Образцы решения задач. 1. Исследование пробы материала на радиоактивность показало, что удельная активность по нуклиду равна

1. Исследование пробы материала на радиоактивность показало, что удельная активность по нуклиду равна . Посчитайте массу тория в 1 кг пробы. Период полураспада .

Дано: Решение:

, , N - число атомов

, пробы в момент измерения его активности.

. , ,

Найти: m-?

2. Зимним днем 1970 г. английский рабочий Раймонд Суит, занятый на торфоразработках, в одной из дренажных канав на большой глубине под торфом обнаружил доску. Так была открыта самая древняя дорога через болото – дорога Суита. Радиоуглеродный анализ показал, что концентрация радиоуглерода в углероде, полученном из досок, равна 7,4 распадам в минуту на один грамм углерода. Концентрация в живых растениях соответствует 15,3 распадам в минуту. Исходя из этих данных, оцените, сколько лет назад была построена «дорога Суита». Период полураспада радиоуглерода [3].

Дано: Решение:

, , ,

, .

.

Найти:

Вопросы и задачи для самостоятельной работы

Вопросы

1. Назовите возможные виды радиоактивных излучений как можно полнее. В чем состоит физическая причина опасности радиоактивных излучений?

2. Опасны ли радиоактивные излучения для строительных материалов – бетона, дерева, стекла, кирпича? В чем состоит физическая причина опасности?

3. Поясните области применения единиц доз облучения: Грэй, Зиверт. Что общего при их введении и что индивидуального?

4. Поясните области применения в строительстве материалов, содержащих радиоактивные нуклиды в зависимости от удельной эффективной активности.

5. Что такое радон? Какие проблемы в строительстве связаны с радоном?

6. Что такоеэксхаляция радона?

7. Исследование пробы строительного материала (щебеночный камень) показало, что в ней присутствуют нуклиды ²¹⁴Pb, ²¹⁰Pb и ²⁰⁶Pb. Будут ли обнаружены в пробе и другие радионуклиды? Если да, то какие именно? (приложение, рис. 3).

8. Перед раскрытием нового проектируемого карьера был проведен анализ его горных пород (гранитного камня) на содержание радионуклидов ²²⁶Ra и ²³²Th. Исследование показало, что горная порода содержит радионуклиды, удельная эффективная активность которых 400 . Периоды полураспада , . Будет ли раскрыт карьер в промышленное использование? Ваш ответ аргументируйте словесно и числами.

9. Исследование пробы строительного материала на радиоактивность показало, что в ней присутствуют по отдельности нуклиды:

Элемент
Период полураспада

Будут ли обнаружены в ней другие радиоактивные нуклиды?

10. Какой нуклид образуется из -активного препарата в результате четырех -распадов и двух -распадов?

11. Назовите первичные по происхождению радионуклиды, образующие радиоактивные семейства.

12. Вследствие радиоактивного распада нуклид превращается в нуклид . Сколько - и -превращений он при этом испытал? (приложение, рис. 3).

Задачи

5.1. Начальная удельная активность нуклида в образце оказалась равной ; ; ; . Через какое время она снизится до регламентируемой нормы ? Период полураспада .

5.2. Начальная удельная активность некоторого материала по нуклиду оказалась равной ; ; . Через какое время она снизится до регламентируемой нормы ? Период полураспада лет.

5.3. Начальная удельная активность горной породы по нуклиду оказалась равной . Через сколько лет можно будет использовать этот материал в строительстве, если регламентированная норма по нуклиду – . Период полураспада .

5.4. Значения удельных активностей некоторых материалов, используемых в строительстве, приведены в таблице.

Гранит (Россия)	Зольная пыль (Германия)	Глиноземы (Швеция)	Фосфогипс (Германия)	Кальций-силикатный шлак (США)	Отходы урановых предприятий

Считая, что их активность обусловлена главным образом по отдельности нуклидами либо , либо , определите время, спустя которое их можно будет использовать после начального получения. Регламентированная норма по - , период полураспада . Регламентированная норма по - , период полураспада лет.

5.5. В воздухе помещения обнаружены нуклиды с периодом полураспада и с периодом полураспада сек. Вычислите, какая доля нуклидов распадается за сутки. Чему равна активность в помещении через сутки, если в начальный момент равновесная объемная активность в воздухе была равна . Регламентированная норма . Примечание: учесть, что естественная концентрация нуклида приблизительно в 20 раз больше, чем .

5.6. Тело среднего человека массой 70 кг содержит примерно 140 г калия, 0,01 % которого радиоактивна. Посчитайте активность радионуклида и дозу внутреннего облучения за сутки. Период полураспада радиоактивного калия . Энергия -частицы равна

5.7. За 4 суток активность радионуклида уменьшилась в 54,5 раза. Чему будет равен период полураспада?

5.8. При распаде крупинки радиоактивного полония массой в течение 0,5 часа образовался гелий, который при нормальных условиях занял объем 39,5 см³. Определите период полураспада нуклида полония .

5.9. В глобальных выпадениях радиоактивных нуклидов дольше всех присутствует с периодом полураспада . Через сколько лет территория окажется практически безопасной?

5.10. В комнате радиоактивность, созданная радоном с периодом полураспада , оценивается значениями ; (норма). Какую дозу облучения получит человек за 1 час, вдыхая воздух, обогащенный этим нуклидом? За сутки? Масса человека 70 кг. Энергия -частицы равна

5.11. Из ядра атома радия вылетает -частица со скоростью . При какой температуре атомы гелия будут иметь такую же среднюю скорость поступательного теплового движения?

5.12. В пещере Леско вблизи Монтиньяка во Франции сохранились рисунки, сделанные доисторическим человеком. Там же в пещере были обнаружены древесные угли из когда-то горевших очагов. Допуская, что очагами пользовались художники, оцените возраст рисунков. Остаточная активность радиоуглерода в углях очага равна 2,37 распадам в минуту на 1 грамм углерода. Активность в живых растениях соответствует 15,3 0,1 распадам в минуту на 1 грамм углерода. Период полураспада радиоактивного углерода . Оцените неопределенность возраста рисунков.

5.13. В пещере Форт-Рок (штат Оригона) было обнаружено 300 веревочных сандалий. Эта пещера была засыпана во время извержения вулкана. Для установления времени, когда это произошло, использовали метод радиоактивного датирования по радионуклиду , период полураспада радиоуглерода . При этом методе образец, содержащий около 30 граммов углерода, сжигают до двуокиси углерода, который затем восстанавливают до элементарного углерода в виде сажи. После этого определяют -активность элементарного углерода. Она оказалась равной 5,12 распадам в минуту на 1 грамм углерода. При сравнении с -активностью углерода, содержащегося в настоящее время в живых организмах, она равна 15,3 0,1 распадам в минуту на 1 грамм углерода. По этим приведенным данным определите, сколько лет назад произошло извержение вулкана.