Kievuz

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДОСТИЖЕНИЙ СОВРЕМЕННОЙ ЯДЕРНОЙ ФИЗИКИ

Достижения физики 20 – 21 века

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДОСТИЖЕНИЙ СОВРЕМЕННОЙ ЯДЕРНОЙ ФИЗИКИ

Достижения физики 20 – 21 века открыли познания об элементарных частицах и их взаимодействии. До конца второй мировой войны только несколько частиц были известны, не было систематической теории, объясняющей их разнообразие и их свойства.

Несмотря на успехи, достигнутые в 1930 даже ядерная физика была еще в зачаточном состоянии во многих отношениях. Ничего не было известно о составе нейтронов и протонов. Измерительные приборы были очень грубы с ограниченным диапазоном измерений.

Открытия новых частиц

За последние время был обнаружен целый «зоопарк» новых частиц, некоторые очень недолговечны. Для того чтобы исследовать такие частицы необходимо ускорение и разбиение их на другие частицы. Разработка новых ускорителей частиц, действующих при гораздо более высоких энергиях, было решающим фактором стремительного прогресса в физике элементарных частиц.

Для того чтобы отслеживать частицы до и после их взаимодействия с другими частицами в начале 1950-х годов был разработан ускоритель.

Другие типы приборов обнаружения, как искровая камера или многопроволочная пропорциональная камера как детектор элементарных частиц, были разработаны и усовершенствованы позднее.

Для того чтобы обнаруживать и измерять нейтрино, которые вряд ли вообще взаимодействуют с веществом, огромные помещения были построены глубоко под землей для устранения всех нежелательных излучений.

 Физики-теоретики добились существенного прогресса в раскрытии принципов, регулирующих их взаимодействие.

В начале 1960-х годов была разработана теория кварков (элементарных частиц входящих в состав протонов и нейтронов). Это открытие может объяснить многие из закономерностей  более тяжелых частиц.

Возможно открыто самое главное: новые принципы упорядочения частиц считаются основополагающими в физике.

В начале 21 века началось строительство ускорителя заряженных частиц адронного коллайдера.В настоящее время ученые с помощью коллайдера фиксируют результаты столкновения частиц на рекордных энергиях. С помощью этого ускорителя открыт бозон Хиггса.

Существование антиматерии

Еще один прорыв как достижения физики 20 века была экспериментальная демонстрация существования антиматерии. Материя и антиматерия быстро распадаются в чистую энергию. Это было предсказано, как теоретическое основание и предоставляет доказательства текущей теории фундаментальных законов природы.

Не следует забывать что, несмотря на прогресс в фундаментальной физике, все еще существует большой пробел в наших знаниях – разрыв, который необходимо заполнить.

Два главных столпа физики XX века: квантовая механика и общая теория относительности Эйнштейна, они взаимно несовместимы.

Их совместимость является абсолютно необходимым для последовательной физики, которая является целью дальнейшего теоретического прогресса. Эта цель может быть достигнута путем изменения, по крайней мере, одной из этих теорий существенным образом. Никто не знает к чему эта проблема может привести.

Ядерная физика

В 20 – 21 веке физика имеет огромное технологическое воздействие.

В результате развития атомной бомбы и как следствие увеличение знаний ядерной физики, были разработаны реакторы для производства электрической энергии путем использования тепла при реакции ядерного деления.

С 1950 по это время мирное использование ядерной энергии было принято во всем мире.

Многие промышленно развитые страны и некоторые развивающиеся страны сейчас используют ядерную энергию для производства электроэнергии.

Будущее ядерной энергии, однако, представляется несколько неопределенным из-за потенциально опасных радиоактивных отходов, которые она производит. Дальнейшие события в ядерной физике включают производство или обнаружение новых элементов, помимо уже известных.

Физическая оптика

Гигантские и фундаментальные  шаги были сделаны в оптике. Это привело к разработке первого мощного электронного микроскопа в начале 1950-х годов. За ним  последовал ионный микроскоп и сканирующий электронный микроскоп. Электронные микроскопы высокого разрешения обеспечивают проницательность в атомные структуры твердых тел.

В 1980-х годах был изобретен сканирующий микроскоп туннелирования. Это прототип сканирующего зондового микроскопа привел к разработке инструментов, которые позволяют визуализировать один атом. Родилась новая область технологии.

Сверхпроводимость

Сверхпроводимость была обнаружена в 1911.

При чрезвычайно низких температурах некоторые материалы теряют электрическое сопротивление. Таким образом, они могут проводить электричество без малейших потерь. Совершенно очевидно, что это явление имеет множество потенциальных технических приложений как, например, в чрезвычайно мощных магнитах. Но явление сверхпроводимости ученые  не могли  объяснить вплоть до второй половины 20 века.

 В 1980-х впечатляющие успехи были достигнуты в производстве керамических материалов, которые демонстрируют сверхпроводимость при значительно более высоких температурах, чем ранее считалось возможным.

Изобретение лазера

В 1960 году был изобретен лазер. Он производит когерентный свет, который может быть направлен узким лучом. У лазеров оказались несметные технологические приложения. Они включают целый ряд различных измерительных приборов, таких как детекторы загрязнения воздуха, высокоскоростная фотография, новые запоминающие устройства для компьютеров, хирургические инструменты различных видов.

Открытие  полупроводников

Возможно, наиболее распространенной научной инновацией и самым важным изобретением 20 века  было открытие  полупроводников.

Полупроводники, кристаллы, которые сочетают свойства электрических проводников и изоляторов. Исследования этих свойств привели к открытию транзистора в конце 1940-х.

Транзистор постепенно заменил вакуумные лампы и, в конце концов, в начале 1960-х годов, привел к интегральным микросхемам и микропроцессорам малого размера. Микропроцессоры имели огромное влияние на электротехнику. Их поразительная эффективность и размер вызвал множество приложений в самых различных областях.

Чрезвычайно быстрое развитие компьютеров со значительно расширенной памятью стало возможным с появлением транзисторов, интегрированных в микропроцессорах. Практически все сегодняшние вычислительные и коммуникационные устройства основаны на этой технологии. Стоимость и размер вычислительной мощности была сокращена на несколько порядков.

Кроме того при разработке и внедрении Интернета, который соединяет миллионы компьютеров сегодня, позволяет получить доступ к информации из всех уголков земного шара на беспрецедентном уровне и скорости.

Масштабы потенциального воздействия современных информационных и коммуникационных технологий на общество могут быть сопоставимы с изобретением печатного станка.

Современные компьютеры и компьютерные науки привели также к захватывающим достижениям в рамках фундаментальной науки, например в области искусственного интеллекта.

Еще одним событием, вытекающих из исследования полупроводников было изобретение фотоэлектрических ячеек, с помощью которых можно конвертировать свет в электрическую энергию. Они приносят надежду, что большую часть энергии необходимо будет преобразовывать  непосредственно от солнца без значительного загрязнения.

Источник: https://v-nayke.ru/?p=7046

Применение ядерной энергии: проблемы и перспективы

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДОСТИЖЕНИЙ СОВРЕМЕННОЙ ЯДЕРНОЙ ФИЗИКИ

Повсеместное применение ядерной энергии началось благодаря научно-техническому прогрессу не только в военной области, но и в мирных целях. Сегодня нельзя обойтись без нее в промышленности, энергетике и медицине.

Вместе с тем, использование ядерной энергии имеет не только преимущества, но и недостатки. Прежде всего, это опасность радиации, как для человека, так и для окружающей среды.

Применение ядерной энергии развивается в двух направлениях: использование в энергетике и использование радиоактивных изотопов.

Изначально атомную энергию предполагалось использовать только в военных целях, и все разработки шли в этом направлении.

Использование ядерной энергии в военной сфере

Большое количество высокоактивных материалов используют для производства ядерного оружия. По оценкам экспертов, ядерные боеголовки содержат несколько тонн плутония.

Ядерное оружие относят к оружию массового поражения, потому что оно производит разрушения на огромных территориях.

По радиусу действия и мощности заряда ядерное оружие делится на:

  • Тактическое.
  • Оперативно-тактическое.
  • Стратегическое.

Ядерные боеприпасы делят на атомные и водородные. В основу ядерного оружия положены неуправляемые цепные реакции деления тяжелых ядер и реакции термоядерного синтеза. Для цепной реакции используют уран либо плутоний.

Хранение такого большого количества опасных материалов – это большая угроза для человечества. А применение ядерной энергии в военных целях может привести к тяжелым последствиям.

Впервые ядерное оружие было применено в 1945 году для атаки на японские города Хиросима и Нагасаки. Последствия этой атаки были катастрофичными. Как известно, это было первое и последнее применение ядерной энергии в войне.

Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ)

МАГАТЭ создано в 1957 году с целью развития сотрудничества между странами в области использования атомной энергии в мирных целях. С самого начала агентство осуществляет программу «Ядерная безопасность и защита окружающей среды».

Но самая главная функция – это контроль за деятельностью стран в ядерной сфере. Организация контролирует, чтобы разработки и использование ядерной энергии происходили только в мирных целях.

Цель этой программы – обеспечивать безопасное использование ядерной энергии, защита человека и экологии от воздействия радиации. Также агентство занималось изучением последствий аварии на Чернобыльской АЭС.

Также агентство поддерживает изучение, развитие и применение ядерной энергии в мирных целях и выступает посредником при обмене услугами и материалами между членами агентства.

Вместе с ООН МАГАТЭ определяет и устанавливает нормы в области безопасности и охраны здоровья.

Атомная энергетика

Во второй половине сороковых годов двадцатого столетия советские ученые начали разрабатывать первые проекты мирного использования атома. Главным направлением этих разработок стала электроэнергетика.

И в 1954 году в СССР построили первую в мире атомную станцию. После этого программы быстрого роста атомной энергетики начали разрабатывать в США, Великобритании, ФРГ и Франции. Но большинство из них не были выполнены. Как оказалось, АЭС не смогла конкурировать со станциями, которые работают на угле, газе и мазуте.

Но после начала мирового энергетического кризиса и подорожания нефти спрос на атомную энергетику вырос. В 70-х годах прошлого столетия эксперты считали, что мощность всех АЭС сможет заменить половину электростанций.

В середине 80-х рост атомной энергетики снова замедлился, сраны начали пересматривать планы на сооружение новых АЭС. Этому способствовали как политика энергосбережения и снижение цены на нефть, так и катастрофа на Чернобыльской станции, которая имела негативные последствия не только для Украины.

После некоторые страны вообще прекратили сооружение и эксплуатацию атомных электростанций.

Атомная энергия для полетов в космос

В космос слетало более трех десятков ядерных реакторов, они использовались для получения энергии.

Впервые ядерный реактор в космосе применили американцы в 1965 году. В качестве топлива использовался уран-235. Проработал он 43 дня.

В Советском Союзе реактор «Ромашка» был запущен в Институте атомной энергии. Его предполагалось использовать на космических аппаратах вместе с плазменными двигателями. Но после всех испытаний он так и не был запущен в космос.

Следующая ядерная установка «Бук» была применена на спутнике радиолокационной разведки. Первый аппарат был запущен в 1970 году с космодрома Байконур.

Сегодня «Роскосмос» и «Росатом» предлагают сконструировать космический корабль, который будет оснащен ядерным ракетным двигателем и сможет добраться до Луны и Марса. Но пока что это все на стадии предложения.

Применение ядерной энергии в промышленности

Атомная энергия применяется для повышения чувствительности химического анализа и производства аммиака, водорода и других химических реагентов, которые используются для производства удобрений.

Ядерная энергия, применение которой в химической промышленности позволяет получать новые химические элементы, помогает воссоздавать процессы, которые происходят в земной коре.

Для опреснения соленых вод также применяется ядерная энергия. Применение в черной металлургии позволяет восстанавливать железо из железной руды. В цветной – применяется для производства алюминия.

Использование ядерной энергии в сельском хозяйстве

Применение ядерной энергии в сельском хозяйстве решает задачи селекции и помогает в борьбе с вредителями.

Ядерную энергию применяют для появления мутаций в семенах. Делается это для получения новых сортов, которые приносят больше урожая и устойчивы к болезням сельскохозяйственных культур. Так, больше половины пшеницы, выращиваемой в Италии для изготовления макарон, было выведено с помощью мутаций.

Также с помощью радиоизотопов определяют лучшие способы внесения удобрений. Например, с их помощью определили, что при выращивании риса можно уменьшить внесение азотных удобрений. Это не только сэкономило деньги, но и сохранило экологию.

Немного странное использование ядерной энергии – это облучение личинок насекомых. Делается это для того, чтобы выводить их безвредно для окружающей среды. В таком случае насекомые, появившееся из облученных личинок, не имеют потомства, но в остальных отношениях вполне нормальны.

Ядерная медицина

Медицина использует радиоактивные изотопы для постановки точного диагноза. Медицинские изотопы имеют малый период полураспада и не представляет особой опасности как для окружающих, так и для пациента.

Еще одно применение ядерной энергии в медицине было открыто совсем недавно. Это позитронно-эмиссионная томография. С ее помощью можно обнаружить рак на ранних стадиях.

В начале 50-х годов прошлого века были предприняты попытки создать танк на ядерной тяге. Разработки начались в США, но проект так и не был воплощен в жизнь. В основном из-за того, что в этих танках так и не смогли решить проблему экранирования экипажа.

Известная компания Ford трудилась над автомобилем, который бы работал на ядерной энергии. Но дальше макета производство такой машины не зашло.

Все дело в том, что ядерная установка занимала очень много места, и автомобиль получался очень габаритным. Компактные реакторы так и не появились, поэтому амбициозный проект свернули.

Наверное, самый известный транспорт, который работает на ядерной энергии – это различные суда как военного, так и гражданского назначения:

  • Атомные ледоколы.
  • Транспортные суда.
  • Авианосцы.
  • Подводные лодки.
  • Крейсеры.
  • Атомные подводные лодки.

Плюсы и минусы использования ядерной энергии

Сегодня доля ядерной энергетики в мировом производстве энергии составляет примерно 17 процентов. Хотя человечество использует органическое топливо, но его запасы не бесконечны.

Поэтому, как альтернативный вариант, используется ядерное топливо. Но процесс его получения и использования связан с большим риском для жизни и окружающей среды.

Конечно, постоянно совершенствуются ядерные реакторы, предпринимаются все возможные меры безопасности, но иногда этого недостаточно. Примером могут служить аварии на Чернобыльской атомной электростанции и Фукусиме.

С одной стороны, исправно работающий реактор не выбрасывает в окружающую среду никакой радиации, тогда как из тепловых электростанций в атмосферу попадает большое количество вредных веществ.

Самую большую опасность представляет отработанное топливо, его переработка и хранение. Потому что на сегодняшний день не изобретен полностью безопасный способ утилизации ядерных отходов.

Источник: https://FB.ru/article/198185/primenenie-yadernoy-energii-problemyi-i-perspektivyi

Ядерная физика в археологии

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДОСТИЖЕНИЙ СОВРЕМЕННОЙ ЯДЕРНОЙ ФИЗИКИ

На первый взгляд, ядерная физика не может иметь ничего общего с археологией — наукой, изучающей историю человечества, опираясь на найденные материальные ценности (орудия труда, предметы искусства).

Однако перед археологами постоянно стоит проблема — как определить точный возраст находки? Ответить на этот вопрос можно, во-первых, опираясь на письменные источники, а во-вторых — с помощью радиоуглеродного метода хронологической маркировки ископаемых находок органического происхождения.

Изобретатель этого метода Либби был удостоен Нобелевской премии по физике. Сущность метода заключается в измерении остаточной радиоактивности А найденного предмета и сравнения ее с некоторым стандартным значением А0.

Существует строгая зависимость между возрастом предмета и величиной остаточной радиоактивности, что позволяет точно установить возраст находки, т. е. чем сильнее отличается А от А0, тем старше предмет. Приведем теоретическое обоснование данного метода. Как известно, в процессе жизнедеятельности растения усваивают из воздуха С02.

Основная часть углерода, входящего в состав углекислоты — это изотопы 12С (99%) и 13С (= 1%), однако кроме них в состав С02 входит очень малая (порядка 10-10% ) примесь радиоактивного углерода 14С, который возникает в результате ядерной реакции в атмосферном азоте:

714N+10nЇ›146C+11P.

14С в атмосфере практически не изменяется со временем, поэтому процентное содержание 14С в живом растении неизменно.

Период полураспада для 14С:

ф1/2 (14С) = 5 000 лет.

Таким образом, измерив радиоактивность предмета и сравнив ее со стандартной величиной, можно определить время его изготовления.

Аналогично определяется и дата смерти живого существа. Измерение радиоактивности останков базируется на том, что в течение жизни животное имеет постоянное число ядер 14С на 1 г углерода; травоядные животные получают 14С из растений, а плотоядные — поедая травоядных.

Несмотря на простоту и относительную универсальность, этот метод имеет ряд недостатков, которые приводят к тому, что анализ становится очень трудоемким.

Так, существует опасность загрязнения образца более молодым углеродом.

Учитывая микроколичества 14С, можно предположить, что даже незначительные количества молодого углерода могут привести к огромным погрешностям (например, 0,1% молодого углерода увеличивает радиоактивность образца вдвое, тогда вычисленный возраст образца окажется меньше истинного на период полураспада 14С, т. е. на 5 000 лет).

Для того чтобы избежать этой проблемы, разработаны специальные способы очистки образцов от загрязнения молодым углеродом. Ведь именно степень очистки, а точнее — остаточное загрязнение молодым углеродом определяет верхнюю границу применения радиоуглеродного метода.

Еще одной проблемой в применении этого метода служит то, что содержание радиоактивного и нерадиоактивного углерода в атмосфере колеблется в пределах нескольких процентов в зависимости от места и времени измерения.

Например, после взрыва водородной бомбы возникает избыток радиоактивного углерода, а при сжигании больших количеств топлива (каменный уголь, нефть) в промышленных районах наблюдается резкое увеличение содержания нерадиоактивного углерода. Стандартным показателем радиоактивности в этом случае выступают годичные кольца многолетних деревьев.

Дело в том, что радиоактивность годичного кольца отражает радиоактивность окружающей среды в том году, когда это кольцо образовалось. Таким образом, учитывая распад 14С во времени, можно с высокой точностью установить возраст археологической находки.

Способность атомных ядер испускать г-кванты дало возможность использовать их в различных отраслях медицины, и в первую очередь — в диагностике, лечении и исследовании функций разных органов. Малые размеры ядер позволяют им беспрепятственно проникать в любые уголки организма, а непрерывное испускание излучения позволяет точно определить их местоположение.

Рассмотрим ряд методов, позволяющих проводить диагностику органов человека. В большинстве случаев они основаны на способности организма накапливать в тканях некоторые химические элементы. Так, например, костная ткань выделяет из организма и накапливает фосфор, кальций и стронций, щитовидная железа — йод, печень — красители и т. д.

При этом больной и здоровый органы характеризуются разной скоростью накопления веществ. Особо широкое применение нашел г-радиоактивный изотоп йода 131J. Его используют при диагностике отклонений щитовидной железы. Здоровая щитовидная железа накапливает до 10% введенного йода в течение двух часов. Если же активность железы повышена (т. е.

за то же время она накапливает гораздо больше йода) или понижена, то налицо нарушение нормального режима ее функционирования, т. е. болезнь. Количество накопленного железой йода определяется г-счетчиками, улавливающими г-излучение радиоактивного изотопа. Для здорового органа существует оптимальная интенсивность излучения по прошествии определенного времени.

Сравнивая это значение с полученным экспериментально, можно сделать вывод о состоянии органа. Исследование работы печени также можно проводить с помощью изотопа 131J, если пометить им специальный органический краситель бенгал-роз. Этот метод базируется на том, что введенная в организм (точнее, в кровь) краска выводится только через печень.

Скорость перехода краски из крови в печень, время задержки в печени и скорость выведения из печени во внешнюю среду определяются состоянием печени. Если скорости перехода и выведения уменьшаются, а время задержки увеличивается, это сигнализирует о заболевании печени.

Изменение концентрации красителя в печени устанавливают, регистрируя г-счетчиком интенсивность излучения изотопа 131J. Этот метод можно применять и для диагностики заболеваний почек, но используя другой препарат. Радионуклиды используются для выявления злокачественных образований в различных органах.

Диагностика онкологических заболеваний основана на том, что клетки опухоли накапливают радиоактивный препарат иначе, чем здоровые ткани. Некоторые изотопы (например 32Р) накапливаются в опухолевых клетках гораздо активнее, чем в здоровых. Причина состоит в том, что соединения фосфора являются богатым источником энергии, которая необходима для роста злокачественных тканей.

Для выявления опухолей также используются радиоактивный йод 131J и коллоидное золото 198Аu. Фосфор 32Р в основном используют для диагностики опухолей, возникающих около поверхности тела или в легкодоступных местах (кожа, мягкие ткани конечностей, гортань, пищевод и т. д.). Это продиктовано тем, что пробег (5-частицы, испускаемой фосфором, не превышает 8 мм.

В отличие от фосфора, радиоактивные йод и золото испускают г-излучение, способное легко пронизывать ткани тела человека, поэтому они используются в диагностике опухолей внутренних органов.

Радиоактивный изотоп можно вводить в организм путем инъекций с физиологическим раствором (198Аu) или в составе веществ, которые хорошо поглощаются диагностируемым органом (l3lJ вводят вместе с бенгал-роз для оценки состояния печени, вместе с дийодофлуоресцеином или альбумином — для мозга и т. д.).

Кроме того, с помощью радионуклидов изучают пути и способы выведения из организма отравляющих веществ, усвоение и выведение лекарственных препаратов, поведение микроорганизмов (меченые микробы в эпидемиологии) и т. д. Широко известен метод лучевой терапии, базирующийся на воздействии излучением либо на нервную систему, либо непосредственно на заболевший орган.

Применение этого метода возможно благодаря тому, что клетки злокачественного образования более чувствительны к облучению, чем обычные клетки. Единственным непреодолимым недостатком воздействия радионуклидов на организм является то, что радиоактивное излучение вызывает ионизацию атомов и молекул всех веществ, образующих организм. Полученные ионы реагируют с молекулами всех тканей, в том числе и здоровых, что приводит к нарушениям в обмене веществ и приостанавливает размножение клеток (в том числе и здоровых). Поэтому в случаях использования лучевой терапии особое внимание уделяется тому, чтобы максимально оградить здоровые ткани от воздействия облучения.

Page 3

Нетрудно предположить, что залежи минералов, обладающих естественной радиоактивностью, обнаружить несложно. Методы их обнаружения сводятся к регистрации их излучений, причем для предварительной разведки достаточно анализа, проведенного с самолета.

Однако ядерная физика помогает решать и более сложные задачи; а именно — обнаруживать месторождения минералов, которые не имеют естественной радиоактивности. В этом случае разведка ископаемых проводится нейтронами и г-квантами, а иногда и электронами. Если породу облучать г-квантами, то будет происходить рассеяние и поглощение излучения породой.

Поглощение г-квантов приводит к образованию нейтронов, регистрируя интенсивность которых можно сделать выводы о характере породы. Важную информацию несут также интенсивность рассеянных г-квантов и степень их поглощения.

Например, по рассеянию и поглощению г-излучения судит о влажности и плотности породы, по числу образующихся нейтронов — о содержании в породе бериллия, а в воде — дейтерия. Что касается облучения нейтронами, то здесь объем информации, которую можно получить, гораздо больше, чем в предыдущем методе.

В породе нейтроны могут испытывать последовательные упругие и неупругие соударения с атомными ядрами. Процессы, происходящие при этом, существенно различаются, что позволяет разработать методы распознавания большого количества атомных ядер, а значит точно определять свойства ископаемых. Рассмотрим подробней, какие процессы имеют место при взаимодействии нейтронов с ядрами атомов.

В результате неупругих взаимодействий идут реакции поглощения нейтрона с испусканием протона, б-частицы или антинейтрона. Это приводит к возникновению новых — радиоактивных — ядер и частиц. Нейтрон при этом может либо перейти в состав образующегося ядра, либо лишиться части своей энергии. Упругое рассеяние приводит к замедлению нейтрона (т.е.

он теряет свою энергию постепенно) в процессе перемещения по породе. В результате нейтрон либо превращается в тепловой нейтрон, либо поглощается ядром атома. Параметрами, характеризующими среду, в этом случае выступают интенсивность рассеянных нейтронов, время замедления быстрого нейтрона и расстояние, которое он пройдет за это время. Тепловой нейтрон (т. е.

нейтрон, кинетическая энергия которого в результате соударений сравнялась с энергией теплового движения атомов) будет перемещаться но породе до тех пор, пока не поглотится атомным ядром. При этом свойства среды определяют интенсивность тепловых нейтронов, время жизни и путь, пройденный ими до поглощения.

Часто эти данные используются для определения содержания в среде водорода (вода, нефть) и солей. В результате поглощения медленных и тепловых нейтронов происходит излучение г-кванта и образование искусственно-радиоактивных ядер. Параметрами, зависящими от свойств среды, являются характер радиоактивности ядер (в, г), период полураспада, интенсивность испускаемых частиц и их энергия.

В силу того что расстояние, которое частица проходит в породе, достаточно мало, необходимо, чтобы источник излучения, детектор и исследуемая среда находились на расстоянии не более нескольких десятков сантиметров. Поэтому основной областью применения этой методики является исследование нефтяных, газовых, угольных, рудных и др. скважин.

Этот метод исследования носит название радиоактивного каротажа скважин. Для его осуществления в скважину опускают глубинный прибор, состоящий из источника и детектора излучения, которые разделены экраном. Комбинируя источники (г или п) и детекторы (г или п), можно моделировать и изучать любой из процессов взаимодействия, г-излучения и нейтронов с ядрами.

На основе этого выделяют, nn-каротаж, г-г-каротаж, г-n-каротаж и т. д. Существует также г-каротаж, с помощью которого можно определять фоновую радиоактивность г-радиоактивных пород. В качестве источников г-квантов используют искусственно-радиоактивные изотопы кобальта, цезия и др.

, в качестве источников нейтронов — Ро-Ве- или Pu-Be-источники и испульсные нейтронные генераторы. Использование каротажа позволяет точно определить вид ископаемого. Например, г-г-каротаж выделяет угольные пласты, п-п- и n-у-каротаж дают возможность выделять водородсодержащие пласты (т. е.

породы, насыщенные водой или нефтью) и породы, которые способны усиленно поглощать нейтроны (бор, хлор и т. д.). Если же два последних метода применять совместно, то можно различать воду и нефть, т. к. подземная вода обычно сильно засолена (содержит NaCl и другие соли). Следует отметить, что полезными ископаемыми богато дно морей и океанов. Разведка этих залежей стала намного проще и эффективнее благодаря методам, основанным на ядерных реакциях. Облучение поверхности дна океана нейтронами сообщает ядрам атомов, входящих в состав грунта, наведенную радиоактивность. Обнаруживается она с помощью г-детектора. Ядерный состав породы при этом определяется благодаря тому, что энергия испускаемых разными ядрами г-квантов и период полураспада — индивидуальные характеристики атома определенного вида.

Page 4

В самом конце XIX столетия, занимаясь довольно хорошо известным в то время процессом люминесценции, Беккерель неожиданно наткнулся на совершенно новое явление — радиоактивность. Природа преподнесла исследователю подарок — позволила заглянуть в новый, неизведанный мир субатомной физики.

Перед исследователями, которые работали в этой области в XX веке, открылся совершенно иной мир, со своими закономерностями, так не похожий на привычный мир, описываемый классической физикой. Оказалось, что установленные новые законы работают не только на очень малых расстояниях, но и определяют физические явления, происходящие в колоссальных масштабах Вселенной.

XX век принес много неожиданностей и вряд ли сегодня мы можем предсказать, что готовит нам век XXI.

1. Э. Ферми «Ядерная физика»,пер. с англ., Москва, изд.

«Иностранная литература», 1951 г.

2. В.Е. Левин «Ядерная физика»,Москва, Атомиздат, 1985 г.

3. А.С. Герасимов, Т.С. Зарицкая, А.П. Рудик «Справочник по образованию нуклидов в ядерных реакторах», Москва,

Энергоатомиздат, 1989 г.

4. В.Д. Сидоренко, В.М. Колобашкин, П.М. Рубцов, П.А. Ружанский

«Радиационные характеристики облученного ядерного топлива», справочник, Москва, Энергоатомиздат, 1983 г.

Источник: https://studbooks.net/1823379/matematika_himiya_fizika/yadernaya_fizika_arheologii

ovdmitjb

Add comment