放射性平衡
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放射平衡的名词解释放射平衡是指放射性物质在自然界中的存在状态,其中放射性衰变的速率与同步生成的放射性同位素的速率保持平衡。
放射平衡是放射性物质的一种稳态运行状态,它在地壳、大气、水体等自然环境中广泛存在,对于放射性元素的迁移、分布和环境影响具有重要意义。
在自然界中,存在着多种放射性元素,其中包括铀系列、钍系列和钾系列等。
这些元素的核素系列中都存在放射性同位素,它们通过放射性衰变转变为其他同位素,同时生成新的放射性同位素。
放射平衡的产生是由于放射性衰变的速率与同步生成的放射性同位素的速率之间达到了动态平衡。
放射平衡的实现需要满足两个条件。
首先,原始放射性同位素的衰变速率必须足够快,以至于生成的放射性同位素能够即时地被观测到。
其次,生成的放射性同位素在地壳、大气、水体等介质中具有足够的扩散速率,以便它们能够快速从原位达到观测点,从而保持衰变速率与生成速率之间的平衡。
放射平衡的保持对于环境中的放射性元素的分布和迁移至关重要。
在地壳中,放射性元素的平衡分布可以用于判断地壳物质的年代和成因。
通过测量放射性元素及其衰变产物的含量,可以推断出岩石的年代和地质过程,从而对自然环境进行研究和解读。
除了地壳,大气中的放射平衡也具有重要意义。
大气中的放射性同位素可以通过空气对流和降水过程传输到地面,对人类和生物圈产生一定的影响。
例如,一些放射性同位素会在空气中形成悬浮颗粒物,这些颗粒物可以被人体呼吸道吸入,从而对健康产生潜在风险。
通过对大气中放射平衡的研究,可以了解放射性污染物的迁移规律,为保护环境和人类健康提供科学依据。
水体中的放射平衡也是研究的焦点之一。
放射性同位素可以随着水流和沉积物的迁移在水体中扩散,对水生生物产生影响。
在海洋和湖泊中,放射平衡的研究有助于了解放射性污染物在水体中的行为,提供对水生态系统的保护和管理建议。
总之,放射平衡是放射性物质在自然界中的一种稳态运行状态。
通过研究和解析放射平衡,可以揭示放射性元素的迁移规律和环境行为,探索地球的演化过程和环境变化。
第4章带电粒子平衡和辐射平衡I.引言在放射物理体中,作为把某些基本的量关联起来的一种方法,辐射平衡(RE)和带电粒子平衡(CPE)K等同起来,而辐射平衡使D 的概念是很有用处的。
即:CPE能使得吸收剂量D和碰撞比释动能c与感兴趣的点处每单位质量转换成能量的净静止质量等同起来。
II. 辐射平衡让我们考虑一块如图4.1所示的扩展的体积V,体积中含有一分布的放射源。
在感兴趣的P点的周围有一块小的内部体积v。
这里,V要求要足够地大,以致任何发射出的射线(中微子除外)及其次级粒子(即散射射线及次级射线)的最大贯穿距离d小于V的边界和v的边界之间的最小间距。
放射性平均来说是各向同性地发射。
图4.1. 辐射平衡。
扩展的体积V含有均匀的介质和均匀分布的各向同性的源。
如果初级射线加上其次级射线的最大贯穿距离(d)小于v与V的边界的最小间距(s),则在小的内部体积v中存在辐射平衡。
中微子略而不计。
(见正文)如果在整个体积V中,存在下述的四个条件,则可以证明,对于体积v(v的大小在非随机的范围之内),存在辐射平衡(RE):a. 介质的原子组成是均匀的。
b. 介质的密度是均匀的*。
c. 放射源是均匀分布的*。
*按Fano(1954)定理的说法,如果每单位质量中的源的强度是均匀的,则介质的密度不要求一定得是均匀的。
然而,这个定理在存在极化效应的情况下不够严格精确(见第8章)。
因此,对于更普遍的情况,我们还是要求条件b要得到满足。
d. 不存在能对带电粒子的路径造成干扰的电场或磁场——与随机取向的单个原子相关联的电场除外。
就这个命题的论证而言,分布在介质中的放射性物质的类型不要求特别地指定;放射性将在下一章论述。
然而,在此应该指出,所有的放射源都可以由所涉及的原子的静止质量的减少借助于爱因斯坦的质能关系式2mc =E 推导出他们所放出的能量,在质能关系式中,c 为光在真空中的速度。
在放出正β或负β射线的情况下,这个能量的很大一部分被连带的中微子以动能的方式所携走。
放射平衡知识点总结一、放射平衡的基本概念放射平衡是指在放射性元素自然放射性衰变的过程中,放射性元素的衰变产物与原始元素的相对含量维持动态平衡的过程。
放射平衡是放射性元素自然衰变的一个重要特征,对于放射性元素的寿命、衰变产物的积累和释放等现象有着重要的影响。
二、放射平衡的特点1. 动态平衡:放射平衡是一种动态的平衡状态,即原始元素与其衰变产物之间的相对含量不是一成不变的,而是在一定时期内呈现出动态变化的特征。
2. 遵循特定规律:放射平衡遵循特定的衰变规律,不同放射性元素的放射平衡遵循不同的平衡规律,但都以原始元素与衰变产物之间的相对含量维持一定的平衡状态为特征。
3. 形成条件苛刻:放射平衡的形成需要具备一定的条件,例如放射性元素的初生含量、衰变常数、放射性元素的寿命等都会影响放射平衡的形成。
三、放射平衡的原理放射平衡遵循放射性元素衰变的一般规律,即放射性元素不断经历衰变产生衰变产物,而衰变产物又会经历自身的衰变形成新的衰变产物,如此循环往复直至放射性元素全部衰变完毕。
在这个过程中,放射性元素的衰变产物需要满足一定的条件才能与原始元素维持一定的平衡状态,否则放射平衡将会被打破。
放射平衡的原理在很大程度上依赖于放射性元素的衰变规律和放射性元素在环境中的迁移转化规律。
四、放射平衡的影响因素1. 放射性元素的寿命:放射性元素的寿命对放射平衡有着重要的影响,寿命较短的放射性元素放射平衡形成的时间较短,而寿命较长的放射性元素放射平衡形成的时间较长。
2. 放射性元素的衰变常数:放射性元素的衰变常数也会影响放射平衡的形成,衰变常数较大的放射性元素放射平衡形成的时间相对较短,而衰变常数较小的放射性元素放射平衡形成的时间相对较长。
3. 放射性元素的初生含量:放射性元素的初生含量对放射平衡的形成也有重要的影响,初生含量较大的放射性元素放射平衡形成的时间相对较长,而初生含量较小的放射性元素放射平衡形成的时间相对较短。
五、放射平衡的应用1. 放射性测定:放射平衡可以用于放射性元素的含量测定,通过分析放射性元素和其衰变产物之间的相对含量,可以推断出原始元素的含量和衰变产物的含量,从而实现对放射性元素含量的测定。
放射平衡名词解释放射平衡的名词解释:定义:当X光源在单位时间内向周围空间发出能量超过它吸收的能量,且该部分辐射通量与入射辐射通量之比值等于或大于100%时的状态。
基本内容:物质在发射辐射时,受到从外部不断输入能量,使物质中原有的分子、原子、电子等能级发生跃迁,产生振动和转动等作用,引起各种反应,使物质发出不同波长的辐射(同时也产生光热等效应)。
但是,物质对能量的吸收却小于放出的能量。
当分子振动频率等于或大于特定能级的简并能量时,就可以吸收特定波长的辐射,当这种能级的振动频率等于或小于特定能级的简并能量时,就可以吸收全部波长的辐射,这就叫做放射性的吸收定律。
因此,如果只考虑辐射源向周围空间发出的辐射,而忽略由于空气对辐射的吸收所带来的能量损失,则会得到下面的公式:λ=-E/EE=λ/λ=-E/(E-E)λ/(λ-λ)式中E=E(cm), E=E(nm), E=E(Wcm), E=E(Wnm),E=E(Wnm)。
其他的辐射源都会吸收一些能量,这部分被吸收的能量称为辐射损失或吸收能量。
但是,被吸收的能量与吸收的能量相比,只占很少的百分数。
因此,可以认为,吸收能量远大于辐射能量。
但是,若计算辐射通量,需要用E=E(CM)来表示,这里E是物质中任意某一原子中的平均能级,即平均每个原子中的能量,而不是物质中的辐射通量。
同时,对于不同能级的原子,其平均能量也是不同的,所以只能用E 来表示。
由于E>0,所以辐射通量远大于辐射能量。
实例:太阳照在我们身上,会产生强烈的光热效应,使我们感觉到非常热。
其实,只要你站在太阳下面一段时间,你会发现身上根本就没有感觉到一点热,因为人体的温度远低于环境温度,根本不需要散热,就可以保持稳定的体温。
如果让你穿一件厚衣服呆在户外,然后让你在户外呆很久,才能感觉到很热,那说明你的身体已经产生了很多热量,而且这些热量还必须靠辐射传播才能让你感觉到热。
只要看见太阳,你的身体便会自动地发出红外线,将你的身体晒热。
放射平衡名词解释放射平衡(radioactive equilibrium):在一个系统内, X射线与带电粒子之间、带电粒子与原子核之间、原子核与中子或中子与质子之间都保持一定的能量差。
例如,在核反应堆和原子弹中,这种作用叫做放射性平衡。
在某些分离的过程中,如果X射线束中的光子被入射粒子吸收而产生衰变,使整个入射光子的平均能量降低,则此过程称为衰变过程;如果只有入射光子被吸收而产生了衰变,则称之为自吸收过程。
各种衰变现象及其机制,可由X射线衍射得到充分的研究,其结果以X射线的角度来表示。
不同类型的散射都会发生衰变。
散射X射线的角度大小,决定于入射射线的角度及散射角度的大小。
放射平衡常数(radioactive equilibrium coefficient)是指对所有能使入射X射线束通过单位质量原子核的概率相等的能力,由三个独立变量构成:(1)原子核的几何形状:(2)原子核外的核电荷(即电离电荷):(3)入射束的角度。
其物理意义为:单位长度内进入原子核的电离电荷的平均能量。
用实验方法求出后可认为该能量等于与入射束角度成正比的某个数值,该值为玻尔兹曼常数h。
几何因素就是指原子核的几何形状。
在粒子反应堆中,核反应区的原子核是呈球形的,外面包围着一层厚度很小的同位素屏蔽壳,壳内含有按核素周期规律排列的若干个原子核,因而使堆芯区具有屏蔽壳形式的一般特征。
但是,当原子核的电荷很高时,便显示出与球形核有所不同的特点。
当原子核中有一个或两个以上质子时,由于相互作用,可将原子核拉成椭圆或梨形。
例如铀235原子核由三个质子组成,核心是235原子核,两侧是238和239原子核,三者沿同一直径均匀分布,这样的原子核称为等轴形。
铀235原子核是等轴形,而238原子核是球形。
在原子核内部还有更复杂的结构,使这种原子核显示出许多新的特性。
总之,核形态的变化,使原子核的几何形状发生改变。
在这种情况下,就不能用几何形状来说明原子核的结构,只能从原子核外电荷和电离电荷、电离电荷与电子数、原子核与反应堆的屏蔽壳形式等方面来考虑。
放射平衡名词解释放射平衡名词解释:指在放射性活度等于零的地区,一个长期持续的连续观测所得到的数据资料。
根据公式计算结果,一般可取当时的半衰期来计算该值,这就是说,某种放射性核素是否超过了放射平衡的标准是以观测当时的半衰期来决定的,如果放射性核素超过了放射平衡标准,则表示存在放射事故。
在几十年前人们的观念中,天然本底是指被人类使用而大量排放或自然本身所含的核素。
通常,天然本底值由放射性检测仪器所测定,也称为“标本”。
然而,从世界核工业发展现状看,它已成为包括“环境污染”在内的放射性核素在环境中分布的真实反映,是研究全球变化的一个重要因子。
放射平衡又称为天然本底值、自然本底、放射本底,指在本底值已知情况下,对空气、水体及沉积物样品进行放射性测量所得到的各种放射性活度的数值之和。
放射平衡的原理是根据“库仑定律”和“比活度定律”,先求出样品放射性活度的估计值,然后将它与相同条件下标准放射源释放的活度相比较,以确定本底值。
本底值就是标准放射源放出的活度之外的所有放射性活度的总和。
在不考虑核武器、核爆炸等随机源时,环境中的放射性水平,与空气、土壤、水、岩石及其他生物体内放射性活度之间保持着动态平衡。
到目前为止,尚无法测量各种放射性物质在天然介质中的含量。
由于放射性物质在周围环境中的浓度很低,所以它们对外界环境影响的程度要远远小于其他元素的影响。
例如,铀的天然放射性浓度约为0.1-2毫居里/克(比活度)之间,即使在含有20吨铀的土壤中,所吸收的铀也只有1千克。
而另一方面,自然界中元素的放射性活度却高达10-100千贝克/升,因此可能导致多米诺骨牌效应,造成严重危害。
研究本底值和样品平均放射性活度之间的关系是确定其他研究的基础,它为确定核设施正常运转时产生的废弃物和事故情况下泄漏的放射性核素提供依据;并且还为评价环境中放射性核素的扩散规律,预报未来人口迁移和经济开发带来的潜在风险提供科学依据。
本底值越接近0,说明环境中受人类活动干扰的程度越少;本底值越接近于本底极限,说明环境中受人类活动干扰的程度越深。
2021.10科学技术创新水中Ra-226放射性平衡问题的探讨林明媚彭崇*(广西壮族自治区辐射环境监督管理站,广西南宁530222)Ra-226的半衰期为1600年,其子体Rn-222的半衰期为3.82天,母体的半衰期远远大于子体的半衰期,所以在经过一段时间,就可以达到长期平衡,这时母体与子体的活度相等,当直接分析母体存在一定的困难时,就可以分析子体的活度,进而得到母体的活度[1]。
一般经过20天后,Ra-226与其子体就已达到平衡,这时子体的活度就能代表母体Ra-226的活度。
γ谱分析技术具有样品制备简便、可同时测定多种γ放射性核素等优点,因而越来越广泛的被人们所使用。
在采用γ谱分析技术测量环境样品中的Ra-226时,所用的方法多数是:在放射性平衡的前提下,通过测量Ra-226衰变系不同子体的特征γ辐射来测定母体Ra-226的活度[2]。
比如:使用γ能谱法分析土壤中Ra-226的活度时,通常是样品密封20天,达到平衡后进行测量,再用其子体的活度代表Ra-226的活度[3]。
然而在使用此方法进行水中Ra-226的分析时,有可能是不准确的。
当水样品在进行蒸发浓缩预处理时,会不同程度地赶走样品中气态的Rn-222,从而不同程度地破坏了原样品中可能已建立的平衡。
因此,预处理完成后必需经过一段时间,使样品中天然放射性核素的衰变链重新达到新的平衡方能进行测量,破坏的平衡一般需封存多长时间为好呢?苏琼、曹诚彦等都做了相应的实验研究[4,5]。
本文不对样品进行预处理,直接测量,发现当样品没有完全装满,即留有气腔时,即使密封20天,Ra-226与其子体不一定达到平衡,所以在使用γ能谱法直接测量水中Ra-226的活度时,要注意装满样品盒,尽量不留有气腔。
文章通过实验和数据分析,对在使用γ能谱法分析水中Ra-226的活度时,提出了需要注意的问题,为准确测量水中Ra-226的活度提供一定的数据支持。
1实验过程使用φ75*70mm 样品盒(内腔尺寸φ70*65mm ),装约20Bq 镭标液(使用2017年生态环境监测技术中心给各省站配的镭-226标样,参考日期:2017.11.1)至不同高度(20mm 、40mm 、57mm 、65mm )后,使用热塑胶及胶带进行密封,放置不同天数(0天、4天、8天、12天、16天、20天、30天)后进行测量分析,假定密度均匀,根据重量判断装样高度。