Оқулық физика 9 проект башарұлы Р. т б

270
ПРОЕКТ
диаметрі  13  см  болатын  біртұтас  уран  кесегі.  Атом  бомбасында  ядро- 
лық  жарылыс  затын  біртұтас  етіп  жасамайды.  Оны  жеке-жеке  бөлік 
түрінде  орналастырады.  Әр  бөліктің  массасы  сындық  массадан  кіші 
болады.  Атом  бомбасын  жару  үшін  арнайы  тетік  арқылы  ядролық  за-
рядтың  жеке  бөліктері  біріктіріліп,  олардың  біртұтас  массасы  сындық 
массаға жеткенде ядролық жарылыс іске асырылады.
3.  Қазір  көптеген  елдерде  әртүрлі  ядролық  реакторлар  бар.  Олар 
практикалық  мақсаттарда,  ғылыми-зерттеу  жұмыстарында  қолданылу-
мен  қатар,  атом  электр  стансыларының  (АЭС-тардың)  да  негізі  болып 
табылады.
Ядролық реактордың негізгі бөлігін 
белсенді аумақ (активті зона) 
құрайды  (сурет  7.7).  Белсенді  аумақ 
жылу  шығарғыш  элементтер 
(ЖШЭ) деп аталатын ядролық отынмен толтырылған таяқшалардан (5), 
оларды айнала қоршап тұрған графит 
тежегіштерден (3) тұрады. ЖШЭ-
ді айнала 
жылу тасығыш (6) сұйықтар ағып өтетін түтіктер орналасқан. 
Жылу  тасығыш  қызметін  су  немесе  сұйық  металл,  мысалы,  натрий 
атқарады.
Электр
генераторы
Бу
турбинасы
Конденсатор
(Тоңазытқыш)
Сорғы
Сорғы
Реактор
Жылу алмастырғыш
1
2
3
4
5
6
Cурет 7.7. Ядролық реактордың сұлбасы
Нейтрондардың  сыртқы  ортаға  ұшып  шығуын  азайту  үшін  белсен-
ді  аумақты 
нейтрон  қайтарғышпен  (2)  қаптайды.  Сыртқы  ортаны  аса 
қауіпті сәулелерден қорғау үшін нейтрон қайтарғыштың сыртын қалың 
болат сауытпен және био-логиялық бетон қорғанмен (4) қоршайды.
Тізбекті  реакцияны  қопарылысқа  жеткізбей  басқарып  отыру  үшін 

271
ПРОЕКТ
белсенді  аумаққа  дер  кезінде  енгізуге  болатын 
басқарушы  және  апат-
тық жағдайда қолданылатын 
авариялық таяқшалар (1) да реактордың 
негізгі  құрамдас  бөлігі  болады.  Авариялық  таяқшалар  нейтрондарды 
жұтып  алатын  заттардан  жасалады.  Мұндай  таяқшаларды  белсенді  ау- 
маққа енгізгенде бомбалаушы нейтрондар саны кемиді де, ядролық реак-
ция баяулайды немесе тоқтайды.
4. Атом электр стансыларында (АЭС-тарда) ауыр элементтердің (уран,  
плутоний)  ядроларын  реакторларда  бөлу  арқылы  энергия  өндіру  тәсілі 
қолданылады.
Теориялық  және  эксперименттік  зерттеулер  бөлінуге  дейінгі  уран 
ядросы  мен  нейтрон  массаларының  қосындысы  бөлінуден  кейінгі  бөл-
шектер массаларының қосындысынан үлкен екенін көрсетеді (сурет 7.8). 
Сөйтіп,  уран  ядросы  бөлінгенде  өзінің  біраз  массасын  «жоғалтады». 
Сонда «жоғалған» ∆
m масса ақауы қайда кетеді?
Уран ядросы + нейтрон
Ядро жарықшақтары
(Туынды бөлшектер)
Cурет 7.8. Бөлінуге дейінгі бөлшектердің массасы бөлінуден кейінгі 
бөлшектердің массаларынан артық
Массаның  ∆
m  ақауы  Эйнштейннің  ∆Е = ∆mc
2
  қатынасына  сәйкес 
энергияға түрленеді. Бұл энергия мегаэлектрон-вольтпен мына формула 
арқылы анықталады:
∆E = ∆m · 931 МэВ.
5.  Реактордың  ЖШЭ  таяқшаларындағы  ауыр  элементтердің  (уран-
ның,  плутонийдің  т.с.с.)  ядролары  бөлінгенде  босап  шығатын  ∆
Е  атом 
энергиясы  туынды  бөлшектердің  кинетикалық  энергиясына  айналады. 
Сондай-ақ,  ядроның  босаған  энергиясының  біраз  бөлігі  γ-кванттардың 
электрмагниттік энергиясына түрленеді. Бұл бөлшектер белсенді аумақ- 
та суытқыш сұйықтың молекулаларымен бейберекет соқтығысуы салда-
рынан  бірте-бірте  тежеліп,  олардың  ішкі  энергиясын  молайтады.  Сөй-
тіп, туынды бөлшектердің кинетикалық энергиясы мен γ-кванттарының 
сәу-лелік энергиясы реактордағы суытқыш сұйықтың жылу энергиясына 
айналады.

272
ПРОЕКТ
Реактордың  белсенді  аумағындағы  артық  жылу  мөлшері  екінші 
контурдағы  жылу  алмастырғышқа  сорғылар  арқылы  беріліп,  оларды 
буландырады.  Жоғары  қысымдағы  бу  электр  энергиясын  өндіретін  бу 
турбиналары мен генераторларға беріледі. Осылайша АЭС-тардың реак-
торларында  бөлінген  атом  ядросының  ішкі  энергиясы  туынды  бөлшек-
тердің кинетикалық және электрмагниттік энергиясына, ал ол энергия 
жылу энергиясына, жылу энергиясы  электр энергиясына айналады.
1.  Ядролық реактор деп қандай қондырғыны айтады? Оның негізгі бөлік-
терін және жұмыс принциптерін түсіндіріңдер.
2.  Сындық масса деп қандай массаны айтады?
3.  Атом бомбасында ядролық зарядты (материалды) неге біртұтас етіп жа-
самайды?
4.  Неліктен  ауыр  ядролардың  энергиясын  оларды  бөлу  арқылы  ғана  бо-
сатуға болады? Оның шамасын қандай өрнек арқылы анықтаймыз?
5. Ядролық реакцияларда энергияның сақталу және айналу заңы орында-
ла ма?
6.  АЭС-тарда  атомдардың  ішкі  энергиясы  энергияның  басқа  түрлеріне 
қандай ретпен түрлендіреді?
1. 
92
235
U  уранның бір ядросы екі жарықшаққа бөлінгенде, 220 МэВ шама-
сында энергия алынады. Осы изотоптың 1 г-ы ядролық реакторда «жан-
ғанда» қандай мөлшерде энергия босайды?
2.  Тәулігіне  220  г  уран 
92
235
U   изотопын  шығындайтын  ПӘК-і  25%  атом 
электрстансысының электрлік қуаты қандай?
1. Жеңіл элементтерді (сутек, гелий, литий т. б.) жүздеген миллион 
градусқа  дейін  қыздырғанда,  олардың  бейтарап  атомдары  тұтастығын 
жойып, ядролар мен электрондарға ыдырайды. Нәтижесінде оң зарядты 
ядролардан, теріс зарядты электрондардан тұратын ерекше орта 
жоғар-
ғы  температуралық  плазма  пайда  болады.  Мұндай  ыстық  плазмада 
Жаттығу 7.4
Сұрақтар
?
§49.
 
тЕрМОядрОЛЫҚ рЕАКцИяЛАр

273
ПРОЕКТ
жылдамдықтары аса үлкен шамаға жеткен оң зарядты ядролар кулондық 
тебіліс бөгетін (барьерін) жеңе алатын кинетикалық энергияға ие болады:
E
kT
mv
ê
=
=
3
2
2
2
,
мұндағы 
k  –  Больцман  тұрақтысы,  Т  –  плазманың  температурасы,  т 
және 
v – бөлшектің массасы мен жылдамдығы.
Температурасы жүздеген миллион градус болатын ыстық плазмадағы 
ядролар  аса  үлкен  жылдамдықпен  бір-біріне  жақындап,  ядролық  күш-
тердің әрекет аймағына енеді. Сол сәтте-ақ тегеурінді ядролық күш олар-
ды  біріктіріп,  жаңа  ядроны  түзеді.  Бұл  кезде  пайда  болған  ∆
m  масса 
ақауы есебінен аса мол ∆
Е = ∆mc
2
 энергия босап шығады.
Теориялық және эксперименттік зерттеулер екі дейтерий ядросының 
қосынды массасы, олардың бірігуінен туған гелий ядросының массасы-
нан  үлкен  болатынын  көрсетеді  (сурет  7.9).  Жеңіл  ядролардың  бірігуі 
кезіндегі ∆
m масса ақауын оңай табуға болады. Масса ақауын біле оты-
рып, босап шығатьн термоядролық энергияны анықтай аламыз:
∆Е = ∆m · 931 МэВ. 
                    (7.12)
Гелий ядросы
Дейтерий + дейтерий
Cурет 7.9. Ядролар біріккенде ∆
m
 
масса ақауы пайда болады
Миллиондаған градус температурада жүзеге асатын ядролық бірігу 
реакциясы  термоядролық  реакция  немесе  термоядролық  синтез  деп 
аталады.
2.  Жер  бетінде  алғаш  рет  термоядролық  реакциялар  1950  жылдар- 
дың  басында  Қазақстанда  (Семей  полигоны) 
сутек  бомбасын  жару 
арқылы жүзеге асырылды. Термоядролық бомбаның ішіне жоғары тем- 
пература  алу  үшін  атом  бомбасының  заряды  және  жеткілікті  мөлшер-
де сутек изотоптары (мысалы, дейтерий) орналастырылады. Термоядро- 
лық  жарылыста  әуелі  атом  бомбасының  заряды  іске  қосылады  да, 
температура  миллиондаған  градусқа  көтеріліп,  сутек  изотоптарының 

274
ПРОЕКТ
ядролары жаппай біріге бастайды. Осылайша әп-сәтте атом бомбасының 
жарылысы сутек бомбасының жарылысына ұласады. 
3.  Қолдан  басқарылатын  термоядролық  реакцияларды  іске  асыру 
зор  қиындықтарға  кезікті.  Оларды  жүзеге  асыру  үшін,  негізінен,  үш 
мәселені ғылыми-техникалық тұрғыда шешу керек.
Біріншіден, сутек газын қыздыру арқылы ыстық плазманың темпе-
ратурасын ондаған миллион градусқа көтеру қажет.
Екіншіден, термоядролық реакцияны тұтандыру үшін ыстық плаз-
маны суытпай, белгілі бір көлемде кем дегенде 10
–1
 – 10
–2 
с ұстап тұру 
қажет.
Үшіншіден, термоядролық реакция қарқынды жүріп, энергия шы-
ғымы  қажетінше  мол  болуы  үшін  ыстық  плазмадағы  дейтерий  ядро-
ларының тығыздығы белгілі бір шамадан кем болмауға тиіс, яғни 1 м
3
 
көлемде кем дегенде 10
22
 бөлшек болуы керек.
Осы үш шарт қатарынан орындалса ғана басқарылатын термоядро-
лық реакцияны іске асыруға болады. Алайда плазма заттың ең орнық-
сыз құбылмалы күйі болып табылады. Сондықтан жоғарыда айтылған 
үш шартты бір мезгілде орындау мәселесі әлі күнге шешуін таппай отыр.
Басқарылатын  термоядролық  реакцияларды  жүзеге  асыра  алған 
жағдайда оның адамзат қоғамын мәңгі бақи рақатқа бөлейтін екі ұлы 
артықшылығы бар. Біріншіден, жеңіл элементтердің ядроларының бірі-
гу реакциясында ауыр элементтердің ядроларын бөлетін реакциядағы-
дай  аса  зиянды  қалдықтар  мен  қоқыстардың  орнына  кәдімгі  таза  су 
түзіледі.  Екіншіден,  термоядролық  энергияның  «отыны»  –  жеңіл  эле-
менттің (сутектің) қоры ғаламда да, Жер бетінде де шексіз мол. Ал өн-
діруі қиын әрі зардапты ауыр элементтердің (уранның) қоры 2–3 мың 
жылға ғана жетеді.
4.  Термоядролық  плазманы  ұстап  тұрудың  бір  тәсілін  Нобель  сый-
лықтарының  иегерлері  ресейлік  А.Д.  Сахаров  пен  И.Е.  Тамм  1950  ж. 
ұсынды. Бұл тәсіл бойынша ыстық плазманы салқын қабырғаларға ти-
гізбей,  аса  қуатты  магнит  өрісінде  ұстап  тұруға  болады.  Расында  да, 
Лоренц  күші  плазманың  зарядталған  бөлшектерін  термоядролық  реак-
тордың  ішкі  өзегіндегі  магнит  өрісінің  күш  сызықтарына  «байлап», 
оларды ұстап тұра алады.
 Ыстық плазманы магний өрісінде ұстап тұруға негізделіп жасалған 
қондырғыны 
токамак деп атайды. Оның аты тор, камера, магниттік 
катушка сөздерінің алғашқы буындарынан құралған. Токамак болашақ 
термоядролық реактордың негізі болады деген үміт бар.
5.  Күн  мен  жұлдыздардағы  энергияның  негізгі  көзі  сутек  ядрола-
рын гелий ядроларына айналдыратын термоядролық реакциялар болып 

275
ПРОЕКТ
табылады.  Жұлдыздарда  термоядролық  реакциялар  үшін  қажетті  жағ-
дайлардың  бәрі  де  бар.  Жалпы  алғанда,  Ғаламдағы  заттардың  99%-ын 
сутек  құрайды.  Сондықтан  жұлдыздар  қойнауындағы  мол  сутек  ядро-
лары  жоғары  қысым  мен  температураның  салдарынан  бір-бірімен  бірі-
гіп, гелий ядросына айналады (сурет 7.10). Сутек изотоптарын гелийге 
айналдыратын термоядролық реакциялар мына ретпен орындалады:
1
H + H
H +
;
2
H + H
He
;
3
H + He
He + H
)
)
)
1
1
1
1
1
2
1
0
1
2
1
1
2
3
2
3
2
3
2
4
1
1
→
+
→
+
→
e
γ
 
γ
 
+
+ H.
1
1
Мұндағы 
1
1
H  және 
1
2
H  – сутек изотоптары (сутек және дейтерий), 
1
0
e  – 
позитрон (антиэлектрон), γ – нейтрино, 
2
3
He  және 
2
4
He  – гелий изотоптары.
Осылайша орындалатын протон – протондық термоядролық реакция-
да тұрақты гелий изотопы 
2
4
He  пайда болады. Гелийді түзуге төрт сутек 
атомы қатысады  және реакция барысында 28,5 МэВ энергия босайды. 
Күн әрбір секунд сайын өзіндегі термоядролық реакцияға 564 млн т су-
тек жұмсап, 560 млн т гелий өндіреді. Сондағы туындайтын ∆
m = 4 млн 
тонна масса ақауы есебінен (бұл алғашқы массаның 0,7%-ы) күн энер-
гиясы өндіріледі, ол мына өрнек бойынша анықталады:
∆Е = ∆m · 931 МэВ.
1.  Заттың қандай күйін плазма дейміз?
2.  Термоядролық реакциялар дегеніміз қандай реакциялар?
Сутек атомы ядроларының
термоядролық бірігу реакциясы
Гелий атомының ядросы
Cурет 7.10. Сутек ядроларының бірігу реакциясы
Сутектің төрт
атомының ядросы
Сұрақтар
?

276
3.  Басқарылатын термоядролық реакция алу үшін қандай проблемаларды 
шешу керек?
4.  Басқарылатын  термоядролық  реакциялардың  қандай  артықшылықта-
ры бар?
 
  E = ∆m  ·  931  МэВ  формуласын  пайдаланып,  төмендегі  есептерді  шы- 
ғарыңдар. Формаладағы ∆m = ∑m
сол
 – ∑m
оң
 айырымы бойынша анық-
талады.
1.  Бөлшектер мен атомдардың тыныштық массалары мен энергиялары көр-
сетілген кестелердегі мәндерін пайдаланып, мына 
3
7
1
2
4
8
0
1
Li + H
Be +
→
n  
ядролық реакцияда қанша энергия босап шығатынан анықтаңдар.
2. Мына 
1
2
1
3
2
4
0
1
H + H
He +
→
n  термоядролық реакцияда қанша энергия бо-
сайды?
Семей ядролық полигоны тарихынан
Жаттығу 7.5
Міне, осылайша Қазақстан аймағында атом қаруын Жер бетінде де, атмосфера 
мен  жер  қойнауында  да  сынау  үзіліссіз  40  жылға  ұласты.  Олардан  қалған 
«ескерткіштер» де жетерлік (сурет 7.11). Суреттегі «атом» көлі қуаты 140 килотон-
ПРОЕКТ
Кеңес  Одағында  ядролық  қару  бірінші  рет  Семей  полигонында  1949  жылы 
29  тамыз  айында  сыналды.  Оның  жарылыс  қуаты  22  килотоннаны  құрады. 
1953  жылдың  12  тамызында  қуаты  400  килотонна  болатын  термоядролық 
(сутек)  бомбасы  Жер  бетінде  сынақтан  өтті.  Ал  1955  жылдың  29  тамызында 
қуаты бұдан да жоғары термоядролық бомба Жер бетінен 2 км биіктікте  ауада 
жарылды. Ядролық қаруды сынау қарқынының артқандығы сондай, тек алғашқы 
14  жылдың  ішінде  Семей  полигонында  жарылған  ядролық  қарудың  жалпы 
қуаты Жапонияның Хиросима қаласын 1945 жылы тұрғындарымен бірге жермен-
жексен  еткен  Американың  атом  бомбасының  қуатынан  2500  есе  асып  түсті. 
Cурет 7.11. а) Полигондағы қондырғы; ә) «Атом» көлі
а)                                              ә)

277
ПРОЕКТ
на  болатын  сутек  бомбасының  жарылысынан  кейін  1965  жылы  пайда  болды. 
Мұндай  қуат  2000  вагон  тротилдің  бір  мезгілдегі  жарылысына  пара-пар  еді. 
«Атом» көлінің диа-метрі 500 м, тереңдігі 80 м. Көл жиегіндегі радиация қазірдің 
өзінде қалыпты нормадан 114 есе асып түседі. 
Осы  жылдар  аралығында  Семей  полигонында  ғана  кем  дегенде  468  ядро- 
лық жарылыс орын алды. Бұндай алапат ядролық жарылыстардың ауыр зарда-
бын  Қазақстанның  бүкіл  батыс  және  орталық  аймақтары  ғана  тартып  қойған 
жоқ,  сонымен  қатар  көрші  елдер  де  сезінді.  Өйткені  жарылыста  пайда  болған 
радиоактивті сәулелер мен тозаңдарды, тіпті сонау алыста жатқан Скандинавия 
елдерінің  де  ғалымдары  өз  аймақтарында  тіркеп  отырған.  Еуропаның  бірнеше 
елдерінің  байтағын  қамтуға  жарарлық  18500  км
2
  аумақты  алып  жатқан  бұл 
полигонның 300 км
2
 бөлігі аса қауіпті аймаққа жатады. Өйткені бұл аймақта ша-
шылған радиоактивті элемент плутонийдің толық ыдырауы үшін 100000 жылдан 
аса  уақыт  қажет.  Алайда  соған  қарамастан  әлемдегі  ядролық  полигондардың 
ішінде адамдар суын ішіп, жерін басып тұрып жатқан бірден-бір полигон Семей 
ядролық полигоны болып табылады.
Халқымызға аса мол қасірет әкелген бұл полигон ел тәуелсіздігі қарсаңын-да 
Қазақстанның  Тұңғыш  Президенті  Нұрсұлтан  Әбішұлы  Назарбаевтың  жарлығы-
мен 1991 жылы 29 тамызда жабылды. Оны жабуға ядролық қаруға қарсы Олжас 
Сүлейменов  басқарған  «Невада-Семей»  халық  қозғалысы  зор  үлес  қосты.  Қа-
зірдің  өзінде  де  (2009  жылғы  деректер  бойынша)  оның  қауіпті  аймақтарында 
радиоактивті сәулеленулердің дозасы сағатына 10–20 миллирентгеннен асады.
§50.
 
рАдИОАКтИвті ИЗОтОптАр.
рАдИАцИядАН ҚОрҒАНу
1. Радиоактивті изотоптарды ғылыми зерттеулерде, өнеркәсіпте, ауыл- 
шаруашылығында, медицинада, басқа да салаларда қолдану күннен-күн-
ге  артып  келеді.  Алайда  табиғи  радиоактивті  изотоптарды  пайдалану 
көптеген  қолайсыздықтар  туғызады.  Оның  себебін  түсіндіру  де  қиын 
емес.
Табиғи  радиоктивті  нуклидтердің  (мысалы,  уран,  радий  адролары 
т.с.с.) массалық сандары жоғары болып келеді. Сонымен қатар олардың 
жартылай ыдырау периодтары да 4,5 млрд жыл құрайды. Оның үстіне 
ауыр элементтер табиғатта шашыранды түрде сирек кездеседі.
Сонымен, 
әрі арзан, әрі жеңіл және жартылай ыдырау периоды өте 
қысқа  жасанды  радиоактивті  изотоптар  шығаруға  болмас  па?  деген 
сұрақ туды. Ондай радиоактивті изотоптар қоршаған ортаға да көп зиян 

278
ПРОЕКТ
келтірмейді.  Қолданыс  тапқаннан  кейін  оның  радиоактивті  нуклидтері 
тез ыдырап, қауіпті сәулелер шығармайды.
Зерттеулер  жеңіл  элементтерді  әртүрлі  бөлшектермен  атқылау  ар-
қылы жасанды радиоактивті изотоптарды алуға болатынын көрсетті.    
Жасанды  жолмен  алынатын  радиоактивті  изотоптарды  радио-
изотоптар деп атайды.
Радиоизотоп 1934 ж. алғаш рет алюминийді -бөлшегімен атқылап, 
ядролық реакция туғызу арқылы алынды:
13
27
2
4
15
30
0
1
A + He =
P +
n .
Бұл  реакцияда  пайда  болған  жаңа  изотоп  фосфор  ядросының  жар-
тылай ыдырау периоды 3 минуттан аспайды. 
Сол  сияқты  магнийді  нейтрондармен  атқылағанда,  натрий  изотопы 
пайда болады:
12
24
0
1
11
24
1
1
Mg +
=
Na + H
n
.
Мұндай  ядролық  реакциялардан  таза  сутек  өндіруге  болатыны  кө-
рінеді. Сутек термоядролық отын ғана емес, тамаша химиялық та отын 
болып табылады. Ол оттекпен қосылып жанғанда (химиялық реакцияға 
түскенде), күл немесе түтін-күйе орнына қоршаған ортаны ластамайтын, 
тап-таза мөлдір су түзеді. Осылайша жер қойнауындағы қоры азайып келе 
жатқан органикалық отын орнына сутекті пайдалану идеясы туындайды.
Жасанды радиоактивтікті тұңғыш ашқан Ирен Жолио-Кюриге және 
оның күйеуі Фредерик Жолио-Кюриге 1935 жылы Нобель сыйлығы тап-
сырылды.
2. Изотоптардың атомдары белгілі бір ортада қозғала отырып, радиа-
циялық  сәулелері  арқылы  сол  ортаның  жай-күйі  туралы  үнемі  хабар 
беріп тұрады. Сондықтан 
радиоактивті изотоптардың атомдарын таң- 
балы атомдар деп атайды. Өйткені олардың белгілі ортадағы қозғалы-
сын және мөлшерін (концентрациясын) радиоактивті сәулелерді тіркей-
тін сезгіш аспаптар арқылы біліп отыруға болады.
Жер  асты  құбырларымен  ағатын  сұйықтарға  таңбалы  атомдардан 
аз ғана қосып, олардың қозғалысын арнайы детектор арқылы бақылап, 
құбырдың  жарылған  жерін  тез  тауып  алуға  болады.  Радиоактивті 
изотоптарды  медицинада  әртүрлі  ауруларды  емдеу  үшін  қолданады. 
Кобальт-60  шығаратын  гамма-сәулелерді  рак  ісіктеріне  қарсы  пайдала-
нады.  Кобальт-60  радиоизотопын  қалыпты  кобальт-59  изотопын  ней-
трондармен атқылау арқылы алынады:
27
59
0
1
27
60
Co +
=
Co.
n
Гамма-сәулелер бұйымдардағы ақау мен жарықшақтарды анықтауға 

279
ПРОЕКТ
да қолданылады. Электр энергиясымен жұмыс істейтін рентгендік аппа-
раттарға  қарағанда  шағын  кобальт-60  изотопы  алып  жүруге  ыңғайлы 
және тұрақты электр көзін қажет етпейді. Әрине, аса өткіш гамма-сәуле-
лерден сақтану ережелерін қатаң орындап отыру керек.
Фосфор-32 және йод-131 радиоизотоптары ішкі ақауларды анықтау-
ға, өсімдік бойындағы және адам мен жануар ағзаларындағы тамырлар 
мен  ішек-қарындағы  заттардың  қозғалысын  бақылауға  қолданылады. 
Сөйтіп, ішкі органдардың күйін біліп, ондағы жара мен ісіктердің диаг-
ностикасы жасалады.
Таңбалы  атомдар  бағалы  заттарды,  қымбат  бұйымдарды,  сондай-ақ 
ақша  банкноттарын  сараптау  үшін  де  қолданылады.  Радиоизотоптар-
дың  таңбалы  атомдарын  механизмдердің  подшипниктеріне,  қажалатын 
басқа да бөліктеріне алдын ала енгізіп, олардың бұзылу жылдамдығын 
радиоактивті үгінділер арқылы біле аламыз.
3.  Табиғи  және  жасанды  радиоактивті  изотоптарда  ядролардың  өз-
дігінен  ыдырау  процесі  үздіксіз  жүріп  жатады.  Демек,  олар  сыртқы 
ортаға    және  -бөлшектері  мен  гамма  кванттарын  үнемі  атқылаумен 
болады. 
Мұндай  радиоактивті  сәулелерді  радиация  немесе  иондағыш 
сәулелер  деп  атайды.  Олардың  кинетикалык  және  электрмагниттік 
энергиялары үлкен шамаға жетеді. Сондықтан ондай бөлшектер жолын-
дағы  денелердің  атомдары  мен  молекулаларының  химиялық-физика-
лық қасиеттерін өзгертіп, олардың араларындағы қалыпты байланыстар-
ды  үзеді.  Осылайша  биологиялық  денелер  де,  басқа  табиғи  денелер  де 
өзгеріске ұшырайды. Әсіресе тірі табиғат, яғни адам мен жан-жануарлар, 
өсімдіктер мен басқа да тіршілік иелері зор зардап шегеді.
Атом бомбалары мен уран кеніштерін айтпағанның өзінде, атомдық 
реакторлар  мен  атом  электрстансылары  да  радиацияның  көзі  болып 
табылады.  Сондай-ақ  Күн  радиациясының,  ғарыштан  келетін  басқа  да 
бөлшектердің  зиянды  әсерін  де  білуіміз  қажет.  Ол  үшін  изотоптардың 
сәуле  атқылау  белсенділігін,  сондай-ақ  радиацияға  душар  болған  дене-
лердің  алған  сәулелерінің  мөлшер-дозасын  нақты  білу  қажет. 
Қандай 
доза  шегінде  жұмыс  істеуге  болады,  қандай  доза  денсаулыққа  зиян 
немесе адам өміріне қауіпті? деген сұрақтарға да жауап беруіміз керек.
4.  Иондағыш  сәулелерден  қорғау  үшін  олардың  өтімділік  қасиетте-
рін  білген  жөн.  Радиоактивті  изотоптармен  жұмыс  істегенде,  олардың 
өтімділігіне орай тиісті қауіпсіздік ережесін бұлжытпай орындау керек.
Альфа-бөлшек  парақ  қағаздан  өте  алмайды.  Алайда  адам  терісінде 
қалып  қойса,  ішкі  органдарына  тыныс  жолымен  немесе  жеген  тағамы 
арқылы өтіп кетсе өте қауіпті.
Бета-бөлшектердің  өтімділік  қабілеті  үлкен.  Олар  адам  ағзасына 

280
ПРОЕКТ
1–2 см тереңдеп ене алады. Ал бірнеше миллиметр  алюминий қаңыл-ты-
ры оны толық жұтып алады.
Гамма-сәуленің өтімділік қабілеті аса күшті. Сондықтан одан қор-
ғану үшін қорғасынның немесе бетон плиталардың қалың қабаты пайда-
ланылады.
Изотоптардың  активтілігі  (белсенділігі)  деп  олардың  бір  секунд-
та ыдыраған ядроларының санын айтады.
Активтіліктің  өлшем  бірлігіне 
беккерель  (Бк)  алынды.  Бұл  бірлік 
активтілікті  ашқан  Беккерельдің  құрметіне  аталған.  Мысалы,  қандай 
да бір заттың 1 с ішінде 504 ядросы ыдыраса, оның активтілігі 504 Бк 
болады. Ертеректе активтілік бірлігіне кюри (Ки) алынған еді:
1 Ки = 3,7 · 10
10
 Бк.
5. Тірі ағзаның радиациядан  алған энергиясы мол болған сайын био-
физикалық қасиеттері өзгеріп, тіпті генетикалық деңгейдегі бұзылуы ар-
та  береді.  Сондықтан  радиацияның  организмге  беретін  энергия  мөлше-
рін бағалай білудің маңызы зор.
Радиацияның  организмге  берген  энергия  мөлшері  сәулелену  дозасы 
деп  аталады.  «Күн  өтіпті»  деген  халық  диагностикасы  мен  «сәулелік 
ауру»  деген  қазіргі  медицина  диагностикасы  арасында  тура  байланыс 
бар. Жаздың ыстық күндерінде білмеген адамға ерсі көрінгенімен, өзбек 
пен тәжіктің ала шапан киюінде, қырғыз бен түрікменнің ақ киіз қал-
пағы мен елтірі бөрігін, дала қазағының түйежүн шекпенін тастамауын-
да халықтың радиациядан қорғануының ғасыр-лық тәжірибесі жатыр.
Шынында  да,  Күн  бетінен  келетін  радиация  біркелкі  емес.  Алапат 
қысым,  ғаламат  температура  жағдайында  Күн  төсінен  ыстық  плазма 
оқтын-оқтын  буырқана  атқылап,  жүздеген  мың  километрге  шапшып, 
төңірегіне тарайды. Осындайда өте өтімді күн радиациясынан денені қор-
ғамау денсаулыққа зиян келтіреді.
Дененің бір килограмында жұтылған радиация энергиясының мөлшері 
жұтылған доза деп аталады:  D
E
m
=
,  мұндағы 
Е – (организмде) денеде 
жұтылған  радиация  энергиясы,  яғни  сәулелену  дозасы, 
m  –  дененің 
массасы. Жұтылған дозаның бірлігіне 
грей (Гр) алынады: 1 Гр = 1
Äæ
êã
. 
Бұрын жұтылған доза рад бірлігімен өлшенген:
1 рад = 10
–2
 Гр.
Қоршаған  ортада  табиғи  радиация  (ғарыш  сәулесі,  радиоактивті 
элементтердің  шығаратын  сәулелері)  әрқашан  болған,  бар  және  бола 
да бермек. Оны 
радиацияның табиғи фоны дейді. Ондай фон қоршаған 

281
ПРОЕКТ
ортадағы барлық денелерде, соның ішінде адамда да бар. Табиғи фонның 
есебінен бір адам жылына 2 · 10
–3
 Гр радиация алады.
Радиоизотоптармен жұмыс жасайтын адамдар үшін бір жылдық 
шек-
ті  босатылған  доза  (ШБД)  5  ·  10
–2
  Гр  =  50  мГр,  ал  тұрғындар  үшін 
5 · 10
–3
 Гр = 5 мГр. Қысқа уақытта алынған 3–10 Гр адам өміріне аса 
қауіпті.
Практикада  сәулелену  дозасының  бірлігіне 
рентген  (Р)  қолданыла-
ды. 1 Р = 8,4 · 10
–3
 Гр = 8,4 мГр. Тұрғындар үшін ШБД 0,6 Р, ал изотоп-
тармен жұмыс істейтін адамдарға ШБД 6 Р шамасында болады.
Радиация деңгейін өлшейтін арнайы құралдарды 
дозиметр деп атай-
ды. Олардың жан қалтаға салып жүретін түрлері де бар. Өкінішке қарай, 
ондай  дозиметрлер  радиациялық  қоқыстардың  көптігіне  қарамастан, 
біздің елімізде кең қолданылмай келеді.
Cурет 7.12
6.  Айналадағы  ортаны  радиация  қалдықтарымен  ластау  адамға  да, 
табиғатқа да жасалған зиянкестік. Сондықтан атомдық реакторлар мен 
атом  электрстансыларын  салуда,  уран  өндіруде  жеті  рет  өлшеп,  бір 
рет  кескен  жөн.  Атом  энергиясын  қауіпсіз  өндіру  адамзатқа  қойылып 
отырған үлкен сын, онсыз өркениеттің өрге басуы мүмкін емес. Алайда 
радио-активті қалдықтарды залалсыздандыру немесе қауіп келтірместей 
етіп сақтау адамзат алдындағы ең күрделі мәселелердің біріне айналып 
отыр.  Бұл  мәселелерді  оңтайлы  шешу  үшін  ұлттық  деңгейде  арнайы 
радиациялық  қауіпсіздік  шараларды  қабылдап,  іске  асырылуы  керек. 
Кері жағдайда табиғатта үздіксіз жүріп жататын зат алмасулары (сурет 
7.11; 7.12) салдарынан, радиоактивті бөлшектер жер беті мен су көздерін 
ластап, тіршілікті бірте-бірте жоятын болады. Міне, сондықтан қорша-
ған  табиғи  ортаның  тазалығын  сақтауда  әр  адамға  зор  жауапкершілік 
жүктеледі.

282
ПРОЕКТ
1. Радиоизотоптар дегеніміз не және олар қалай алынады?
2. Таңбалы атомдар деп қандай атомдарды айтады?
3. Радиациялық сәулелер, таңбалы атомдар қай жерде және қандай мақ-
сатта қолданылады?
4. Радиоактивті сәулелердің өтімділік қасиеттері қандай?
5. Изотоптардың активтілігі дегеніміз не және ол қандай бірлікпен өлше-
неді?
6. Сәулелену дозасы және жұтылған доза деп қандай шамаларды айтады?
7. Шекті босатылған доза мен адам өміріне қауіпті доза мөлшері қандай? 
Грей  мен  рентген  бірліктерінің  арақатынасын  мысалдармен  түсінді-
ріңдер.
8. Халықты, қоршаған ортаны радиациядан қорғау үшін қандай шаралар 
атқару қажет?
 
 
  «Қазақстанда  атом  бомбалары  сыналғанда  пайда  болған  радиоактивті 
қалдықтардың  жартылай  ыдырау  периодтары»  тақырыбында  зерттеу 
жобасын жүргізіп, қорытынды жасаңдар.
Сұрақтар
?
практикалық тапсырма

283
ПРОЕКТ
VII тараудағы ең маңызды түйіндер
•  Массалық сан:
A = Z + N.
• Масса ақауы:
∆m = (Z · m
p
 + 
N · m
n
) – 
M
я
.
• Ядроның байланыс энергиясы:
Е
б
 = ∆
mс
2
 немесе 
Е
б
 = ∆
m · 931 МэВ.
• Ядроның меншікті байланыс энергиясы:
Е
м
 = 
Е
б
/А.
• заряд сандарының сақталу заңы:
ΣZ
n
 = Σ
Z
к
 = const.
• Массалық сандардың сақталу заңы:
ΣА
n
 = Σ
А
к
 = const.
• Альфа және бета ыдыраулардың формулалары:
Z
A
Z
A
X
He +
Y;
ûäûðàó
2
4
α#
#
#

→

2
4
Z
A
Z
A
e
X
+
Y +
.
ûäûðàó
+1
0
0
β
γ
#

→

−1
0
• Ядролардың радиоактивті ыдырау заңы (Резерфорд пен Содди фор-
муласы):
N
N
N
n
t T
=
=
0
0
2
2
/
.
• Уран-235 изотопы ядросының бөліну формуласы:
92
235
0
1
92
236
36
89
U
U
Ba
Kr + 3 ·
56
144
0
1
+
=
→
+
n
n.
• Сутек изотоптары ядроларының бірігу формуласы:
1
1
1
2
2
3
H
H
He +
.
0
0
+
=
γ
• Алюминийді  -бөлшекпен  атқылап,  фосфор  радиоизотопын  алу  фор-
муласы:
2
4
13
27
15
30
He
Al
P +
0
1
+
=
n.
• Нейтрондармен кобальт-59 изотопын атқылап, кобальт-60 радиоизото-
пын алу формуласы:
n
1
Co
Co.
n
+
=
27
59
27
60
• Радиацияның жұтылған дозасы:
D = E/m,
мұндағы 
Е – дене жұтқан сәуленің энергиясы, т – дененің массасы.

284
Әлемнің қазіргі Физикалық
БеЙнеСі
VIІI т а р а у
ПРОЕКТ
Оқушылар меңгеруге міндетті БаҒдарламалық мақСаттар:
  элементар бөлшектерді жіктеу;
   адамның  дүниетанымдық  көзқарасының  қалыптасуына  физика  және 
астрономияның  дамуының ықпалын түсіндіру;
–   жаңа  технологиялардың  қоршаған  ортаға  ықпалының  артықшылығы 
мен қауіптілігін бағалау.
X
X
X
Бұл  тарауда  оқушылар  терең  игеруге  міндетті  алдыңғы  бетте 
көрсетілген  бағдарламалық  оқу  мақсаттарымен  қатар,  әр  оқушының 
есінде  ұзақ  сақталуға  тиісті  мына  физикалық  ұғымдар  қарастырылады: 
«Дүниетаным»,  «Жаңа  технология»,  «Қоршаған  орта»,  «Экология», 
«Экологиялық мәдениет».
Тараудағы физика терминдерінің қазақ, орыс және ағылшын  
тілдеріндегі минимумы
қ а з а қ ш а
О р ы с ш а
а ғ ы л ш ы н ш а
дүниетаным
мировоззрение
Worldview
Жаңа технология
новая технология
New technology
қоршаған орта
Окружающая среда
Environment
Экология
Экология
Ecology
Экологиялық
мәдениет
Экологическая культура
Ecological Culture

285
ПРОЕКТ

жүктеу/скачать 5,74 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: