Министерство сельского хозяйства Р. Ф.
Уральская Государственная сельскохозяйственная академия.
Контрольная работа
По дисциплине: Радиобиология.
Исполнитель: студентка 3курса
заочного Ф. Т. Ж.
Руководитель:
Екатеринбург 2006
Задача 1.
Трава на участке выпаса, по данным радиохимического анализа, содержит йод-131 в концентрации 12мКи/кг. Какова активность по йоду -131 будет через 24 дня?
Эта задача на применение закона радиоактивного распада, решается по формуле
At= t/TAo*2ˉ
где, At-активность вещества через время t;
Ao-исходная активность вещества;
T-период полураспада;
t-время.
_24/8
решение:
At=12мКи*2 = 12мКи/8=1,5мКи.
Ответ: активность йода-131 через 24 дня будет 1,5мКи.
Задача 11.
Какова эквивалентная доза излучения, если животное облучали 7 часов потоком быстрых нейтронов с мощностью излучения 6Гр/час.
Эта задача по расчету дозы и мощности дозы, решается по формуле
H=Dn*Q
где, H-эквивалентная доза;
Dn-поглощенная доза;
Q-коэффициент ОБЭ.
решение:
Н=42Гр*10=420Грей.
Ответ: эквивалентная доза излучения 420Грей.
Задача 21.
Какую дозу получит кролик за 30 часов облучения раствором йода-131 активностью 8мКu, если колба с радиозотопом находится в 30см. от животного. Гамма-постоянная йода-131 равна 2,3Р/ч.
Эта задача на расчет активности радионуклидов и дозы, создаваемой гамма-излучением, решается по формуле
D=Kγat/R²
где, D-экспозиционная доза,Р;
Kγ-гамма-постоянная радионуклида,Р/ч;
А-активность, мКu;
t-время облучения, ч;
R-растояние от источника излучения до обьекта излучения, см.
решение:
D=2.3Р/ч*8*30ч/30см²=6,13мКu/
Ответ: кролик получит дозу 6,13мКu.
Вопрос 1. Строение атома и физическая характеристика элементарных частиц, входящих в его состав.
Строение атома. Атом — это мельчайшая частица химического элемента, сохраняющая все его свойства. По своей структуре атом представляет сложную систему, состоящую из находящегося в центре атома положительно заряженного ядра очень малых размеров (10ˉ13см) и отрицательно заряженных электронов, вращающихся вокруг ядра на различных орбитах. Отрицательный заряд электронов равен положительному заряду ядра, при этом атом в целом оказывается электрически нейтральным.
В среднем размер целого атома принимается равным 10ˉ8см. Следовательно, ядро атома приблизительно в 100000 раз меньше атома.
Открытия о строении атома и атомного ядра относятся к началу XXвека. В 1911г. было установлено, что любой атом состоит из ядра и окружающих его электронов. Первые сведения о структуре ядра получены в 1919г., когда в составе ядра открыли протоны. Нейтроны были открыты в 1932г. После этого структура атома окончательно определилась. Согласно современным представлениям, любой атом состоит из трех видов элементарных частиц: протонов, нейтронов и электронов.
Элементарная частица в свободном состоянии характеризуется такими физическими величинами, как масса, электрический заряд (или отсутствие заряда), устойчивость и другие свойства. Протон и электрон относятся к так называемым совершенно устойчивым и стабильным частицам, тогда как нейтрон является стабильным, лишь находясь в ядре.
Массу ядер и элементарных частиц обычно выражают в атомных единицах массы (а. е. м.). За атомную единицу массы (физическую) принята 1/12 массы изотопа атома углерода 6С12. Одна атомная единица массы равняется 1,66*10ˉ27 кг.
Энергию в ядерной физике выражают в электрон-вольтах. Электрон-вольт равен кинетической энергии, которую приобретает электрон (или любая частица вещества, имеющая заряд) при прохождении электрического поля с разностью потенциалов в 1 вольт. Обычно пользуются кратной электрон-вольту единицей — мегаэлектронвольт (Мэв), равной миллиону эв (1 Мэв—106 эв).
Энергетический эквивалент 1 а. е. м. составляет 931,14 Мэв (или 14,84*Юˉ4 эрг). Электрон - устойчивая элементарная частица с массой покоя, равной 0,000548 а. е. м., энергетический эквивалент которой составляет 0,511 Мэв. Электрон (символ-е) несет один элементарный отрицательный заряд электричества - 1,602-10ˉ19 кулона. Отрицательно заряженные электроны находятся на относительно очень больших расстояниях (10ˉ8 см) вокруг атомного ядра и образуют оболочку атома. Электроны удерживаются в области атома электромагнитными силами притяжения, действующими на них со стороны положительно заряженного ядра. Число электронов в атоме равно числу протонов в ядре.
Электроны могут двигаться в атоме по орбитам вполне определенного радиуса. Если электронов три и больше, то они вращаются на орбитах разных радиусов или, как говорят, на разных уровнях. Орбиты группируются в определенные электронные слои, окружающие ядра, создавая его оболочку. Таких слоев максимально может быть семь. Электронные слои принято обозначать (начиная с ближайшего к ядру слоя) буквами K,L,M,O,P,Q. Соответственно числу электронных слоев в периодической системе все элементы размещаются в семи периодах.
Наибольшее количество электронов, которое может находиться в одном слое, определяется квантовым соотношением т = 2п2, где п — главное квантовое число, которое является и номером слоя (п=1, 2, 3, 4, 5, 6, 7). Следовательно, в К-слое (п=1) может находиться максимум 2 электрона, в L-слое (п-2) — 8 электронов, М-слое (п-3) — 18 электронов и т.д. Общее число электронов в атоме равно положительному, заряду ядра. Поэтому в невозбужденном состоянии атом в целом электрически нейтрален. Чем ближе к ядру вращается электрон, тем больше его энергия связи с ядром (потенциальная энергия), а уровень энергии вращения (кинетическая энергия) меньше. Поэтому электроны с внешней орбиты, где их энергия связи не превышает 1—2 эв, сорвать легче, и они на внешних орбитах легче, чем на других орбитах, взаимодействуют с окружающей средой, обусловливая важнейшие свойства вещества — его электропроводность, валентность и др.
Перескок отдельного электрона с орбиты на орбиту всегда связан с поглощением или высвобождением энергии. Однако орбиты имеют определенные диаметры, поэтому изменения энергии при перескоках не могут иметь любое значение, а совершаются ступенчато, определенными порциями.
Атомное ядро—это положительно заряженная центральная часть атома, в которой находится основная его масса. Почти вся масса атома (99,95—99,98%) сосредоточена в его ядре, которое вследствие огромной плотности занимает примерно лишь одну стотриллионную часть объема. Размеры атомного ядра ничтожно малы (10ˉ13—10ˉ12 см) по сравнению с размером атома (10ˉ8 см). Плотность атома составляет 2*1014 г/см3, или 200 млн. тонн в 1 см3, т.е. ядерное вещество в 2*1014 раз тяжелее воды.
Атомное ядро несет заряд положительного электричества и состоит из протонов и нейтронов.
Протон — элементарная частица любого атомного ядра. Масса покоя протона составляет 1,6724-10ˉ27 кг или в относительных единицах 1,007825 а.е.м., т.е. в 1836,13 раза больше массы электрона. Протон имеет положительный заряд, равный заряду электрона, т.е. элементарному заряду = 1,6009 * 10ˉ19 кулона. Символ протона - латинская буква р.
Число протонов в ядре (Z) для каждого элемента строго постоянно и соответствует порядковому номеру элемента в таблице Менделеева. Поэтому порядковый или атомный номер элемента является синонимом числа протонов. Так как каждый протон несет элементарный положительный заряд электричества, то атомный номер элемента показывает и число положительных зарядов в ядре. Число электронов в оболочке атома определяется числом протонов в ядре, а не наоборот, и химические свойства элементов определяются в конечном итоге числом протонов.
Нейтрон — другой вид ядерных частиц всех элементов. Его нет лишь в ядре легкого водорода, состоящего из одного протона. Масса покоя нейтрона немного больше массы протона и составляет 1,6748-10ˉ27 кг, или 1,009665 а.е.м., т.е. больше массы электрона в 1838,7 раза. В отличие от протона нейтрон не имеет заряда, он электрически нейтрален. Символ нейтрона — латинская буква п.
В атомном ядре нейтроны являются стабильными, а в свободном состоянии они неустойчивы. Число нейтронов в ядрах атомов одного и того же элемента может колебаться, поэтому число нейтронов в ядре (N) не характеризует элемент.
Общее название протонов и нейтронов — нуклоны. Нуклоны удерживаются внутри атомного ядра ядерными силами притяжения. Ядерные силы гораздо (раз в 100) сильнее электромагнитных сил и поэтому удерживают внутри ядра, одноименно заряженные протоны. Ядерные силы проявляются только на очень малых расстояниях (10ˉ13см). При незначительном увеличении расстояния между нуклонами ядерные силы уменьшаются до нуля и кулоновские силы разъединяют протоны. Ядерные силы составляют потенциальную энергию связи ядра, которая при некоторых превращениях частично высвобождается, переходит в кинетическую энергию.
Как указывалось, заряд (Z) атомного ядра любого химического элемента определяется числом протонов в ядре и равен атомному номеру элемента. Массу атома (А) практически принимают равной массе ядра, так как масса электронов весьма мала. Но масса ядра слагается из масс всех нуклонов, входящих в ядро, следовательно, сумма чисел протонов Nр и нейтронов NПдолжна быть равна массовому числу атома, т.е. целому числу А, ближайшему к атомному весу.
Таким образом, число нейтронов в атомном ядре элемента равно разности между массовым числом и атомным номером элемента: NП=А-Z. В принятой в настоящее время транскрипции атомные ядра химических элементов обозначают символом ZХА, где X — символ элемента, А — массовое число, Z— атомный номер.
Простейшим ядром является ядро атома водорода, оно состоит из одного протона. Его заряд и массовое число соответственно равны единице 1Н1.