1. Równanie szybkości rozpadu promieniotwórczego, definicja T 1/2
dN(t)= -N(t)dt lub dN(t)/dt= - ·N(t)
gdzie: N(t)  liczba atomów promieniotwórczych danego nuklidu
dN(t)/dt- szybkość rozpadów jÄ…der zwana także aktywnoÅ›ciÄ… A przy czym A = ·N(t)
  stała rozpadu charakterystyczna dla każdego nuklidu promieniotwórczego
czas połowicznego rozpadu T1/2, który definiujemy jako czas po którym rozpadnie sie
połowa jader.
2 Zdefiniuj warunki trwałości jąder.
Tylko niektóre jądra atomowe są trwałe. Decydują o tym oddziaływania między tworzącymi
je nukleonami. Większość jąder atomowych o liczbie atomowej od 1 (wodór) aż do 83
(bizmut) posiada trwałe izotopy z wyjątkiem dwóch pierwiastków Tc- Z=43 i Pm-Z=61.
Trwałe są jądra o liczbie atomowej Z 1-83 .
Jądra lekkich izotopów o liczbie atomowej Z<20 dla których stosunek N/Z~1
W miarę zwiększania liczby atomowej Z gdy 203. Scharakteryzuj rozpad alfa - napisz równanie.
Rozpad alfa reakcja jądrowa rozpadu, w której emitowana jest cząstka ą (jądro helu 42He2+).
4. Promieniowanie beta
Jest to przemiana jądrowa, której skutkiem jest przemiana nukleonu w inny nukleon. Energia
maksymalna emitowanego promieniowania ² waha siÄ™ od 0,01do 10 MeV.
Wyróżniamy rozpad beta minus - jest to reakcja jądrowa, w której z jądra emitowany jest
elektron e- (promieniowanie beta) oraz antyneutrino elektronowe ½a
Rozpad beta plus - jest to reakcja jÄ…drowa, w której emitowana jest czÄ…stka ²+ (zwana
pozytonem lub antyelektronem) oraz neutrino elektronowe - ½e
Wychwyt elektronu - W procesie tym jądro wychwytuje elektron z atomowej powłoki K lub
wyższej, dzięki czemu następuje neutralizacja ładunku protonu i zachodzi reakcja
p + e - n + ½e + EÅ‚
4. Wyjaśnij kryterium wyboru napięcia liczników scyntylacyjnych.
W detektorach (np. licznikach scyntylacyjnych) zasadniczym kryterium doboru optymalnych
parametrów pracy jest wielkość tła, bardzo silnie zależna od przyłożonego napięcia
anodowego.
Wartość napięcia anodowego Ua dla której funkcja I2/It osiąga maksimum przyjmuje się jako
optymalne napięcie pracy układu pomiarowego.
5. Wymień rodzaje naturalnych radionuklidów.
Oprócz izotopów trwałych do chwili obecnej mogły przetrwać nieliczne izotopy nietrwałe
nazywane też radionuklidami. Miarą trwałości radionuklidu jest tzw. okres połowicznego
rozkładu tzn. czas po którym liczba atomów w wyniku rozpadu promieniotwórczego spadnie
do połowy w związku z tym we wszechświecie mogły pozostać w nieznacznych ilościach
tylko te radionuklidy których okresy połowicznego zaniku T1/2 >107lat
pierwszej grupy naturalnych radionuklidów, które rozpadają się do stabilnych izotopów
jest promieniotwórczych jest izotop potasu: 40K o T½=1,28·109 lat pospolicie wystÄ™pujÄ…cego
w środowisku, długi czas połowicznego zaniku T1/2>107.
Drugą grupę stanowią trzy naturalne radionuklidy o długich okresach połowicznego
zaniku: 232Th (T½=1,4 ·1010 lat), 235U (T½=7.1·108 lat) oraz 238U (T½=4,5·109 lat),
rozpadając się dają one początek serii kolejnych radionuklidów o T1/2< od poprzedniego. W
każdym z tych szeregów występują Rn i wszystkie kończą się stabilnymi izotopami ołowiu.
Trzecią grupę naturalnych radionuklidów tworzą izotopy kosmogeniczne np.3H, 7Be 14C,
tworzą się w górnej warstwie atmosfery na skutek oddziaływania promieni kosmicznych na
składniki atmosfery. Mają stosunkowo niski czas połowicznego rozkładu
6. Podaj najważniejsze radionuklidy w szeregu uranowym.
238 226 222 214 214 206
U & Ra Rn & Pb Be & Pb
Szereg kończy się trwałym izotopem ołowiu.
W szeregu uranowo-radowym równowaga przejściowa może się ustalić np. między 226Ra i
222
Rn po okresie 1 miesiąca (7okresów połowicznego zaniku 222Rn) i jest to szeroko
wykorzystywane np. w tzw. eliminacyjnych metodach oznaczania 226Rn w próbkach wody.
Podobnie po wyodrębnieniu gazowego 222Rn w układzie zamkniętym po około 3 godzinach
ustala się równowaga przejściowa między nimi i czterema kolejnymi produktami rozpadu
(218Po, 214Pb, 214Bi i 214Pb). W takim układzie jednemu rozpadowi alfa 222Rn odpowiadają dwa
kolejne rozpady alfa 218Po i 214Po.
7.Podaj krótką zasadę datowania techniką C-14
Składniki promieniowania kosmicznego oddziałując na jądra azotu w atmosferze tworzą
izotopy radiowęgla 14C
+ +
W atmosferze ustalona jest równowaga między trwaniem i rozpadem 14C który jest
asymilowany przez rośliny do chwili ich obumarcia. Mierząc aktywność radiowęgla w próbce
materiału powstałego z roślin ( po jej uprzednim spaleniu) możemy określić jej wiek. Znając
równowagę T1/2/14C czas obliczamy ze wzoru t=
8. W jaki sposób oddziałuje promieniowanie z materią i wymień sposoby oddziaływania
promieniowania z materiÄ…
" Åšrednie energie kinetyczne emitowanych w wyniku rozpadu radioaktywnego czÄ…stek Ä…, ² czy
kwantów towarzyszÄ…cego im promieniowania Å‚ sÄ… rzÄ™du MeV (1 MeV=1,6·10-13J), a wiÄ™c o
kilka rzędów wielkości przewyższają energie wiązania elektronów walencyjnych w
związkach chemicznych. Przekazanie w pojedynczym akcie nawet małej części tej
początkowej energii musi prowadzić, wskutek procesów wtórnego jej przekazywania, do
jonizacji i wzbudzenia wielu sąsiednich cząsteczek ośrodka.
" M M+ + e- - jonizacja
" M M* - wzbudzenie
Zderzenia z elektronami sÄ… podstawowÄ… formÄ… przekazywania materii energii promieniowania
jądrowego. Liczba elektronów jest proporcjonalna do gęstości.
9. Zasada działania i zastosowanie cieczowych liczników scyntylacyjnych
Podstawową zaletą techniki cieczowych scyntylatorów jest możliwość rozpuszczania
mierzonej próbki bezpośrednio w detektorze tzn. w roztworze scyntylatora. Wydajność
geometryczna detekcji promieniowania wynosi wtedy 100%. Straty zwiÄ…zane sÄ… z
G
samoabsorpcjÄ… oraz absorpcjÄ… na drodze z
ródło-detektor można pominąć. Wówczas zgodnie z
równaniem można zapisać I=A, czyli mierzona szybkość zliczania impulsów I [imp/s] jest
równa bezwzględnej aktywności A [Bq].
10. Zjawisko fotoelektryczne
Zjawisko to zachodzi podczas zderzenia się kwantów ł z elektronami silnie związanymi z
jądrem. W wyniku tego oddziaływania następuje zanik kwantu, a różnicę energii między
energiÄ… kwantu E0 = h ½ i energiÄ… wiÄ…zania elektronu  Ewj przejmuje uwolniony elektron,
który przekazuje jÄ… do Å›rodowiska podobnie jak elektrony promieniowania ²
EKe = h½  Ewj
11. Zjawisko comptonowskie
Rozpraszanie Comptona kwantów ł zachodzi podczas oddziaływania z elektronami słabo
zwiÄ…zanymi i w jego wyniku tylko część poczÄ…tkowej energii h½ zostaje przekazana
elektronowi- EKe, a pozostaÅ‚Ä… część unosi nowy, rozproszony kwant h½
12. Wymień rodzaje znanych Ci dawek
1. Dawka pochłonięta tzn. ilość energii pochłanianej w tkance D=d /dm [Jkg-1]
2. Dawka równoważna w narządzie ;lub tkance T, HT, jest wielkością zdefiniowaną dla
danego narządu lub tkanki Tjako: HT=wRDT,R gdzie DT,R jest średnią pochłoniętą w narzadzie
lub tkance T wskutek oddziaływania promieniowania, charakteryzowanego współczynnikiem
węglowym wR, jednostką jest Sv
3. Dawka efektywna (skuteczna)  suma ważonych dawek równoważnych od
napromieniowania zewnętrznego i wewnętrznego w tkankach i narządach. Jest podstawową
wielkością stosowaną do oceny ryzyka przy napromienieniu całego ciała oraz w przepisach
prawnych limitujących narażenie na promieniowanie
13. Jaka jest przeciętna śmiertelna dawka dla 50% populacji
4Sv (siwert)
14.Podaj dawki naturalnego promieniowania dla przeciętnego polaka
Średnia dawka promieniowania dla mieszkańca Polski wynosi 3,5mSV, w tym od z
ródła
naturalnego 2,4mSV (Kosmiczne 0,4, ziemskie 0,5, żywność 0,3, radon 1,2)
15.Główne z
ródła Radonu w budynkach
Podłoga 80%, materiały budowlane 15%, woda, gaz ~5%
16. Dlaczego Radon jest groz
ny dla życia
Radon (222Rn) jest szlachetnym gazem promieniotwórczym powstałym w wyniku
rozpadu radu (226Ra) - pochodnej uranu. Rozpadowi radonu oraz jego pochodnych
towarzyszy emisja czÄ…stek Ä…, ² i Å‚,obdarzonych dużą energiÄ… i powodujÄ…cych zmiany w
otaczającej materii. Długi okres połowicznego zaniku radonu (T1/2=3,8 dnia) umożliwia jego
migracjÄ™ i gromadzenie siÄ™, np. w budynkach, kopalniach, jaskiniach, tunelach. W wyniku
rozpadu radonu powstają promieniotwórcze izotopy (polon, bizmut, ołów), które łatwo łączą
się z cząstkami stałymi znajdującymi się w powietrzu, tworząc tzw. aerozol
promieniotwórczy będący z
ródłem zagrożenia radiologicznego.
17. Energia czÄ…stki ²
Energia emitowanego promieniowania waha się od 0,01 do 10MeV, natomiast prędkość
elektronów ~3*108m/s czyli prÄ™dkość Å›wiatÅ‚a (dla ²-)
Przy ²+pozyton ulega anihilacji po spotkaniu elektronu powodujÄ…c emisjÄ™ dwóch kwantów Å‚
energii 0,58MeV.
18. Energia
Rozpad charakterystyczny dla jader ciężkich w następstwie którego emitowane jest jądro
atomu helu. Cząstka posiada dużą energię kinetyczną rzędu kilku MeV
Prędkość typowej cząstki dla E=5MeV V=1,55*107m/s
19. Zasada wyznaczania energii promieniowania , absorbcja w ołowiu
Na podstawie pomiaru aktywności próbki umieszczonej za zmiennej grubości osłonami
ołowianymi znajdujemy równanie opisujące zależność ZnI=f(d)
Współczynnik kierunkowy tego równania jest masowym współczynnikiem pochłaniania w
ołowiu.
Na podstawie danych tabelarycznych wartości i sporządzonego z nich wykresu E=f( /
można określić równanie opisujące energię E=a( / 2
20. Organy najbardziej narażone na nowotwory
Organy rozrodcze, szpik kostny, płuca, wątroba
21. Dlaczego Wr=20
Ze względu na dużą liczbę węzłów leżących blisko siebie odległość 2nm, istnieje bardzo duże
ryzyko przerwania podwójnego wiązania DNA przez cząstkę
22.Podaj zasadę wyznaczania energii podczas pochłaniania promieniowania
PROMIENIOWANIE
Cząstki charakteryzują się ciągłym rozkładem energetycznym od bardzo małych energii do
energii maksymalnej Emax, charakterystycznej dla danego radionuklidu. Podczas
pochłaniania tego promieniowania może być w początkowym przedziale grubości absorbenta
dobrze opisany równaniem wykładniczym. Ekstrapolacja końcowej zakrzywionej krzywej
pochłaniania do zerowego natężenia promieniowania daje wartość Rex odpowiadająca
maksymalnemu zasięgowi promieniowania beta oznaczonemu jako Rmax
0,025MeVPROMIENIOWANIE
Fotony promieniowania lub X mogą oddziaływać z materią przekazując jej całkowitą swoją
energię lub jej część w wyniku następujących procesów:
- zderzenia z elektronami z wewnętrznych powłok elektronowych silnie związanymi z jądrem
(zjawisko fotoelektryczne)
- zderzenia z elektronami słabo związanymi z jądrem (rozproszenie comptonowskie)
- oddziaływanie z polem jądra atomowego (tworzenie par elektron-pozyton)
- zderzenia z jÄ…drem atomowym (rozproszenie i reakcja jÄ…drowe)