1. Przedstaw i omów prawo rozpadu promieniotwórczego.

Prawo rozpadu promieniotwórczego, prawo określające zmianę w czasie ilości jąder substancji promieniotwórczej na skutek rozpadu promieniotwórczego.
Określa je równanie różniczkowe (zgodne z równaniem dla reakcji kinetycznych I rzędu) postaci:
-dN(t)/dt = λN(t),
gdzie: N(t) - chwilowa liczba jąder danego izotopu promieniotwórczego, λ - stała rozpadu.
Lewą stronę tego równania nazywa się aktywnością (aktywność źródła promieniotwóczego), znak minus wynika z ujemnej wartości pochodnej dN/dt. Jako prawo rozpadu promieniotwórczego traktuje się często wymiennie rozwiązanie przytoczonego równania postaci:
N(t) = N_o{exp(-λt)} = N_o{exp[-(ln2)t/T_1/2]},
gdzie: N_o - początkowa liczba jąder danego izotopu, T_1/2 - czas połowicznego zaniku danego izotopu.
Bardziej złożone wyrażenia opisują rozpady sekwencyjne (równowaga promieniotwórcza).

2. Rozpad β. Jakie znasz rodzaje rozpadu β, jakie jądro powstaje w wyniku

każdego z nich ? Na czym polega wychwyt ?

Rozpad beta – jeden z typów reakcji rozpadu jądra. Jest to przemiana jądrowa, której skutkiem jest przemiana nukleonu w inny nukleon, zachodząca pod wpływem oddziaływania słabego. Wyróżnia się dwa rodzaje tego rozpadu: rozpad β ⁻ (beta minus) oraz rozpad β ⁺ (beta plus). W wyniku tego rozpadu zawsze wydzielana jest energia, którą unoszą produkty rozpadu. Część energii rozpadu może pozostać zmagazynowana w jądrze w postaci energii jego wzbudzenia, dlatego rozpadowi beta towarzyszy często emisja promieniowania gamma.

Rozpad β ⁻ polega na przemianie jądrowej, w wyniku której neutron zostaje zastąpiony protonem. Oddziaływanie ma miejsce poprzez emisję bozonu pośredniczącego W ⁻ przez jeden z kwarków d neutronu. W ⁻ rozpada się następnie na elektron i antyneutrino elektronowe według schematu:

W rezultacie w wyniku rozpadu beta minus powstaje elektron i antyneutrino elektronowe. Rozpad β ⁻ może zachodzić również dla swobodnego neutronu.

Rozpad β ⁺ polega na przemianie protonu w neutron wewnątrz jądra. Reakcja zachodzi poprzez emisję bozonu W ⁺ , który rozpada się na pozyton oraz neutrino elektronowe. Ogólne równanie tej przemiany ma postać

gdzie X i Y są jądrami – początkowym i końcowym, A oznacza liczbę nukleonów w jądrze a Z – liczbę protonów w jądrze początkowym.

3. Zdefiniuj pojęcie dawki, równoważnika mocy dawki i podaj ich jednostki.

Dawka równoważna, równoważnik dawki, H_T , wielkość dozymetrycznaumożliwiająca ocenę skutku biologicznego narażenia radiacyjnego organizmu żywego.

Szacując dawkę sumuje się dawki pochłonięte w poszczególnych organach (w danym czasie T, np. T = 50 lat), uwzględnia się też istotność danego organu oraz zróżnicowanie efektu biologicznego, wynikające z różnej przenikliwości różnego rodzaju promieniowania:

H_T=_O∫^T ∑_k ∑_i Q_kw_iD_ikdt,

gdzie: t – czas,

D_ik – dawka od k-tego rozważanego promieniowania pochłoniętego w i-tej rozważanej tkance

w_i – waga i-tej tkanki

Q_k – czynnik jakości promieniowania zależny od rodzaju i energii promieniowania

Dawkę równoważną wyraża się w siwertach (Sv) lub dawniej w remach (rem).

4. Zdefiniuj pojęcie aktywności źródła promieniowania i podaj jednostki.

Aktywność źródła promieniotwórczego, A, całkowita liczba rozpadów promieniotwórczych jąder określonego źródła w jednostce czasu, dana wzorem A = - (dN/dt) = λN, gdzie λ - stała rozpadu, N - liczba jąder, t - czas rozpadu. Jednostką aktywności źródła promieniowania w układzie SI jest bekerel (Bq), dawniej używano jednostki kiur (Ci).

5. Przedstaw prawo absorpcji promieniowania γ w materii – co to jest współczynnik absorpcji.

Współczynnik absorpcji można zdefiniować następująco: jest to odwrotność grubości warstwy po przejściu której światło ma e-krotnie mniejsze natężenie. Jednostką jego jest odwrotność metra (m⁻¹). Współczynnik pochłaniania jest stały dla danej substancji dla światła o ustalonym składzie widmowym. Duża wartość tego współczynnika oznacza silne pochłanianie światła. Ośrodek doskonale przezroczysty ma zerowy współczynnik absorpcji. Współczynnik ten zależy od długości fali, czyli ośrodek może być bardzo przezroczysty dla światła niebieskiego, natomiast światło czerwone będzie silnie pochłaniane.

Przykładowe orientacyjne wartości współczynnika pochłaniania dla światła białego:

• dla szkła ~ 1 m⁻¹,

• dla metalu ~ 10⁶ m⁻¹.

6. Naturalne tło promieniotwórcze – omów przyczyny występowania naturalnego tła promieniotwórczego.

Naturalne tło promieniotwórcze składa się promieniowanie pochodzące od izotopów naturalnych, promieniowania kosmicznego, ale także diagnostyki medycznej (prześwietlenia rentgenowskie, diagnostyka izotopowa, radiofarmacja). O wielkości dawki promieniowania otrzymywanego przez człowieka decyduje więc cały szereg czynników stałych ale również promieniotwórcze skażenie środowiska.

7. Do czego służy dozymetr?

Dozymetr (dawkomierz) – przyrząd do pomiaru dawki promieniowania jonizującego lub aktywności promieniotwórczej preparatów. Dozymetr mierzący dawkę pochłoniętą przez pojedynczą osobę, osobnika, nazywa się dozymetrem indywidualnym.

8. Jakie znasz rodzaje promieniowania jonizującego. Zaproponuj jakie osłony

(materiał oraz grubość) powinno się stosować w celu ochrony człowieka

przed tym promieniowaniem

Pod względem sposobu oddziaływania z materią promieniowanie jonizujące można podzielić na:

1. promieniowanie bezpośrednio jonizujące - jonizacja bezpośrednia powoduje stopniowe przekazywanie energii przez cząstkę podczas całej jej drogi. Do cząstek bezpośrednio jonizujących należą: cząstki i cząstki 

2. promieniowani pośrednio jonizujące - do tej grupy należą fotony i X oraz neutrony. Fotony oddziałują z materią na drodze jednego z trzech efektów: fotoelektrycznego, Comptona i kreacji par, natomiast neutrony tracą swoją energię na drodze zderzeń z jądrami. Na skutek tych efektów powstają cząstki (elektrony, pozytony) zdolne do jonizacji bezpośredniej.