Радиоактивность горных пород.

Поток микрочастиц, возникающий в результате ядерных ре­акций, или самопроизвольного распада ядер, называют ядерным излучением.

Ядерной реакцией в широком смысле называют любой про­цесс взаимодействия (столкновения) простой или сложной мик­рочастицы с ядром или другой микрочастицей. Реакция, в кото­рой налетающая частица а взаимодействует с ядром мишени Х_у образуя ядро Y и частицу b, имеет три вида записи:

a+X→ Y + b; Х(а, b)Y; (а, b ).

Основные виды излучения связаны с образованием нейтро­нов (п), протонов (р) а- и β -частиц, гамма (γ) и рентгенов­ских (х) квантов.

Излучение, взаимодействие которого со средой приводит к образованию электрических зарядов, называют ионизирующим,. Взаимодействие заряженных частиц (а, β, р) со средой приводит к непосредственной ионизации атомов или молекул, незаряженных частиц (у, х, п) — к ионизации среды заряжен­ными частицами (а, β, р), возникающими в процессе ядерных реакций.

В результате взаимодействия со средой излучение рассеива­ется и (или) поглощается.

Рассеяние излучения — процесс взаимодействия, в резуль­тате которого меняется направление и (или) энергия частиц.

Поглощение излучения —процесс, при котором частицы пре­кращают свое существование.

Как известно, ядро состоит из z протонов и А—z нейтро­нов, где А—массовое число атома. Элемент X с таким ядром обозначают ^A_z Х или ^АХ. Ядра с одинаковым z и разным А (т. е. с равным числом протонов, но разным — нейтронов) называют изотопами. Атомы стабильных изотопов называют нуклидами, а радиоактивных — радионуклидами.

Радиоактивность — самопроизвольный распад ядра с испу­сканием одной или нескольких частиц. Ее можно трактовать как распад ранее возбужденного долгоживущего ядра, т. е. как частный случай ядерной реакции. Обычно радиоактивность про­является в а- или β -излучении (а- или (3-распаде), у-излучении, возникающем в результате а- и p-распада, х-излучении, возни­кающем в результате электронного захвата, и n-излучении при делении тяжелых ядер. Радактивность обусловлена содержанием естественных радиактивных элементов.

Магматические породы характеризуется постепенным возрастанием гамма активности в ряду ультраосновные, основные, кислые. Максимальной радиоактивностью отличаются эффузивные и интрузивные породы повышенной щелочности. Метаморфические породы делятся на слабо радиоактивные и средний радиоактивные. Процессы ультраметаморфизма о приводят к появлению повышенного содержания урана и тория. Осадочные породы характеризуются широким пределами изменения реактивности. Минимальная радиактивность у сульфатов и некалийных солей.

Закон радиоактивного распада имеет форму записи

N (t) = N ₀ exp (— λ _pt) = N ₀ exp (— t/τ) = N ₀ exp [ — (t/T i_/2) ln 2],

где λ _p — постоянная распада; τ =1/λ _р — среднее время жизни ядра, Т 1/2 — период полураспада.

Постоянная распада λ _Р, определяет вероятность распада ядра за единицу времени (обычно за секунду). Из большого числа N одинаковых ядер за секунду распадается в среднем λ _p N. Период полураспада определяет среднее время, за которое распадается половина исходного числа ядер.

Плотность частиц п —количество частиц, находящихся в дан­ный момент времени в единице объема. Плотность потока Ф пучка частиц — их число, падающее в одну секунду на единич­ную площадку, перпендикулярную к пучку. Энергию частиц Е измеряют в электрон-вольтах (эВ). Элект­рон-вольт— энергия, приобретаемая электроном под воздейст­вием разности потенциалов в один вольт. Применяют также единицы килоэлектрон-вольты (кэВ) и мегаэлектронвольты (МэВ) (.1 МэВ= 10³ кэВ= 10⁶ эВ).

Интенсивность J — поток энергии излучения, падающего в единицу времени на единичную площадку.