|
'''Наведённая радиоактивность''' — это [[радиоактивность]] веществ, возникающая под действием облучения их [[Ионизирующее излучение|ионизирующим излучением]], как правилоособенно [[нейтрон]]ами.
ДляПри тогооблучении частицами ([[нейтрон]]ами, что[[протон]]ами) быстабильные [[Атомное ядро|ядра]] могут превращаться в радиоактивные ядра с различным [[период полураспада|периодом полураспада]], которые продолжают излучать длительное время после прекращения облучения. Особенно сильна радиоактивность, наведённая [[нейтронное излучение|нейтронным облучением]]. Это объясняется следующими свойствами этих частиц: для того, чтобы вызвать ядерную реакцию , с образованием радиоактивных ядер, [[гамма-квант]]ы и заряженные частицы должны иметь большую энергию ( гамма-кванты — не меньше нескольких МЭв, заряженные частицы — не меньше нескольких сотен КЭв[[МэВ]]). Однако , они взаимодействуют с электронными оболочками атомов намного интенсивнее, чем с ядрами, и быстро теряют при этом энергию. ПоэтомуКроме того, положительно заряженные частицы ([[протон]]ы, [[альфа-частица|альфа-частицы]]) быстро теряют энергию, упруго рассеиваясь на ядрах. Поэтому вероятность гамма-кванта или заряженной частицы вызвать ядерную реакцию ничтожно мала. (Например, при бомбардировке [[бериллий|бериллия]] [[альфа- частица]]ми,частицами лишь одна из нескольких тысяч или десятков тысяч (в зависимости от энергии альфа-частиц) вызывает реакцию ( a{{math|α}}, {{math|''n ''}}) .)-реакцию, а для других веществ эта вероятность ещё меньше.▼При облучении частицами ([[нейтрон]]ами, [[протон]]ами, [[гамма-квант]]ами) стабильные ядра могут превращаться в радиоактивные ядра с различным [[период полураспада|периодом полураспада]], которые продолжают излучать длительное время после прекращения облучения.
Особенно сильна радиоактивность, наведенная нейтронным облучением. Это объясняется следующими свойствами этих частиц.
Нейтроны же, наоборот, [[нейтронный захват|захватываются]] ядрами при любой энергии, более того, максимальна вероятность захвата именно нейтронов с низкой энергией. Поэтому, распространяясь в веществе, нейтрон может попадать в множество ядер последовательно, пока не будет захвачен очередным ядром, и вероятность захвата нейтрономнейтрона практически равна единице. ▼▲Для того, что бы вызвать ядерную реакцию, с образованием радиоактивных ядер, [[гамма-квант]]ы и заряженные частицы должны иметь большую энергию (гамма-кванты — не меньше нескольких МЭв, заряженные частицы — не меньше нескольких сотен КЭв). Однако, они взаимодействуют с электронными оболочками намного интенсивнее, чем с ядрами, и быстро теряют при этом энергию. Поэтому, вероятность гамма-кванта или заряженной частицы вызвать ядерную реакцию ничтожно мала. (Например, при бомбардировке [[бериллий|бериллия]] [[альфа-частица]]ми, лишь одна из нескольких тысяч или десятков тысяч (в зависимости от энергии альфа-частиц) вызывает реакцию (a, n).)
▲Нейтроны же, наоборот, [[нейтронный захват|захватываются]] ядрами при любой энергии, более того, максимальна вероятность захвата именно нейтронов с низкой энергией. Поэтому, распространяясь в веществе, нейтрон может попадать в множество ядер последовательно, пока не будет захвачен очередным ядром, и вероятность захвата нейтроном практически равна единице.
Следует заметить, что поглощение нейтронов не обязательно ведетведёт к появлению наведеннойнаведённой радиоактивности. Многие ядра захватываютмогут захватывать нейтрон с образованием стабильных ядер, например Бор[[бор-10]] превращаетсяможет превратиться в стабильный Бор[[бор-11]] (если захват нейтрона ядром не приведёт к образованию лития и альфа-частицы), легкийлёгкий водород ([[протий]]) — в стабильный [[дейтерий]]. В таких случаях наведеннаянаведённая радиоактивность не возникает.
Процесс накопления в веществе радиоактивных изотопов под действием облучения называется активацией. ▼Максимальной устойчивостью относительно других элементов к наведённой радиоактивности обладают всего несколько элементов: водород, [[гелий]], бериллий, углерод, [[кислород]], свинец<ref>{{Cite web|url=https://www.ncnr.nist.gov/resources/n-lengths/|title=Neutron scattering lengths and cross sections|website=www.ncnr.nist.gov|accessdate=2020-10-13|archive-date=2000-10-26|archive-url=https://web.archive.org/web/20001026011050/https://www.ncnr.nist.gov/resources/n-lengths/|deadlink=no}}</ref>. Это связано или с крайне низким сечением захвата (у гелия-4 оно близко к 0 барн, у дейтерия тоже крайне мало), или с плохой замедляющей способностью с большим количеством последовательных стабильных изотопов (кислород, свинец).
▲Процесс накопленияпревращения нерадиоактивных ядер в радиоактивные и образования в веществе [[Радиоактивные изотопы|радиоактивных изотопов ]] под действием облучения называется ''активацией ''.
== Активационный анализ ==
{{main|Активационный анализ}}
На эффекте наведеннойнаведённой радиоактивности основан мощный метод определения состава вещества, называемый ''активационным анализом''.
Образец облучается потоком нейтронов ([[нейтронно-активационный анализ]]) или гамма-квантов ([[гамма-активационный анализ]], используются [[Фотоядерная реакция|фотоядерные реакции]]). При этом в образце наводится радиоактивность, характер которой, при одинаковом характере облучения, полностью определяется изотопным составом образца. Изучая [[гамма-спектроскопия|гамма-спектр]] излучения образца, можно с очень высокой точностью определить его состав. [[Предел обнаружения]] различных элементов зависит от интенсивности облучения, и составляет до 10<sup>−4</sup>−10<sup>−7</sup> % для гамма-активационного анализа, и до 10<sup>−5</sup>−10<sup>−10</sup> % для нейтронно-активационного анализа. <ref>{{Cite web |url=http://nuclphys.sinp.msu.ru/practicum/activation/aa.htm |title=Активация и активационный анализ<!-- Заголовок добавлен ботом --> |access-date=2011-04-11 |archive-date=2014-12-18 |archive-url=https://web.archive.org/web/20141218120240/http://nuclphys.sinp.msu.ru/practicum/activation/aa.htm |deadlink=no }}</ref>
== Наведённая радиоактивность при ядерных взрывах ==
[[Файл:Radiocarbon bomb spike.svg|thumb|right|Изменение атмосферной концентрации радиоуглерода <sup>14</sup>C, вызванное ядерными испытаниями. Синим показана естественная концентрация]]
Одним из [[Поражающие факторы ядерного взрыва|поражающих факторов ядерного взрыва]] является [[радиоактивное заражениезагрязнение]]. Основной вклад в радиоактивное заражениезагрязнение вносят осколки [[Деление ядра|деления ядер]] [[Уран (элемент)|урана]] или [[плутоний|плутония]], но частично радиоактивное заражениезагрязнение обеспечивается наведеннойнаведённой радиоактивностью. Особенно сильна наведённая радиоактивность при взрыве [[термоядерное оружие|термоядерных]] (в том числе иособенно [[нейтронное оружие|нейтронных]]) зарядов, так как выход нейтронов на единицу энергии в них в несколько раз выше, чем у обычных ядерных зарядов, и средняя энергия нейтронов тоже выше, что делает возможными пороговые реакции. Утверждается<ref>{{Cite web |url=http://dvoika.net/milit/neutron_bomb.htm |title=Нейтронная бомба — принцип действия заряда с увеличенным выходом излучения<!-- Заголовок добавлен ботом --> |access-date=2011-04-07 |archive-date=2014-12-18 |archive-url=https://web.archive.org/web/20141218121011/http://dvoika.net/milit/neutron_bomb.htm |deadlink=no }}</ref>, например, что взрыв нейтронной бомбы мощностью в 1 [[килотонна|кт]] в 700 метрах от танка не только убивает экипаж [[Нейтронное излучение|нейтронным излучением]], но и создает в броне наведённую радиоактивность, достаточную для получения новым экипажем смертельной дозы в течение суток.
При атмосферных ядерных испытаниях особенно большое значение имеет реакция нейтронов с атмосферным азотом <math>\mathrm{~^{1}_{0}n} + \mathrm{~^{14}_{7}N} \rightarrow \mathrm{~^{14}_{6}C}+ \mathrm{~^{1}_{1}H}</math>, обладающая довольно высоким сечением (1.75 [[барн]]). Общее количество [[углерод-14|углерода-14]], выброшенное в атмосферу во время ядерных испытаний, весьма велико и сравнимо с общим содержанием природного радиоуглерода в атмосфере. ▼
▲При атмосферных ядерных испытаниях особенно большое значение имеет реакция нейтронов с атмосферным азотом -14 <math>\mathrm{~^{1}_{0}n} + \mathrm{~^{14}_{7}N} \rightarrow \mathrm{~^{14}_{6}C}+ \mathrm{~^{1}_{1}H} ,</math> , обладающая довольно высоким сечением (1 .,75 [[барн]]). Общее количество [[углерод-14|углерода-14]], выброшенное в атмосферу во время ядерных испытаний, весьма велико и сравнимо с общим содержанием природного радиоуглерода в атмосфере.
Утверждается<ref>http://dvoika.net/milit/neutron_bomb.htm</ref>, например, что взрыв нейтронной бомбы мощностью в 1 кт в 700 метрах от танка не только убивает экипаж нейтронным излучением, но и создает наведенную радиацию, достаточную для получения новым экипажем смертельной дозы в течение суток.
Принцип наведеннойнаведённой радиоактивности положен в основу идеи т. н. [[кобальтовая бомба|кобальтовой бомбы]]. Это вид ядерного оружия, в котором основным поражающим фактором является радиоактивное заражениезагрязнение. Она представляет собой термоядерную бомбу с оболочкой из [[Кобальт|кобальта]], в которой под действием нейтронного излучения взрыва создается изотоп [[Кобальткобальт-60]] — сильнейший источник гамма-излучения с периодом полураспада 5,27 лет. Будучи распыленнымраспылённым ядерным взрывом по большой территории, кобальт-60 сделал бы их надолго непригодными для проживания.
== Активация конструкционных материалов ядерных реакторов ==
[[Ядерный реактор|Ядерные реакторы]] длительное время (десятки лет) работают в условиях сильнейшего нейтронного облучения (интенсивность потока нейтронов в некоторых энергетических реакторах достигает 10<sup>16</sup> н/( см<sup>2−2</sup>*·c)<sup>−1</sup>, а в некоторых экспериментальных реакторах — даже 10<sup>19</sup> н/( см<sup>2−2</sup>*·c)<sup>−1</sup>), а полный [[флюенс]] за все время — 10<sup>23</sup> н/см<sup>2−2</sup>. ЕщеЕщё интенсивнее будут нейтронные потоки в проектируемых термоядерных реакторах. Это создаетсоздаёт проблемы с утилизацией конструкций реакторов, отработавших свой срок, так как интенсивность наведеннойнаведённой радиоактивности в конструкциях реактора заставляет отнести их к [[Радиоактивные_отходыРадиоактивные отходы|радиоактивным отходам]], причемпричём масса этих отходов сравнима или даже больше массы [[ОЯТОтработавшее ядерное топливо|отработанного ядерного топлива]]. Например, реактор [[ВВЭР-1000]] весит 770324,4 т. (без воды и топлива) и даетдаёт за 30 лет службы 750около 750 т ОЯТ — меньше,всего чемвдвое веситбольше саммассы реакторсамого реактора. ЕщеЕщё больше весят конструкции реактора [[РБМК]] — 1850 т.
Для решения проблемы с утилизацией элементов конструкции реакторов проводятся исследования по созданию материалов и [[сплав]]ов, в которых наведённая радиоактивность спадает относительно быстро. Это достигается подбором материалов, которые при облучении нейтронами не дают долгоживущих изотопов (с {{math|''T''}}<sub>½</sub> от десятков до миллионов лет). Характер спада радиоактивности определяется изотопным составом облучаемого вещества, а также спектром нейтронов.
Например, нежелательно содержание в таких сплавах [[никель|никеля]], [[молибден]]а, [[ниобий|ниобия]], [[серебро|серебра]], [[висмут]]а: они при облучении нейтронами дают изотопы с длительным временем жизни, например <sup>59</sup>Ni ({{math|''T''}}<sub>½</sub> = 100 тыс. лет), <sup>94</sup>Nb ({{math|''T''}}<sub>½</sub>=20 тыс. лет), <sup>91</sup>Nb ({{math|''T''}}<sub>½</sub>=680 лет), <sup>93</sup>Mo ({{math|''T''}}<sub>½</sub>=4 тыс. лет). В термоядерных реакторах нежелательным материалом является также алюминий, в котором под действием быстрых нейтронов нарабатывается долгоживущий изотоп <sup>26</sup>Al ({{math|''T''}}<sub>½</sub>=700 тыс. лет). В то же время такие материалы, как [[ванадий]], [[хром]], [[марганец]], [[Титан (элемент)|титан]], [[вольфрам]] не создают изотопов с длительным временем жизни, поэтому после выдержки в течение нескольких десятков лет активность их падает до уровня, допускающего работу с ними персонала без специальной защиты. Например, сплав 79 % ванадия и 21 % титана, облученныйоблучённый нейтронами спектра термоядерного реактора DEMO с [[флюенс частиц|флюенсом]] 2*·10<sup>23</sup> см<sup>−2</sup>, за 30 лет выдержки уменьшает активность до безопасного уровня (25 [[Зиверт|мкЗв]]/ч), а малоактивируемая сталь марки Fe12Cr20MnW только за 100 лет. Однако даже небольшая примесь никеля, ниобия или молибдена может увеличить это время до десятков тысяч лет.
ЕщеЕщё одним способом уменьшения наведеннойнаведённой радиоактивности является изотопное обогащение. Например, при облучении железа нейтронами, основной вклад в наведеннуюнаведённую радиоактивность вносит изотоп <sup>55</sup>Fe с периодом полураспада 2,7 лет в <sup>55</sup>Mn (К-захват с излучением гамма-квантов с энергией 0,0065 МэВ), он образуется из лёгкого изотопа <sup>54</sup>Fe, поэтому обогащение природного железа тяжелымитяжёлыми изотопами может существенно снизить наведеннуюнаведённую радиоактивность. Аналогично, существенно снижает наведеннуюнаведённую радиоактивность молибдена обогащение тяжелымитяжёлыми изотопами, а циркония или свинца — напротив, легкимилёгкими. Однако [[Разделение изотопов|изотопное разделение]] обходится очень дорого, поэтому экономическая целесообразность его под вопросом.
== СсылкиПримечания ==
== Ссылки ==
* {{cite web
| url = http://tenan.ru/R/ran.html
| title = Радиоактивность наведённая
| author =
| date =
| work =
| publisher = Атомная энциклопедия
| accessdate =
| lang =
|archiveurl = https://www.webcitation.org/67dFz9cjX?url=http://tenan.ru/R/ran.html
|archivedate = 2012-05-13
|deadlink = no
}}
* {{cite web
|url = http://oldvak.ed.gov.ru/common/img/uploaded/files/vak/announcements/himich/KolotovVP.pdf
| url = http://www.google.ru/url?sa=t&source=web&cd=1&ved=0CBcQFjAA&url=http%3A%2F%2Foldvak.ed.gov.ru%2Fcommon%2Fimg%2Fuploaded%2Ffiles%2Fvak%2Fannouncements%2Fhimich%2FKolotovVP.pdf&rct=j&q=%D0%9A%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D1%82%D0%BE%D0%B2%20%D0%92%D0%BB%D0%B0%D0%B4%D0%B8%D0%BC%D0%B8%D1%80%20%D0%9F%D0%B0%D0%BD%D1%82%D0%B5%D0%BB%D0%B5%D0%B9%D0%BC%D0%BE%D0%BD%D0%BE%D0%B2%D0%B8%D1%87%20%D0%A2%D0%B5%D0%BE%D1%80%D0%B5%D1%82%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B5%20%D0%B8%20%D1%8D%D0%BA%D1%81%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%B8%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%82%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D1%8B%D0%B5%20%D0%BF%D0%BE%D0%B4%D1%85%D0%BE%D0%B4%D1%8B%20%D0%BA%20%D1%80%D0%B5%D1%88%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8E%20%D0%B7%D0%B0%D0%B4%D0%B0%D1%87%20%D0%B0%D0%BA%D1%82%D0%B8%D0%B2%D0%B0%D1%86%D0%B8%D0%BE%D0%BD%D0%BD%D0%BE%D0%B3%D0%BE%20%D0%B0%D0%BD%D0%B0%D0%BB%D0%B8%D0%B7%D0%B0%2C%20%D0%B3%D0%B0%D0%BC%D0%BC%D0%B0-%20%D1%81%D0%BF%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BC%D0%B5%D1%82%D1%80%D0%B8%D0%B8%20%D0%B8%20%D1%81%D0%BE%D0%B7%D0%B4%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%8F%20%D0%BC%D0%B0%D0%BB%D0%BE%D0%B0%D0%BA%D1%82%D0%B8%D0%B2%D0%B8%D1%80%D1%83%D0%B5%D0%BC%D1%8B%D1%85%20%D0%BC%D0%B0%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B8%D0%B0%D0%BB%D0%BE%D0%B2&ei=8gOeTcyaMI-UOpbZpMsE&usg=AFQjCNHMGvHr2-diH7_SD4YzeNDREOy0Vg&cad=rjt
| title = Теоретические и экспериментальные подходы к решению задач активационного анализа, гамма-спектрометрии и создания малоактивируемых материалов
| author = Колотов ВладимирВ. ПантелеймоновичП.
| date = 2007
| work = Дисс. ... д. хим. н.
| publisher =
| accessdate =
| lang =
|archiveurl = https://www.webcitation.org/67dFzeqKh?url=http://oldvak.ed.gov.ru/common/img/uploaded/files/vak/announcements/himich/KolotovVP.pdf
|archivedate = 2012-05-13
|deadlink = yes
}}
* [http://www.proza.ru/texts/2008/02/12/83.html П. Д. Смит. Кобальтовая бомба.]
== Примечания ==
[[Категория:Радиоактивность]]
[[Категория:Ядерные реакции]]
<!-- подумать, к какой интервике эта статья ближе.
[[en:Induced radioactivity]]
[[en:Neutron_activation]]
-->
[[en:Induced radioactivity]]
[[de:Aktivierung (Radioaktivität)]]
| 