Kr քվանտային մեխանիկա. Վասիլենկո Ի.Յա., Օսիպով Վ.Ա., Ռուբլևսկի Վ.Պ.

Ռադիոակտիվ քայքայումը պատահական իրադարձություն է ատոմի «կյանքում», կարելի է ասել՝ պատահար։ Փորձենք, հիմնվելով այս շատ ընդհանուր նկատառումների վրա, բխեցնել մի օրենք, ըստ որի ռադիոակտիվ ատոմների կոնցենտրացիան պետք է փոխվի ժամանակի ընթացքում:

Թող ժամանակի ինչ-որ պահի տռադիոակտիվ իզոտոպի կոնցենտրացիան հավասար էր Պ(տ), իսկ կարճ ժամանակ անց Դ տդարձավ հավասար Պ(տ+D տ) Հասկանալի է, որ ժամանակի ընթացքում Դ տքանդվեց Պ(տ) – Պ(տ+D տ) ատոմներ.

Եթե ​​ռադիոակտիվ քայքայումը պատահական գործընթաց է, ապա միանգամայն տրամաբանական է ենթադրել, որ քայքայման թիվը D ժամանակում տավելի մեծ կլինի, այնքան մեծ կլինի ատոմների կոնցենտրացիան Պ(տ) և որքան երկար է D տ:

Պ(տ) – Պ(տ+D տ) ~ Պ(տ) × Դ տ

Պ(տ) – Պ(տ+D տ) = լ Պ(տ)Դ տ, (1)

որտեղ l-ը համամասնության գործակիցն է: Հասկանալի է, որ յուրաքանչյուր իզոտոպ ունի իր գործակիցը. եթե իզոտոպը արագ քայքայվում է, ապա l գործակիցը մեծ է, եթե այն դանդաղ է քայքայվում, ապա փոքր է։

Եկեք վերագրենք հավասարությունը (1) ձևով.

Պ(տ+D տ) – Պ(տ) = –լ Պ(տ)Դ տ. (2)

Հիմա ուղղորդենք Դ տզրոյի և նշիր, որ Պ(տ+D տ) – Պ(տ) - Սա n ֆունկցիայի ավելացում(տ) ժամանակին Դ տ, ստանում ենք.

Մենք ստացանք դիֆերենցիալ հավասարում. Հասկանալի է, որ եթե սկզբնական պահին իզոտոպի կոնցենտրացիան հավասար էր Պ 0, ապա Պ(0) = = Պ 0 . Եկեք «կռահենք» (3) հավասարման լուծումը.

Պ(տ) = Պ 0 ե- լ տ. (4)

Եկեք ստուգենք՝ (4) արտահայտությունը փոխարինելով (3) հավասարմամբ.

l.h.: ( Պ 0 ե- լ տ)¢ = Պ 0 ե- լ տ(–l);

p.h.: –l Պ 0 ե- լ տ.

Ակնհայտ է, որ ձախ կողմը նույնականորեն հավասար է աջին, բացի այդ, բավարարված է նաև նախնական պայմանը.

Պ(0) = Պ 0 ե- l × 0 = Պ 0 ե 0 = Պ 0×1 = Պ 0 .

Այսպիսով, մենք ստացել ենք ռադիոալիքների քայքայման օրենքը.

Պ(տ) = Պ 0 ե- լ տ. (25.1)

l մեծությունը կոչվում է ռադիոակտիվ քայքայման հաստատուն.

Կես կյանք

Ռադիոակտիվ քայքայումն ուսումնասիրելիս քայքայման հաստատունի փոխարեն՝ որպես գործընթացի արագության բնութագրիչ, հաճախ օգտագործվում է մեկ այլ արժեք՝ կես կյանք.

Կես կյանք Տայն ժամանակն է, որի ընթացքում տրված ռադիոակտիվ իզոտոպի սկզբնական քանակի կեսը քայքայվում է: Եկեք կապ գտնենք միջև Տև լ.

Օգտագործենք մաթեմատիկական փաստը, որ ցանկացած թվի համար Ահավասարությունը ճիշտ է.

Իսկապես,

ln ե ա = ա ln ե = ա× 1 = աԵվ .

Այնուհետև ձևով վերագրում ենք (25.1) բանաձևը

.

Ներկայացնենք նշումը

Եթե ​​արժեքը փոխարինենք բանաձևով (25.3) t = T, ստանում ենք

.

Այսպիսով, տրված իզոտոպի կիսամյակն է:

Պետք է ասել, որ տարբեր իզոտոպների կիսամյակները կարող են շատ տարբեր արժեքներ ստանալ։ Օրինակ:

92 U 238 (a-decay): Տ= 4,5×10 9 տարի;

94 Pu 239 (a-decay): Տ= 24400 տարի;

89 Ra 236 (a-decay): Տ= 1600 տարի;

91 Ac 233 (b – -decay): Տ= 27 օր;

90 Th 233 (b – -decay): Տ= 22 րոպե

Կան իզոտոպներ, որոնց կես կյանքը վայրկյանի տասը հազարերորդական է (պոլոնիումի որոշ իզոտոպներ 84 Po):

Խնդիր 25.2.Ածխածնի ռադիոակտիվ իզոտոպը հին փայտի կտորում 0,0416 անգամ մեծ է կենդանի բույսերի այդ իզոտոպի զանգվածից: Քանի՞ տարեկան է այս փայտի կտորը: Իզոտոպի կես կյանքը 5570 տարի է։

ապա զանգվածը փոխվում է նույն օրենքի համաձայն, ինչ կոնցենտրացիան

մ(տ) = մ 0 . (1)

Եկեք (1) հավասարումից արտահայտենք անհայտը տ.

ՄՈՍԿՎԱ, 3 հունիսի – ՌԻԱ Նովոստի.Ճապոնական երկու մայրու ծառերի աճող օղակներում ռադիոակտիվ ածխածնի-14-ի բարձր մակարդակը կարող է ցույց տալ, որ Երկիրը ռմբակոծվել է մեր թվարկության 774-775 թվականներին տիեզերական ճառագայթներից, ասվում է ֆիզիկոսների Nature ամսագրում հրապարակված հոդվածում:

Ծառերը և բուսականության այլ տեսակներ շատ զգայուն են արձագանքում կենսապայմանների ամենաչնչին փոփոխություններին՝ ջերմաստիճանի բարձրացման կամ նվազման, արևային ճառագայթման էներգիայի և այլ գործոնների: Այս բոլոր իրադարձություններն արտացոլվում են տարեկան օղակների ձևի և հաստության մեջ՝ միջքաղաքային փայտի շերտերը, որոնք ձևավորվում են աճող սեզոնի ընթացքում: Ենթադրվում է, որ մուգ օղակները համապատասխանում են շրջակա միջավայրի անբարենպաստ պայմաններին, իսկ թեթև օղակները՝ բարենպաստներին։

Ֆիզա Միյակեի գլխավորությամբ ֆիզիկոսների խումբը Նագոյա համալսարանից (Ճապոնիա) ուսումնասիրել է ճապոնական երկու հնագույն մայրիների աճի օղակները՝ պարզելու Երկրի վրա տիեզերական ճառագայթների «արշավանքի» ճշգրիտ ամսաթիվը, որը ենթադրաբար տեղի է ունեցել մ.թ. 750-ից 820 թվականներին:

Ինչպես բացատրում են ֆիզիկոսները, այլմոլորակային ծագման մասնիկների կողմից երկարատև «ռմբակոծման» դրվագները սովորաբար ուղեկցվում են փայտի և բույսերի փափուկ հյուսվածքներում ծանր և ռադիոակտիվ իզոտոպի ածխածնի-14-ի համամասնության աճով:

Այս գաղափարով առաջնորդվելով՝ ֆիզիկոսները միջնադարում ծագող արևի երկրում աճած ճապոնական մայրիների բարակ հատվածները բաժանեցին առանձին աճող օղակների:

Մի դեպքում նրանք օգտագործել են փայտի կտորներ՝ հաշվարկելու ածխածնի 14-ի տարեկան տատանումները մ.թ. 770-ից 779 թվականներին, իսկ երկրորդում՝ դրանք օգտագործել են ածխածնի ծանր իզոտոպի միջին կոնցենտրացիայի փոփոխությունները դիտարկելու համար յուրաքանչյուր երկու տարին մեկ՝ 750-ի միջև։ և 820 թ .

Երկու դեպքում էլ գիտնականներն արձանագրել են ռադիոգեն ածխածնի մասնաբաժնի կտրուկ աճ 774 և 775 թվականներին թվագրվող օղակներում: Նրանց կարծիքով, համակենտրոնացման այս գագաթնակետը չի կարող բացատրվել արեգակնային ճառագայթման ուժգնության սեզոնային տատանումներով, քանի որ ածխածինը 14-ը 774 և 775 օղակներում մոտ 20 անգամ ավելի է եղել, քան արեգակնային ակտիվության բարձրացման ժամանակ ձևավորված փայտի շերտերում:

Հետազոտողների կարծիքով՝ այս եզրակացությունը լավ համընկնում է Անտարկտիկայի ուսումնասիրությունների արդյունքների հետ։ Այսպիսով, 774 և 775 թվերի ձյան նմուշներում, որոնք ստացվել են Անտարկտիդայի Ֆուջի գմբեթի կայանից, նմանատիպ գագաթնակետ է գրանցվել մեկ այլ «տիեզերական» տարրի՝ բերիլիում-10-ի համակենտրոնացման մեջ:

Գիտնականները կարծում են, որ տիեզերական ճառագայթների աղբյուրը կարող էր լինել հզոր գերնոր աստղը, որը պայթել է Արեգակնային համակարգից համեմատաբար մոտ հեռավորության վրա՝ 6,5 հազար լուսային տարի: Դրա մեկ այլ հնարավոր պատճառ կարող է լինել Արեգակի վրա «սուպեր բռնկումը», որի հզորությունը մի քանի տասնյակ անգամ ավելի է, քան արեգակնային բռնկումների բնորոշ հզորությունը:

Ստեղծեք Ux = 2,8 V պոտենցիալ ունեցող թիթեղին ուղղահայաց մագնիսական դաշտ: Որոշեք կոնցենտրացիան B = 0,100 T ինդուկցիայի միջոցով, այնուհետև առաջանում է հոսանքի կրիչների լայնակի տարբերություն: պոտենցիալ U2=55 նՎ. Որոշել պղնձի կոնցենտրացիան 119. Ազատ էլեկտրոններից առաջացող լայնակի պոտենցիալ տարբերությունը n և շարժունակությունը Un. 112 հաստությամբ ալյումինե թիթեղով հոսանք անցնելիս. 0,1 մմ հաստությամբ n-տիպի գերմանիումում էլեկտրոնների շարժունակությունը 2,7⋅10-6 Վ է: Ինչ հոսանք է անցնում 3,7⋅10 սմ2/(V⋅s) միջով: Որոշեք Hall-ի հաստատունը, եթե 3-րդ թիթեղը տեղադրված է 1,6⋅10-2 Ohm⋅m կիսահաղորդչի դիմադրողականությամբ մագնիսական դաշտում: խտություն B=0,5 Տ. Հաղորդող էլեկտրոնների կոնցենտրացիան 113 է: Միատարր մագնիսական դաշտին ուղղահայացը հավասար է ատոմների կոնցենտրացիային: lu, որի ինդուկցիան 0,1 T է, տեղադրվում է բարակ ափսե Միջուկային ֆիզիկա գերմանից, թիթեղների լայնությունը b = 4 սմ Որոշեք խտությունը 120. 94 Pu → 92 U + 2 He-ի արձակումը j, որի դեպքում Hall-ի պոտենցիալ տարբերությունը հասնում է 0,5 Վ-ի: Գերմանիումի համար Hall-ի հաստատունը տրվում է էներգիա, որի մեծ մասը կինետիկ է. վերցրեք 0,3 մ3/C: α-մասնիկների իկալ էներգիան. 0,09 մէՎ-ը տարվում է γ-ճառագայթներով, է- 114: Որոշեք էլեկտրոնների շարժունակությունը կիսահաղորդիչում, եթե Հոլի հաստատունը 0,8 մ3/C է, ուրանի միջուկների հատուկ փոխանցումը: Որոշե՛ք α-մասնիկների արագությունը, նրա դիմադրությունը 1,56 Օմ⋅մ է։ mPu=239.05122 a.m.u., mU=235.04299 a.m.u., mAl=4.00260 115. Էլեկտրական a.u.m-ի առաջացման համար անհրաժեշտ էներգիա. հաղորդական տրոններ գերմանումում և սիլիցիումում, համապատասխանաբար, 121: Տրոհման գործընթացում ուրանի միջուկը քայքայվում է, բայց հավասար է 1,12⋅10-19 J և 1,76⋅10-19 J: Այս երկու մասերից ո՞ր մասում է ընդհանուր զանգվածը: որը Միակմիջուկի կոնցենտրացիան մոտավորապես 0,2 անգամ փոքր է մեկ պրոտոնի հանգստի զանգվածից, քան տվյալ ջերմաստիճանում կիսահաղորդիչների սկզբնական զանգվածը: Կա՞ն ավելի շատ իրական էլեկտրոններ: Նշեք այս տարրերից որն է ավելի հարմար ֆոտոռեզիստոր պատրաստելու համար: nia. 123. Որոշե՛ք ուրանի 92U238 ատոմների թիվը, քայքայվող 116. Տարվա ընթացքում սիլիցիումը T=273 K-ից T=283 K տաքացնելիս, եթե ուրանի 1 սկզբնական զանգվածը նրա տեսակարար հաղորդունակությունը մեծացել է 2,3 անգամ։ Որոշեք կգ. Հաշվե՛ք ուրանի քայքայման հաստատունը: սիլիցիումի բյուրեղի ժապավենային բացը: 124. Հաշվե՛ք ռադոնի ատոմների թիվը, որոնք քայքայվել են 117-ի: Սիլիցիումի տեսակարար հաղորդունակությունը կեղտերով առաջին օրվա ընթացքում, եթե ռադոնի սկզբնական զանգվածը 1112 Օմ/մ է: Որոշեք անցքերի շարժունակությունը և դրանց կոնցենտրացիան: Հաշվեք ուրանի քայքայման հաստատունը: 125. Մարդու մարմնում կա պրիխոտիումի 0,36 զանգված, եթե Հոլի հաստատունը 3,66⋅10-4 մ3/C է։ Կիսահաղորդիչներ դեպի կալիում: Կալիումի 19K40 ռադիոակտիվ իզոտոպն ունի միայն անցքային հաղորդունակություն: կազմում է կալիումի ընդհանուր զանգվածի 0,012%-ը։ Ո՞րն է կալցիումի ակտիվությունը 118. 2 սմ լայնությամբ բարակ սիլիկոնե թիթեղ, եթե մարդու զանգվածը 75 կգ է: Արդյո՞ք դրա կիսամյակի տևողությունը ուղղահայաց է միատեսակ մագնիսական դաշտի ինդուկցիոն գծերին հավասար 0,5 Տեսլայի: Ընթացիկ խտությամբ j=2 1,42⋅108 տարի։ μA/մմ2 ուղղված ափսեի երկայնքով, Հոլը 126. Կշեռքի վրա ընկած է 100 գ ռադիոակտիվ նյութ: Քանի՞ օր հետո 0,01 գ զգայունությամբ կշեռքը ցույց կտա ռադիոակտիվ նյութի բացակայություն: Կես կյանքը 137. Որքա՞ն ժամանակ է պահանջվում նյութի ատոմների 80%-ի քայքայման համար 2 օր է: 24Cr51 քրոմի ռադիոակտիվ իզոտոպը, եթե դրա կիսատ կյանքը 127 է։ Երկու օրվա ընթացքում ռադոնի պատրաստուկի ռադիոակտիվությունը քայքայվում է 27,8 օր։ նվազել է 1,45 անգամ։ Որոշեք կիսատ կյանքը: 138. Նատրիումի 11Na25 ռադիոակտիվ իզոտոպի զանգվածը 128. Որոշե՛ք ռադիոակտիվ միջուկների թիվը թարմ - հավասար է 0,248⋅10-8 կգ: Կիսաժամկետ 62 վ. Ո՞րն է պատրաստված 53J131 դեղամիջոցի արժեքը, եթե հայտնի է, որ դեղամիջոցի սկզբնական ակտիվության և ակտիվության շնորհիվ 10 օր հետո նրա ակտիվությունը դարձել է 0,20 Կյուրի: Կիսամյակի մին? յոդ 8 օր. 139. Որքա՞ն ռադիոակտիվ նյութ է մնում 129-ից հետո. Ռադիոակտիվ ածխածնի հարաբերական համամասնությունը մեկ կամ երկու օր հետո, եթե սկզբում եղել է 0,1 կգ: Հին փայտի մեջ 14 6C-ն իր մասնաբաժնի 0,0416-ն է հեղուկի մեջ Նյութի կես կյանքը 2 օր է: vy բույսեր. Քանի՞ տարեկան է այս փայտի կտորը: Ժամանակաշրջան 140. 6C14 զանգվածային կիսաքայքայման ուրանի պատրաստման ակտիվությունը 5570 տարի է։ 238-ը հավասար է 2,5⋅104 քայքայման/վրկ, դեղամիջոցի զանգվածը՝ 1 գ Գտե՛ք 130 պարբերությունը։ Այս արագությամբ րոպեում տեղի է ունենում 6,4⋅108 միջուկային քայքայում։ Որոշել 141. Ռադիոակտիվ իզոտոպ 234-ի ատոմների ո՞ր մասն է որոշում այս դեղամիջոցի ակտիվությունը: 90-րդը, որն ունի 24,1 օր կիսամյակ, քայքայվում է - 131 Միջուկների սկզբնական թվի ո՞ր մասն է ոչնչացվում 1 վրկ-ում, օրական, ամսական։ 90 38Sr-ը մնում է 10 և 100 տարի հետո, քայքայվում է մեկ օրում, 142. Ռադիոակտիվ իզոտոպի ատոմների ո՞ր մասն է այծը- 15 տարի: Կես կյանքը 28 տարի: Բալթան քայքայվում է 20 օրում, եթե դրա կիսատ կյանքը 132 է: Ռադիումի ատոմները 26⋅106 են: Դրանցից քանի՞սն են 72 օր: Նրանք ռադիոակտիվ քայքայման կենթարկվեն մեկ օրում, եթե 143. Որքա՞ն ժամանակ է պահանջվում մշտական ​​ակտիվությամբ պատրաստուկի համար. ռադիումի կիսամյակը 1620 տարի է: 8,3⋅106 քայքայման/վրկ արագությամբ, 25⋅108 միջուկի քայքայվո՞ւմ: 133. Պարկուճը պարունակում է 0,16 մոլ 94Pu238 իզոտոպ: 144. Գտե՛ք 1 մկգ վոլֆրամի ակտիվությունը 74W185, պերի– Նրա կիսատ կյանքը 2,44⋅104 տարի է։ Որոշեք ակտիվը, որի կես կյանքը 73 օր է: պլուտոնիումի պարունակությունը. 145. Քանի՞ միջուկային քայքայում է տեղի ունենում րոպեում 134-ում: Կա՞ ուրանի պատրաստուկ, որի ակտիվությունը կազմում է 1,04⋅108 քայքայում/վ: 20,7⋅106 դիսպերսիա/վ. Որոշե՛ք 146 իզոտոպի զանգվածը պատրաստուկում, ռադիոակտիվ նյութի սկզբնական քանակի որքա՞ն է կազմում 235 92 U՝ 7,1⋅108 տարի: նյութը մնում է չքայքայված 1,5 ժամանակաշրջանից հետո 135. Ինչպե՞ս կփոխվի կոբալտային դեղամիջոցի ակտիվությունը կիսամյակի ընթացքում: 3 տարվա ընթացքում? Կես կյանքը 5,2 տարի: 147. Ռադիո-ի սկզբնական քանակի ո՞ր մասն է 136. Կապարի պարկուճում կա ակտիվ իզոտոպի 4,5⋅1018 ատոմ քայքայվում է այս իզոտորիումի կյանքի ընթացքում։ Որոշե՛ք ռադիումի ակտիվությունը, եթե դրա կիսաապրման ժամկետն է. քայքայվել 1620 տարի. 148. Որքա՞ն է մեկ ժամում 1 գ ռադիումից առաջացած ռադոնի ակտիվությունը: Ռադիումի կիսամյակը 1620 տարի է, ռադոնը՝ 3,8 օր։ 149. Որոշակի ռադիոակտիվ դեղամիջոց ունի α և β փոխակերպումներ 1,44⋅10-3 h-1 յուրաքանչյուր քայքայման կայանում: Որքա՞ն ժամանակ կպահանջվի ընտանիքի բաժանման համար: Ատոմների սկզբնական թվի 70%-ն ընկնում է? 159. Գտե՛ք կապման էներգիան 150-ին։Գտե՛ք արհեստական ​​կիսնուկլեոնի տեսակարար ակտիվությունը թթվածնի ատոմի 8O16 միջուկում։ Ստրոնցիումի թանկարժեք ռադիոակտիվ իզոտոպ 38Sr90. Ժամանակաշրջան 160. Գտե՛ք այն էներգիան, որը թողարկվել է միջուկային կիսամյակի ընթացքում՝ իր 28 տարիների ընթացքում: բաժնետոմսեր՝ 151. Կարո՞ղ է սիլիցիումի միջուկը վերածվել H 2 + 1H 2 →1 H1 + 1H 3 1 ալյումինի միջուկի՝ դրանով իսկ արտանետելով պրոտոն: Ինչո՞ւ։ Երբ ֆտորի միջուկները ռմբակոծվել են պրոտոններով, 9F19-ը ձևավորվել է երկու բեկորի, և թթվածնի երկու կտոր՝ 8O16, ազատվել է։ Որքան էներգիա է արձակվում գահի ժամանակ: Բեկորներից մեկը պարզվեց, որ 54Xe140 քսենոնային միջուկ է։ այս ռեակցիան և ի՞նչ միջուկներ են ձևավորվում: Ո՞րն է երկրորդ բեկորը: Գրի՛ր ռեակցիայի հավասարումը։ 156. Գտե՛ք հետևյալի ընթացքում արձակված էներգիան - 165. Հաշվե՛ք հելիումի միջուկի կապակցման էներգիան 2He3. ընդհանուր միջուկային ռեակցիա 4 Be + 1 H → 5 B + o n. 9 2 10 1 166. Գտե՛ք միջուկային ռեակցիայի ժամանակ արձակված էներգիան. 157. 226 զանգվածով ռադիումի իզոտոպը փոխակերպվում է 206 զանգվածով կապարի իզոտոպի։ Որքա՞ն է α և 20 Ca 44 + 1 P 1 → 19։ K 41 + α β - արդյո՞ք քայքայվել է այս ընթացքում: 167. Բաց թողած նշումները գրի՛ր հետևյալում - 158. Տրված են չորս միջուկային ռեակցիաների սկզբնական և վերջնական տարրերը՝ ռադիոակտիվ ընտանիքներ՝ ....+ 1 P 1 → α + 11 Na 22 U 238 → 82 Pb 206, 92 13. Al 27 + o n 1 → α + ... 90 Th 232 → 82 Pb 202, 168. Որոշե՛ք տրիտինի հատուկ կապի էներգիան։ U 235 → 82 Pb 207 169. Զանգվածի փոփոխությունը 7N15 92 միջուկի առաջացման ժամանակ հավասար է 0,12396 ա.մ. Որոշի՛ր ատոմի զանգվածը։ 95 Am 241 → 83 Bi 209 170. Գտե՛ք 1H3 և 2He4 միջուկների կապի էներգիան։ Այս միջուկներից ո՞րն է առավել կայուն: 171. Երբ լիթիում 3Li7-ը ռմբակոծվում է պրոտոններով, ստացվում է 183: Մեկ տարվա ընթացքում նրանց հելիումի առաջնային միջուկների 64,46%-ը քայքայվել է: Գրեք այս արձագանքը: Որքա՞ն էներգիա է կազմում ռադիոակտիվ դեղամիջոցի արձակված քանակությունը: Արդյո՞ք դա որոշվում է նման ռեակցիայով։ Լցնել կյանքի միջին տևողությունը և կես կյանքը: 172. Գտե՛ք ռեակցիայի ընթացքում կլանված էներգիան՝ 184. N 14 + 2 He 4 → 1 P 1 + ռադիոակտիվ նյութի միջին կյանքի տևողությունը։ τ=8266.6 տ. Որոշե՛ք այն ժամանակը, որի ընթացքում քայքայվում են միջուկների 7 51,32%-ը սկզբնական թվից, պարբերություն 173։ Հաշվե՛ք հելիումի միջուկի 2He4 կապակցման էներգիան։ ludecay, քայքայման հաստատուն. 174. Գտե՛ք հետևյալի ընթացքում արձակված էներգիան 185. Մշտական ​​քայքայման միջուկային ռեակցիայով ռադիոակտիվ նյութում՝ այո λ = 0,025 տարի-1, իրենց սկզբնական 3 Li 7 + 2 He 4 → 5 B10 + o n միջուկների 52,76%-ը. 1 քայքայված քանակություն. Որքա՞ն տևեց բաժանումը: Որքա՞ն է միջուկների կյանքի միջին տևողությունը: 175. Ավարտի՛ր միջուկային ռեակցիաները՝ 186. Որոշի՛ր 0,15 մկգ զանգվածով 222 Rn-ի ակտիվությունը 86 ?+ 1 P → 11 Na 22 + 2 He 4, 1 25 Mn 55 + → 27 Co 58 + o n 1 կես -Կյանքը 3,8 օր երկու օրում: Վերլուծել 176. Գտե՛ք միջուկային ռեակցիայի A=f(t) հետևյալ կախվածության ժամանակ արձակված էներգիան՝ 187. Բիսմութի կիսատ կյանքը (83 Bi 210) հավասար է 5 3 Li 6 + 1 H 2 → 2α օրվա։ Ո՞րն է 0,25 մկգ քաշով այս դեղամիջոցի ակտիվությունը 177. 90Th232 իզոտոպի միջուկները ենթարկվում են α-քայքայման, երկուսը 24 ժամում: Ենթադրենք, որ իզոտոպի բոլոր ատոմները ռադիոակտիվ են՝ β-decay և ևս մեկ α-decay: Սրանից հետո ո՞ր միջուկներն են դատարկ: նրանք փայլում են? 188. 82 Ru 210 իզոտոպն ունի 22 178 իզոտոպի կիսամյակ: Որոշե՛ք դեյտերիումի միջուկի կապակցման էներգիան: Այո՛։ Որոշե՛ք 0,25 մկգ զանգվածով այս իզոտոպի ակտիվությունը 179. 83Bi211 իզոտոպի միջուկը ստացվել է մեկ այլ միջուկից 24 ժամ հետո։ մեկ α-քայքայվելուց և մեկ β-քայքայվելուց հետո: Ինչպիսի՞ թույն է սա 189. Ալյումինի ռո միջով անցնող ջերմային նեյտրոնների հոսքը: հեռավորությունը d=79.4 սմ, թուլացել է երեք անգամ։ Որոշե՛ք 180. Ո՞ր իզոտոպն է առաջանում 90Th232 ատոմային միջուկի կողմից նեյտրոնների գրավման ռեակցիայի ռադիոակտիվից արդյունավետ խաչմերուկից՝ 4 α-քայքայման և 2 β-քայքայման արդյունքում: ma ալյումինե. Ալյումինի խտությունը ρ=2699 կգ/մ3։ 181. Մշտական ​​քայքայմամբ ռադիոակտիվ դեղամիջոցում- 190. Նեյտրոնային հոսքը թուլացել է 50 անգամ, անցնելով և λ = 0,0546 տարի-1 քայքայվել է մինչև = 36,36% իրենց սկզբնական հեռավորության միջուկները d պլուտոնիում, խտությունը. որը ρ = 19860 մեծություններ է։ Որոշել կիսատ կյանքը, միջին կգ/մ3: Որոշեք d-ն, արդյոք արդյունավետ գրավման խաչմերուկը կյանքի տևողությունն է: Որքա՞ն ժամանակ է պահանջվել միջուկների քայքայման համար: պլուտոնիումի միջուկ σ = 1025 բար։ 182. ռադիոակտիվ նյութի կիսամյակը 191. Քանի՞ անգամ է թուլանում ջերմային նեյ- 86 տարի. Որքա՞ն ժամանակ կպահանջվի իրենց առաջին նատրոնների միջուկների 43,12%-ի քայքայման համար d=6 սմ ցիրկոնիումով տարածություն անցնելուց հետո, եթե քանակությունը խիտ է։ Որոշել քայքայման λ հաստատունը և ցիրկոնիումի ρ = 6510 կգ/մ3 խտությունը, ինչպես նաև ռադիոակտիվ միջուկի արդյունավետ խաչմերուկը և կյանքի միջին տևողությունը։ գրավել բաժնետոմսերը σ = 0.18 գոմ. 192. Որոշե՛ք 85 Ra 228-ի ակտիվությունը թարմ բույսերից նմուշի ակտիվության ժամանակաշրջանով։ Կես կյանքի ժամկետը 5 տարի հետո 6,7 տարի է, եթե դեղամիջոցի զանգվածը m = 0,4 է, իսկ 14C T = 5730 տարի: 6 մկգ և իզոտոպի բոլոր ատոմները ռադիոակտիվ են: 201. Որոշեք սնդիկի շերտի հաստությունը, եթե հոսքը 193. Որքա՞ն ժամանակ է պահանջվել, որպեսզի միջուկների 44,62%-ը քայքայվի առաջին նեյտրոններից՝ դրա միջով անցնելուց հետո թուլացել է արդյունավետ սկզբնական քանակից 50 անգամ, եթե կիսամյակի տևողությունը t = 17.6 միջուկի կողմից նեյտրոնային գրավման ռեակցիայի խաչմերուկ σ = 38 գոմ, տարի. Որոշել քայքայման հաստատունը λ, սնդիկի կյանքի միջին ժամանակը ρ=13546 կգ/մ3։ ռադիոակտիվ միջուկ չկա: 202. 81Тλ207 իզոտոպն ունի կիսամյակ T=4.8 194. Որոշեք հնագիտական ​​գտածոյի տարիքը միլիոններով, թե ինչ ակտիվություն ունի 0.16 μg այս իզոտոպը փայտի միջով, եթե 14C իզոտոպի համար նմուշի ակտիվությունը 6 է: ժամանակ t=5 մլն. Ենթադրենք, որ Tλ207 իզոտոպի բոլոր ատոմները ռադիոակտիվ են թարմ բույսերի նմուշի 80%-ում: Կես կյանքը ակտիվ է: 14 6 C-ը հավասար է 5730 տարվա: 203. Դրանց սկզբնական թվի քանի՞ միջուկ է 195: Հեղուկ կալիումը ρ = 800 կգ / մ 3 թուլացնում է նյութի հոսքը քայքայվում է 5 տարում, եթե նեյտրոնների քայքայման հաստատունը կրկնապատկվում է: Որոշեք արդյունավետ խաչմերուկը re- λ = 0,1318 տարի-1: Որոշեք կես կյանքը՝ կալիումի ատոմի միջուկով նեյտրոնի գրավման միջինը, եթե նեյտրոնների հոսքը միջուկների կյանքի տևողությունն է։ գահերը անցնում են հեղուկ կալիումի միջակայքում d = 28,56 սմ 204. Որոշեք 87 Fr 221-ի ակտիվությունը 0,16 μg զանգվածով 196. Որոշեք հնագույն հյուսվածքի տարիքը, եթե ակտիվը կիսատևում է T = 4,8 մլն. ժամանակ t = 5 րոպե: Նմուշի 14C իզոտոպի պարունակությունը կազմում է ակտիվության 72%-ը 6 Վերլուծել ակտիվության կախվածությունը զանգվածից (A=f(m)): նմուշ թարմ բույսերից. 14C-ի կես կյանքը 6205 է Ածխածնի 6C իզոտոպի կես կյանքը 14 T = 5730 տարի է: 197. Ամբողջական ձևով գրի՛ր միջուկային ռե- T = 5730 տարի, փայտի ակտիվությունն ըստ 6 C 14 իզոտոպի բաղադրության՝ բաժնետոմսերի (ρ, α) 22 Na. Որոշեք թարմ բույսերի նմուշների 0,01% ակտիվության մեջ թողարկվող էներգիան: Միջուկային ռեակցիայի արդյունքում։ բաժանել փայտի տարիքը. 198. Ուրանը, որի խտությունը ρ = 18950 կգ/մ3 է, թուլացել է - 206. Նեյտրոնային հոսքը, անցնելով ծծմբի միջով (ρ = 2000 կգ/մ3.) շերտի հաստությամբ 2 անգամ նվազեցնում է ջերմային նեյտրոնային հոսքը. հեռավորությունը d = 37,67 սմ թուլանում է 2 անգամ։ Որոշել d=1,88 սմ Որոշել գրավման ռեակցիայի արդյունավետ խաչմերուկը՝ ատոմի միջուկով նեյտրոնի, ուրանի միջուկով նեյտրոնի գրավման ռեակցիայի արդյունավետ հատույթը։ մա ծծումբ. 199. Որոշեք 89 Ac 225 իզոտոպի ակտիվությունը 207 ժամանակահատվածով: 89 Ac 227 դեղերի ակտիվության համեմատություն և կիսամյակի տուն T = 10 օր հետո t = 30 օր, եթե 82Pb 210, եթե դեղամիջոցի զանգվածը մ = 0,16 մկգ, 25 տարի անց: դեղամիջոցի սկզբնական զանգվածը m = 0,05 մկգ: Իզոտոպների կիսատ-ժամկետները նույնն են և հավասար են 21,8 200-ի: Տարիներով որոշեք հնագիտական ​​գտածոյի տարիքը: փայտ, եթե նմուշի ակտիվությունը 6 C 14-ի համար կազմում է 10% 208: Ռադիոակտիվ նյութում իրենց սկզբնական քանակի միջուկների 49,66%-ը քայքայվել է t = 300 օրվա ընթացքում: Որոշե՛ք իզոտոպային միջուկի քայքայման հաստատունը, կիսամյակը, միջինը 22. 52 82 112 142 172 202: 23. 53 83 113 143 173 203 209. Վերլուծե՛ք 89 Ac 225 ռադիոակտիվ իզոտոպի ակտիվության կախվածությունը t = 30 օր հետո զանգվածից, 25. 55 85 115 145 175 205 T = 105 օր. Վերցրեք իզոտոպի սկզբնական զանգվածը 26. 56 86 116 146 176 206 մ1 = 0,05 մկգ, մ2 = 0,1 մկգ, 27. 57 87 117 147 177 207 մ3=0,15 մկգ. 28. 58 88 118 148 178 208 210. Իրիդիումը թուլացնում է ջերմային նեյտրոնների հոսքը 2 28. 59 89 119 149 179 209 անգամ: Որոշեք իրիդիումի շերտի հաստությունը, եթե նրա խտությունը 30 է. 60 90 120 150 180 210 ρ = 22400 կգ/մ3, իսկ իրիդիումի միջուկով նեյտրոնների գրավման ռեակցիայի արդյունավետ հատույթը σ = 430 գոմ է։ Առաջարկվող գրականություն հ/հ Խնդիր թիվ 1. Սավելև Ի.Վ. Ֆիզիկայի դասընթաց. Մ, - 1987. Թ3. 2. Տրոֆիմովա Տ.Ի. Ֆիզիկայի դասընթաց. Մ, -1989 թ. 1. 31 61 91 121 151 181 3. Վետրով Վ.Տ. Ֆիզիկայի խնդիրների ժողովածու. Մինսկ, - 2. 32 62 92 122 152 182 1991 թ. 3. 33 63 93 123 153 183 4. Ցեդրիկ Մ.Ս. Ընդհանուր ֆիզիկայի դասընթացի խնդիրների ժողովածու 4. 34 64 94 124 154 184. Մ, - 1989 թ 59 189 10. 40 70 100 130 160 190 11. 41 71 101 131 161 191 12. 42 72 102 132 162 192 13. 43 73 103 133 163 194141 75 105 135 165 195 16. 46 76 106 136 166 196 17. 47 77 107 137 167 197 18. 48 78 108 138 168 198 19. 49 79 109 139 169 199 20. 50 80 2011 110. 141 171 201

Երկիրը և նրա մթնոլորտը մշտապես ենթարկվում են միջաստղային տարածությունից տարրական մասնիկների հոսքերի ռադիոակտիվ ռմբակոծություններին։ Մթնոլորտի վերին շերտ ներթափանցելով՝ մասնիկները այնտեղ բաժանում են ատոմները՝ ազատելով պրոտոններ և նեյտրոններ, ինչպես նաև ավելի մեծ ատոմային կառուցվածքներ։ Օդում ազոտի ատոմները կլանում են նեյտրոնները և ազատում պրոտոններ։ Այս ատոմները, ինչպես նախկինում, ունեն 14 զանգված, բայց ավելի քիչ դրական լիցք ունեն. այժմ նրանց մեղադրանքը վեց է։ Այսպիսով, սկզբնական ազոտի ատոմը վերածվում է ածխածնի ռադիոակտիվ իզոտոպի.

որտեղ n, N, C և p նշանակում են համապատասխանաբար նեյտրոն, ազոտ, ածխածին և պրոտոն:

Մթնոլորտային ազոտից ռադիոակտիվ ածխածնի նուկլիդների առաջացումը տիեզերական ճառագայթների ազդեցության տակ տեղի է ունենում միջին արագությամբ մոտ. 2,4 ատ./վրկ՝ երկրի մակերեսի յուրաքանչյուր քառակուսի սանտիմետրի համար: Արեգակնային ակտիվության փոփոխությունները կարող են այս արժեքի որոշակի տատանումներ առաջացնել:

Քանի որ ածխածինը ռադիոակտիվ է, այն անկայուն է և աստիճանաբար վերածվում է ազոտի 14 ատոմների, որոնցից առաջացել է. Նման փոխակերպման գործընթացում այն ​​արձակում է էլեկտրոն՝ բացասական մասնիկ, ինչը հնարավորություն է տալիս ինքնին արձանագրել այդ գործընթացը։

Տիեզերական ճառագայթների ազդեցության տակ ռադիոածխածնի ատոմների առաջացումը սովորաբար տեղի է ունենում մթնոլորտի վերին շերտերում՝ 8-ից 18 կմ բարձրությունների վրա։ Ինչպես սովորական ածխածինը, ռադիոածխածինը օքսիդանում է օդում՝ առաջացնելով ռադիոակտիվ երկօքսիդ (ածխաթթու գազ)։ Քամու ազդեցության տակ մթնոլորտն անընդհատ խառնվում է, և ի վերջո տիեզերական ճառագայթների ազդեցության տակ ձևավորված ռադիոակտիվ ածխածնի երկօքսիդը հավասարաչափ բաշխվում է մթնոլորտի ածխաթթու գազում։ Այնուամենայնիվ, մթնոլորտում ռադիոածխածնի 14 C հարաբերական պարունակությունը մնում է չափազանց ցածր՝ մոտ. 1,2 ґ10 –12 գ սովորական ածխածնի 12 C գրամի դիմաց:

Ռադիոածխածինը կենդանի օրգանիզմներում.

Բոլոր բուսական և կենդանական հյուսվածքները պարունակում են ածխածին: Բույսերն այն ստանում են մթնոլորտից, և քանի որ կենդանիները բույսեր են ուտում, ածխաթթու գազը նույնպես անուղղակիորեն մտնում է նրանց մարմին: Այսպիսով, տիեզերական ճառագայթները ռադիոակտիվության աղբյուր են բոլոր կենդանի օրգանիզմների համար:

Մահը կենդանի նյութին զրկում է ռադիոածխածնի կլանման կարողությունից։ Մահացած օրգանական հյուսվածքներում տեղի են ունենում ներքին փոփոխություններ, ներառյալ ռադիոածխածնի ատոմների քայքայումը։ Այս գործընթացի ընթացքում, ավելի քան 5730 տարի, 14 C նուկլիդների սկզբնական թվի կեսը վերածվում է 14 N ատոմների: Այս ժամանակային միջակայքը կոչվում է 14 C կիսամյակ: Դրանց սկզբնական թվի 1/4-ը, հաջորդ շրջանից հետո կիսատ կյանքը՝ 1/8 և այլն: Արդյունքում, նմուշում 14 C իզոտոպի պարունակությունը կարելի է համեմատել ռադիոակտիվ քայքայման կորի հետ և այդպիսով սահմանել օրգանիզմի մահից հետո անցած ժամանակահատվածը (ածխածնի ցիկլից դրա բացառումը): Այնուամենայնիվ, նմուշի բացարձակ տարիքի նման որոշման համար անհրաժեշտ է ենթադրել, որ 14 C-ի սկզբնական պարունակությունը օրգանիզմներում վերջին 50000 տարվա ընթացքում (ռադիոածխածնային թվագրման ռեսուրս) փոփոխության չի ենթարկվել: Փաստորեն, տիեզերական ճառագայթների ազդեցության տակ 14 C-ի առաջացումը և օրգանիզմների կողմից դրա կլանումը որոշակիորեն փոխվել է։ Արդյունքում, նմուշի 14 C իզոտոպի պարունակության չափումը տալիս է միայն մոտավոր ամսաթիվ: Նախնական 14 C պարունակության փոփոխությունների հետևանքները հաշվի առնելու համար կարող են օգտագործվել ծառերի օղակներում 14 C պարունակության վերաբերյալ դենդրոխրոնոլոգիական տվյալները:

Ռադիոածխածնային թվագրման մեթոդն առաջարկվել է Վ. Լիբբիի կողմից (1950 թ.): Մինչեւ 1960 թվականը ռադիոածխածնային թվագրումը լայն տարածում գտավ, ամբողջ աշխարհում ստեղծվեցին ռադիոածխածնային լաբորատորիաներ, իսկ Լիբբին արժանացավ քիմիայի Նոբելյան մրցանակի։

Մեթոդ.

Ռադիոածխածնային թվագրման համար նախատեսված նմուշը պետք է հավաքվի բացարձակապես մաքուր գործիքների միջոցով և չոր պահվի ստերիլ պլաստիկ տոպրակի մեջ: Անհրաժեշտ է ճշգրիտ տեղեկատվություն ընտրության վայրի և պայմանների մասին:

Փայտի, փայտածուխի կամ գործվածքի իդեալական նմուշը պետք է կշռի մոտավորապես 30 գ խեցիների համար ցանկալի է 50 գ քաշ, իսկ ոսկորների համար՝ 500 գ (վերջին տեխնիկան, սակայն, հնարավորություն է տալիս տարիքը որոշել շատ ավելի փոքր նմուշներից): . Յուրաքանչյուր նմուշ պետք է մանրակրկիտ մաքրվի հին և երիտասարդ ածխածնի պարունակող աղտոտիչներից, օրինակ՝ ավելի ուշ աճող բույսերի արմատներից կամ հնագույն կարբոնատային ապարների բեկորներից: Նմուշի նախնական մաքրմանը հաջորդում է լաբորատորիայում քիմիական մշակումը: Թթվային կամ ալկալային լուծույթը օգտագործվում է օտարերկրյա ածխածին պարունակող հանքանյութերը և լուծվող օրգանական նյութերը հեռացնելու համար, որոնք կարող են թափանցել նմուշ: Դրանից հետո օրգանական նմուշները այրվում են, իսկ պատյանները լուծվում են թթվի մեջ։ Այս երկու ընթացակարգերն էլ հանգեցնում են ածխաթթու գազի արտազատմանը: Այն պարունակում է մաքրված նմուշի ողջ ածխածինը և երբեմն վերածվում է ռադիոածխածնային թվագրման համար հարմար այլ նյութի:

Ավանդական մեթոդը պահանջում է շատ ավելի քիչ ծավալուն սարքավորումներ: Նախ, օգտագործվեց հաշվիչ, որը որոշում էր գազի բաղադրությունը և սկզբունքորեն նման էր Գեյգերի հաշվիչին: Հաշվիչը լցվել է ածխածնի երկօքսիդով կամ նմուշից ստացված այլ գազով (մեթան կամ ացետիլեն): Սարքի ներսում տեղի ունեցող ցանկացած ռադիոակտիվ քայքայումն առաջացնում է թույլ էլեկտրական իմպուլս: Շրջակա միջավայրի ֆոնային ճառագայթման էներգիան սովորաբար շատ է տատանվում՝ ի տարբերություն 14 C-ի քայքայման հետևանքով առաջացած ճառագայթման, որի էներգիան սովորաբար մոտ է ֆոնային սպեկտրի ստորին սահմանին։ Ֆոնային արժեքների շատ անցանկալի հարաբերակցությունը 14 C տվյալներին կարելի է բարելավել՝ հաշվիչն արտաքին ճառագայթումից մեկուսացնելով: Այդ նպատակով վաճառասեղանը պատում են երկաթից կամ բարձր մաքրության կապարի մի քանի սանտիմետր հաստությամբ էկրաններով։ Բացի այդ, հաշվիչի պատերը պաշտպանված են միմյանց մոտ տեղակայված Գեյգերի հաշվիչներով, որոնք, հետաձգելով ամբողջ տիեզերական ճառագայթումը, անջատում են ինքնին նմուշը պարունակող հաշվիչը մոտ 0,0001 վայրկյանով: Սքրինինգի մեթոդը նվազեցնում է ֆոնային ազդանշանը րոպեում մի քանի քայքայման (18-րդ դարի 3-գ փայտի նմուշը տալիս է ~40 քայքայում 14 C րոպեում), ինչը հնարավորություն է տալիս թվագրել բավականին հին նմուշներ:

Մոտավորապես 1965 թվականից ի վեր ժամադրության մեջ լայն տարածում է գտել հեղուկ ցինտիլյացիայի մեթոդը։ Այն նմուշից ստացված ածխածնային գազը վերածում է հեղուկի, որը կարող է պահվել և հետազոտվել փոքր ապակե տարայի մեջ: Հեղուկին ավելացվում է հատուկ նյութ՝ ցինտիլյատոր, որը լիցքավորված է 14 C ռադիոնուկլիդների քայքայման ժամանակ արձակված էլեկտրոնների էներգիայով։ Լույսը կարելի է գրավել ֆոտոբազմապատկիչ խողովակի միջոցով: Սցինտիլացիոն հաշվիչը պարունակում է երկու այդպիսի խողովակ։ Կեղծ ազդանշանը կարող է հայտնաբերվել և վերացվել, քանի որ այն ուղարկվում է միայն մեկ հեռախոսով: Ժամանակակից ցինտիլացիոն հաշվիչներն ունեն շատ ցածր, գրեթե զրոյական ֆոնային ճառագայթում, ինչը թույլ է տալիս բարձր ճշգրիտ թվագրել մինչև 50000 տարեկան նմուշները:

Սցինտիլյացիայի մեթոդը պահանջում է նմուշի մանրակրկիտ պատրաստում, քանի որ ածխածինը պետք է վերածվի բենզոլի: Գործընթացը սկսվում է ածխածնի երկօքսիդի և հալված լիթիումի միջև արձագանքից՝ լիթիումի կարբիդ ձևավորելու համար: Ջուրը քիչ-քիչ ավելացնում են կարբիդին և այն լուծվում է՝ արտազատելով ացետիլեն։ Այս գազը, որը պարունակում է նմուշի ողջ ածխածինը, կատալիզատորի ազդեցության տակ վերածվում է թափանցիկ հեղուկի՝ բենզոլի։ Քիմիական բանաձևերի հետևյալ շղթան ցույց է տալիս, թե ինչպես է ածխածինը փոխանցվում մի միացությունից մյուսն այս գործընթացում.

14 C-ի լաբորատոր չափումներից ստացված բոլոր տարիքային որոշումները կոչվում են ռադիոածխածնային ամսաթվեր: Դրանք տրված են այսօրվա (BP) նախորդող տարիների թվով, և որպես ելակետ վերցված է կլոր ժամանակակից ամսաթիվը (1950 կամ 2000): Ռադիոածխածնային ամսաթվերը միշտ տրվում են հնարավոր վիճակագրական սխալի ցուցումով (օրինակ՝ 1760 ± 40 BP):

Դիմում.

Սովորաբար, իրադարձության տարիքը որոշելու համար օգտագործվում են մի քանի մեթոդներ, հատկապես, եթե դա համեմատաբար վերջերս տեղի ունեցած իրադարձություն է: Մեծ, լավ պահպանված նմուշի տարիքը կարող է որոշվել տասը տարվա ընթացքում, սակայն նմուշի կրկնակի վերլուծությունը պահանջում է մի քանի օր: Սովորաբար արդյունքը ստացվում է որոշված ​​տարիքի 1%-ի ճշգրտությամբ։

Ռադիոածխածնային թվագրման կարևորությունը մեծանում է հատկապես որևէ պատմական տվյալների բացակայության պայմաններում: Եվրոպայում, Աֆրիկայում և Ասիայում պարզունակ մարդու ամենավաղ հետքերը տարածվում են ռադիոածխածնային թվագրման ժամանակային սահմաններից, այսինքն. պարզվում է, որ այն ավելի հին է, քան 50000 տարի: Այնուամենայնիվ, հասարակության կազմակերպման սկզբնական փուլերը և առաջին մշտական ​​բնակավայրերը, ինչպես նաև հնագույն քաղաքների և պետությունների առաջացումը մտնում են ռադիոածխածնային թվագրման շրջանակում:

Ռադիոածխածնային ժամադրությունը հատկապես հաջողակ է եղել շատ հին մշակույթների համար ժամանակացույցի մշակման գործում: Դրա շնորհիվ այժմ կարելի է համեմատել մշակույթների և հասարակությունների զարգացման ընթացքը և պարզել, թե մարդկանց որ խմբերն են առաջինը տիրապետել որոշակի գործիքների, ստեղծել նոր տիպի բնակավայր կամ հարթել նոր առևտրային ճանապարհ։

Ռադիոածխածնի միջոցով տարիքի որոշումը դարձել է համընդհանուր։ Մթնոլորտի վերին շերտերում ձևավորվելուց հետո 14 C ռադիոնուկլիդները ներթափանցում են տարբեր միջավայրեր։ Մթնոլորտի ստորին հատվածում օդային հոսանքները և տուրբուլենտությունը ապահովում են ռադիոածխածնի գլոբալ բաշխումը։ Օվկիանոսի վրայով օդային հոսանքներով անցնելով՝ 14 C-ը սկզբում մտնում է ջրի մակերեսային շերտ, այնուհետև ներթափանցում խորը շերտեր։ Մայրցամաքներում անձրևն ու ձյունը բերում են 14 C ջերմաստիճան, որտեղ այն աստիճանաբար կուտակվում է գետերում և լճերում, ինչպես նաև սառցադաշտերում, որտեղ այն կարող է պահպանվել հազարավոր տարիներ: Այս միջավայրերում ռադիոածխածնի կոնցենտրացիաների ուսումնասիրությունը ավելացնում է մեր գիտելիքները համաշխարհային օվկիանոսներում ջրի ցիկլի և անցյալ դարաշրջանների կլիմայի մասին, ներառյալ վերջին սառցե դարաշրջանը: Առաջացող սառցադաշտի կողմից կտրված ծառերի մնացորդների ռադիոածխածնային թվագրումը ցույց է տվել, որ Երկրի վրա ամենավերջին ցուրտ շրջանն ավարտվել է մոտավորապես 11000 տարի առաջ:

Բույսերը տարեկան կլանում են ածխածնի երկօքսիդը մթնոլորտից աճող սեզոնի ընթացքում, և 12 C, 13 C և 14 C իզոտոպները առկա են բույսերի բջիջներում մոտավորապես նույն համամասնությամբ, ինչ նրանք առկա են մթնոլորտում: 12 C և 13 C ատոմները մթնոլորտում պարունակվում են գրեթե հաստատուն համամասնություններով, սակայն 14 C իզոտոպի քանակը տատանվում է՝ կախված դրա ձևավորման ինտենսիվությունից։ Տարեկան աճի շերտերը, որոնք կոչվում են ծառերի օղակներ, արտացոլում են այս տարբերությունները: Մեկ ծառի տարեկան օղակների շարունակական հաջորդականությունը կարող է տևել 500 տարի կաղնու մեջ և ավելի քան 2000 տարի կարմրածայտի և վարդափայտի սոճու մեջ: ԱՄՆ-ի հյուսիս-արևմտյան չոր լեռնային շրջաններում և Իռլանդիայի և Գերմանիայի տորֆային ճահիճներում հայտնաբերվել են տարբեր տարիքի սատկած ծառերի բներով հորիզոններ։ Այս բացահայտումները թույլ են տալիս մեզ միավորել տեղեկատվությունը մթնոլորտում 14 C կոնցենտրացիայի տատանումների մասին գրեթե 10000 տարվա ընթացքում: Լաբորատոր հետազոտության ընթացքում նմուշների տարիքի ճիշտ որոշումը կախված է օրգանիզմի կյանքի ընթացքում 14 C կոնցենտրացիայի իմացությունից: Վերջին 10000 տարվա ընթացքում նման տվյալներ հավաքագրվել են և սովորաբար ներկայացվում են տրամաչափման կորի տեսքով, որը ցույց է տալիս 1950 թվականին և անցյալում մթնոլորտային 14 C մակարդակի տարբերությունը: Ռադիոածխածնի և տրամաչափված ամսաթվերի միջև անհամապատասխանությունը չի գերազանցում ±150 տարին մ.թ. 1950 թվականների միջև ընկած ժամանակահատվածի համար: եւ 500 մ.թ.ա Ավելի հին ժամանակներում այս անհամապատասխանությունը մեծանում է և 6000 տարվա ռադիոածխածնային տարիքի հետ հասնում է 800 տարվա: տես նաեւՀՆԱԳԻՏՈՒԹՅՈՒՆ

Բնություն, 1992, թիվ 12, էջ 59-65։

Ռադիոակտիվ ածխածին

Ի.Յա.Վասիլենկո, Վ.Ա.Օսիպով, Վ.Պ.Ռուբլևսկի

© Վասիլենկո Ի.Յա., Օսիպով Վ.Ա., Ռուբլևսկի Վ.Պ. Ռադիոակտիվ ածխածին.

Իվան Յակովլևիչ Վասիլենկո, բժշկական գիտությունների դոկտոր, պրոֆեսոր, ԽՍՀՄ պետական ​​մրցանակի դափնեկիր, Ռուսաստանի Դաշնության Առողջապահության նախարարության կենսաֆիզիկայի ինստիտուտի առաջատար գիտաշխատող։ Գիտական ​​հետաքրքրությունների ոլորտ՝ միջուկային տրոհման արտադրանքի թունաբանություն, ճառագայթային հիգիենա։

Վյաչեսլավ Ալեքսանդրովիչ Օսիպով, բժշկական գիտությունների թեկնածու, նույն ինստիտուտի առաջատար գիտաշխատող, թունաբանության մասնագետ։ Նա ուսումնասիրում է կաթնասունների օրգանիզմում ռադիոնուկլիդների նյութափոխանակության կինետիկան և կենսաբանական արդյունավետությունը։

Վլադիմիր Պետրովիչ Ռուբլևսկի, տեխնիկական գիտությունների թեկնածու, նույն ինստիտուտի ավագ գիտաշխատող։ Հիմնական գիտական ​​հետաքրքրությունները կապված են էկոլոգիայի, շրջակա միջավայրի պաշտպանության և միջուկային էներգիայի ճառագայթային անվտանգության հետ:

Պարբերական աղյուսակի ԲՈԼՈՐ բնական տարրերից առանձնահատուկ դեր է խաղում ածխածինը. այն կազմում է օրգանական միացությունների կառուցվածքային հիմքը, այդ թվում՝ կենդանի օրգանիզմների մաս:

Բնական ածխածինը երկու կայուն իզոտոպների խառնուրդ է՝ 12 C (98,892%) և 13 C (1,108%)։ Չորս ռադիոակտիվ իզոտոպներից (10 C, 11 C, 14 C և 15 C), միայն երկարակյաց ածխածին-14-ը (կես կյանքը 5730 տարի) գործնական հետաքրքրություն է ներկայացնում, քանի որ այն մասնակցում է կենսոլորտի ածխածնի ցիկլին: Այս մաքուր, ցածր էներգիայի բետա արտանետիչը 156 կՎ մասնիկների առավելագույն էներգիայով դասակարգվում է որպես գլոբալ ռադիոնուկլիդ: Այն ձևավորվում է ինչպես բնական, այնպես էլ արհեստական ​​պայմաններում մի քանի միջուկային ռեակցիաների արդյունքում։ Արտաքին միջավայրում մարդածին 14 C-ի կոնցենտրացիայի աճը, և դրա աղբյուրները միջուկային պայթյուններն են և ատոմակայաններից արտանետումները) ներկայացնում է հիգիենիկ և բնապահպանական լուրջ խնդիր:

ՌԱԴԻՈԱԾԽԱԲՆԻ ԱՂԲՅՈՒՐՆԵՐ

Բնական նուկլիդը ձևավորվում է հիմնականում տիեզերական ճառագայթման երկրորդային նեյտրոնների փոխազդեցությամբ մթնոլորտի վերին շերտերում ազոտի միջուկների հետ՝ ըստ 14 N (n, p) 14 C ռեակցիայի։ Մնացած ռեակցիաների դերը 15 N (n, ա) 14 C; 16 O (p, Zr) 14 C; 17 O (n, a) 14 C; 13 C (n.у) 14 C - բնական ածխածնի ձևավորման մեջ 14-ը աննշան է փոխազդեցության փոքր խաչմերուկների և այս իզոտոպների միջուկների ցածր պարունակության պատճառով տարրերի բնական խառնուրդում:

Մթնոլորտում (հիմնականում ստրատոսֆերայում) այս նուկլիդի առաջացման միջին արագությունը կազմում է 2,28 ատոմ/վ երկրագնդի մակերեսի 1 սմ2-ի վրա, որը կազմում է 9,7 x 10\23 ատոմ/օր։ Զանգվածով այն մոտավորապես 22,5 գ/օր է, իսկ ակտիվությամբ՝ մոտ 2,8 ՏԲք/օր կամ 1 ՊԲք/տարի։ Մթնոլորտում և կենսոլորտում բնական նուկլիդի միջին պարունակությունը մնում է հաստատուն՝ 227 ± 1 Bq/kg ածխածին։

Anthro-hygean carbon-14-ը ձևավորվում է հիմնականում բնական ածխածնի նման, այսինքն. նեյտրոնները (մեծ քանակությամբ արտադրվում են միջուկային ռումբերի պայթյունի ժամանակ) կլանում են ազոտ-14 միջուկները։ Նուկլիդի քանակությունը կախված է ռումբի տեսակից (ատոմային կամ ջերմամիջուկային), դրա կառուցվածքից (օգտագործվող նյութերից) և հզորությունից (նեյտրոնային հոսքի խտությունից)։ Պայթյունների ժամանակ 14 C-ի ելքը սինթեզի ռեակցիայի համար ընդունված է 0,65 PBq/Mt, տրոհման ռեակցիայի համար այն գրեթե հինգ անգամ պակաս է (0,12 PBq/Mt): Ենթադրվում է, որ 249,2 PBq ածխածին-14 արտադրվել է 1945-1980 թվականներին առաջին ատոմային ռումբի պայթյունի միջև ընկած ժամանակահատվածում (Աղյուսակ 1):

1981 թվականից ի վեր մթնոլորտում միջուկային զենքի փորձարկումը դադարեցվեց, և միջուկային վառելիքի ցիկլի ձեռնարկությունները պարզվեցին, որ մարդածին նուկլիդի միակ հզոր աղբյուրն է, որը կարող է էապես ազդել Երկրի մթնոլորտում և կենսոլորտում դրա կոնցենտրացիայի ավելացման վրա: Այս նուկլիդը ձևավորվում է ցանկացած տեսակի միջուկային ռեակտորների միջուկում, որտեղ կան հզոր նեյտրոնային հոսքեր, որոնք փոխազդում են ռեակտորի կառուցվածքների նյութերի, հովացուցիչ նյութի, մոդերատորի, վառելիքի և դրանցում առկա կեղտերի հետ՝ 14 N (p, p) 14 C; 17 O (n.a) 14 C; 13 C (n.y) 14 C; 235 U (n.f) 14 C (ուրանի-235-ի եռակի տրոհումը վառելիքում):

Կախված ռեակտորի տեսակից և նախագծման առանձնահատկություններից՝ այս ռեակցիաներից յուրաքանչյուրի ներդրումը նուկլիդի ձևավորման մեջ կարող է զգալիորեն տարբերվել։ Հաշվարկների համաձայն, որոշ նյութերի ջերմային նեյտրոններով ճառագայթման դեպքում դրա տեսակարար ելքը գազային ազոտի և օդի մեջ (n,p) ռեակցիայի համար օգտագործվող որպես մոդերատոր կամ հովացուցիչ նյութ, մոտավորապես չորս կարգով ավելի մեծ է, քան (n,a) ռեակցիան։ ջրի, ածխածնի երկօքսիդի գազի կամ օդի թթվածնի պատճառով ջերմային նեյտրոնների ազոտի միջուկների հետ փոխազդեցության մեծ խաչմերուկը (a = 1750 մբարն) և օդում դրա բարձր պարունակությունը (78%): Գրաֆիտի, դետոլիլմեթանի, գազի նավթի և տերֆենիլում ռեակցիայի (n,y) 14C-ի ելքը դեռևս մի կարգով ցածր է, քան ռեակցիան (n,a):

Վառելիքում ածխածնի 14-ի ձևավորման արագությունը հիմնականում կախված է ազոտի կեղտերի կոնցենտրացիայից. իր սովորական պարունակությամբ (0,001-0,002%), արագությունը կազմում է մոտավորապես 0,4-2,5 TBq/(GW/տարի), իսկ ջուրը մոդերատորի հովացուցիչ նյութը պարունակում է 0,2-0,5 TBq/(GWe/տարի) սահմաններում:

Նախկին ԽՍՀՄ գործող ատոմակայաններում հիմնականում օգտագործվում են ճնշման տակ գտնվող ջրի ռեակտորներ (VVER-440 և VVER-1000), ջրագրաֆիտային ռեակտորներ (RBMK-1000 և RBMK-1500) և արագ նեյտրոնային ռեակտորներ (BN-350 և BN-600): . Առաջին և երրորդ ռեակտորները նման են օտարերկրյա ռեակտորների համապատասխան տեսակներին (PWR և PBR)՝ 14 C առաջացման և շրջակա միջավայր արտանետման արագությամբ:

RBMK ռեակտորները ճնշման տակ եռացող ջրով որպես հովացուցիչ նյութ, իսկ գրաֆիտը՝ որպես մոդերատոր, նմանը չունեն արտասահմանյան ռեակտորաշինական պրակտիկայում: Դրանց հիմնական առանձնահատկությունը միջուկում մեծ քանակությամբ ազոտի առկայությունն է, որն օգտագործվում է հելիումի հետ խառնուրդում՝ մոդերատորը սառեցնելու համար, իսկ բուն մոդերատորում ածխածնի մեծ զանգված։ Սա հանգեցնում է ավելի բարձր գեներացման արագության 14 C-ից մինչև 2-3 TBq/ (GWe/տարի) արժեքի, որը մոտավորապես մի կարգով ավելի մեծ է, քան VVER տիպի ռեակտորներում:

Ածխածին-14-ը, որը ձևավորվում է հովացուցիչ նյութում և մոդերատորում, մասամբ կամ ամբողջությամբ արտանետվում է շրջակա միջավայր գազային աերոզոլների տեսքով, իսկ ռեակտորի վառելիքից՝ վերամշակող (վերածնման) կայանների ռադիոակտիվ թափոններով:

ՄԻԳՐԱՑԻԱ ԱՐՏԱՔԻՆ ՄԻՋԱՎԱՅՐՈՒՄ

Ռադիոածխածինը շատ շարժունակ է: Մթնոլորտային պրոցեսների արդյունքում արտանետումների վայրերից նուկլիդը տեղափոխվում է մեծ տարածություններով և օքսիդանալով մինչև 14 CO2, մտնում է բնական ածխածնի ցիկլ:

Հայտնի է, որ ամբողջ ցամաքային ածխածինը կենտրոնացված է երկու ավազանում՝ «նստվածքային» և «փոխանակման»։ Առաջին ավազանի ածխածինը (նստվածքային ապարների, ածուխի, նավթի և այլ բրածոների օրգանական և անօրգանական ածխածին) գործնականում չի մասնակցում բնական նյութափոխանակության գործընթացներին, այն մտնում է ցիկլի միայն օրգանական վառելիքի այրումից հետո։ Երկրորդ ավազանի ածխածինը, որը պարունակում է ածխածնի ընդհանուր ցամաքային քանակի մոտ 0,17%-ը, իսկ ավելի քան 90%-ը գտնվում է Համաշխարհային օվկիանոսի խորքային ջրերում, ցիկլին մասնակցում է իր առանձին ջրամբարների միջոցով՝ մթնոլորտ, կենսոլորտ։ , հիդրոսֆերա և այլն։

Համաշխարհային մոդել շրջանառությունածխածին-14-ը մթնոլորտ է մտնում միջուկային վառելիքի ցիկլի ձեռնարկություններից (1) և արտանետումներից (2) արտանետումներով: Փոխանակման գործակիցները բերված են հար. միավոր/տարի

Բնության մեջ ածխածնի ցիկլը բաղկացած է երկու ցիկլից, որոնք զուգահեռ են անցնում կենսոլորտի ցամաքային և ծովային մասերում և կապված են մթնոլորտի հետ։ Բազմաթիվ մոդելներից, որոնք նկարագրում են ածխածնի վարքը «փոխանակման» ավազանում, SCEAR-ը հաշվարկների համար օգտագործում է 8 ջրամբարի մոդելը, որը հաշվի է առնում Երկրի բնական ածխածնի ցիկլում տեղի ունեցող բոլոր հիմնական գործընթացները:

«Փոխանակման» ավազանի ջրամբարների միջև ածխածնի փոխանակման արագությունը տարբեր է. CO2 մոլեկուլի միջին բնակության ժամանակը մթնոլորտում մինչև օվկիանոսի ջուր անցնելը մի քանի տարի է, խորքից մինչև մթնոլորտ՝ մինչև մի քանի հարյուր տարի: , և նստվածքային ապարներից մինչև մթնոլորտ նույնիսկ մի քանի միլիոն տարի: Այսպիսով, նստվածքային ապարները նման են ռադիոածխածնի «գերեզմանոցի» (բնական և արհեստական), որտեղ այն գործնականում քայքայվում և դուրս է գալիս բնական ցիկլից։

ՓՈԽԱՆԱԿԱՅԻՆ ԿԻՆԵՏԻԿԱ

Արտաքին միջավայրում օքսիդացված ածխածին-14-ը մինչև 14 CO2, կուտակվում է բույսերում ֆոտոսինթեզի միջոցով (փոքր քանակությամբ ներծծվում է նաև հողից), այնուհետև սննդային շղթայով անցնում է կենդանիներին և մարդկանց։ «Մթնոլորտային ածխածին-բուսական ածխածին» շղթայում անցումային գործակիցը հավասար է մեկին, իսկ հավասարակշռությունը հաստատվում է երկու-երեք ամսվա ընթացքում միջուկային զենքի ինտենսիվ փորձարկումների ժամանակ (1963-1964 թթ.) 14 C պարունակությունը բուսական մթերքներում և կաթում: միսը մոտ երկու անգամ ավելացել է բնական ֆոնի համեմատ։ Նշենք, որ պարենային ապրանքների կիսամաքրման ժամկետը մոտ վեց տարի է։

Ռադիոածխածինը մարդու օրգանիզմ է մտնում տարբեր օրգանական և անօրգանական միացությունների տեսքով՝ հիմնականում ածխաջրերի, սպիտակուցների և ճարպերի բաղադրությամբ։ Աերոգենիկ ընդունումը աննշան է՝ սննդի ընդունման միայն 1%-ը: Հասկանալու համար, թե ինչ ազդեցություն ունի այն օրգանիզմի վրա։ 14 C, գալով օրգանական և անօրգանական միացությունների տեսքով, մենք ուսումնասիրեցինք նյութափոխանակության կինետիկան առնետների վրա կատարված փորձերում: Պարզվել է, որ անօրգանական միացությունների փոխանակումը (Ha2 14 CO3, NaH 14 CO3, K2 14 CO3) բնութագրվում է բարձր ինտենսիվությամբ; ռադիոածխածինը կենդանիների արյան մեջ հայտնաբերվում է օրգանիզմ մտնելու առաջին րոպեներից՝ 15 րոպե հետո։ դրա պարունակությունը հասնում է կառավարվող գումարի առավելագույնը մի քանի տոկոսի: Արյան մեջ փխրուն բիկարբոնատային միացություններ առաջացնելով՝ ռադիոածխածինը արագորեն վերանում է։ Ընդունված նուկլիդի միայն մի փոքր մասն է կուտակվում օրգաններում և հյուսվածքներում, և այն բաշխվում է միանգամայն հավասարաչափ՝ նախ լյարդում, երիկամներում, փայծաղում, այնուհետև կմախքի և ճարպային հյուսվածքի մեջ: Երկարատև ընդունման դեպքում նուկլիդի ակտիվությունը դանդաղ է կուտակվում՝ 1,7%-ից երկրորդ օրը մինչև 7,7՝ Na2 14 CO3 օրական կառավարվող քանակի 32-ին: Կարելի է ենթադրել, որ փորձերի ամսվա վերջում հավասարակշռության վիճակ է հաստատվում նուկլիդի ընդունման և առնետների օրգանիզմում դրա պարունակության միջև՝ կուտակման գործակիցը մոտավորապես հավասար է 0,07-ի։

Օրգանական միացությունների տեսքով 14 C-ի փոխանակումն ուսումնասիրող փորձերի ժամանակ մենք օգտագործել ենք նուկլիդ պարունակող գլյուկոզա, սուկինինաթթու, գլիցին, վալին, տրիպտոֆան, գլիցերին, պալմիտիկ և ստեարաթթուներ, մեթիլ և էթիլային սպիրտներ, այսինքն՝ միացություններ, որոնք ընդգրկված են առավելապես։ Կարևոր դասեր՝ ածխաջրեր, սպիտակուցներ, ճարպեր և սպիրտներ։ Մտնելով մարմին՝ բարձր մոլեկուլային միացությունները տրոհվում են ցածր մոլեկուլային միացությունների, որոնց ածխածինը ի վերջո օքսիդացվում է ածխածնի երկօքսիդի։ Միաժամանակ սինթեզվում են ամինաթթուներ, ճարպաթթուներ, հեքսոզներ և այլ կարևոր մետաբոլիտներ, որոնք օրգանիզմն օգտագործում է որպես էներգիա և պլաստիկ նյութ։ Այսպիսով, ռադիոնուկլիդը ներթափանցում է կենդանի օրգանիզմների բոլոր կառուցվածքների և հյուսվածքների մեջ։

Օրգանական միացությունների տեսքով քրոնիկական ընդունման ժամանակ դրա կուտակման դինամիկան կախված է միացության ձևից։ 14 C-գլյուկոզայի հավասարակշռության պարունակությունը տեղի է ունենում երրորդ ամսվա վերջում (կուտակման գործոնը երեք է), 14 C-գլիցին և 14 C-պալմիտիկ թթու՝ չորրորդ ամսվա վերջում (կուտակման գործակիցը 12 և 13 է, համապատասխանաբար):

Օրգանական միացությունների նուկլիդների մարմնից հեռացման արագությունը որոշ չափով կախված է նաև դրանց դասից. ածխաջրածին նուկլիդները վերացվում են ավելի ինտենսիվ, քան ամինաթթուների և ճարպաթթուների տեսքով ստացվածները, իսկ որպես սպիրտների մաս ներմուծվածները պահպանվում են։ ավելի երկար, քան «ածխաջրերը»։ Ռադիոածխածինը արտազատվում է հիմնականում շնչառական համակարգի միջոցով, շատ ավելի քիչ՝ երիկամների և աղիքների միջոցով, և հարաբերակցությունը կախված է նաև միացության ձևից։

Հայտնի է, որ ածխաջրերի, ճարպերի և սպիրտների վերջնական մետաբոլիտներն են ածխաթթու գազը և ջուրը, իսկ սպիտակուցները՝ նաև միզաթթուն, միզաթթուն, կրեատինինը (վերջիններս օրգանիզմից արտազատվում են երիկամներով և աղիքներով)։ Ալկոհոլի նուկլիդի մի մասը արտաշնչվում է անփոփոխ։

Մենք օգտագործել ենք առնետների վրա կատարված ուսումնասիրությունների արդյունքները՝ գնահատելու սննդի հետ մարդու օրգանիզմ ներթափանցող ածխածնի 14-ի նյութափոխանակությունը։ Քանի որ չափահասի ստանդարտ սննդակարգը ներառում է մոտ 500 գ ածխաջրեր, 100 գ ճարպ և ​​սպիտակուց, իսկ դրանցում ածխածնի բաժինը համապատասխանաբար կազմում է 50, 75 և 54%, ապա մենք ստանում ենք մոտ 70, 20 և 10% ածխածին: օրական սննդից.

Եթե ​​հաշվի առնենք, որ որպես այդ միացությունների մաս մատակարարվող նուկլիդի կուտակման բազմակիությունը հավասար է 15-ի, 65-ի և 60-ի, ապա ստանդարտ սննդակարգում այն ​​կլինի մոտավորապես 31: Մարդկանց բնական ծագման ածխածինը և նուկլիդը: Հավասարակշռված վիճակի սկիզբը որոշվելու է ճարպերով և սպիտակուցներով մատակարարվող ռադիոածխածնի միջոցով, և, նկատի ունենալով առնետների և մարդկանց մեջ նյութափոխանակության ինտենսիվության տարբերությունները, մենք կարող ենք ակնկալել, որ վերջիններիս դեպքում դա տեղի կունենա մոտ 1,5 տարի հետո: նուկլիդի մարմին մտնելու սկիզբը.

Այսպիսով, ռադիոածխածնի փոխանակումը կախված է դրա միացության ձևից, որն ազդում է առաջացած ներքին ճառագայթման չափաբաժինների արժեքների վրա (Աղյուսակ 2): Այն պարունակող օրգանական նյութերի ներծծվող չափաբաժինները օրգանիզմ մուտք գործելու պահից մինչև վերջնական մետաբոլիտների ձևավորումը նույնը չեն. դրանց նյութափոխանակության տարբերության պատճառով, բայց միջինում դրանք տասնյակից հարյուրավոր անգամ ավելի են, քան անօրգանականները: Տարբեր ռադիոածխածնային միացությունների նյութափոխանակության առանձնահատկությունները նույնպես ազդում են դրանց թունավորության վրա:

ԿԵՆՍԱԲԱՆԱԿԱՆ ԱԿՑԻԱ

Ճառագայթման ազդեցությունը, ինչպես հայտնի է, կախված է ներծծվող դոզայի մեծությունից, դրա հզորությունից, ճառագայթված հյուսվածքների և օրգանների ծավալից և ճառագայթման տեսակից։ Վնասակար ազդեցությունը հիմնված է փոխկապակցված և փոխկապակցված գործընթացների համալիրի վրա. ատոմների և մոլեկուլների իոնացումը և գրգռումը առաջացնում են բարձր ակտիվ ռադիկալների ձևավորում, որոնք փոխազդում են բջիջների տարբեր կենսաբանական կառուցվածքների հետ: Կարևոր է գրգռման էներգիայի ներմոլեկուլային և միջմոլեկուլային փոխանցումը, ինչպես նաև մոլեկուլներում կապերի հնարավոր խզումը ճառագայթման անմիջական ազդեցության պատճառով: Նախնական փուլում տեղի ունեցող ֆիզիկաքիմիական գործընթացները համարվում են առաջնային, մեկնարկային։ Հետագայում ճառագայթային վնասվածքի զարգացումը դրսևորվում է օրգանների և դրանց համակարգերի դիսֆունկցիայի մեջ:

Առանձնահատուկ վտանգ են ներկայացնում ռադիոնուկլիդները, որոնք, կուտակվելով օրգաններում և հյուսվածքներում, դառնում են երկարատև ներքին ճառագայթման աղբյուր։ Դրա բնույթը կախված է ռադիոնուկլիդների ֆիզիկաքիմիական հատկություններից, որոնց թվում, ինչպես նշվեց, առանձնահատուկ տեղ է զբաղեցնում ածխածինը-14-ը, քանի որ այն հիմնական կենսագեն տարրի իզոտոպն է։ Դրա կենսաբանական ազդեցությունը կապված է ոչ միայն ճառագայթման, այլև տրանսմուտացիոն էֆեկտների հետ, որոնք առաջանում են, երբ 14 C ատոմները վերածվում են 14 N ատոմների՝ բետա քայքայման արդյունքում սեռական բջիջները, քանի որ դրանց քայքայման նույնիսկ առանձին գործողությունները հանգեցնում են կետային մուտացիաների, որոնք չեն կարող վերացվել մարմնի կողմից:

Շատ փորձագետներ կարծում են, որ տրանսմուտացիոն էֆեկտի շնորհիվ նուկլիդի կենսաբանական արդյունավետությունը պետք է զգալիորեն բարձրանա։ Սակայն փորձերի արդյունքները հակասական են ստացվել։ 14 C-ի հարաբերական կենսաբանական արդյունավետության արժեքը, որը հաստատվել է տարբեր հետազոտողների կողմից7 գենային մուտացիաների (ֆագ, խմորիչ, Drosophila), քրոմոսոմային շեղումների (սոխի արմատներ և լոբի բողբոջներ) և վերարտադրողական բջիջների մահվան (հյուսվածքային կուլտուրա և բակտերիաներ) առումով տատանվում է. 1-ից 20. Ըստ երևույթին, դա պայմանավորված է տարբեր փորձարարական պայմաններով, տարբեր թեստերով և ճառագայթման պայմաններով: Մենք չգիտենք որևէ հետազոտական ​​նյութ տաքարյուն կենդանիների վերաբերյալ։

Մենք ուսումնասիրել ենք ռադիոածխածնի սուր չափաբաժինների կենսաբանական ազդեցությունը մկների վրա՝ օգտագործելով օրգանական միացություններ, որոնք կարող են նմանակել նուկլիդի ընդունումը սպիտակուցներում (14 C-գլիցին), ճարպեր (14 C-ստեարաթթու), ինչպես նաև 14 C-սուկցինաթթու, միացություն, որը ձևավորվում է մարմնում ածխաջրերի, սպիտակուցների և ճարպերի (այսինքն՝ բոլոր հիմնական մթերքների) օքսիդացման և բջիջներում դրանց փոխադարձ փոխակերպումների արդյունքում։ Կենդանիների վիճակը գնահատվել է կլինիկական, արյունաբանական, ֆիզիոլոգիական, կենսաքիմիական, իմունոլոգիական և ախտաբանական պարամետրերով։

Կենդանիների ճառագայթումը երկարատև էր և համեմատաբար միատեսակ։ Կլանված չափաբաժինների տարբերությունը (դրանք գնահատվել են հատուկ ռադիոմետրիկ ուսումնասիրությունների համաձայն) օրգաններում և հյուսվածքներում, բացառությամբ ճարպերի, որոնց ճառագայթման չափաբաժինները մոտավորապես երկու-երեք անգամ ավելի բարձր էին, քան միջին հյուսվածքը, չի գերազանցել 1,5-ը: Առաջին ամսվա վերջում չափաբաժինները եղել են մոտավորապես 50%-ով, իսկ երեքից վեց ամսվա ընթացքում (կախված բաղադրությունից)՝ 90%-ով: Ճառագայթման նշված առանձնահատկությունները հիմնարար նշանակություն ունեն ռադիոածխածնի կենսաբանական արդյունավետությունը գնահատելու համար, որը բնութագրվում է համեմատաբար ցածր ռադիոթունավորությամբ, որը որոշվում է միացության ձևով: Գլիկինի համար դոզան, որն առաջացնում է կենդանիների 50%-ի մահը 30 օրվա ընթացքում (SD 50/30) կազմում է 6,3 ՄԲք/գ մարմնի քաշ: Մինչ մկների 50%-ը մահացավ (կյանքի միջին տեւողությունը 17,5 ± ± 1,5 օր), հյուսվածքների միջին չափաբաժինը կազմում էր 8-1 Gy 0,08-0,02 cGy/min արագությամբ: Ծանր ճառագայթային վնասվածքները մահացու ելքով մկների մոտ առաջին ամսվա ընթացքում 14 C-ստեարաթթվի ներդրմամբ (2,2 ՄԲք/գ) կապված են այն փաստի հետ, որ ներքին ճառագայթման ավելի մեծ չափաբաժիններ են ձևավորվում կառավարվող գործունեության միավորի համար:

Հիմնվելով 14 C-գլիցինի կենսաբանական ազդեցության ուսումնասիրությունների արդյունքների վրա, հաշվի առնելով նյութափոխանակության բնութագրերը և ներծծվող դոզանների առաջացած արժեքները կառավարվող գործունեության միավորի համար, մենք գնահատեցինք ռադիոածխածնային այլ միացությունների թունավորությունը: Պարզվել է, որ 14 C-կարբոնատի և նատրիումի բիկարբոնատի թունավորությունը 130 անգամ ցածր է 14 C-գլիցինի, 14 C-կալիումի և կալցիումի կարբոնատներից՝ համապատասխանաբար 85 և 30 անգամ, 14 C-գլյուկոզա, 14 C-գլյուկոզամին և 14: C-succinic թթու - մոտավորապես չորս անգամ, 14 C-վալին, 14 C-էթիլ և 14 C-մեթիլ սպիրտներ - գրեթե նույնն է, ինչ 14 C-գլիցինի և 14 C-տրիպտոֆանի և 14 C-պալմիտիկ թթվի թունավորությունը. մոտ չորսից հինգ անգամ ավելի բարձր: Հաշվի առնելով մկների ամենօրյա սննդակարգում ածխաջրերի, սպիտակուցների և ճարպերի պարունակությունը՝ մենք հաշվարկեցինք, որ նուկլիդի այն չափաբաժինը, որը 30 օրվա ընթացքում կենդանիների 50%-ի մահվան պատճառ է դառնում, մոտավորապես հավասար է 15 ՄԲք/գ մարմնի քաշի։

Ռադիոածխածնի պարունակությունը առնետների օրգանիզմում մեկ անգամ ընդունելուց հետո՝ 14 C-նատրիումի բիկարբոնատ (1), 14 C-նատրիումի կարբոնատ (2), կալիում (3); և կալցիում (4); 14 C-սուկցինաթթու (5), 14 C-գլյուկոզամին (6), 14 C-գլյուկոզա (7), 14 C-էթիլ (8) և մեթիլ (9) սպիրտներ, 14 C-վալին (10), 14 C- գլիցերին (11), 14 C-ստեարաթթու (12), 14 C-գլիցին (13), 14 C-տրիպտոֆան (14) և 14 C-պալմիտիկ թթու (15):

Սննդի հետ մատակարարվող նուկլիդների սուր վնասվածքների կլինիկական ժամանակաշրջանում առանձնանում էին նաև արտաքին գամմա ճառագայթման հետևանքով առաջացած ճառագայթային հիվանդության զգալի տարբերություններ. հիվանդությունը քրոնիկական ձևով): Արյան պարամետրերի փոփոխությունները, որոնցով սովորաբար գնահատվում է հիվանդության ծանրությունը, բնորոշ էին, նյութափոխանակության խանգարումները դրսևորվում էին կենդանիների գիրության մեջ, և հստակ արձանագրվում էր նուկլիդի բլաստոմոգեն (ուռուցք արտադրող) ազդեցությունը։ Սուր վնասով նրանք կտրուկ կորցրին իրենց քաշը և մահացան խորը լեյկոպենիայի ֆոնին (ծայրամասային արյան մեջ լեյկոցիտների ցածր պարունակություն): Ծանր և միջին ծանրության ախտահարումները դարձան խրոնիկ, և արյան հաշվարկը դանդաղորեն վերականգնվեց: Վերականգնումը չափազանց երկար տեւեց։ Կյանքի տեւողությունը (կախված վնասվածքի ծանրությունից) զգալիորեն ցածր է եղել, քան վերահսկվող մկները:

Իոնացնող ճառագայթման ոչ շեմային գործողության հայեցակարգը բարձրացրեց ցածր չափաբաժինների խնդիրը: Բնական ճառագայթման մակարդակում չափաբաժինների վտանգը հիմնականում կապված է մուտացիաների ինդուկցիայի հետ (դրանց թիվը որոշվում է ներծծվող դոզայի մեծությամբ) սոմատիկ. » սեռական բջիջները. Սոմատիկ բջիջների մուտացիաները հանգեցնում են չարորակ նորագոյացությունների և այլ խանգարումների աճին, վերարտադրողական բջիջներում՝ վերարտադրողական ֆունկցիայի նվազմանը, բնականոն զարգացման շեղմանը և ժառանգական հիվանդություններին։ Փոքր չափաբաժինների ազդեցության դեպքում դանդաղ զարգացող խանգարումները հնարավոր են լայն անհատական ​​տատանումներով՝ կախված մարմնի սկզբնական վիճակից և նրա ժառանգական բնութագրերից:

Մենք ուսումնասիրել ենք ածխածնի-14-ի փոքր չափաբաժինների կենսաբանական ազդեցությունը խրոնիկական ընդունման պայմաններում առնետների վրա կատարված փորձերի ժամանակ: Ութ խմբերի կենդանիները այն ստացել են ամեն օր խմելու ջրով 14C-գլյուկոզայի տեսքով՝ իրենց ողջ կյանքի ընթացքում՝ 92,5 քանակով; 18.3; 13; 1.9; 1.3; 0.2; 0,1 և 0,01 կԲք/գ մարմնի քաշ: Հյուսվածքների կլանված միջին չափաբաժինները համապատասխանաբար եղել են 233; 47; 11,5; 1; 0,5; Տարեկան 0,1 և 0,01 մԳԳ: Առնետների վիճակը գնահատվել է կլինիկական, արյունաբանական, ֆիզիոլոգիական, կենսաքիմիական, իմունոլոգիական և մորֆոլոգիական պարամետրերով։

Սկզբնական շրջանում փորձարարական և հսկիչ կենդանիների վիճակն էապես չի տարբերվել, սակայն հետագայում բացահայտվել են ֆունկցիոնալ փոփոխություններ, որոնք կարելի է գնահատել որպես ճառագայթման ռեակցիա: Իսկ փորձերի վերջում (հիմնականում առաջին երեք խմբերում) թոքերի, երիկամների և լյարդի ձևաբանական պաթոլոգիա է հայտնաբերվել, վերարտադրողական ֆունկցիան նվազել է։ Ըստ երևույթին, սկզբնական շրջանում օրգանիզմը կարողանում է փոխհատուցել խախտումները, բայց հետո, քանի որ ճառագայթային վնասը կուտակվում է, դրա վրա ազդում է վերականգնող մեխանիզմների և հարմարվողական ռեակցիաների անբավարարությունը։ Արդյունքում, օրգանիզմի դիմադրողականությունը շրջակա միջավայրի այլ անբարենպաստ գործոնների նկատմամբ և կյանքի տեւողությունը նվազում է:

Ավելի ցածր չափաբաժիններով ճառագայթված առնետների վիճակը (չորրորդից ութ խմբեր) մնաց առանց էական փոփոխությունների ողջ փորձի ընթացքում, թեև նկատվում էր կաթնագեղձերի ուռուցքների ավելի վաղ ի հայտ գալու միտում՝ համեմատած վերահսկող կենդանիների հետ: Քանակական տարբերությունները, սակայն, վիճակագրորեն աննշան են ստացվել։

Մենք ուսումնասիրել ենք ռադիոածխածնի գենետիկական ազդեցությունը (ՌԳԱ ընդհանուր գենետիկայի ինստիտուտի աշխատակիցների՝ Վ.Ա. Շևչենկոյի, Մ.Դ. Պոմերանցևայի և Լ.Կ. Ռամայաի հետ) սերմնաբջիջների տարբեր փուլերում 14-ի մեկ, երկարատև և քրոնիկական կառավարմամբ մկների մոտ։ C-գլյուկոզա տղամարդկանց համար. Նուկլիդի մեկ ներարկումից երեք ամիս անց ճառագայթման չափաբաժինը 0,22 էր; 0,5; և 1,01 Gy, երկարաժամկետ՝ 0,74 և 1,47 (փորձի ավարտին) և քրոնիկական՝ 0,066 և 0,013 Gy/տարի:

Մենք համեմատել ենք գերիշխող մահացու մուտացիաների հաճախականությունը հետ- և նախամեյոտիկ սեռական բջիջներում, փոխադարձ տեղաշարժերի հաճախականությունը (հոմոլոգ քրոմոսոմների միջև երկու հատվածի փոխանակում) սպերմատոգոնիայում և նույն ցուցանիշներով սպերմատոզոիդների աննորմալ գլուխների հաճախականությունը արտաքին արտաքին ազդեցության տակ: գամմա ճառագայթում. Պարզվել է, որ ռադիոածխածնի հարաբերական գենետիկական արդյունավետությունը մոտավորապես 1-2 է, և տրանսմուտացիոն հետևանքները չեն հայտնաբերվում. ըստ երևույթին, 14 C-գլյուկոզան չի ներթափանցում սեռական բջիջների ԴՆԹ: Մեր եզրակացությունները դժվար թե վերջնական համարվեն կենդանի օրգանիզմի վրա ճառագայթման ազդեցությունը պահանջում է բազմաթիվ հատուկ ուսումնասիրություններ:

Այսպիսով, մենք ունենք որոշ փորձարարական արդյունքներ կենդանիների վրա ռադիոածխածնի տարբեր չափաբաժինների ազդեցության վերաբերյալ: Հնարավո՞ր է դրա հիման վրա գնահատել սոմատիկ և գենետիկական հետևանքները մարդկային բնակչության վրա, քանի որ նուկլիդի կոնցենտրացիան մեծանում է: Մենք փորձեցինք դա անել (Աղյուսակ 3)՝ հաշվի առնելով, որ ռադիոածխածնով շրջակա միջավայրի շարունակվող գլոբալ աղտոտվածության պայմաններում հավասարակշռություն է հաստատվում «մթնոլորտ-սնունդ-մարդիկ» շղթայում՝ խտրականության գործակիցով ամբողջ շղթայում հավասար 1-ի.

Միջուկային փորձարկումները մթնոլորտում դադարեցվել են.

կա ոչ շեմային գծային դոզան/ազդեցություն հարաբերություն:

1-ի հավասար նուկլիդի գենետիկ արդյունավետությամբ (առանց տրանսմուտացիաների) մենք կարող ենք ակնկալել, որ մահացու օնկոգեն հիվանդությունների թիվը 10 6 հոգանոց բնակչության և 10 6 նորածինների շրջանում 10 6 մարդ-Gy չափաբաժնի ճառագայթմամբ կկազմի. համապատասխանաբար 124 և 40 դեպք։ Համեմատության համար նշում ենք. տարբեր էթիոլոգիայի և տեղայնացման նորագոյացություններից մահացությունը (առանց իոնացնող ճառագայթման հետևանքները հաշվի առնելու) նույն բնակչության մոտ հասնում է տարեկան 1500-2000 դեպքի, իսկ գենետիկ խանգարումների բնական հաճախականությունը՝ 60 հազար դեպք։ 10 միլիոն երեխայի հաշվով՝ 16 հազար՝ ծանր արատներով։

Այսպիսով, բուսական և կենդանական աշխարհի բոլոր ներկայացուցիչները ենթարկվում են գլոբալ ռադիոնուկլիդի՝ ածխածնի 14-ի ազդեցությանը։ Հնարավոր է, որ էկոհամակարգերում կան ավելի քիչ կայուն առարկաներ, քան մարդիկ, հետևաբար արտաքին միջավայրում ռադիոածխածնի կոնցենտրացիայի ավելացումը ոչ միայն հիգիենիկ, այլև բնապահպանական խնդիր է ներկայացնում... Արդյունքում ակնհայտ գենետիկական բեռի բացակայությունը. բնական ռադիոածխածնի ճառագայթումը, ըստ երևույթին, կապված է պաշտպանիչ մեխանիզմների էվոլյուցիայի առաջացման հետ, որոնք վերացնում են մուտացիոն վնասը օրգանիզմների զարգացման տարբեր փուլերում: Սակայն ճառագայթման չափաբաժինների ավելացման դեպքում այդ մեխանիզմները կարող են բավականաչափ արդյունավետ չլինել:

1. Bylkin B.K., Rublevsky V.P., Khrulev A.A., Tishchenko V.A. սարքավորումներ արտասահմանում. 1988. No 1. P. 17-20. 2. Rublevsky V. P., Golenetsky S. P., K i r d i n G. S. Ռադիոակտիվ ածխածինը կենսոլորտում: Մ., 1979:

3. Բոլին Բ. Ածխածնի ցիկլ // Կենսոլորտ. Մ., 1982. S. 91--104.

4. Broeker W. S., WaHon A.//Science. 1959. V. 130. N 3371. P. 309-314.

5. Vasilenko I. Ya., Bugryshee P. F., Istomina A. G., Turova V. I. // Journal. հիգիենա, համաճարակաբանություն, մանրէաբանություն և իմունաբանություն (Պրահա): 1982. Թողարկում. 26. No 1. P. 18-27.

6. Vasilenko I. Ya., O s i 11 o in V. A., L i g i n s k a ya A. M. et al. Նախնական տպագիր TsNIIatominform-ON-4-88: Մ., 1988. էջ 28-29:

7. Տես, օրինակ; Կուզին Ա. Մ., Իսաև Բ. Մ., Խվոստով Բ. Մ. և ուրիշներ. Մ., 1962. P.267-273; Kuzin A. M., Glembotsky Ya L., L v p k i n A.//Radiobiology. 1964. T. 4. No 6. P. 804-809; Aleksandrov S.N., P about p about D.K., Strelnikova N.K.//Հիգիենա և սանիտարական պայմաններ. 1971. No 3. P. 63-66; Apelgot S. Effect lеtal de la desintеgration d "atomes radioacfivs [ "H, "C, "Pi incorpores dons Lactous// Ներառված ռադիոիոտոպների տրանսմուտացիայի եւ քայքայման կենսաբանական էֆեկտներ: Վիեննա, 1968. P. 147-163.