《放射性污染与防护》第一章 放射性的基本知识（2.1）放射性衰变与生长的一般规律

第一章放射性的基本知识 第一节放射性衰变与生长的一般规律 第二节原子核反应、核裂变和核聚变 第三节放射性的度量

第一章 放射性的基本知识 第一节 放射性衰变与生长的一般规律 第二节 原子核反应、核裂变和核聚变 第三节 放射性的度量

第一节放射性衰变与生长的一般规律 原子核、放射性和同位素 元素和原子 地球上所有物质,尽管它们形态各异,特征不同, 但都是各种元素组成。目前发现的元素有109种 其中天然元素占绝大部分,一小部分是用人工方法 制的。 组成元素的单位是原子,它由带正电荷的原子核及 绕核运动的带负电荷的电子组成。 原子很小,直径约108厘米 原子很轻,如较重的元素钍,它的一个原子 385×10-2g

第一节 放射性衰变与生长的一般规律 一、原子核、放射性和同位素 1 元素和原子 地球上所有物质，尽管它们形态各异，特征不同， 但都是各种元素组成。目前发现的元素有109种， 其中天然元素占绝大部分，一小部分是用人工方法 制的。 组成元素的单位是原子，它由带正电荷的原子核及 绕核运动的带负电荷的电子组成。 原子很小，直径约10-8厘米 原子很轻，如较重的元素钍，它的一个原子 3.85×10-22g

原子的质量很小,一般不直接用原子的实际质量,而 采用相对质量。 以一种碳原子质量的1/12作为标准,其它原子的质量 与它相比「得的数值就是这种原子的原子量。 6个质子和6个中子的碳原子,质量为1993×10-23 原子核由带正电荷的质子及不带电荷的中子组成。 通常用2X表示某原子的结构,X代表元素符号;2 为原子序数,等于原子核内的质子数;A代表质量数 等于原子核中质子数和中子数之和

原子的质量很小，一般不直接用原子的实际质量，而 采用相对质量。 以一种碳原子质量的1/12作为标准，其它原子的质量 与它相比所得的数值就是这种原子的原子量。 6个质子和6个中子的碳原子，质量为1.993×10－23 原子核由带正电荷的质子及不带电荷的中子组成。 通常用 表示某原子的结构，X代表元素符号；Z 为原子序数，等于原子核内的质子数；A代表质量数， 等于原子核中质子数和中子数之和。 A ZX

具有相同核电荷数(质子数)的同一原子称为元素。 2核素及同位素 同位素:具有相同原子序数而不同中子数的原子,它 们在元素周期表中占有同一位置。 核素:组成同位素的原子称为核素。 如:天然氧由1O,O,8O三种核素组成。 在自然界中有很多元素是该元素的各种同位素的混合物。 某种同位素在所在天然元素中所占的原子百分数叫做丰 度。如,2帅丰度为917%

具有相同核电荷数（质子数）的同一原子称为元素。 2 核素及同位素 同位素：具有相同原子序数而不同中子数的原子，它 们在元素周期表中占有同一位置。 O 18 O 8 17 8 核素：组成同位素的原子称为核素。 如：天然氧由16 8O， ， 三种核素组成。 在自然界中有很多元素是该元素的各种同位素的混合物。 某种同位素在所在天然元素中所占的原子百分数叫做丰 度。如， 56 26的丰度为 Fe 91.7％

有些原子核是不稳定的,能自发的改变核结构转变成 为另一种原子核,并伴随转变过程放出带电的或不带 电的粒子,这种现象称为核衰变,亦称放射现象。 如3pPu3U具有放射性,称为放射性核素, 6C8O称为稳定性核素

有些原子核是不稳定的，能自发的改变核结构转变成 为另一种原子核，并伴随转变过程放出带电的或不带 电的粒子，这种现象称为核衰变，亦称放射现象。 如 具有放射性，称为放射性核素， 称为稳定性核素。 Pu 239 94 U 238 92 O 17 C 8 12 6

有些原子,它们原子核的核电荷数Z、质量数A分别相 等,但核内部能量不同,这些核称为同质异能素,这 些放射性核素的半衰期也不同。 例如z=35,A=80的溴同位素就有两种, 80 Br和35MBr,半衰期分别为442小时和172 分,通常加上字母M来表示较高能级的同质异能素

例如Z＝35，A＝80的溴同位素就有两种， 和 ，半衰期分别为4.42小时和17.2 分，通常加上字母M来表示较高能级的同质异能素。 有些原子，它们原子核的核电荷数Z、质量数A分别相 等，但核内部能量不同，这些核称为同质异能素，这 些放射性核素的半衰期也不同。 Br 80 35 Br 80M 35

、放射性衰变与生长的一般规律 衰变定律 放射性核素自发的发生衰变而放射出带电的或不带电的 粒子——放射性。有的核衰变的慢,有的核衰变的快, 它的快慢是由核素本身的特征决定的,不受外来因素 (如温度、压力等)改变的影响。 衰变后形成的核有的稳定,有的不稳定,还要继续衰变。 常常把衰变前的核称为母体,衰变后形成的核称为子体。 如果子体还要继续衰变,则有第二代、第三代……子体 产生

二、放射性衰变与生长的一般规律 1 衰变定律 放射性核素自发的发生衰变而放射出带电的或不带电的 粒子——放射性。有的核衰变的慢，有的核衰变的快， 它的快慢是由核素本身的特征决定的，不受外来因素 （如温度、压力等）改变的影响。 衰变后形成的核有的稳定，有的不稳定，还要继续衰变。 常常把衰变前的核称为母体，衰变后形成的核称为子体。 如果子体还要继续衰变，则有第二代、第三代……子体 产生

实验证明,在时间t至Δt时间间隔内,衰变的原子数 △N和时间△t与该时刻未衰变的原子数N成正比。 即,△NN·△t 如果引入一个比例常数λ,写成 入N △ 对于未衰变的原子数N来讲,△N是一个减少量,表示 在Δ时间内有△N个原子发生了衰变

实验证明，在时间t至Δt时间间隔内，衰变的原子数 ΔN和时间Δt与该时刻未衰变的原子数N成正比。 即，ΔN∝N·Δt 如果引入一个比例常数λ，写成 = − t N Δ Δ λN 对于未衰变的原子数N来讲， ΔN是一个减少量，表示 在Δt时间内有ΔN个原子发生了衰变。 （1—1）

若Δt取值很小的话,将上式写成微分形式 当t=0,未衰变的原子总数为N时,积分(1—2) 得 N= N n t (1—3) 上式说明,未衰变的原子核数N的值,按照时间的指数 函数衰减。从0到时刻内已衰变的原子核数为 N"=N0-N=N01-e)(1-4)

若Δt取值很小的话，将上式写成微分形式 N dt dN = − 当t＝0，未衰变的原子总数为N0时，积分（1—2）， 得 （1—2） t N N e − = 0 （1—3） 上式说明，未衰变的原子核数N的值，按照时间的指数 函数衰减。从0到t时刻内已衰变的原子核数为 (1 ) 0 0 t N N N N e −  = − = − （1—4）

在实际工作中,我们感兴趣的式单位时间里有多少个 原子发生了衰变,也就是放射性同位素的衰变率 dNdt。测量dN/dt是困难的,但可以测出核衰变中放 出的某一种粒子的数目。这时衰变率(放射性强度A 可表示为: dN A an=ane -ar (1-5) 放射性强度也按照指数规律减少

在实际工作中，我们感兴趣的式单位时间里有多少个 原子发生了衰变，也就是放射性同位素的衰变率 dN/dt。测量dN/dt是困难的，但可以测出核衰变中放 出的某一种粒子的数目。这时衰变率（放射性强度A） 可表示为： t N N e dt dN A    − = − = = 0 （1—5） 放射性强度也按照指数规律减少