М.И. Афанасов, А.А. Абрамов, С.С. Бердоносов - Основы радиохимии и радиоэкологии (Сборник задач) (1133854)
Текст из файла
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТимени М.В. ЛомоносоваХИМИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТКАФЕДРА РАДИОХИМИИМ.И. Афанасов, А.А. Абрамов, С.С. БердоносовОсновы радиохимии и радиоэкологииСБОРНИКЗАДАЧМОСКВА 2012Сборник задач по курсу «Основы радиохимии и радиоэкологии»подготовилипреподаватели кафедры радиохимии химическогофакультета Московского государственногоуниверситета имениМ.В. ЛомоносоваАфанасов Михаил Иванович, Абрамов Александр Афанасьевич,Бердоносов Сергей СерафимовичУтверждено учебно-методической комиссиейхимического факультета МГУ имени М.В. Ломоносовав качестве учебного пособияОсновы радиохимии и радиоэкологии. Сборник задач.
Учебное пособие.М.: химический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова, 2012 Химический факультет МГУ имени М.В. Ломоносова, 2012 г.2Оглавлениестр.Раздел I. Радиоактивность. Ядерные реакции5Раздел II. Ослабление потоков ионизирующих излучений.Регистрация излучения21Раздел III. Радиационная безопасность и дозиметрияионизирующих излучений36Раздел IV. Изотопный обмен48Раздел V.
Межфазное распределение радионуклидов56Раздел VI. Применение радионуклидов в химическихисследованиях65Ответы и решения83Литература108Приложения1093Настоящий сборник представляет собой учебное пособие по курсу«Основы радиохимии и радиоэкологии». Необходимый для решения задачтеоретическийматериализложенвучебниках,написанныхпреподавателями кафедры радиохимии химического факультета МГУ [1-5].Первые три раздела сборника соответствуют хронологическомуизложению материала курса: радиоактивность, взаимодействие излучения свеществом, регистрация излучений, физические основы дозиметрии,нормативные документы по радиационной безопасности. Затем приводятсязадачи по изотопному обмену, методам концентрирования и выделениярадионуклидов и использованию радионуклидов в различных областяххимии.Задачи из последних разделов предполагают активное использованиематериалов курсов неорганической, аналитической и органической химия ислужат хорошей основой будущего изучения физической химии.Сборник составлен таким образом, что ряд задач каждого разделаподробно разбираются с привлечением теоретического материала из курсарадиохимии и смежных дисциплин.По нашему мнению умение решать расчетные задачи поможет нетолько глубже усвоить и осмыслить теоретический материал, но и связатьего с обработкой и интерпретацией полученных на практике данных.Авторы4Раздел I.
РАДИАКТИВНОСТЬ. ЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИЭнергия радиоактивного распада. Схемы распадов.1. Вычислите максимальную энергию частиц, испускаемых при распадесвободного нейтрона. Массы покоя нейтрона и протия 1H равны1,008664967 и 1,007825036 а.е.м.,соответственно. Энергетическийэквивалент 1 а.е.м. принять равным 931501 кэВ.2. Вычислите максимальную энергию спектра -частиц трития. Разностьмасс покоя атомов 3H и 3He равна 1,9989105 а.е.м.3. Вычислите максимальную энергию спектра -частиц, испускаемых прираспаде 137Cs, если разность масс дочернего и материнского атомовсоставляет 1,259257103 а.е.м.4. Вычислите максимальную энергию спектра -частиц, испускаемых прираспаде 15C. Масса покоя атома 15С больше массы 15N на 0,0105207 а.е.м.5.
Вычислите максимальную кинетическую энергию позитронов,испускаемых при распаде 23Mg, если масса покоя материнского атомабольше массы дочернего на 4,35748103 а.е.м.6. При распаде ядер 44Sc44Ca испускаются позитроны (выход на распад р= 94,3%), моноэнергетические нейтрино (р = 5,7%), -кванты 1157 кэВ (р ~100%) и 1499 кэВ (р ~ 1%). Вычислите максимальную кинетическуюэнергию позитронов, если разность масс покоя атомов составляет3,92162757103 а.е.м.7. Ядро 222Rn, испуская -частицу, переходит в основное (невозбужденное)218состояниеPo. Определите кинетическую энергию -частицы.
Массы222218атомовRn, Po и 4He равны 222,01757379, 218,00896897 и 4,002603261а.е.м., соответственно.8. Определите максимальную кинетическую энергию частиц, испускаемыхпри распаде 13N 13C (T½ = 598 c). Разность масс материнского и дочернегоатомов составляет 2,38389103 а.е.м.; распад не сопровождаетсяиспусканием -квантов.9. Определите максимальную кинетическую энергию позитронов,покидающих ядро 11C.
Разность масс материнского и дочернего ядерсоставляет 0,0015791687 а.е.м., масса покоя позитрона 0,00054858 а.е.м.510. Определите максимальные энергии+- и -частиц, испускаемых ядрами80Br, и энергию моноэнергетическихнейтрино, появляющихся при распадеядер путем электронного захвата.Массы атомов 80Br, 80Se и 80Kr равны79,91852827, 79,91652043 и 79,91637475а.е.м., соответственно.11. Определите, используя схему распада, энергиюмоноэнергетическихнейтрино, испускаемых после захвата электроновядрами 44Sc, и максимальную энергиюпозитронов.
Энергия ядерных уровней на схемедана в кэВ. Разность масс материнского идочернего атомов составляет 0,00392162757а.е.м.12. Ядерное превращение 224Ra 220Rn (T½ = 88ч) сопровождается испусканием -кванта сэнергией 240 кэВ. Энергия частиц: 5686 кэВ(94% на распад) и 5446 кэВ (6%). Постройтесхему распада, определите энергию распада.13. При распаде ядер 30P испускаются 2 группы позитронов и -кванты: Е+,1(выход на распад р > 99%), Е+,2 и Е = 2230 кэВ, (р < 1%). Определитемаксимальную кинетическую энергию позитронов и постройте схемураспада 30P. Разность масс покоя материнского и дочернего атомовсоставляет 0,004538052 а.е.м.14.Определитеэнергию+-распада,максимальную энергию позитронов и постройтеприближенную (без учета конверсии переходов) схему распада 88Y.
Тип распада:электронный захват (р > 99%) и +-распад (p <1%). Энергия -квантов (кэВ): 2734 (р < 1%),1836 и 898. Массы атомов 88Y и 88Sr равны87,90950305и87,90562436а.е.м.,соответственно; масса покоя электрона 0,00054858 а.е.м.615. Постройте схему распада ядер 40K. Тип распада: электронный захват(вероятность pЭ.З. = 0,11) или –распад (p = 0,89). Максимальная энергия-частиц 1,3 МэВ, энергия –квантов 1,46 МэВ (p = 0,11).16. Полная энергия ядерного превращения 101Mo → 101Tc равна 2,39 МэВ;максимальная энергия испускаемых частиц – 1,20 МэВ (выход на распадp = 0,7) и 2,20 МэВ (p = 0,3); энергия -квантов – 1,0 МэВ (p = 0,7) и 0,19МэВ (p = 1,0).
Постройте схему распада 101Mo.17. При распаде 56Mn испускаются -частицы с максимальной энергией:2848 (р = 0,56), 1037 (р = 0,29) и 736 кэВ (р = 0,15) и –кванты с энергией:847 (р = 1,0), 1811 ( р= 0,29) и 2112 кэВ (р = 0,15). Масса атома 56Fe большемассы 56Mn на 0,003966716085 а.е.м. Постройте схему распада 56Mn.18.
Ядерное превращение 219Rn → 215Po сопровождается испусканием частиц (энергия E = 6,82, 6,56 и 6,43 МэВ), а также -квантов (E = 0,39,0,32, 0,19, 0,13 и 0,07 МэВ). Постройте схему распада 219Rn . Энергия распада равна 6,95 МэВ19.
По приведенным в таблице П.1 данным постройте схему распада 60Со.Разность масс материнского и дочернего атомов составляет 0,00303123668а.е.м. Энергетический эквивалент 1 а.е.м. принять равным 931501 кэВ.20. По приведенным в таблице П.1 данным постройте схему распадаПолная энергия распада 5512 кэВ.24Na.21. Постройте схему распада 95Zr, претерпевающего -распад. Полнаяэнергия распада 1123 кэВ. Максимальная энергия (кэВ) -частиц: 399 (44%на распад), 366 (55%) и 890 (1%). Энергия -фотонов (кэВ): 724 (44%), 757(55%) и 233 (1%).22. По приведенным в табл.
П.1 данным постройте схему распадаОпределите полную энергию распада.22Na.23. Вероятность позитронного распада радионуклида равна 90,6%, распадапутем электронного захвата - 9,4%. Энергия испускаемых частиц и квантов:Eβ+,1 = 0,546 МэВ (р=90%), Eβ+,2 = 1,82 МэВ (р = 0,6%), E = 1,274 МэВ(р = 100%). Постройте схему распада и определите радионуклид.24.
При распаде радионуклида испускаются β-частицы с энергией 0,309МэВ (р = 1) и -кванты E1 = 1,173 (р = 1) и E2 = 1,333 МэВ (р = 1).Рассчитайте полную энергию распада, постройте схему распада иопределите радионуклид.725*(дополнительная). Схема распада 137Cs, представленная на рисунке, даеттолько общие представления о частицахи фотонах, появляющихся при ядерномпревращении. В рассматриваемом случаеизомерный переход из метастабильного(137mBa) в основное состояние частичноконвертирован: в ряде случаев энергиявозбуждения ядра (Eex = 661,7 кэВ)передаетсяэлектронувнутреннейоболочки, который покидает атом.
Процесс перестройки электронныхоболочек, вызванный появлением вакансии, сопровождается испусканиемхарактеристического рентгеновского излучением и/или электронов Оже.Какие ионизирующие частицы и/или фотоны, кроме указанных в схеме,сопровождают ядерное превращение 137Cs? Коэффициент конверсии=0,105; энергия связи К-электрона ЕК = 37442 эВ, ЕLI-III = 5991, 5626 и 5249эВ (усредненная энергия связи L-электронов 5620 эВ), ЕМ 1000 эВ.26. Постройте схему распада 58Со. Тип распада: электронный захват(вероятность pЭ.З. = 0,85) или +–распад (p = 0,15). Максимальная энергияпозитронов 475 кэВ (p= 0,15), энергия –квантов 811 кэВ (p = 0,99).
Распадсопровождается испусканием двух аннигиляционных фотонов (511 кэВ, р =0,3). Для изомерного перехода 58mFe58Fe коэффициент конверсии 0,01.Определите энергию позитронного распада и энергию распада после захватаК-электрона27. Тип распада 52Mn: электронный захват (pЭ.З. = 0,66) или +–распад (p =0,34). Максимальная энергия +-частиц равна 575 кэВ, энергия –квантов(кэВ): 1434 (p1 = 1,0), 935 (p2 = 0,84), 744 (p3 = 0,82). Постройте схемураспада, определите энергию +-распада и коэффициент конверсии переходаЕ2 = 935 кэВ.28*(дополнительная).
На рисунке изображена схема119mраспадаядерSn.Изомерныйпереходметастабильного уровня с энергией 89,5 кэВ впервое возбужденное состояние 119Sn (E = 23,8 кэВ,T½ = 18,29·109 с) практически полностьюконвертирован ( = 366). Переход E = 23,8 кэВконвертирован частично ( = 5,2). Определитевероятностьиспускания-квантов,энергиюхарактеристического рентгеновского излучения иэлектронов конверсии. Энергия связи К-электронаатома олова равна 29204 эВ, усредненная энергия связи L-электронов примерно 4090 эВ.829.
Постройте приближенную (без учета конверсии -переходов) схемураспада 74As; оцените энергии +-распада и –распада. Тип распада: Э.З.(39%), + (29%), (32%). Энергия +–частиц (кэВ): 950 (р = 26%), 1540(р = 3%). Энергия –частиц (кэВ): 1353 (р = 16%), 718 (р = 16%). Энергия квантов 590 и 635 кэВ.30. Расшифруйте цепочку радиоактивных превращений. 229Э.З.Э.З.A B C 90Th D EHGF31. Расшифруйте цепочку радиоактивных превращений.β- С α221 Fr A B87E FαD β32.
Расшифруйте цепочку радиоактивных превращений.β-Aα223Ra B88D Eαβ-FαCβ-HαGβ-Распад и накопление радионуклидов. Равновесия.33. Определите время распада 90% ядер 222Rn (T½ = 3,82 сут.).34. Средняя продолжительность жизни свободного нейтрона 1065 с.Определите период полураспада нейтронов.35. В природной смеси изотопов рубидия содержится 27,85%долгоживущего 87Rb. Определить период его полураспада, еслиустановлено, что скорость счета навески RbCl массой 120 мг равна 447имп/мин (коэффициент регистрации = 0,1).36.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
