ОҚУ-Әдістемелік кешен «ядролық физикалық зерттеу әдістері» пәні



бет1/8
Дата31.01.2018
өлшемі0,94 Mb.
  1   2   3   4   5   6   7   8


Қазақстан Республикасының Білім және ғылым министрлігі

Семей мемлекеттік педагогикалық институты

Физика және информатика кафедрасы


ОҚУ-ӘДІСТЕМЕЛІК КЕШЕН

«ЯДРОЛЫҚ ФИЗИКАЛЫҚ ЗЕРТТЕУ ӘДІСТЕРІ» пәні

бойынша




5В060400 «Физика» мамандығы бойынша оқитын


4-курс студенттеріне арналған

Семей 2010ж.

Оқу-әдістемелік бағдарламаны құрастыған, аға оқытушы:

Мешетова Ж.С..

Кафедра отырысында бекітілді

Хаттама №10, 25.06.2015 ж.

Кафедра меңгерушісі_______________п.ғ.д., профессор Маусымбаев С.С.

Физика-математика факультетінің оқу-әдістемелік кеңесі мақұлдаған

Хаттама № 6, 26.06.2015 жыл .


ФМФ оқу-әдістемелік кеңесіеің төрайымы: Батыроова К.А.

Физика-математика факультетінің мәжілісінде бекітілді

Хаттама №..
Физика-математика факультетінің

деканы, физика-матем.ғ.к., доцент: Берикханова Г.Е.



МАЗМҰНЫ
1.Глоссарий

2.Дәріс конспектілірі

3.Пәнді оқуға арналған әдістемелік нұсқаулар

- Лабораториялық сабақтардың нұсқаулары

- СОӨЖ ның әдістемелік нұсқаулары

- СӨЖ ның әдістемелік нұсқаулары

4.Білімдерді бақылау-өлшеу құралдары

1 Глоссарий

Планк гипотезасы электромагниттік сәуле жиілігіне пропорционал энергияның жеке үлестері (кванттары) түрінде шығады.

«Ультракүлгін күйреуі» деп классикалық физиканың Кирхгоф функциясына арналған қара дененің сәуле шығарғыштығының жиілікке тәуелділігінің тәжірибелік мәліметтерін қанағаттандыратын өрнегін классикалық физика әдісімен іздеудің мүмкін еместігін айтады.



Сыртқы фотоэффект (немесе фотоэлектрондық эмиссия) деп қатты және сұйық денелердің электромагниттік сәуле әсерінен электрондар шығаруын айтады.

де Бройль гипотезасының мәні мынада: бөлшектердің корпускулалық қасиеттерімен бірге толқындық қасиеттері де болады.

де Бройль толқыны – классикалық физикадағы толқындармен ұқсастығы жоқ, ерекше кванттық табиғаты бар толқын.

Гейзенбергтің анықталмағандық принципінің мәні мынада: микробөлшектің координаталары мен оларға сәйкес импульстерінің анықталмағандықтарының көбейтіндісі Планк тұрақтысынан кем болмайды.

Шредингер теңдеуі – микробөлшектер қозғалысының заңдарын сипаттайтын релятивистік емес кванттық механиканың негізгі теңдеуі.

Толқындық функция - микробөлшектің күйін сипаттайтын функция.

Туннельдік эффект деп бөлшектің ені шағын потенциалдық бөгеттен энергиясы осы бөгеттің биіктігінен аз болғанда өтіп кету құбылысын айтады. Кванттық гармоникалық осциллятордың нольдік энергиясы деп оның толық энергиясының ең аз (ноль емес) мәнін айтады.

Резерфорд атомының ядролық моделі атомның іс жүзінде барлық массасы шоғырланған оң зарядталған ядродан және ядроның маңайында айналатын электрондардан тұратын жүйе болып табылады.

Электронның Бор орбиталары электронның байқалу ықтималдығы барынша үлкен болатын нүктелердің геометриялық орны болып табылады.

Спин деп микробөлшектің классикалық физикада ұқсастығы жоқ меншікті механикалық моментін айтады.

Фермион деп жарты спині бар бөлшекті айтады.

Бозон деп нөлдік немесе бүтін санды спині бар бөлшекті айтады.

Ядроның байланыс энергиясы деп ядроны құрайтын нуклондарға кинетикалық энергия бермей ыдырату үшін жасалатын жұмыспен анықталатын шаманы айтады.

Радиоактивтілік деп бір атом ядроларының екіншілеріне элементар бөлшектер шығара отырып түрленуін айтады.

Жартылай ыдырау периоды – ядролардың алғашқы мөлшерінің жартысы ыдырайтын уақыт.

Ядролық реакция деп ядроны ( немесе ядроларды) түрлендіруге келтіретін атом ядросының элементар бөлшекпен өзара әсерлесу процесін айтады.



Элементар бөлшек деп қазіргі кезде белгілі материяның ең ұсақ бөлшегін айтады.

Аннигиляция деп нәтижесінде басқа бөлшектер түзілетін бөлшектер мен антибөлшектердің өзара әсерлесу процесін айтады.

Кварктер – қазіргі кездегі түсінік бойынша адрондарды құрайтын іргелі бөлшектер.

Өзара әсерлесудің біріңғай теориясы ( «ұлы бірігу») - өзара әсерлесудің төрт типін (гравитациялық, электромагниттік, күшті және әлсіз) біріктіретін теория.
2 ДӘРІС КОНСПЕКТІЛЕРІ

1. Дозиметрлік өлшем бірліктер. Радиоактивтілік. Оның өлшем бірліктері.

Ядроның ыдырауы салдарынан , ,  сияқты иондаушы сәулелер шығарылады. Ал ыдыраған заттың өзі басқаға айналады. Иондаушы сәулеге сонымен қатар нейтрондық, протондық, электрондық, рентген сәулелері жатады. Осы радиоактивті сәулелердің тірі ағзаға әсері ең алдымен физикалық өзгеріс жасаудан басталады. Ал олардың әсерінен болатын биологиялық өзгерістердің ауқымыиондық қасиеті бар осы сәулелердің түріне және доза шамасына байланысты блады. Иондаушы сәулелердің құбылыстардың тірі ағзаға әсерін зерттеу мақсатында еңбек сіңірген ғалымдар Л.Эфим Семенович және осы құбылысты зерттеуге өз өмірін арнағандар: неміс ғалымы Г.Петерс, ағылшын ғалымы Д.Кроутер, француз ғалымы Ф.Хольвек, неміс ғалымы Е.Петри, орыс ғалымы Г.А.Надсон, Г.С.Филлипов, француз ғалымы П.Анцель мен Г.Винтембергер.

Иондаушы иондаушы тірі ағзаға, әртүрлі заттарға ықпалы олардың атомдары мен молекулаларына әсер ету арқылы жүзеге асады. Осының нәтижесінде әртүрлі өзгерістер туындайды. Иондалу процесінің нәтижесінде затта оң және теріс иондар пайда болады. Олар зарядталған бөлшектер жылжыған сайын өз энергиясын жоғалтып отырады.

Атом молекулаларының құрамындағы х тірі ағзаларды үзу тура әрекет деп аталады. Ал биологиялық өзгерістер тудыруы оның жанама әрекеті болып табылады.

Биологиялық ткань массасының 60-70% су құрайды. Су молекулаларының иондалу нәтижесінде оттегінің қатысуымен өте күшті тотықтырғыш бос радикалдар түзеді. Олар жоғары активтілікке ие. Бос радикалдар белок, фермент және басқа да биологиялық құрылым элементтернің молекулаларымен реакцияға түседі.

Басқаша айтқанда биологиялық маңызды заттардың активтерінің өзгеруіне әкеледі. Сөйтіп радиоактивті заттардан шағылған энергия қоршаған ортаға сіңірілуі арқылы тірі ағза бойында организмдер мен тканьдарда небір күрделі химиялық, биохимиялық процестер туғызады. Нәтижесінде зат алмасу процестері бұзылады. Ферменттер жүйесінің активтілігі бәсеңдейді. Тканьдардың өсуі баяулайды немесе тоқтайды. Ағза табиғатына тән емес жаңа химиялық қосылыстар токсиндер пайда болады.

Биологиялық тұрғыдан аса қауіпті ұзақ ғұмырлы радионуклидтер:

1. Sr – 90. Қуаты 1 Мега тонналық бомбаның жарылысынан 105 Кu мөлшерінде Sr – 90 радионуклидті түзеді. Оның жартылай ыдырау периоды Т1/2=29 жыл. Адам ағзасында сүйекте жиналады. Нәтижесінде сүйек тканьдарымен бірге сүйек миын және қан жүру жүйелерін зақымдайды. Ағзаға негізінде нан мен сүтпен т.б. тағамдық азықпен келеді. Ағзадан сыртқа шығу өте ауыр түрде іске асырылады. Оның сыртқашығу кезеңі Т=1,8*105 тәулік.

2. Сs – 137 ядролық жарылыс кезінде 1 мегатонна бомбадан 1,7*105 Кu мөлшерде радионуклид түзеді. Жартылай ыдырау кезеңі 30 жыл. Ағзадағы бұлшық тканьдарында жиналады. Ағзадан тысқа шығу қарқыны Сs -80 қарағанда жылдам. Балалар үшін бірнеше 10 тәулік, ересектер үшін 200-дей тәулік болады.

3. Рu -239 Мт жарылса бомба 3,6*103 Кu Т1/2=24000 жыл. Ол сүйекте, бүйрек, бауырда жиналады.

4. Н-3 тритий 3 термоядролық жарылыстан 4,7*106 қуаты 1 Кu -3,7*1010 ыдырау/секунды Т =42,3 жыл. Дененің барлық бөлігінде таралады.

5. С-14 қуаты 1 Мт бомба жарылыстан 2,2*103 Кu С-14 радионуклидтерді түзеді. Жартылай бөлініс кезеңі Т =5600 жыл. Дененің май тканьдарында жинақталады.

6. j -131 ядролық және термоядролық жарылыстар нәтижесінде пайда болады. Ол қысқа ғұмырлы радионуклид тобы өкілі болғанымен радиациялық қауіптілік тудыратын раионуклид болып табылады. Жартылай бөліну кезеңі Т=8 тәулік. Сүт және оның құрамында болады.
Радиоактивтің өлшем бірлігі
Белгілі бір уақыт аралығында радиоактивті бөлініс саны көбейген сайын оның затқа тигізетін ықпалының ауқымы да ұлғая береді. Осы бөлініс санының сипаттамасы ретінде радиоактивті заттың активтілігі А енгізіледі.
А=dN/dt
А = 1 Кu

1с ішінде болатын 3,7*1010 ядролық бөлініс санына тең болатын шама.

1 Кu = 3,7*1010 ыд/с = 3,7*1010 Бк

1Бк = 2,7*10-11 Кu

Көптеген жағдайда гамма сәулелену көздерінің активтілігін анықтау үшін радий (Ra –мг – экв) өлшемі қолданылады.

1 Ra –мг – экв дегеніміз активтілігі қалыңдығы 0,5 мм платинадан істелінген сүзгіге салынған 1 мг Ra –ң беретін доза қуатына тең активтілік шамасы.

Уақыттың секундтық өлшемі қас-қағымдық сәтті бейнелейтіндіктен, көбінесе минуттық мерзім өлшемі қолданылатындығы барша оқырманға мәлім. Сондықтан радиоактивтің өлшем бірліктерін де төмендегідей шамалармен белгілеуге болады.

1мкКu = 2,22*106 бөл/мин

1мКu = 22,2*109 бөл/мин

1Кu = 2,22*1012 бөл/мин


Радиоактивті көздерден шығатын бөлшектер ағыны бір секундтың ішінде ағылатын бөлшектер санымен өлшенеді. Белгілі бір беттің аумағына түсетін бөлшек ағынының тығыздылығын көрсетеді. Мысалға, бөлшек/мин*м2 бөлшек/с*м2 т.с.с.

Дозиметриялық жұмыстарда активтіліктің төмендегідей түрлері жиі анықталады:

- үлессалмақтық активтілік Аm (Бк/кг)

- көлемдік активтілік А v (Бк/м 3 )

- молярлық активтілік Амоль (Бк/моль)

- бет аумақтық активтілік Аs (Бк/м3)

Қандай да болмасын радиоактивті заттың салмағын анықтау аса қиын шаруа еместігі белгілі. Ал сол заттың салмағы мен оның активтілігінің арсында белгілі бір дәрежеде байланыстылық бар көрінеді.

Кез келген 1 г радиоактивтілігі мына формуламен анықталады:


А= 1/ 0,24*10-23 Аа Т1/2=4,17*1022 / Аа Т1/2
N= 3.7*1010 Т1/2/ 0.693 - көрсетілген активтілікке ие болатын радиактивті заттың атом саны.

А= 1 Бк болғандағы заттың жалпы мөлшерлері – m


m= N(Аа/ Nа) / 3,7*1010

Аа - радионуклидтің атомдар саны.

Рентген және гамма сәулелерінің дозаларының сырт жүйелік өлшем бірлігі ретінде Рентген қабылданаған.

1 Рентген сәулелену дозасында 1Р = 1,293*10-6 кг ауадағы оң немесе теріс иондардың зарядтар қосындысы Кулонға тең болады. Бұл дегеніміз 1 см ³ ауа көлемінде 2,08*109 бір валентті иондар жұбы түзіледі. Осы түзіліске 87*10-7 Дж/кг мөлшерінде энергия жұмсалады. Аталған шамалардың өзара қатыстық арифметикалық шамасы 1 Р = 2,58*10-4Кл/кг= 0,88 рад.

Радиоэкологиялық түсініктер қатарына сәулеленудің сапалық коэффициенті және баламалы доза атаулы ұғымдар енгізілген. Еркін құрамды иондаушы сәулеленудің үнемі тигізер ықпалынан денсаулыққа келер зардаптың ауқымын анықтау үшін баламалы доза ұғымы пайдаланылады.

Н. Оның сандық сипаты адам денесіндегі белгілі мүшеге тканьға сіңірілген доза мөлшері – Д мен сәулеленудің сапалық коэффициенті Q көбейтіндісімен анықталады.

Н = Д* Q

Халықаралық бірліктер жүйесінде [Н] = 1 зиверт = 1Зв

1 Зиверт дегеніміз – кез келген сәулелену түрінің 1 кг биологиялық тканьға сіңірілген баламалы дозасының шамасының оның тигізер биологиялық ықпалы 1 Грей фотондық сәулелену дозасының сапасымен пара-пар.

Сонымен қатар баламалы дозалардың арнайы өлшем бірлігі – рентгеннің биологиялық эквивалент [Н] = 1 Бэр

1 Бэр дегеніміз – кез-келген сәулелену түрінің 1 г биологиялық тканьға сіңірілген энергияның шамасы оның тигізер биологиялық ықпал 1 Рат-қа тең рентгендік және гамма сәулелерінің әсерімен пара-пар.

1Зв = 100 Бэр

Иондаушы сәулелену сипаттамасы – сіңірілген баламалы дозаның қуаты

Х = dx/dt

Бұл ұғым белгілі бір уақыт аралығында үдемеленген доза мөлшерінің сол уақыт аралығын көрсеткішке қатынасын білдіреді.

Доза қуатының өлшем бірліктері:



  • экспощициялық доза қуаты үшін - Кл/кг*с

  • сіңірілген доза қуаты үшін - Грей/с

  • баламалы доза қуаты үшін – Зв/с

Радиацияның зиянды әсерін аңғару мақсатында және бақылау жүргізу үшін дозаның қауіпті емес немесе мүмкін боларлық шегі деген ұғым пайдаланылады.

Дозаның қауіпті емес шегі дегеніміз – 1 жыл ішінде жеке дара адаидардың үлесіне тиер зияндылық ықпалы, аз радиация дозасы. Радиация дозасының қауіпті емес мөлшері әр адамға жылына 0,5 Бэр болып саналады.

Радиоактивті заттардың ағзада сақталу мерзімінің әрқилылығына орай радиоактивті элементтердің ағзадан жартылай шығару кезеңі деген ұғым енгізілген. Ағзаға түскен радиоактивті заттар мөлшерінің табиғи зат алмасу процесі кезінде 2 есе азаю уақыт аралығын жартылай шығару кезеңі деп атайды.

Радиациялық қауіпсіздік саласында қолданылар өлшем бірліктері




Өлшем бірліктер

Бірліктің атауы мен белгіленуі

Бірліктің атауы мен белгіленуі




СИ

Сыртжүйелік бірлік




Активтілік

1Бк= 1 бөлініс/с

Кюри, Кu

1 Кu=3,7*1010 Бк

1Бк =2,7*10-11 Кu



Ағын тығыздылығы

Ватт/м2=Дж/ м2*с

Эрг/см2с

1 эрг/см2= 3,88*10-3 Вт/м2

Экспозициялық доза

Кл/кг

Рентген Р

1Р=2,58*10-4 Кл/кг

Экспозициялық доза қуаты

Грей, Гр


Р/с

1Р/с=2,58*10-4 Кл/кг*с

Сіңірілген доза

Грей/с

Рад/с

1Рад =1*10-2Гр

Сіңірілген доза қуаты

Гр/с

Бэр

1Рад =1*10-2Гр/с


Баламалы доза

Зиверт Зв

Бэр

1Зв=1Гр*Wr

Нәтижелі доза

Зиверт Зв

Бэр

Е= Н*W

Баламалы доза қуаты

Зиверт Зв

Бэр

1Зв/с= 100 Бэр/с




Радиоактивтік
Білімдерді бақылау-өлшеу құралдары

Каталог: ebook -> umkd
umkd -> Мамандығына арналған Сұлтанмахмұттану ПӘнінің ОҚУ-Әдістемелік кешені
umkd -> Қазақстан Республикасының
umkd -> Қазақстан Республикасының
umkd -> Студенттерге арналған оқу әдістемелік кешені
umkd -> ПӘннің ОҚУ Әдістемелік кешені 5В011700 «Қазақ тілі мен әдебиеті» мамандығына арналған «Ұлы отан соғысы және соғыстан кейінгі жылдардағы қазақ әдебиетінің тарихы (1941-1960)» пәнінен ОҚытушыға арналған пән бағдарламасы
umkd -> «Балалар әдебиеті» пәніне арналған оқу-әдістемелік материалдар 2013 жылғы №3 басылым 5 в 050117 «Қазақ тілі мен әдебиеті»
umkd -> ПӘннің ОҚУ-Әдістемелік кешенінің
umkd -> 5 в 011700- Қазақ тілі мен әдебиеті
umkd -> 5 в 011700- Қазақ тілі мен әдебиеті
umkd -> «Филология: қазақ тілі» мамандығына арналған


Достарыңызбен бөлісу:
  1   2   3   4   5   6   7   8


©engime.org 2017
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет