A co z datowaniem radiowęglowym ze znaleziskami starszymi niż biblijny wiek Ziemi? Wasilenko I.Ya., Osipov V.A., Rublevsky V.P. Węgiel radioaktywny Izotop radioaktywny węgla 14 6 s

Natura, 1992, nr 12, s. 59-65.

Radioaktywny węgiel

I.Ya.Vasilenko, V.A.Osipov, V.P.Rublevsky

© Wasilenko I.Ya., Osipov V.A., Rublevsky V.P. Radioaktywny węgiel.

Iwan Jakowlew Wasilenko, doktor nauk medycznych, profesor, laureat Nagrody Państwowej ZSRR, czołowy pracownik naukowy Instytutu Biofizyki Ministerstwa Zdrowia Federacji Rosyjskiej. Obszar zainteresowań naukowych: toksykologia produktów rozszczepienia jądrowego, higiena radiacyjna.

Wiaczesław Aleksandrowicz Osipow, kandydat nauk medycznych, czołowy pracownik naukowy tego samego instytutu, specjalista toksykologii. Zajmuje się badaniami kinetyki metabolizmu i efektywności biologicznej radionuklidów w organizmie ssaków.

Władimir Pietrowicz Rublewski, kandydat nauk technicznych, starszy pracownik naukowy w tym samym instytucie. Główne zainteresowania naukowe związane są z ekologią, ochroną środowiska i bezpieczeństwem radiacyjnym energetyki jądrowej.

Spośród wszystkich naturalnych pierwiastków układu okresowego węgiel odgrywa szczególną rolę - stanowi podstawę strukturalną związków organicznych, w tym wchodzących w skład organizmów żywych.

Węgiel naturalny jest mieszaniną dwóch stabilnych izotopów: 12 C (98,892%) i 13 C (1,108%). Z czterech izotopów promieniotwórczych (10 C, 11 C, 14 C i 15 C) tylko długowieczny węgiel-14 (okres półtrwania 5730 lat) ma praktyczne znaczenie, ponieważ bierze udział w obiegu węgla w biosferze. Ten czysty, niskoenergetyczny emiter beta o maksymalnej energii cząstek 156 keV jest klasyfikowany jako globalny radionuklid. Powstaje zarówno w warunkach naturalnych, jak i sztucznych, w wyniku kilku reakcji jądrowych. Wzrost stężenia antropogenicznego 14 C w środowisku zewnętrznym, a jego źródłami są wybuchy jądrowe i emisje z elektrowni jądrowych) stanowi poważny problem higieniczny i środowiskowy.

ŹRÓDŁA WĘGLA RADIOWEGO

Naturalny nuklid powstaje głównie w wyniku oddziaływania neutronów wtórnych promieniowania kosmicznego z jądrami azotu w górnych warstwach atmosfery zgodnie z reakcją 14 N (n, p) 14 C. Rola innych reakcji wynosi 15 N (n, a) 14°C; 16O (p, Zr) 14C; 17O (n,a) 14C; 13 C (n.у) 14 C - w tworzeniu naturalnego węgla-14 jest nieistotny ze względu na małe przekroje interakcji i niską zawartość jąder tych izotopów w naturalnej mieszaninie pierwiastków.

Średnie tempo powstawania tego nuklidu w atmosferze (głównie w stratosferze) wynosi 2,28 atomu/s na 1 cm2 powierzchni Ziemi, czyli 9,7 x 10\23 atomów/dobę. Masowo wynosi około 22,5 g/dzień, a według aktywności około 2,8 TBq/dzień lub 1 PBq/rok. Średnia zawartość naturalnych nuklidów w atmosferze i biosferze pozostaje stała: 227 ± 1 Bq/kg węgla.

Anthro-hygean carbon-14 powstaje głównie podobnie jak węgiel naturalny, tj. neutrony (wytwarzane w dużych ilościach podczas wybuchu bomb nuklearnych) są pochłaniane przez jądra azotu-14. Ilość nuklidu zależy od rodzaju bomby (atomowa lub termojądrowa), jej konstrukcji (zastosowane materiały) i mocy (gęstość strumienia neutronów). Wydajność 14 C podczas eksplozji dla reakcji syntezy przyjmuje się na poziomie 0,65 PBq/Mt, dla reakcji rozszczepienia jest prawie pięciokrotnie mniejsza (0,12 PBq/Mt). Szacuje się, że pomiędzy eksplozją pierwszej bomby atomowej w latach 1945 a 1980 wytworzono 249,2 PBq węgla-14 (tabela 1).

Od 1981 roku zaprzestano testowania broni jądrowej w atmosferze, a przedsiębiorstwa zajmujące się cyklem paliwa jądrowego okazały się jedynym potężnym źródłem antropogenicznego nuklidu mogącego znacząco wpłynąć na wzrost jego stężenia w atmosferze i biosferze Ziemi. Nuklid ten powstaje w rdzeniu reaktorów jądrowych dowolnego typu, gdzie występują silne strumienie neutronów, które oddziałują z materiałami konstrukcji reaktora, substancją chłodzącą, moderatorem, paliwem i obecnymi w nich zanieczyszczeniami: 14 N (p, p) 14°C; 17O (nie dotyczy) 14C; 13 C (n.y) 14 C; 235 U (n.f) 14 C (trójskładnikowe rozszczepienie uranu-235 w paliwie).

W zależności od typu i cech konstrukcyjnych reaktora udział każdej z tych reakcji w tworzeniu nuklidu może się znacznie różnić. Z obliczeń wynika, że ​​jego wydajność właściwa po napromieniowaniu neutronami termicznymi niektórych substancji stosowanych jako moderator lub chłodziwo reakcji (n,p) w gazowym azocie i powietrzu jest o około cztery rzędy wielkości większa niż w przypadku reakcji (n,a) w wodzie, gazowym ditlenku węgla czy tlenie w powietrzu ze względu na duży przekrój oddziaływania neutronów termicznych z jądrami azotu (a = 1750 mbarn) i jego wysoką zawartość w powietrzu (78%). Wydajność 14C w reakcji (n,y) w graficie, detolilometanie, oleju napędowym i terfenylu jest nadal o rząd wielkości niższa niż w reakcji (n,a).

Szybkość powstawania węgla-14 w paliwie zależy głównie od stężenia zanieczyszczeń azotowych: przy jego zwykłej zawartości (0,001-0,002%) tempo tworzenia się wynosi około 0,4-2,5 TBq/(GW/rok), a woda chłodziwo moderatora zawiera w granicach 0,2-0,5 TBq/(GWe/rok).

Działające elektrownie jądrowe byłego ZSRR wykorzystują głównie reaktory wodne ciśnieniowe (WWER-440 i WWER-1000), reaktory wodno-grafitowe (RBMK-1000 i RBMK-1500) oraz reaktory na neutronach szybkich (BN-350 i BN-600). . Reaktory pierwszy i trzeci są podobne do odpowiednich typów reaktorów obcych (PWR i PBR) pod względem szybkości wytwarzania 14 C i jego uwalniania do środowiska.

Reaktory RBMK z wrzącą wodą pod ciśnieniem jako chłodziwem i grafitem jako moderatorem nie mają odpowiedników w zagranicznej praktyce budowy reaktorów. Ich główną cechą jest obecność w rdzeniu dużej ilości azotu, stosowanego w mieszaninie z helem do chłodzenia moderatora, oraz dużej masy węgla w samym moderatorze. Prowadzi to do wyższej wydajności wytwarzania 14 C do wartości 2-3 TBq/ (GWe/rok), czyli w przybliżeniu o rząd wielkości większej niż w reaktorach typu WWER.

Węgiel-14 powstający w chłodziwie i moderatorze jest częściowo lub całkowicie uwalniany do środowiska w postaci aerozoli gazowych, a z paliwa reaktorowego – wraz z odpadami promieniotwórczymi z zakładów przetwórstwa (regeneracji).

MIGRACJA W ŚRODOWISKU ZEWNĘTRZNYM

Radiowęgiel jest wysoce mobilny. Z miejsc emisji w wyniku procesów atmosferycznych nuklid transportowany jest na duże odległości i utleniając się do 14 CO2, wchodzi w naturalny obieg węgla.

Wiadomo, że cały węgiel lądowy koncentruje się w dwóch basenach - „osadowym” i „wymiennym”. Węgiel pierwszego basenu (organiczny i nieorganiczny węgiel ze skał osadowych, węgla, ropy i innych skamieniałości) praktycznie nie uczestniczy w naturalnych procesach metabolicznych, wchodzi do obiegu dopiero po spaleniu paliwa organicznego. Węgiel drugiego basenu, który zawiera około 0,17% całkowitej lądowej ilości węgla, a ponad 90% znajduje się w głębokich wodach Oceanu Światowego, uczestniczy w cyklu poprzez jego poszczególne zbiorniki: atmosferę, biosferę , hydrosfera itp.

Model globalny krążenie węgiel-14 przedostający się do atmosfery wraz z emisjami z przedsiębiorstw zajmujących się cyklem paliwa jądrowego (1) i zrzutami (2). Współczynniki wymiany podane są w rel. jednostek/rok

Obieg węgla w przyrodzie składa się z dwóch cykli, przebiegających równolegle w lądowej i morskiej części biosfery i połączonych atmosferą. Spośród wielu modeli opisujących zachowanie węgla w basenie „wymiennym”, SCEAR wykorzystuje do obliczeń model 8 zbiorników, który uwzględnia wszystkie główne procesy zachodzące w naturalnym obiegu węgla na Ziemi.

Tempo wymiany węgla pomiędzy zbiornikami basenu „wymiennego” jest różne: średni czas przebywania cząsteczki CO2 w atmosferze, zanim przejdzie ona do wody oceanicznej, wynosi kilka lat, od jej głębokości do atmosfery - do kilkuset lat , a ze skał osadowych do atmosfery nawet kilka milionów lat. Skały osadowe są więc niczym „miejsce pochówku” radiowęgla (naturalnego i sztucznego), w którym praktycznie ulega on rozpadowi i opuszcza naturalny obieg.

KINETYKA WYMIANY

Węgiel-14, utleniony w środowisku zewnętrznym do 14 CO2, gromadzi się w roślinach w procesie fotosyntezy (w niewielkich ilościach jest także pobierany z gleby), a następnie przechodzi przez łańcuch pokarmowy do zwierząt i ludzi. Współczynnik przejścia w łańcuchu „węgiel atmosferyczny - węgiel roślinny” wynosi jeden, a równowaga ustala się w ciągu dwóch do trzech miesięcy. Podczas intensywnych testów broni nuklearnej (1963-1964) zawartość 14 C w produktach roślinnych, mleku, i mięsa wzrosła około dwukrotnie w porównaniu z tłem naturalnym. Należy pamiętać, że okres półoczyszczania produktów spożywczych wynosi około sześciu lat.

Radiowęgiel przedostaje się do organizmu ludzkiego w postaci różnych związków organicznych i nieorganicznych, głównie w składzie węglowodanów, białek i tłuszczów. Spożycie aerogenne jest znikome – jedynie 1% spożycia pokarmu. Aby zrozumieć, jaki wpływ ma to na organizm. 14 C, występujący w postaci związków organicznych i nieorganicznych, badaliśmy kinetykę metabolizmu w doświadczeniach na szczurach. Okazało się, że wymiana związków nieorganicznych (Ha2 14 CO3, NaH 14 CO3, K2 14 CO3) charakteryzuje się dużą intensywnością; radiowęgiel wykrywa się we krwi zwierząt od pierwszych minut przedostania się do organizmu, po 15 minutach. jego zawartość sięga maksymalnie kilku procent podanej ilości. Tworząc we krwi delikatne związki wodorowęglanowe, radiowęgiel jest szybko eliminowany. Tylko niewielka część podanej ilości nuklidu gromadzi się w narządach i tkankach i jest rozprowadzana dość równomiernie: najpierw w wątrobie, nerkach, śledzionie, a następnie w tkance kostnej i tłuszczowej. Przy długotrwałym przyjmowaniu aktywność nuklidu powoli kumuluje się - od 1,7% drugiego dnia do 7,7 32 dnia dziennej dawki Na2 14 CO3. Można założyć, że do końca miesiąca doświadczeń ustala się stan równowagi pomiędzy pobraniem nuklidu a jego zawartością w organizmie szczurów, przy współczynniku akumulacji w przybliżeniu równym 0,07.

W doświadczeniach badających wymianę 14 C w postaci związków organicznych stosowaliśmy glukozę zawierającą nuklidy, kwas bursztynowy, glicynę, walinę, tryptofan, glicerynę, kwas palmitynowy i stearynowy, alkohole metylowe i etylowe, czyli związki zaliczane do najczęściej ważne klasy: węglowodany, białka, tłuszcze i alkohole. Po dostaniu się do organizmu związki wielkocząsteczkowe rozkładają się na związki niskocząsteczkowe, których węgiel ostatecznie utlenia się do dwutlenku węgla. Jednocześnie syntetyzowane są aminokwasy, kwasy tłuszczowe, heksozy i inne ważne metabolity, które organizm wykorzystuje jako materiał energetyczny i plastyczny. W ten sposób radionuklid przenika do wszystkich struktur i tkanek organizmów żywych.

Dynamika jego akumulacji podczas przewlekłego przyjmowania w postaci związków organicznych zależy od postaci związku. Równowagowa zawartość 14C-glukozy występuje do końca trzeciego miesiąca (współczynnik akumulacji wynosi trzy), 14C-glicyny i kwasu palmitynowego 14C - do końca czwartego (współczynnik akumulacji wynosi 12 i 13, odpowiednio).

Szybkość eliminacji nuklidów związków organicznych z organizmu w pewnym stopniu zależy także od ich klasy: nuklidy węglowodanowe są eliminowane intensywniej niż te otrzymane w postaci aminokwasów i kwasów tłuszczowych, a te wprowadzone w ramach alkoholi są zatrzymywane. dłużej niż „węglowodany”. Z biegiem czasu tempo eliminacji stopniowo maleje, najwyraźniej ze względu na fakt, że nuklid dostający się do organizmu zostaje wykorzystany jako tworzywo sztuczne. Radiowęgiel wydalany jest głównie przez układ oddechowy, w znacznie mniejszym stopniu przez nerki i jelita, a jego proporcja zależy również od postaci związku.

Wiadomo, że końcowymi metabolitami węglowodanów, tłuszczów i alkoholi są dwutlenek węgla i woda, a białkami są także mocznik, kwas moczowy, kreatynina (te ostatnie są wydalane z organizmu przez nerki i jelita). Część nuklidu alkoholowego jest wydychana w postaci niezmienionej.

Wyniki badań na szczurach wykorzystaliśmy do oceny metabolizmu węgla-14 przedostającego się do organizmu człowieka wraz z pożywieniem. Ponieważ standardowa dieta osoby dorosłej zawiera około 500 g węglowodanów, 100 g tłuszczu i białka, a udział węgla w nich wynosi odpowiednio 50, 75 i 54%, wówczas otrzymujemy około 70, 20 i 10% węgla dziennie z pożywienia.

Jeśli weźmiemy pod uwagę, że krotność akumulacji nuklidów dostarczanych w ramach tych związków wynosi 15, 65 i 60, to w standardowej diecie będzie to około 31. Wartość ta jest bliska krotności akumulacji stabilnych węgiel i nuklid naturalnego pochodzenia człowieka. O wejściu w stan równowagi będzie decydował radiowęgiel dostarczany z tłuszczami i białkami, a mając na uwadze różnicę w intensywności metabolizmu u szczurów i ludzi, można spodziewać się, że u tego ostatniego nastąpi to po około 1,5 roku od początek wnikania nuklidu do ciała.

Zatem wymiana radiowęgla zależy od postaci jego związku, co wpływa na wartości generowanych dawek promieniowania wewnętrznego (tabela 2). Pochłonięte dawki substancji organicznych zawierających ją od momentu przedostania się do organizmu aż do powstania końcowych metabolitów nie są takie same: ze względu na różnice w ich metabolizmie, ale przeciętnie są dziesiątki do setek razy większe niż dawki nieorganiczne. Cechy metaboliczne różnych związków radiowęglowych również wpływają na ich toksyczność.

DZIAŁANIE BIOLOGICZNE

Jak wiadomo, efekt promieniowania zależy od wielkości pochłoniętej dawki, jej mocy, objętości napromienianych tkanek i narządów oraz rodzaju promieniowania. Szkodliwe działanie opiera się na kompleksie powiązanych ze sobą i współzależnych procesów - jonizacja i wzbudzenie atomów i cząsteczek powoduje powstawanie wysoce aktywnych rodników, które oddziałują z różnymi strukturami biologicznymi komórek. Istotny jest wewnątrz- i międzycząsteczkowy transfer energii wzbudzenia, a także możliwość rozrywania wiązań w cząsteczkach na skutek bezpośredniego działania promieniowania. Procesy fizykochemiczne zachodzące w fazie początkowej uważa się za pierwotne, rozpoczynające się. Następnie rozwój uszkodzenia popromiennego objawia się dysfunkcją narządów i ich układów.

Szczególnie niebezpieczne są radionuklidy, które gromadząc się w narządach i tkankach stają się źródłem długotrwałego promieniowania wewnętrznego. Jego charakter zależy od właściwości fizykochemicznych radionuklidów, wśród nich, jak zauważono, szczególne miejsce zajmuje węgiel-14, ponieważ jest to izotop głównego pierwiastka biogennego. Jego działanie biologiczne wiąże się nie tylko z promieniowaniem, ale także z efektami transmutacji, które powstają, gdy w wyniku rozpadu beta 14 atomów C ulega przemianie w 14 atomów N. Procesy te mogą stać się szczególnie niebezpieczne, gdy w DNA i RNA zwierząt znajdzie się radiowęgiel. komórki rozrodcze, gdyż nawet pojedyncze akty jego rozkładu prowadzą do mutacji punktowych, których organizm nie jest w stanie wyeliminować.

Wielu ekspertów uważa, że ​​skuteczność biologiczna nuklidu powinna znacznie wzrosnąć ze względu na efekt transmutacji. Ale wyniki eksperymentów okazały się sprzeczne. Wartość względnej efektywności biologicznej 14 C, ustalona przez różnych badaczy7 w zakresie mutacji genowych (fagi, drożdże, Drosophila), aberracji chromosomowych (korzenie cebuli i kiełki fasoli) oraz śmierci komórek rozrodczych (hodowle tkankowe i bakterie), waha się od 1 do 20. Najwyraźniej wynika to z różnych warunków eksperymentalnych, różnych testów i warunków napromieniania. Nie znamy żadnych materiałów badawczych na temat zwierząt stałocieplnych.

Badaliśmy biologiczne skutki ostrych dawek radiowęgla na myszach, stosując związki organiczne, które mogą symulować wchłanianie nuklidu z białek (14C-glicyna), tłuszczów (14C-kwas stearynowy), a także 14C-kwas bursztynowy, związek powstający w organizmie w wyniku utleniania węglowodanów, białek i tłuszczów (czyli wszystkich podstawowych pokarmów) i ich wzajemnych przemian w komórkach. Stan zwierząt oceniano na podstawie parametrów klinicznych, hematologicznych, fizjologicznych, biochemicznych, immunologicznych i patologicznych.

Napromienianie zwierząt było długotrwałe i stosunkowo równomierne. Różnica w dawkach pochłoniętych (ocenianych na podstawie specjalnych badań radiometrycznych) w narządach i tkankach, z wyjątkiem tkanki tłuszczowej, której dawki promieniowania były około 2–3 razy wyższe niż przeciętna tkanka, nie przekraczała 1,5. Pod koniec pierwszego miesiąca dawki były kompletne w około 50%, a w ciągu trzech do sześciu miesięcy (w zależności od związku) - w 90%. Odnotowane cechy napromieniowania mają zasadnicze znaczenie w ocenie efektywności biologicznej radiowęgla, który charakteryzuje się stosunkowo niską radiotoksycznością, zdeterminowaną formą związku. Dla glicyny dawka powodująca śmierć 50% zwierząt w ciągu 30 dni (SD 50/30) wynosi 6,3 MBq/g masy ciała. Do czasu śmierci 50% myszy (średnia długość życia 17,5 ± ± 1,5 dnia) średnia dawka dla tkanki wynosiła 8-1 Gy z szybkością 0,08-0,02 cGy/min. Ciężkie urazy popromienne u myszy zakończone śmiercią w pierwszym miesiącu po wprowadzeniu kwasu stearynowego 14C (2,2 MBq/g) są związane z faktem, że na jednostkę podanej aktywności powstają wyższe dawki promieniowania wewnętrznego.

Na podstawie wyników badań biologicznego działania 14C-glicyny, biorąc pod uwagę charakterystykę metabolizmu oraz generowane wartości dawek pochłoniętych na jednostkę podanej aktywności, oceniliśmy toksyczność innych związków radiowęglowych. Okazało się, że toksyczność węglanu 14C i wodorowęglanu sodu jest 130 razy mniejsza niż 14C-glicyny, 14C-węglanów potasu i wapnia - odpowiednio 85 i 30 razy 14C-glukozy, 14C-glukozaminy i 14C-glukozaminy. Kwas C-bursztynowy - około czterokrotnie, alkohole 14C-walina, 14C-etylowe i 14C-metylowe - prawie takie same jak toksyczność 14C-glicyny, 14C-tryptofanu i 14C-kwasu palmitynowego - około cztery do pięciu razy więcej. Biorąc pod uwagę zawartość węglowodanów, białek i tłuszczów w codziennej diecie myszy, obliczyliśmy, że dawka nuklidu powodująca śmierć 50% zwierząt w ciągu 30 dni wynosi w przybliżeniu 15 MBq/g masy ciała.

Zawartość radiowęgla w organizmie szczurów po jednorazowym podaniu w postaci: 14C-wodorowęglanu sodu (1), 14C-węglanu sodu (2), potasu (3); i wapń (4); kwas 14C-bursztynowy (5), 14C-glukozamina (6), 14C-glukoza (7), alkohole 14C-etylowe (8) i metylowe (9), 14C-walina (10), 14C- glicerol (11), kwas 14C-stearynowy (12), glicyna 14C (13), tryptofan 14C (14) i kwas 14C-palmitynowy (15).

W przebiegu klinicznym ostrych urazów od nuklidów dostarczanych z pożywieniem nie stwierdzono istotnych różnic w porównaniu z chorobą popromienną wywołaną zewnętrznym promieniowaniem gamma, wyróżniono także dobrze znane okresy: utajone, wyraźne objawy choroby i powrót do zdrowia (rekonwalescencja lub przejście choroba do postaci przewlekłej). Zmiany parametrów krwi, na podstawie których zwykle ocenia się ciężkość choroby, były typowe, zaburzenia metaboliczne objawiały się otyłością zwierząt i wyraźnie rejestrowano blastomogenne (nowotworowe) działanie nuklidu. W przypadku ostrego uszkodzenia gwałtownie straciły na wadze i zmarły na tle głębokiej leukopenii (niska zawartość leukocytów we krwi obwodowej). Ciężkie i umiarkowane zmiany stały się przewlekłe, a liczba krwinek powoli wracała do normy. Powrót do zdrowia trwał niezwykle długo. Oczekiwana długość życia (w zależności od ciężkości zmiany) była znacznie krótsza niż u myszy kontrolnych.

Koncepcja bezprogowego działania promieniowania jonizującego poruszyła problem niskich dawek. Niebezpieczeństwo dawek na poziomie promieniowania naturalnego wiąże się głównie z indukcją mutacji (ich liczba zależy od wielkości pochłoniętej dawki) w somatycznym: » komórki płciowe. Mutacje w komórkach somatycznych prowadzą do rozwoju nowotworów złośliwych i innych zaburzeń, w komórkach rozrodczych - do pogorszenia funkcji rozrodczych, odchyleń od prawidłowego rozwoju i chorób dziedzicznych. Pod wpływem małych dawek możliwe są powoli rozwijające się zaburzenia o dużej zmienności indywidualnej, w zależności od początkowego stanu organizmu i jego cech dziedzicznych.

Badaliśmy biologiczny efekt małych dawek węgla-14 w warunkach przewlekłego spożycia w eksperymentach na szczurach. Zwierzęta ośmiu grup otrzymywały ją codziennie z wodą do picia w postaci glukozy 14C przez całe życie w ilości 92,5; 18,3; 13; 1,9; 1,3; 0,2; 0,1 i 0,01 kBq/g masy ciała. Średnie dawki wchłonięte przez tkanki wynosiły odpowiednio 233; 47; 11,5; 1; 0,5; 0,1 i 0,01 mGy rocznie. Stan szczurów oceniano na podstawie parametrów klinicznych, hematologicznych, fizjologicznych, biochemicznych, immunologicznych i morfologicznych.

W początkowym okresie stan zwierząt doświadczalnych i kontrolnych nie różnił się istotnie, jednak w późniejszym okresie uwidoczniono zmiany funkcjonalne, które można ocenić jako reakcję na napromienianie. A pod koniec eksperymentów (głównie w pierwszych trzech grupach) wykryto patologię morfologiczną w płucach, nerkach i wątrobie, a funkcje rozrodcze uległy pogorszeniu. Najwyraźniej w początkowym okresie organizmowi udaje się zrekompensować naruszenia, ale potem, w miarę narastania uszkodzeń radiacyjnych, wpływa na niewydolność mechanizmów naprawczych i reakcji adaptacyjnych. W rezultacie zmniejsza się odporność organizmu na inne niekorzystne czynniki środowiskowe i długość życia.

Stan szczurów napromienianych niższymi dawkami (grupy od czwartej do ósmej) przez cały czas trwania doświadczenia nie uległ znaczącym zmianom, aczkolwiek występowała tendencja do wcześniejszego pojawiania się nowotworów gruczołu sutkowego w porównaniu ze zwierzętami kontrolnymi. Różnice ilościowe okazały się jednak nieistotne statystycznie.

Badaliśmy genetyczne skutki radiowęgla (wraz z pracownikami Instytutu Genetyki Ogólnej Rosyjskiej Akademii Nauk V.A. Szewczenko, M.D. Pomerantseva i L.K. Ramaya) na różnych etapach spermatogenezy u myszy po jednorazowym, długotrwałym i przewlekłym podawaniu 14 C-glukoza dla mężczyzn. Trzy miesiące po pojedynczym wstrzyknięciu nuklidu dawka promieniowania wyniosła 0,22; 0,5; i 1,01 Gy, długoterminowe – 0,74 i 1,47 (do końca eksperymentu) i przewlekłe – 0,066 i 0,013 Gy/rok.

Porównaliśmy częstość występowania dominujących mutacji letalnych w komórkach rozrodczych po i przed mejotycznych, częstość translokacji wzajemnych (wymiany dwóch odcinków pomiędzy chromosomami homologicznymi) w spermatogonii oraz częstość występowania nieprawidłowych główek plemników o tych samych wskaźnikach pod wpływem czynników zewnętrznych. promieniowanie gamma. Okazało się, że względna wydajność genetyczna radiowęgla wynosi około 1-2, a konsekwencje transmutacji nie są wykrywane - najwyraźniej 14C-glukoza nie przenika do DNA komórek rozrodczych. Nasze wnioski trudno uznać za ostateczne, wpływ promieniowania na żywy organizm wymaga wielu specjalistycznych badań.

Mamy zatem pewne wyniki eksperymentów dotyczące wpływu różnych dawek radiowęgla na zwierzęta. Czy można na tej podstawie oszacować konsekwencje somatyczne i genetyczne w populacji ludzkiej w miarę wzrostu stężenia nuklidu? Próbowaliśmy to zrobić (tabela 3), biorąc pod uwagę, że przy trwającym globalnym zanieczyszczeniu środowiska radiowęglem ustala się równowaga w łańcuchu „atmosfera – żywność – ludzie” ze współczynnikiem dyskryminacji w całym łańcuchu równym 1;

wstrzymano próby nuklearne w atmosferze;

istnieje bezprogowa liniowa zależność dawka-skutek.

Przy wydajności genetycznej nuklidu równej 1 (bez transmutacji) można spodziewać się, że liczba śmiertelnych chorób onkogennych w populacji 10 6 osób i wśród 10 6 noworodków po napromieniowaniu dawką 10 6 osob-Gy będzie wynosić Odpowiednio 124 i 40 przypadków. Dla porównania zauważamy: śmiertelność z powodu nowotworów o różnej etiologii i lokalizacji (bez uwzględnienia skutków promieniowania jonizującego) sięga 1500-2000 przypadków rocznie w tej samej populacji ludzi, a naturalna częstotliwość chorób genetycznych wynosi 60 tysięcy przypadków na 10 mln dzieci, z czego 16 tys. – z poważnymi wadami.

Tak więc wszyscy przedstawiciele świata roślin i zwierząt są narażeni na działanie globalnego radionuklidu - węgla-14. Możliwe jest, że w ekosystemach znajdują się obiekty mniej stabilne niż ludzie, dlatego wzrost stężenia radiowęgla w środowisku zewnętrznym stanowi nie tylko problem higieniczny, ale także środowiskowy... Brak oczywistego obciążenia genetycznego w rezultacie Napromienianie naturalnym węglem promieniotwórczym jest najwyraźniej związane z wytwarzaniem w trakcie ewolucji mechanizmów ochronnych, które eliminują uszkodzenia mutacyjne na różnych etapach rozwoju organizmów. Jednak wraz ze wzrostem dawek promieniowania mechanizmy te mogą nie być wystarczająco skuteczne.

1. Bylkin B.K., Rublevsky V.P., Khrulev A.A., Tishchenko V.A. // Atom. sprzęt za granicą. 1988. nr 1. s. 17-20. 2. Rublevsky V. P., Golenetsky S. P., K i r d in G. S. Radioaktywny węgiel w biosferze. M., 1979.

3. Bolin B. Cykl węglowy // Biosfera. M., 1982. S. 91-104.

4. Broeker W. S., WaHon A.//Science. 1959. V. 130. N 3371. S. 309-314.

5. Vasilenko I. Ya., Bugryshee P. F., Istomina A. G., Turova V. I. // Journal. higieny, epidemiologii, mikrobiologii i immunologii (Praga). 1982. Wydanie. 26. nr 1. s. 18-27.

6. Vasilenko I. Ya., O s i 11 o w V. A., L i g in s k a ya A. M. i wsp. Kinetyka metaboliczna i efekty biologiczne radioaktywnego węgla (^C). Wydrukuj wstępnie TsNIIatominform-ON-4-88. M., 1988. s. 28-29.

7. Zobacz na przykład; Kuzin A. M., Isaev B. M., Khvostov B. M. i wsp. Skuteczność biologicznego działania IgC zawartych w żywych strukturach // Radiation Genetics. M., 1962. s. 267-273; Kuzin A. M., Glembotsky Ya. L., L v p k i n Yu. A.//Radiobiology. 1964. T. 4. nr 6. s. 804-809; Aleksandrov S.N., P. o p. w D.K., Strelnikova N.K.//Higiena i warunki sanitarne. 1971. nr 3. s. 63-66; Apelgot S. Effect letal de la dеsintеgration d "atomes radioacfivs ["H, "C, "Pi zawiera dons mleczanowe//biologiczne skutki transmutacji i rozpadu wbudowanych radioiotopów. Wiedeń, 1968. s. 147-163.

MOSKWA, 3 czerwca – RIA Nowosti. Podwyższony poziom radioaktywnego węgla-14 w słojach dwóch japońskich drzew cedrowych może wskazywać, że Ziemia została zbombardowana promieniami kosmicznymi w latach 774–775 n.e. – twierdzą fizycy w artykule opublikowanym w czasopiśmie Nature.

Drzewa i inne rodzaje roślinności reagują bardzo wrażliwie na najmniejsze zmiany warunków życia - wzrost lub spadek temperatury, energię promieniowania słonecznego i inne czynniki. Wszystkie te zdarzenia znajdują odzwierciedlenie w kształcie i grubości słojów rocznych – warstw drewna w pniu, które tworzą się w okresie wegetacyjnym. Uważa się, że ciemne pierścienie odpowiadają niekorzystnym warunkom środowiskowym, a jasne pierścienie korzystnym.

Grupa fizyków pod przewodnictwem Fusa Miyake z Uniwersytetu w Nagoya (Japonia) zbadała słoje dwóch starożytnych japońskich drzew cedrowych, aby ustalić dokładną datę „nalotu” promieni kosmicznych na Ziemię, który rzekomo miał miejsce między 750 a 820 rokiem naszej ery.

Jak wyjaśniają fizycy, epizodom długotrwałego „bombardowania” cząstkami pochodzenia pozaziemskiego towarzyszy zwykle wzrost udziału ciężkiego i radioaktywnego izotopu węgla-14 w drewnie i tkankach miękkich roślin.

Kierując się tą ideą, fizycy podzielili cienkie kawałki dwóch japońskich cedrów, które rosły w krainie wschodzącego słońca w średniowieczu, na osobne słoje.

W jednym przypadku wykorzystali kawałki drewna do obliczenia rocznych zmian w zawartości węgla-14 między 770 a 779 r., a w drugim wykorzystali je do obserwacji zmian średniego stężenia ciężkiego izotopu węgla na każde dwa lata między 750 r. i 820 r.

W obu przypadkach naukowcy odnotowali gwałtowny wzrost udziału węgla radiogennego w pierścieniach datowany na lata 774 i 775 n.e. Według nich tego szczytu stężenia nie można wytłumaczyć sezonowymi wahaniami natężenia promieniowania słonecznego, ponieważ węgla-14 w pierścieniach 774 i 775 było około 20 razy więcej niż w warstwach drewna powstałych podczas wzmożonej aktywności słonecznej.

Zdaniem naukowców wniosek ten jest zgodny z wynikami badań Antarktyki. I tak w próbkach śniegu 774 i 775, uzyskanych ze stacji Antarctic Fuji Dome, podobny pik zarejestrowano w stężeniu innego „kosmicznego” pierwiastka – berylu-10.

Naukowcy uważają, że źródłem promieni kosmicznych mogła być potężna supernowa, która eksplodowała w stosunkowo niewielkiej odległości – 6,5 tys. lat świetlnych – od Układu Słonecznego. Inną możliwą przyczyną może być „super rozbłysk” na Słońcu o mocy kilkadziesiąt razy większej niż typowa moc rozbłysków słonecznych.

Rozpad promieniotwórczy jest przypadkowym zdarzeniem w „życiu” atomu, można powiedzieć, wypadkiem. Spróbujmy na podstawie tych bardzo ogólnych rozważań wyprowadzić prawo, zgodnie z którym stężenie atomów radioaktywnych powinno zmieniać się w czasie.

Niech w pewnym momencie T stężenie izotopu promieniotwórczego było równe P(T), a po krótkim czasie D T stał się równy P(T+D T). Wiadomo, że w okresie D T rozpadło się P(T) – P(T+D T) atomy.

Jeżeli rozpad promieniotwórczy jest procesem losowym, to całkiem logiczne jest założenie, że liczba rozpadów w czasie D T będzie tym większa, im większe będzie stężenie atomów P(T) i im dłuższy okres czasu D T:

P(T) – P(T+D T) ~ P(T) × D T

P(T) – P(T+D T) = l P(T)D T, (1)

gdzie l jest współczynnikiem proporcjonalności. Oczywiste jest, że każdy izotop ma swój własny współczynnik: jeśli izotop rozpada się szybko, wówczas współczynnik l jest duży, jeśli rozpada się powoli, to jest mały.

Zapiszmy równość (1) w postaci:

P(T+D T) – P(T) = –l P(T)D T. (2)

Teraz pokierujmy D T do zera i zanotuj to P(T+D T) – P(T) - Ten przyrost funkcji n(T) w czasie D T, otrzymujemy:

Otrzymaliśmy równanie różniczkowe. Oczywiste jest, że jeśli w początkowej chwili stężenie izotopów było równe P 0, zatem P(0) = = P 0. „Odgadnijmy” rozwiązanie równania (3):

P(T) = P 0 mi–l T. (4)

Sprawdźmy, podstawiając wyrażenie (4) do równania (3):

l.h.: ( P 0 mi–l T)¢ = P 0 mi–l T(–l);

p.h.: –l P 0 mi–l T.

Jest oczywiste, że lewa strona jest identyczna z prawą, ponadto warunek początkowy również jest spełniony:

P(0) = P 0 mi– l × 0 = P 0 mi 0 = P 0×1 = P 0 .

Otrzymaliśmy więc prawo rozpadu fali radiowej:

P(T) = P 0 mi–l T. (25.1)

Nazywa się wielkość l stała rozpadu promieniotwórczego.

Pół życia

Podczas badania rozpadu promieniotwórczego zamiast stałej rozpadu jako charakterystyki szybkości procesu często stosuje się inną wartość - pół życia.

Pół życia T to czas, w którym rozpada się połowa pierwotnej ilości danego izotopu promieniotwórczego. Znajdźmy połączenie pomiędzy T i ja.

Wykorzystajmy fakt matematyczny, że dla dowolnej liczby A równość jest prawdą.

Rzeczywiście,

ln e-a = A ln mi = A×1 = A I .

Następnie przepisujemy wzór (25.1) w postaci

.

Wprowadźmy notację

Jeśli podstawimy wartość do wzoru (25.3) t = T, otrzymujemy

.

Zatem jest to okres półtrwania danego izotopu.

Trzeba powiedzieć, że okresy półtrwania różnych izotopów mogą przyjmować bardzo różne wartości. Na przykład:

92 U 238 (a-rozpad): T= 4,5×10 9 lat;

94 Pu 239 (a-rozpad): T= 24400 lat;

89 Ra 236 (a-rozpad): T= 1600 lat;

91 Ac 233 (b – -rozpad): T= 27 dni;

90 Th 233 (b – -rozpad): T= 22 minuty

Istnieją izotopy o okresie półtrwania wynoszącym dziesięć tysięcznych sekundy (niektóre izotopy polonu 84 Po).

Zadanie 25.2. Radioaktywny izotop węgla w starym kawałku drewna jest 0,0416 razy większy od masy tego izotopu w żywych roślinach. Ile lat ma ten kawałek drewna? Okres półtrwania izotopu wynosi 5570 lat.

wówczas masa zmienia się zgodnie z tym samym prawem, co stężenie

M(T) = M 0 . (1)

Wyraźmy z równania (1) niewiadomą T.

120. Podczas rozpadu 94 Pu 239 → 92 U 235 + 2 He 4 uwalniana jest energia, z której większość stanowi energia kinetyczna cząstek α. 0,09 meV jest porywane przez promieniowanie γ emitowane przez jądra uranu. Wyznacz prędkość cząstek α, m P u =±239,05122 amu, m U =235,04299 amu, m A,=4,00260 amu.

121. W procesie rozszczepienia jądro uranu rozpada się na dwie części, których masa całkowita jest mniejsza od masy początkowej jądra o około 0,2 masy spoczynkowej jednego protonu. Ile energii zostaje uwolnione podczas rozszczepienia jednego jądra uranu?

123. Określ liczbę atomów uranu 92 U 238 rozpadających się w ciągu roku, jeśli początkowa masa uranu wynosi 1 kg. Oblicz stałą rozpadu uranu.

124. Oblicz liczbę atomów radonu, które rozpadły się pierwszego dnia, jeśli początkowa masa radonu wynosi 1 g. Oblicz stałą rozpadu uranu.

125. W organizmie człowieka 0,36 masy to potas. Radioaktywny izotop potasu 19 K 40 stanowi 0,012% całkowitej masy potasu. Jakie jest działanie potasu u osoby ważącej 75 kg? Jego okres półtrwania wynosi 1,42 * 10 8 lat.

126. Na wadze leży 100 g substancji radioaktywnej. Po ilu dniach skala o czułości 0,01 g pokaże brak substancji radioaktywnej? Okres półtrwania substancji wynosi 2 dni.

127. W ciągu dwóch dni radioaktywność preparatu radonu spadła 1,45 razy. Określ okres półtrwania.

128. Określ liczbę jąder promieniotwórczych w świeżo przygotowanym preparacie 53 J 131, jeśli wiadomo, że po jednym dniu jego aktywność wyniesie 0,20 Curie. Okres półtrwania jodu wynosi 8 dni.

129. Względny udział węgla radioaktywnego 6 C 14 w starym kawałku drewna wynosi 0,0416 jego udziału w żywych roślinach. Ile lat ma ten kawałek drewna? Okres półtrwania 6 C 14 wynosi 5570 lat.

130. Stwierdzono, że w preparacie radioaktywnym następuje 6,4 * 10 8 rozpadów jądrowych na minutę. Określ działanie tego leku.

131. Jaka część początkowej liczby jąder 38 Sg 90, która pozostaje po 10 i 100 latach, rozpada się w ciągu jednego dnia, po 15 latach? Okres półtrwania 28 lat

132. Jest 26 * 10 6 atomów radu. Ile z nich ulegnie rozpadowi radioaktywnemu w ciągu jednego dnia, jeśli okres półtrwania radu wynosi 1620 lat?

133. Kapsułka zawiera 0,16 mola izotopu 94 Pu 238. Jego okres półtrwania wynosi 2,44*10 4 lata. Określ aktywność plutonu.

134 Istnieje preparat uranu o aktywności 20,7 * 10 6 dyspersji/s. Określ masę izotopu 92 U 235 w preparacie o okresie półtrwania 7,1 * 10 8 lat.

135. Jak zmieni się działanie leku kobaltowego na przestrzeni 3 lat? Okres półtrwania 5,2 lat.

136. Kapsuła ołowiana zawiera 4,5 * 10 18 atomów radu. Określ aktywność radu, jeśli jego okres półtrwania wynosi 1620 lat.

137. Ile czasu zajmuje rozpad 80% atomów radioaktywnego izotopu chromu 24 Cr 51, jeśli jego okres półtrwania wynosi 27,8 dnia?

138. Masa radioaktywnego izotopu sodu 11 Na 25 wynosi 0,248*10 -8 kg. Okres półtrwania 62 s. Jaka jest aktywność początkowa leku i jego aktywność po 10 minutach?

139. Ile substancji promieniotwórczej pozostaje po jednym lub dwóch dniach, jeśli na początku było jej 0,1 kg? Okres półtrwania substancji wynosi 2 dni.

140. Aktywność preparatu uranu o liczbie masowej 238 wynosi 2,5 * 10 4 dyspersja/s, masa preparatu wynosi 1 g. Znajdź okres półtrwania.

141. Jaka część atomów izotopu promieniotwórczego
90 Th 234, którego okres półtrwania wynosi 24,1 dnia, rozpada się -
w ciągu 1 sekundy, w ciągu dnia, w miesiącu?

142. Jaki ułamek atomów izotopu promieniotwórczego współistnieje
balta rozpada się w ciągu 20 dni, jeśli jej okres półtrwania wynosi
tak 72 dni?

143 Ile czasu zajmuje preparatowi o stałej aktywności 8,3*10 6 rozpadu/s rozpadowi 25*10 8 jąder?

144. Znajdź aktywność 1 µg wolframu 74 W 185 którego okres półtrwania wynosi 73 dni

145. Ile rozpadów jądrowych na minutę zachodzi w preparacie, którego aktywność wynosi 1,04 * 10 8 dyspersja/s?

146. Jaka część początkowej ilości substancji promieniotwórczej pozostaje nierozłożona po 1,5 okresach półtrwania?

147. Jaka część początkowej ilości izotopu promieniotwórczego rozpada się w czasie jego życia?

148. Jaka jest aktywność radonu powstającego z 1 g radu w ciągu godziny? Okres półtrwania radu wynosi 1620 lat, radonu 3,8 dnia.

149. Stała rozpadu pewnego leku radioaktywnego wynosi 1,44*10 -3 h -1 . Jak długo trwa rozpad 70% pierwotnej liczby atomów 7?

150. Znajdź aktywność właściwą sztucznie otrzymanego radioaktywnego izotopu strontu 38 Sg 90. Jego okres półtrwania wynosi 28 lat.

151. Czy rdzeń krzemowy może zamienić się w jądro?
aluminium, wyrzucając w ten sposób proton? Dlaczego?

152. Podczas bombardowania aluminium 13 Al 27 α -
fosfor 15 P 30 powstaje z cząstek. Zapisz tę reakcję i
obliczyć uwolnioną energię.

153. Kiedy proton zderza się z jądrem berylu,
nastąpiła reakcja jądrowa 4 Be 9 + 1 P 1 → 3 Li 6 + α. Znajdź energię reakcji.

154. Znajdź średnią energię wiązania na
na 1 nukleon, w jądrach 3 Li 6, 7 N 14.

155. Kiedy jądra fluoru są bombardowane 9 protonami F 19, powstaje tlen x O 16. Ile energii zostaje uwolnione podczas tej reakcji i jakie powstają jądra?

156. Znajdź energię uwolnioną w następującej reakcji jądrowej 4 Ве 9 + 1 Н 2 → 5 В 10 + 0 n 1

157. Izotop radu o liczbie masowej 226 zamienił się w izotop ołowiu o liczbie masowej 206. Ile rozpadów α i β miało miejsce w tym przypadku?

158. Podano początkowe i końcowe elementy czterech rodzin promieniotwórczych:

92 U 238 → 82 Pb 206

90 Th 232 → 82 Pb 207

92 U 235 → 82 Pb 207

95 Am 241 → 83 Bi 209

Ile transformacji α i β miało miejsce w każdej rodzinie?

159. Znajdź energię wiązania na nukleon w jądrze atomu tlenu 8 O 16.

160. Znajdź energię uwolnioną podczas reakcji jądrowej:

1 H. 2 + 1 H. 2 → 1 H. 1 + 1 H. 3

161. Jaka energia zostanie uwolniona, gdy 1 g helu 2 He 4 utworzy się z protonów i neutronów?

162. W co zamienia się izotop toru 90 Th 234, którego jądra ulegają trzem kolejnym rozpadom α?

163. Dokończ reakcje jądrowe:

h Li b + 1 P 1 →?+ 2 He 4;

13 A1 27 + o n 1 →?+ 2 Nie 4

164. Jądro uranu 92 U 235, po wychwyceniu jednego neutronu, raz
rozpada się na dwa fragmenty, uwalniając dwa neutrony. Jednym z fragmentów okazało się jądro ksenonu 54 Xe 140. Jaki jest drugi odłamek? Zapisz równanie reakcji.

165. Oblicz energię wiązania jądra helu 2 He 3.

166. Znajdź energię uwolnioną podczas reakcji jądrowej:

20 Ca 44 + 1 P 1 → 19 K 41 +α

167. Wpisz poniżej brakujące symbole
typowe reakcje jądrowe:

1 Р 1 →α+ 11 Na 22

13 Al 27 + 0 p 1 →α+...

168. Określ specyficzną energię wiązania trytyny,

169. Zmiana masy podczas tworzenia jądra 7 N 15
równa się 0,12396 rano Wyznacz masę atomu

170 Znajdź energię wiązania jąder 1 H 3 i 2 He 4. Które z tych jąder jest najbardziej stabilne?

171 Kiedy lit 3 Li 7 jest bombardowany protonami, powstaje hel. Zapisz tę reakcję. Ile energii wydziela się podczas tej reakcji?

172. Znajdź energię pochłoniętą podczas reakcji:

7 N 14 + 2 He 4 → 1 P 1 + ?

173. Oblicz energię wiązania jądra helu 2 He 4.

174. Znajdź energię uwolnioną w następującej reakcji jądrowej:

3 Li 7 + 2 He 4 → 5 V 10 + o n 1

175. Dokończ reakcje jądrowe:

1 Р 1 → 11 Na 22 + 2 He 4, 25 Mn 55 + ? → 27 Co 58 + 0 n 1

176. Znajdź energię uwolnioną w poniższych sytuacjach
reakcja nuklearna.

з Li 6 + 1 Н 2 →2α

177. Jądra izotopu 90 Th 232 ulegają rozpadowi α, dwóm rozpadom β i kolejnemu rozpadowi α. Jakie jądra otrzymasz po tym?

178 Określ energię wiązania jądra deuteru.

179. Jądro izotopu 83Bi 211 otrzymano z innego jądra po jednym rozpadzie α i jednym rozpadzie β. Co to za rdzeń?

180. Który izotop powstaje z radioaktywnego toru 90 Th 232 w wyniku 4 rozpadów α i 2 rozpadów β?

181. W substancji radioaktywnej o stałej rozpadu λ=0,0546 lat -1, rozpadowi uległo=36,36% jąder w ich pierwotnej liczbie. Określ okres półtrwania, średni czas życia. Jak długo trwało rozpad jąder?

182. Okres półtrwania substancji radioaktywnej wynosi 86 lat. Ile czasu zajmie rozpadowi 43,12% pierwotnej liczby jąder? Wyznacz stałą zaniku λ oraz średni czas życia jądra radioaktywnego.

183. W ciągu jednego roku rozpadło się 64,46% jąder pierwotnej ilości radioaktywnego leku. Określ średni czas życia i okres półtrwania.

184. Średni czas życia substancji radioaktywnej wynosi τ=8266,6 lat. Określ czas, w którym 51,32% jąder z ich pierwotnej liczby rozpadnie się, okres półtrwania, stała rozpadu.

185. W substancji promieniotwórczej o stałej rozpadu λ=0,025 lat -1 rozpadowi uległo 52,76% jąder w ich pierwotnej liczbie. Jak długo trwało rozstanie? Jaki jest średni czas życia jąder?

186. Określ aktywność masy 0,15 μg z okresem półtrwania 3,8 dnia po dwóch dniach. Przeanalizuj zależność A =f(t)

187. Okres półtrwania bizmutu (83 Bi 210) wynosi 5
dni. Jaka jest aktywność tego leku w dawce 0,25 mcg po 24 godzinach? Załóż, że wszystkie atomy izotopu są radioaktywne.

188. Izotop 82 Ru 210 ma okres półtrwania wynoszący 22 lata. Wyznaczyć aktywność tego izotopu o masie 0,25 µg po 24 godzinach?

189. Strumień neutronów termicznych przechodzących przez aluminium
odległość d= 79,4 cm, osłabiony trzykrotnie. Definiować
efektywne przekroje poprzeczne reakcji wychwytu neutronów przez jądro atomu
ma aluminium: Gęstość aluminium ρ=2699 kg/m.

190. Strumień neutronów słabnie 50 razy po przebyciu drogi d w plutonie, którego gęstość wynosi ρ = 19860 kg/m3. Określ d, jeśli efektywny przekrój poprzeczny do wychwytu przez jądro plutonu wynosi σ = 1025 barów.

191. Ile razy strumień neutronów termicznych słabnie po przebyciu drogi d=6 cm w cyrkonie, jeżeli gęstość cyrkonu wynosi ρ = 6510 kg/m 3, a efektywny przekrój reakcji wychwytu wynosi σ = 0,18 bara.

192. Określ aktywność 85 Ra 228 z okresem półtrwania 6,7 ​​lat po 5 latach, jeśli masa leku wynosi m = 0,4 μg, a wszystkie atomy izotopu są radioaktywne.

193. Ile czasu potrzebował rozpad 44,62% ​​pierwotnej liczby jąder, jeśli okres półtrwania wynosi m=17,6 lat? Wyznacz stałą rozpadu λ, czyli średni czas życia jądra radioaktywnego.

194. Określ wiek znaleziska archeologicznego wykonanego z drewna, jeżeli aktywność izotopowa próbki wynosi 80% próbki pochodzącej ze świeżych roślin. Okres półtrwania wynosi 5730 lat.

195. Płynny potas ρ= 800 kg !M osłabia strumień neutronów o połowę. Wyznacz efektywny przekrój poprzeczny reakcji wychwytu neutronów przez jądro atomu potasu, jeśli strumień neutronów przejdzie drogę d = 28,56 cm w ciekłym potasie.

196. Określ wiek starej tkanki, jeśli jest aktywna
Zawartość izotopów w próbce wynosi 72% aktywności
próbka ze świeżych roślin. Okres półtrwania T=5730 lat.

197. Zapisz w pełnej formie równanie reakcji jądrowej (ρ,α) 22 Na. Określ energię uwolnioną w wyniku reakcji jądrowej.

198. Uran, którego gęstość wynosi ρ = ​​18950 kg/m 2, osłabia strumień neutronów termicznych 2 razy przy grubości warstwy d = 1,88 cm Określ efektywny przekrój poprzeczny reakcji wychwytu neutronów przez jądro uranu

199. Wyznacz aktywność izotopu 89 Ac 225 o okresie półtrwania T = 10 dni po czasie t = 30 dni, jeśli początkowa masa leku wynosi m = 0,05 μg.

200. Określ wiek znaleziska archeologicznego wykonanego z drewna, jeżeli aktywność 6 C 14 próbki wynosi 10% aktywności próbki pochodzącej ze świeżych roślin. Okres półtrwania T=5730 lat.

201. Wyznacz grubość warstwy rtęci, jeżeli strumień neutronów po przejściu przez ten strumień zostanie osłabiony 50-krotnie, efektywny przekrój poprzeczny dla reakcji wychwytu neutronów przez jądro σ = 38 barn, gęstość rtęci ρ = ​​13546 kg/m 3.

202. Izotop 81 Tℓ 207 ma okres półtrwania T = 4,8 miliona. Jaka jest aktywność tego izotopu o masie 0,16 μg po czasie t = 5 milionów. Załóżmy, że wszystkie atomy izotopu Tℓ 207 radioaktywny.

203. Ile jąder z początkowej ilości materii rozpada się w ciągu 5 lat, jeśli stała rozpadu λ = 0,1318 lat -1. Określ okres półtrwania, średni czas życia jąder.

204. Ustalenie działalności 87 Fr. 221 o masie 0,16 μg i okresie półtrwania T = 4,8 miliona po czasie t = 5 min. Przeanalizuj zależność aktywności od masy (A=f(m)).

205. Okres półtrwania izotopu węgla 6 C 14 T = 5730 lat, aktywność drewna dla izotopu 6 C 14 wynosi 0,01% aktywności próbek ze świeżych roślin. Określ wiek drewna.

206. Strumień neutronów przechodzący przez siarkę (ρ = 2000 kg/m 3.)
odległość d=37,67 cm zmniejsza się 2 razy. Definiować
efektywny przekrój poprzeczny reakcji wychwytu neutronów przez jądro atomu
mam siarkę.

207. Porównanie działania leków 89 Ac 227 i 82 Рb 210 jeśli masy leku wynoszą m=0,16 µg, po 25 latach. Okresy półtrwania izotopów są takie same i wynoszą 21,8 lat.

208. W substancji radioaktywnej 49,66% jąder w pierwotnej liczbie rozpadło się w ciągu t=300 dni. Określ stałą rozpadu, okres półtrwania i średni czas życia jądra izotopowego.

209. Przeanalizuj zależność aktywności izotopu promieniotwórczego 89 Ak 225 z masy po t = 30 dni, jeśli okres półtrwania wynosi T = 10 dni. Weź odpowiednio początkową masę izotopu m 1 = 0,05 μg, m 2 = 0,1 μg, m 3 = 0,15 μg.

210. Iryd osłabia strumień neutronów termicznych
2 razy. Określ grubość warstwy irydu jeśli jej gęstość
ρ=22400 kg/m 3 oraz efektywny przekrój reakcji dla
wychwyt neutronów przez jądro irydu σ=430 barn

W ciągu dwóch dni radioaktywność preparatu radonu spadła 1,45 razy. Określ okres półtrwania.

Określ liczbę jąder promieniotwórczych w świeżo przygotowanym preparacie 53J 131, jeśli wiadomo, że po jednym dniu jego aktywność wyniesie 0,20 Curie. Okres półtrwania jodu wynosi 8 dni.

Względna zawartość węgla radioaktywnego 6 C 14 w starym kawałku drewna wynosi 0,0416 jego udziału w żywych roślinach. Ile lat ma ten kawałek drewna? Okres półtrwania 6 C 14 wynosi 5570 lat.

Stwierdzono, że w preparacie radioaktywnym następuje 6,4 * 10 8 rozpadów jądrowych na minutę. Określ działanie tego leku.

Jaka część początkowej liczby jąder 38 Sg 90 pozostaje po 10 i 100 latach i rozpada się w ciągu jednego dnia, w ciągu 15 lat? Okres półtrwania 28 lat

Jest 26 * 10 6 atomów radu. Ile z nich ulegnie rozpadowi radioaktywnemu w ciągu jednego dnia, jeśli okres półtrwania radu wynosi 1620 lat?

Kapsułka zawiera 0,16 mola izotopu 94 Pu 238. Jego okres półtrwania wynosi 2,44*10 4 lata. Określ aktywność plutonu.

134 Istnieje preparat uranu o aktywności 20,7 * 10 6 dyspersji/s. Określ masę izotopu 92 U 235 w preparacie o okresie półtrwania 7,1 * 10 8 lat.

Jak zmieni się działanie leku kobaltowego w ciągu 3 lat? Okres półtrwania 5,2 lat.

Kapsułka ołowiana zawiera 4,5 * 10 18 atomów radu. Określ aktywność radu, jeśli jego okres półtrwania wynosi 1620 lat.

Jak długo trwa rozkład 80% atomów radioaktywnego izotopu chromu 24 Cr 51, jeśli jego okres półtrwania wynosi 27,8 dnia?

Masa radioaktywnego izotopu sodu 11 Na 25 wynosi 0,248*10 -8 kg. Okres półtrwania 62 s. Jaka jest aktywność początkowa leku i jego aktywność po 10 minutach?

Ile substancji radioaktywnej pozostało po jednym lub dwóch dniach, jeśli na początku było jej 0,1 kg? Okres półtrwania substancji wynosi 2 dni.

Aktywność preparatu uranu o liczbie masowej 238 wynosi 2,5 * 10 4 dyspersji/s, masa preparatu wynosi 1 g. Znajdź okres półtrwania.

141. Jaka część atomów izotopu promieniotwórczego 90 Th 234, którego okres półtrwania wynosi 24,1 dnia, rozpada się w ciągu 1 s dziennie i miesięcznie?

142. Jaka część atomów radioaktywnego izotopu kobaltu rozpada się w ciągu 20 dni, jeśli jego okres półtrwania wynosi 72 dni?

143 Ile czasu zajmuje preparatowi o stałej aktywności 8,3*10 6 rozpadu/s rozpadowi 25*10 8 jąder?

Znajdź aktywność 1 µg wolframu 74 W 185 którego okres półtrwania wynosi 73 dni

Ile rozpadów jądrowych zachodzi na minutę w preparacie, którego aktywność wynosi 1,04 * 10 8 dyspersja/s?

Jaka część początkowej ilości materiału radioaktywnego pozostaje niezniszczona po 1,5 okresu półtrwania?

Jaka część początkowej ilości izotopu promieniotwórczego rozpada się w czasie jego życia?

Jaka jest aktywność radonu powstałego z 1 g radu w ciągu godziny? Okres półtrwania radu wynosi 1620 lat, radonu 3,8 dnia.

Stała rozpadu niektórych radioaktywnych substancji wynosi 1,44*10 -3 h -1 . Jak długo trwa rozpad 70% pierwotnej liczby atomów 7?

Znajdź aktywność właściwą sztucznie otrzymanego radioaktywnego izotopu strontu 38 Sg 90. Jego okres półtrwania wynosi 28 lat.

151. Czy jądro krzemu może zamienić się w jądro aluminium, emitując w ten sposób proton? Dlaczego?

152. Podczas bombardowania aluminium 13 Al 27 α - fosfor 15 P 30 powstaje z cząstek. Zapisz tę reakcję i oblicz uwolnioną energię.

153. Kiedy proton zderza się z jądrem berylu, zachodzi reakcja jądrowa 4 Be 9 + 1 P 1 → 3 Li 6 + α. Znajdź energię reakcji.

154. Znajdź średnią energię wiązania na 1 nukleon w jądrach 3 Li 6, 7 N 14.

Kiedy jądra fluoru 9 F 19 są bombardowane protonami, powstaje tlen x O 16. Ile energii zostaje uwolnione podczas tej reakcji i jakie powstają jądra?

Znajdź energię uwolnioną w następującej reakcji jądrowej 4 Ве 9 + 1 Н 2 → 5 В 10 + 0 n 1

Izotop radu o liczbie masowej 226 zamienił się w izotop ołowiu o liczbie masowej 206. Ile rozpadów α i β miało miejsce w tym przypadku?

Określono początkowe i końcowe elementy czterech rodzin promieniotwórczych:

92 U 238 → 82 Pb 206

90 Th 232 → 82 Pb 207

92 U 235 → 82 Pb 207

95 Am 241 → 83 Bi 209

Ile transformacji α i β miało miejsce w każdej rodzinie?

Znajdź energię wiązania na nukleon w jądrze atomu tlenu 8 O 16.

Znajdź energię uwolnioną podczas reakcji jądrowej:

1 H. 2 + 1 H. 2 → 1 H. 1 + 1 H. 3

Jaka energia zostanie uwolniona, gdy 1 g helu 2 He 4 utworzy się z protonów i neutronów?

162. W co zamienia się izotop toru 90 Th 234, którego jądra ulegają trzem kolejnym rozpadom α?

163. Dokończ reakcje jądrowe:

h Li b + 1 P 1 →?+ 2 He 4;

13 A1 27 + o n 1 →?+ 2 Nie 4

164. Jądro uranu 92 U 235, po wychwyceniu jednego neutronu, po rozszczepieniu na dwa fragmenty, uwolniło dwa neutrony. Jednym z fragmentów okazało się jądro ksenonu 54 Xe 140. Jaki jest drugi odłamek? Zapisz równanie reakcji.

Oblicz energię wiązania jądra helu 2 He 3.

Znajdź energię uwolnioną podczas reakcji jądrowej:

20 Ca 44 + 1 P 1 → 19 K 41 +α

167. Wpisz brakujące symbole w następujących reakcjach jądrowych:

1 Р 1 →α+ 11 Na 22

13 Al 27 + 0 p 1 →α+...

168. Określ specyficzną energię wiązania trytyny,

169. Zmiana masy podczas powstawania jądra 7 N 15 wynosi 0,12396 rano. Wyznacz masę atomu

Znajdź energię wiązania jąder 1 H 3 i 2 He 4. Które z tych jąder jest najbardziej stabilne?

Kiedy lit 3 Li 7 jest bombardowany protonami, powstaje hel. Zapisz tę reakcję. Ile energii wydziela się podczas tej reakcji?

172. Znajdź energię pochłoniętą podczas reakcji:

7 N 14 + 2 He 4 → 1 P 1 + ?

Oblicz energię wiązania jądra helu 2 He 4.

Znajdź energię uwolnioną w następującej reakcji jądrowej:

3 Li 7 + 2 He 4 → 5 V 10 + o n 1

175. Dokończ reakcje jądrowe:

1 Р 1 → 11 Na 22 + 2 He 4, 25 Mn 55 + ? → 27 Co 58 + 0 n 1

176. Znajdź energię uwolnioną podczas następnej reakcji jądrowej.

з Li 6 + 1 Н 2 →2α

177. Jądra izotopu 90 Th 232 ulegają rozpadowi α, dwóm rozpadom β i kolejnemu rozpadowi α. Jakie jądra otrzymasz po tym?

178 Określ energię wiązania jądra deuteru.

Jądro izotopu 83Bi 211 otrzymano z innego jądra po jednym rozpadzie α i jednym rozpadzie β. Co to za rdzeń?

Który izotop powstaje z radioaktywnego toru 90 Th 232 w wyniku 4 rozpadów α i 2 rozpadów β?

W leku promieniotwórczym o stałej rozpadu λ=0,0546 lat -1, rozpadowi uległo=36,36% jąder w ich pierwotnej liczbie. Określ okres półtrwania, średni czas życia. Jak długo trwało rozpad jąder?

182. Okres półtrwania substancji radioaktywnej wynosi 86 lat. Ile czasu zajmie rozpadowi 43,12% pierwotnej liczby jąder? Wyznacz stałą zaniku λ oraz średni czas życia jądra radioaktywnego.

187. Okres półtrwania bizmutu (83 Bi 210) wynosi 5 dni. Jaka jest aktywność tego leku w dawce 0,25 mcg po 24 godzinach? Załóż, że wszystkie atomy izotopu są radioaktywne.

188. Izotop 82 Ru 210 ma okres półtrwania wynoszący 22 lata. Wyznaczyć aktywność tego izotopu o masie 0,25 µg po 24 godzinach?

189. Strumień neutronów termicznych przechodzących przez odległość d= w aluminium 79,4 cm, osłabiony trzykrotnie. Wyznaczyć efektywne przekroje poprzeczne reakcji wychwytu neutronów przez jądro atomu glinu: Gęstość aluminium ρ=2699 kg/m.

Strumień neutronów słabnie 50-krotnie po przebyciu drogi d w plutonie, którego gęstość wynosi ρ = 19860 kg/m3. Określ d, jeśli efektywny przekrój poprzeczny do wychwytu przez jądro plutonu wynosi σ = 1025 barów.

Ile razy strumień neutronów termicznych słabnie po przebyciu drogi d=6 cm w cyrkonie, jeśli gęstość cyrkonu wynosi ρ = 6510 kg/m 3, a efektywny przekrój reakcji wychwytu wynosi σ = 0,18 bara.

Określ aktywność 85 Ra 228 z okresem półtrwania 6,7 ​​lat po 5 latach, jeśli masa leku wynosi m = 0,4 μg, a wszystkie atomy izotopu są radioaktywne.

Ile czasu potrzebował rozpad 44,62% ​​pierwotnej liczby jąder, jeśli okres półtrwania wynosi m=17,6 lat? Wyznacz stałą rozpadu λ, czyli średni czas życia jądra radioaktywnego.

196. Określ wiek starej tkanki na podstawie aktywności próbki według izotopu
wynosi 72% aktywności próbki ze świeżych roślin. Pół życia
T=5730 lat.

Zapisz w pełnej formie równanie reakcji jądrowej (ρ,α) 22 Na. Określ energię uwolnioną w wyniku reakcji jądrowej.

Uran, którego gęstość wynosi ρ = ​​18950 kg/m 2, osłabia strumień neutronów termicznych 2 razy przy grubości warstwy d = 1,88 cm Określ efektywny przekrój poprzeczny dla reakcji wychwytu neutronów przez jądro uranu

204. Ustalenie działalności 87 Fr. 221 o masie 0,16 μg i okresie półtrwania T = 4,8 miliona po czasie t = 5 min. Przeanalizuj zależność aktywności od masy (A=f(m)).

205. Okres półtrwania izotopu węgla 6 C 14 T = 5730 lat, aktywność drewna dla izotopu 6 C 14 wynosi 0,01% aktywności próbek ze świeżych roślin. Określ wiek drewna.

206. Strumień neutronów po przejściu przez siarkę (ρ = 2000 kg/m 3.) na odległość d = 37,67 cm jest osłabiany 2 razy. Wyznaczyć efektywny przekrój poprzeczny reakcji wychwytu neutronów przez jądro atomu siarki.

207. Porównanie działania leków 89 Ac 227 I 82 RB 210 jeśli masy leku wynoszą m=0,16 µg, po 25 latach. Okresy półtrwania izotopów są takie same i wynoszą 21,8 lat.

W materii radioaktywnej 49,66% pierwotnej liczby jąder rozpadło się w ciągu t = 300 dni. Określ stałą rozpadu, okres półtrwania i średni czas życia jądra izotopowego.

Przeanalizuj zależność aktywności izotopu promieniotwórczego 89 As 225 z masy po t = 30 dni, jeśli okres półtrwania wynosi T = 10 dni. Weź odpowiednio początkową masę izotopu m 1 = 0,05 μg, m 2 = 0,1 μg, m 3 = 0,15 μg.

210. Iryd osłabia strumień neutronów termicznych 2 razy. Wyznaczyć grubość warstwy irydu, jeżeli jej gęstość wynosi ρ = ​​22400 kg/m 3, a efektywny przekrój poprzeczny dla reakcji wychwytu neutronów przez jądro irydu wynosi σ = 430 barn

Opcje zadań.