает этот тип превращени€.

¬ 12 % случаев €дро 40  превращаетс€ в виде электронного за≠хвата, заключающегос€ в захвате €дром электрона с внутреннего  -сло€ и превращении протона в нейтрон:

ќбразовавшиес€ в ходе радиоактивного превращени€ €дра чаще всего оказываютс€ в возбужденном состо€нии. ѕереход€ в нормальное состо€ние, они излучают избыток энергии в виде гам≠ма-квантов.

√амма-излучение Ч это жесткое электромагнитное излучение, сопровождающее €дерные превращени€. Ёнерги€ γ-излучени€ ин≠дивидуальна дл€ каждого вида €дер и €вл€етс€ параметром конк≠ретного €дерного превращени€. “ак, при превращении ради€ в ра≠дон испускаетс€ гамма-квант энергии 0,19 ћэ¬, поскольку именно така€ разница между энерги€ми возбужденного и нормального со≠сто€ний имеет место у радона.

√лавным источником поступлени€ в окружающую среду естественных радионуклидов, к насто€щему времени широко распространенных во всех оболочках «емли, €вл€ютс€ горные породы, происхождение которых неразрывно св€зано с включением в их состав всех радиоактивных элементов, возникших в период формировани€ и развити€ планеты.

Ѕлагодар€ непрерывным деструктивным процессам метеорологического, гидрологического, геохимического и вулканического характера, радионуклиды подверглись широкому рассеиванию.

 

¬ горных породах присутствуют более 50 радиоактивных изото≠пов. –адиоактивность гор≠ных пород зависит от содержани€ в ней трех элементов: урана, то≠ри€ и кали€, которые отличаютс€ не очень низкими содержани€ми в горных породах и относительно высокой активностью (уран и то≠рий Ч за счет элементов своих р€дов). ѕоскольку в радиоактивных р€дах много излучателей, горна€ порода характеризуетс€ сложным спектром гамма-излучени€.

Ѕольшинство гамма-квантов имеет низкую энергию, что затрудн€ет идентификацию по ним элементов. Ќа рис. 6.1 приведена жестка€ часть спектра гранитов. Ќаиболее выразительны пики энергий 1,76 и 2,2 ћэ¬, соответствующие элементам уранового р€да, а также пики энер≠гий 0,92 и 2,62 ћэ¬, отвечающие элементам ториевого р€да. Ёнер≠ги€ 1,45 ћэ¬ принадлежит калию. ѕо величине пиков названных энергий с помощью гамма-спектрометров можно раздельно опре≠делить содержание урана, тори€ и кали€.

–аздельное определение основных радиоактивных элемен≠тов по их гамма-излучению позволило накопить большой факти≠ческий материал о распространенности этих элементов в горных породах, о их поведении в геологических процессах. ‘актически с помощью измерени€ такого физического €влени€, как радиоак≠тивность, изучаетс€ геохими€ радиоактивных элементов, радиогеохимические закономерности формировани€ и изменени€ горных пород.

 акой бы объем земного вещества мы ни вз€ли, в нем всегда можно найти несколько дес€тков химических элементов. ћногие элементы можно обнаружить в виде следов - в ничтожно малом количестве. Ќапример, в воздухе имеетс€ самый редкий газ - ксенон, составл€ющий всего четыре стотыс€чных процента (по массе). ќднако при этом в каждом кубическом сантиметре воздуха содержитс€ около миллиарда атомов ксенона. ¬ воде мирового океана в растворенном виде насчитывают до 50 различных элементов. јтомы каждого из них могут быть найдены в капле воды.

Ќесмотр€ на ничтожно малое содержание отдельных элементов в морской воде, они могут оказывать значительное воздействие, вступа€ в биогеохимические процессы, происход€щие здесь непрерывно. Ќапример, содержащийс€ в морской воде марганец в количестве одной дес€тимиллионной процента в результате биогеохимических процессов способствовал многомиллионному отложению, как, например, в „иатуре (√рузи€). “акое же €вление (рассе€ние) мы наблюдаем в горных породах. ƒаже самый чистый минерал горный хрусталь содержит в 1 г миллионы атомов других элементов.

¬ажное значение имеет то, что дл€ р€да элементов нахождение в природе в рассе€нном виде €вл€етс€ характерным состо€нием.   числу таких элементов относ€тс€ все естественные радионуклиды.

¬ насто€щее врем€ имеетс€ относительное равновесие между поступлением радионуклидов в сферу круговорота и их количеством, которое выбывает из этого динамического процесса за счет образовани€ осадочных пород и радиоактивного распада. ¬ этих процессах главную роль играет вода как универсальный растворитель. —оприкаса€сь с материалом пород при фильтрации через трещины и поры, вода раствор€ет и выносит из недр земной коры на ее поверхность целый р€д как стабильных, так и радиоактивных элементов.  роме того, вода уносит с собой частицы пород и откладывает их в виде осадков на значительном удалении от места первичной эрозии. ћасса переносимой взвеси, в том числе и радионуклидов, например, только водой рек довольно значительна.

ѕод радиационным фоном прин€то понимать ионизирующее излучение от природных источников космического и земного происхождени€, а также искусственных радионуклидов, рассе€нных в биосфере в результате де€тельности человека. –адиоактивность пород в основном св€зана с содержанием в них таких радиоактивных элементов, как уран, торий, актиноуран, продуктов распада и изотопа кали€ 19 K. »сточниками радиоактивных излучений, составл€ющих меньшую долю, чем вышеназванные, €вл€ютс€ также изотопы рубиди€, циркони€, инди€, лантана, самари€, лютеци€, рени€, висмута и др. ¬ литосфере присутствует более 200 минералов, в состав которых входит уран, торий, радий и калий. –адиоактивность горных пород зависит от радиоактивностей их твердой, жидкой и газообразной фаз. ¬ большинстве случаев пластовые воды и нефти характеризуютс€ незначительной радиоактивностью, а у природных углеводородных газов она практически равна нулю. –адиоактивность твердой фазы обусловлена наличием в ее составе собственно радиоактивных минералов и минералов, содержащих адсорбированные радиоактивные элементы.

 





ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2015-11-23; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 778 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

¬ы никогда не пересечете океан, если не наберетесь мужества потер€ть берег из виду. © ’ристофор  олумб
==> читать все изречени€...

2077 - | 1909 -


© 2015-2024 lektsii.org -  онтакты - ѕоследнее добавление

√ен: 0.03 с.